Анализ мелкомасштабной динамики двух видов-доминантов в сосняке чернично-бруснично-долгомошном. I. Однородная марковская цепь и показатели цикличности

А. А. Маслов1, Д. О. Логофет1,2

1 Институт лесоведения РАН 143030 Московская обл., п/о Успенское, Советская ул., 21
e-mail: amaslov@ilan.ras.ru
2Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН
119017 Москва, Пыжевский пер., 3
e-mail: daniLaL@postman.ru

Поступила в редакцию 25.05.2016 г.

На основе данных прямых повторных учетов в сосняке-долгомошнике с доминированием черники (Vaccinium myrtillus) и брусники (V. vitis-idaea) построена и проверена однородная марковская модель мелкомасштабной (fine-scale) динамики двух видов-доминантов на поздних стадиях сукцессии. Особенностями полевого эксперимента являлись: большой (2000 площадок) объем выборки на постоянных трансектах, проведение нескольких регулярных учетов с интервалом в 5 лет, учет на площадках встречаемости видов. Дискретная марковская цепь в качестве модели наблюдаемого процесса состоит из четырех состояний: отсутствие видов на площадке, присутствие одного из видов, совместное присутствие видов; временной шаг модели совпадает с интервалом между учетами. Калибровка модели осуществлялась по двум учетам, проверка модели - по данным еще одного учета.

Установлено, что за один интервал учетов на площадках реализуются все возможные переходы между состояниями, а также отсутствие перехода у каждого из состояний, что дает полный орграф (ориентированный граф) переходов. По формулам теории конечных однородных цепей Маркова получены основные результаты модели: стационарное распределение площадей, характеристики цикличности и средние длительности стадий мелкомасштабной динамики. Показано, что в качестве стационарного (устойчивого) результата сукцессии ожидается распределение площадок по состояниям, где 30% площадок занято только черникой, 11% -только брусникой; на 18% площадок будут присутствовать оба вида, а 41% площадок будет «пустым». Это подтверждает возможность устойчивою сосуществования черники и брусники на заключительных стадиях сукцессии - с явным преобладанием черники, но без полного вытеснения одного вида другим. Количественные характеристики цикличности и длительности стадий мелкомасштабной мозаики позволяют оценить общую продолжительность вторичной послепожарной сукцессии (с достижением состояния, отличного от равновесного менее чем на 5%) примерно в 45 лет. Из описанных четырех состояний наименьшее среднее время существования (8 лет) имеют площадки только с брусникой, а наибольшее среднее время существования (18 лет) - «пустые» площадки. Модельный прогноз динамики на один шаг вперед (5 лет) и сравнение с данными фактического распределения площадей показали, что мера отличия составляет 5.4%, что говорит об эффективности однородной (во времени) марковской цепи как инструмента краткосрочного прогноза, но оставляет открытым вопрос о справедливости гипотезы однородности.

Популярный cинопсис:
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»