авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

Природные и антропогенные трансформации водных экосистем европейской части россии по результатам диатомового анализа

-- [ Страница 2 ] --

При применении разработанной методики анализа, озера были разделены по двум категориям размерности: с площадью водного зеркала менее 1 км2 (малые) и с площадью водного зеркала от 1 до 4 км2 (средние).

В линейной системе координат были выделены два типа графиков естественной, ненарушенной структуры таксономических пропорций в диатомовых комплексах (Разумовский 1997, 2004).

Первый из них по своим очертаниям близок к экспоненциальной зависимости и характерен для малых озер. Для озер среднего размера форма полученных графиков имеет определенное подобие с логистической зависимостью (Шитиков и др., 2005). При изменении абиотических параметров среды оба типа графиков трансформируются. Кроме того, в линейной системе координат у полученных графиков или гистограмм всегда образовывался «хвост» состоящий из редких и случайных таксонов, имеющих незначительную относительную численность в комплексе (рис. 2 а, б).

 Методика графического анализа таксономической структуры-1

Рис. 2. Методика графического анализа таксономической структуры диатомовых комплексов.

В отличие от доминирующих и сопутствующих таксонов, представляющих собой, некую устойчивую, экологически адаптированную совокупность, в хвостовой части гистограммы располагается «хаотизированная» часть диатомового комплекса. Это представители таксонов, присутствие или отсутствие которых в каждом биотопе имеет спорадический или случайный характер. Общая совокупность этих таксонов полностью попадает под определение «статистический шум».

Доминирующие и сопутствующие таксоны составляют около 2/3 от общей относительной численности в комплексе (Джонгман и др., 1999). Это приблизительно соответствует 2 (где – стандартное отклонение при нормальном распределении).

Поэтому, в логарифмической системе координат результирующие линии строились двумя способами: с учетом всего спектра таксонов (чтобы не потерять часть информации) и только с учетом доминирующих и сопутствующих таксонов. В последнем случае 1/3 от общей относительной численности, т.е. «хвост» гистограммы, не учитывалась.

Во всех случаях, в логарифмической системе координат, для результирующих линий рассчитывался коэффициент детерминации (R2), позволяющий оценить статистическую достоверность проводимых графических построений. Достоверность оценивается по коэффициенту корреляции (R), который должен быть более 0,75 (соответственно R2 > 0,57).

Унификация биоиндикационных методов. Одним из основополагающих принципов биоиндикации является различная численность (абсолютная и относительная) таксонов-индикаторов входящих в любую биоиндикационную шкалу. Поэтому таксоны-индикаторы пропорционально представлены во всех трех группах относительной численности (доминирующие, сопутствующие и редкие). Из этого следует, что сценарий изменения относительной численности таксонов-индикаторов (по любому параметру гидросреды) идентичен сценарию трансформации всего биотопического спектра таксонов. Именно этот вывод лег в основу унификации биоиндикационных методов.

Действительно, если процентные пропорции между биоиндикаторами любой шкалы (S, рН, toC и др.) определяется сходными закономерностями, то и расчеты необходимо проводить на основе единых методологических принципов. В качестве образца, был выбран расчет индекса сапробности S методом Пантле и Букка в модификации Сладечека (Sldecek, 1973). Данный метод учитывает относительную частоту встречаемости гидробионтов k и их индикаторную значимость s. Значение s определяется для каждого вида по спискам сапробных организмов, приведенным в приложении к (Sldecek, 1973), и в более поздних сводках (Унифицированные методы…, 1976, 1977; Баринова и др., 2006)

S,

где si–индивидуальное численное значение для каждого таксона-индикатора, а k указывает на индикаторную значимость, рассчитанную по шестиступенчатой шкале (Руководство…, 1992).

При расчете рН и t,oC озерных вод был применен аналогичный метод, что и при расчете численных значений S:

рН; to,

где phi и ti – индивидуальное численное значение для каждого таксона-индикатора.

Математическая обработка полученных результатов проводилась методом парной корреляции на основе стандартного пакета программ Microsoft Excel 2003.

Исходной информационной базой данных для расчета численных значений параметров гидросреды (рН и t,oC,) послужили коллективная монография, содержащая обобщающие сводки данных по индикационной приуроченности современных диатомовых водорослей (Баринова и др., 2006).

По отношению к рН в водоеме все таксоны диатомовых водорослей разделяются на пять категорий или групп (Давыдова, 1985; Моисеенко, 2003).

ацидобионты – оптимальное развитие при рН < 5.6;

ацидофилы – широкое (диффузное) распространение при рН < 7.0;

индифференты (циркумнейтралы) – равномерное развитие при рН 7.0;

алкалифилы – широкое (диффузное) распространение при рН > 7.0;

алкалобионты - оптимальное развитие только при рН > 7.0.

