Градиентность разнообразия флоры и растительности островов Куйбышевского водохранилища при нечеткости информации

Фаткуллина, Римма Рафгатовна

Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему
Градиентность разнообразия флоры и растительности островов Куйбышевского водохранилища при нечеткости информации
ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Градиентность разнообразия флоры и растительности островов Куйбышевского водохранилища при нечеткости информации"

На правах рукописи

г:ч: ОД

ФАТКУЛЛИНА РИММА РАФГАТОВНА " -■> ^П ЛЛПО

ГРАДИЕНТНОСТЬ РАЗНООБРАЗИЯ ФЛОРЫ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ ОСТРОВОВ КУЙБЫШЕВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА ПРИ НЕЧЕТКОСТИ ИНФОРМАЦИИ (на примере Казанского района переменного подпора)

Специальность 11 00.11 - "Охрана окружающей среды и рациональное использование

природных ресурсов"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

КАЗАНЬ 2000

Диссертация выполнена в лаборатории биомониторинга Института экологии природных систем Академии Наук Республики Татарстг

Научные руководители: доктор биологических наук,

профессор В.А.Бойко,

доктор физико-математических наук, профессор И.3.Батыршин

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор Е.Л.Любарский (Казанский государственный университет), кандидат биологических наук, К.К.Ибрагимова (Казанский государственный педагогический университет) Ведущая организация,: Институт Экологии Волжского бассейна РАН

Защита состоится "8" июня 2000 г. в 14 час.

на заседании диссертационного Совета К 053.29.23 по защите диссерта на соискание ученой степени кандидата биологических наук при Казане государственном университете по адресу: 420008, Казань, ул.Кремлевская, д.18

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке КГУ Автореферат разослан "8" мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, ^/си/и/^^з^.

кандидат технических наук, доцент ^ Л.А.Мангутов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Экологическая ситуация, которая сложилась в мире к концу XX в., свидетельствует об усилении противоречий в системе «биосфера-человек». Природные системы утрачивают способность стабилизировать окружающую среду в результате все возрастающего антропогенного давления (Данилов-Данильян и др., 1996). Интенсивное (промышленное и аграрное) освоение природных ресурсов за последние 50 лет серьезно осложнило экологическую обстановку и в Татарстане. По расчетным показателям («Карта экологической ситуации РТ», 1994), лишь два административных района отнесены к категории «удовлетворительная». В остальных 41 районах экологическая обстановка варьирует от «умеренно-напряженной» до «тяжелой», а отдельные территории республики предрасположены к проявлению чрезвычайных экологических ситуаций (Трофимов, Петрова, Годовой отчет Ин ЭПС АН РТ, 1999).

Одной из главных составляющих физико-географического облика территории республики является ее гидрографическая сеть, которая включает около 7,5 тыс. озер, 60 бассейнов рек, четыре водохранилища, в том числе Куйбышевское - крупнейшее в Европе. С образованием 11 водохранилищ Волжско-Камского каскада в их акваториях сохранились незатопленнымн около 3000 островов - геоморфологических элементов бывших пойменных и надпойменных террас. Наибольшее количество (около 800 островов) расположено в акватории Куйбышевского водохранилища, в том числе 189 - в его Казанском районе переменного подпора.

Комплексные исследования структурной организации островных экосистем свидетельствуют о том, что острова с прилегающими к ним мелководьями выполняют в акватории водохранилищ важные экологические функции. Они являются резерватом генофонда растительного и животного мира бывших долин рек Волга и Камы, генератором биологической продукции, значительным санирующим фактором водной среды (Бойко и др., 1997). Однако, с первых лет образования водохранилищ острова активно вовлекаются в хозяйственое использование, и этот процесс антропогенной экспансии постоянно возрастает. Причем эксплуатация островных территорий фактически не контролируется, так как при образовании водохранилищ эти геоморфологические структуры были исключены из земельного и водного кадастров.

Все это вызывает необходимость реабилитации островных экосистем, основанной на объективной оценке их природной значимости, что в свою очередь, требует глубокого анализа накопленной при натурных съемках информации.