Для получения более точных результатов и привлечения наиболее широкого спектра таксонов при реконструкции уровня рН в озере в каждого таксона из этих категорий (групп) были предложены следующие расчетные операции:

1. При наличии данных, представленных в виде численного интервала, рассчитывалось его среднее значение;

2. При отсутствии численных значений, с указанием только принадлежности к одной из экологических групп расчет численного значения для данного таксона проводился путем расчета среднего значения для всех таксонов из тойже экологической группы;

3. Для ацидобионтов и ацидофилов расчет численных значений проводился только в интервале от 0 до 7, а для алкалофилов и алкалобионтов в интервале от 7 и выше. Если часть интервала распространения таксона выходил за эти границы, то при расчете среднего значения она не учитывалась, как не соответствующая экологической характеристике данного таксона;

4. Всем индифферентным формам, не имеющим численных значений, присваивалось значение, равное 7.

В результате проделанных расчетов каждому таксону, по которому имеются какие либо, даже приблизительные, данные по рН-приуроченности, будет соответствовать конкретное численное значение phi.

Такой подход дает возможность расширить спектр таксонов-индикаторов, имеющих численные значения, и составить биоиндикационную таблицу для анализа изменений численных значений рН в конкретном озере.

Аналогичная процедура была проделана для таксонов-индикаторов температурной приуроченности:

1. При наличии данных по температурной приуроченности, представленных в виде численного интервала, рассчитывалось его среднее значение;

2. Всем холодноводным формам, для которых не были приведены интервалы температурной приуроченности, присваивалось численное значение, равное +10оС, а тепловодным +20оС;

Следует отметить, что при подобных реконструкция наиболее значимым результатом является детальное выявление темпов и направленности изменения параметров гидросреды (т.е. динамики), а не расчет численных значений, как таковых.

ГЛАВА 3. Трансформация озерных диатомовых комплексов в пространстве.

ГЛАВА 3.1 Трансформация в зоне тундры и лесотундры (Кольский п-в).

К 2004 году на Кольском полуострове были изучены современные диатомовые комплексы из 51 озера малого и среднего размера. Из них 40 относятся к малым озерам и, соответственно, 11 - к средним озерам. Для обеих категорий были вновь построены единые ряды трансформации: от озер абсолютно не затронутых антропогенным воздействием до озер с крайней степенью угнетения природных сообществ. По степени трансформации малые и средние озера были разделены на 4 основные группы. Полученные оценочные значения (от 1 до 4) были нанесены на карту Кольского п-ва в точках расположения озер.

Малые озера. К первой группе относятся диатомовые комплексы из озер, фактически не затронутые негативным воздействием антропогенного генезиса. Для них характерно выраженное доминирование одного вида (40-25%). В линейной системе координат график имеет хорошо выраженные вогнутые очертания, сходные с экспоненциальным типом распределения (Шитиков и др., 2005). В логарифмической системе координат результирующие линии образуют компактную группу с единой, достаточно значительной областью «разворота» (рис.3а). Это связано с нахождением анализируемых озер в различных ландшафтных зонах (тундра, лесотундра, северная тайга, альпийская тундра). При анализе в единой ландшафтной зоне область «разворота» более компактна. Коэффициент детерминации (R2) изменяется в интервале от 0,935 до 0,989.

Ко второй группе отнесены диатомовые комплексы из 11 озер. Отмечено уменьшение доминирования первого по относительной численности таксона (17-22%), которое сопровождается компенсационным увеличением относительной численности следующих по ранжированию таксонов. В результате суммарная относительная численность доминирующей группы не уменьшается. В линейной системе координат графики сохраняют вогнутые очертания. Обращает на себя внимание, что зона «вращения» во второй группе более локальна (рис. 3б). Поскольку она полностью расположена «внутри» зоны «вращения», при совместном анализе первая и вторая группа графиков не распознаваемы (R2 изменчется в интервале: 0,894-0,899). Ее локализация связана с очень важной закономерностью – незначительные нагрузки на природные сообщества из второй группы озер, нивелируют таксономические пропорции в диатомовых комплексах. Происходит некоторое «обезличивание» структуры диатомовых комплексов из различных ландшафтных зон, но без необратимых, кардинальных перестроек и деформаций. Поэтому зона «вращения» графиков претерпевает локализацию.

а) б)

Рис. 3 Трансформация диатомовых комплексов из озер малого размера:

а) 1-я группа озер (отсутствие антропогенной нагрузки);

б) 2-я группа озер (незначительная антропогенная нагрузка).


В отдельную подгруппу необходимо выделить малые озера, имеющие значительный уровень проточности. В линейной системе координат на всех построенных графиках отмечено отсутствие выраженного доминирования, выпукло-вогнутые или вогнуто выпуклые очертания. В логарифмической системе координат построенные графики образуют достаточно компактную группу, но область «разворота» отсутствует – графики расположены почти параллельно. Это связано с наличием проточного компонента при формировании структуры диатомового комплекса.

В третью группу входят диатомовые комплексы только из двух озер. Данная стадия характеризуется распадом доминирующей группы таксонов, как структурирующего фактора, который поддерживал трофо-метаболическую целостность экосистемы. Это достаточно кратковременная фаза, когда экосистема уже приблизилась к границе распада. Вероятно, из-за незначительной буферности малых озер эта фаза трансформации встречается достаточно редко.

Четвертая группа объединяет озера, где степень угнетенности природных сообществ находится на последней стадии. В логарифмической системе координат полученные графики не образуют единой группы, но имеют общий угол наклона, отличный от угла наклона графиков из предыдущей группы. Степень антропогенной нагрузки на территории, где расположены эти озера, несовместима с функционированием природных сообществ, как целостных экосистемных структур.

Анализ в логарифмической системе координат позволил уточнить степень трансформации диатомовых комплексов из нескольких малых озер.

Средние озера. Как целостные образования, озера среднего размера более сложные, «композиционные» структуры, и их разделение на дискретные группы по степени деформации природных сообществ более проблематично. Изображенные в виде гистограмм, в линейной системе координат, структуры диатомовых комплексов имеют значительно больше «пограничных» случаев, чем при анализе малых озер. При анализе в логарифмической системе координат всего спектра таксонов, для средних озер выявлен второй тип трансформации. Он выражен в образовании второй области «разворота» и веерообразному расположению части результирующих линий (рис. 4а).

К первой и второй группе можно отнести 5 озер. Построенные гистограммы имеют выпукло-вогнутые очертания. В логарифмической системе координат озера из первой и второй группы образуют единый пучок прямых (при анализе доминирующей и сопутствующей группы), с единой, хорошо локализованной областью «разворота» (рис. 4б). Первые по ранжированию, 6-7 таксонов в этих комплексах составляют 30-45% от общей численности. Еще два озера занимают промежуточное положение (по уровню деформации природных сообществ) между второй и третьей стадией, а аналогичные показатели составляют 57,5 % и 50 % соответственно. При анализе в логарифмической системе координат только доминирующей и сопутствующей группы это выражается в «отходе» от единой области «вращения» (рис. 4б).

В третью группу входят два озера, где доминирование одного таксона в диатомовом комплексе, сопровождается суммарным уменьшением относительной численности в доминирующей и сопутствующей группе. Именно сочетание этих двух признаков характеризует эту стадию трансформации (рис.4в).

Еще одно озеро занимает промежуточное положение между третьей и четвертой степенью трансформации диатомовых комплексов и одно озеро входит в четвертую группу по этому признаку (рис.4в).

Озеро Имандра. Отличительной особенностью больших озер является наличие нескольких иерархических уровней, по которым можно классифицировать зоны устойчивой седиментации. Поэтому конфигурация графиков отличается в этих озерах наибольшим разнообразием. При анализе доминирующей и сопутствующей группы таксонов в логарифмической системе координат был получен пучок кривых с единым центром вращения (рис. 5а).

При анализе всего спектра таксонов, одна из результирующих линий не была включена в единую область «разворота» т.к. она характеризует комплекс, расположенный в другой части акватории (рис. 5б). Слева от центра «разворота» расположены таксоны, входящие в доминирующую и сопутствующую группу. Это преимущественно планктонные формы, доминирующие весной на всей акватории озера. Справа от центра «разворота» находится группа редких таксонов, попавших в комплекс в результате переноса из различных участков акватории.

а) б)
в) Рис. 4. Трансформация диатомовых комплексов из озер среднего размера: а) трансформация при малых и средних негативных нагрузках (весь спектр таксонов); 0,889<R2<0,963; б) трансформация при малых и средних негативных нагрузках (доминирующая и сопутствующая группа таксонов); 0,890<R2<0,968; в) трансформация при различном уровне негативных нагрузок: от малого до аномально-высокого (весь спектр таксонов); 0,868<R2<0,949.
а) б)
Рис. 5. Трансформация диатомовых комплексов оз. Имандра весной: а) доминирующая и сопутствующая группы; 0,897<R2<0,972; б) весь спектр таксонов; 0,777<R2<0,988.

В результате была получена система прямых линий, которые расположены на графике почти параллельно. Такой характер распределения является признаком переноса представителей группы редких таксонов из других участков акватории.

Для графиков описывающих в логарифмической системе координат трансформацию внутренней структуры диатомовых комплексов на акватории Бабинской Имандры характерны три тенденции:

1. Вращение, определяемое незначительными изменениями процентных пропорций в группе доминирующих таксонов, под воздействием подогретых вод (рис. 6а).

2. Веерообразный разворот при анализе всего спектра таксонов (рис. 6б).

3. Образование генераций из параллельных результирующих линий (прямых), которое отражает трансформацию структуры диатомовых комплексов вдоль температурного градиента (рис. 6в).

а) б)
в) Рис. 6. Трансформация диатомовых комплексов оз. Имандра летом (весь спектр таксонов).
а)-доминирующая и сопутствующая группа: 0,810<R2<0,983;
б)-весь спектр таксонов: 0,832<R2<0,955;
в) -генерация результирующих линий в Бабинской Иманде летом (доминирующая и сопутствующая группы); 0,810<R2<0,945.


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.