При оценке состояния природных систем наиболее важными считаются ботанические критерии, т.к. растительность, являясь ведущим компонентом экосистемы, выступает по существу индикатором почвенного покрова, а также местом обитания и объектом питания многих видов животных - консументов первого порядка (Виноградов, 1964, 1993, Воронов, 1973). При выборе объекта исследования мы руководствовались именно этими соображениями.

Вместе с тем, имеющаяся информация по островам Куйбышевского водохранилища получена в результате статических (одно-двухразовых) отборов проб.

В этом случае можно говорить лишь о тенденциях в изменении показателей. Неполнота данных, наличие разрывов при определении численных интервалов значений критериев, требует введения нечетких понятий, субъективных коэффициентов значимости, оценок полезности и важности. Кроме того, в сложных природных системах нет четких границ между классами и явлениями. Поэтому мерой каждого показателя может стать его нечеткое описание (Заде, 1974).

Цели и задачи работы. Целью работы является исследование зависимостей разнообразия флоры (количество видов, количество редких и исчезающих видов, доля адвентивных видов) и растительности (количество формаций) островов Казанского района переменного подпора (КРПП) Куйбышевского водохранилища от абиотических и антропогенных факторов. В ходе работы решались следующие задачи:

- определение основных факторов, влияющих на разнообразие флоры и растительности островов;

- выделение (методами канонической и частной корреляции) наиболее представительных признаков для ранжирования островов по их природной значимости;

- группировка островов (методами кластерного анализа) по флористическим и фитоценотическим показателям, а также по градиентам абиотической среды;

- разработка экспертной системы по экологической оценке островов и определение экологического состояния островов с учетом статистической, нечеткой и экспертной информации.

Научная новизна работы. Впервые с применением методов статистики и теории нечетких множеств выявлены закономерности распределения флоры и растительности на островах равнинного водохранилища в зависимости от абиотических факторов среды и антропогенного воздействия

Проведена аппроксимация и ординация данных флористического и фитиценотического разнообразия островов КРПП с помощью нечетких моделей.

Дана оценка экологического состояния островов и проведено их ранжирование с использованием нечетких (взвешенных) отношений предпочтения.

Практическая значимость работы. Создана база данных и экспертная система, позволяющие проводить анализ и оценку экологического состояния островов. Разработан экологический паспорт острова, включающий все компоненты экосистемы, для составления кадастровой документации, а также определения характера и масштабов природопользования. Ранжированные ряды островов рекомендуется использовать Министерствам природы Республик Татарстан, Марий Эл, Чувашии при выделении новых особо охраняемых природных территорий в акватории водохранилища.

Внедрение результатов работы. База данных по островным системам используется специалистами Института экологии природных систем АН РТ в научных исследованиях (акт от 28.03.2000г.). Концептуальные подходы разработки АРМ эколога и составления экологического паспорта природно-территориального комплекса использовались в процессе выполнения темы «Создание и развитие сети ООПТ РТ» (Отчет, 1998гг.) База данных зарегистрирована в Информационно-

Аналитическом Центре Проекта ГЭФ "Сохранение биоразнообразия Российской Федерации", N TF028314. Экспертная система включена в учебный процесс Казанского государственного технологического университета по дисциплине «Системы искусственного интеллекта» (акт от 08.12.99г.).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Флористическое и фитоценотическое разнообразие островов КРПП связано с их генезисом, площадью, частотой затопления, расположением по продольной оси акватории, а также степенью изоляции и антропогенной нагрузки.

2. Различия флористического и фитоценотического разнообразия островов КРПП на трех участках по продольной оси акватории от Новочебоксарской ГЭС до с.'Н. Вязовые, от с. Н. Вязовые до г. Казани и от г. Казани до п. Камское Устье обусловлено достоверными различиями абиотических признаков между двумя первыми участками поименных островов, а также пойменными и террасными островами.

3. Ранжирование островов по экологическому состоянию предлагается для рационального использования их природных ресурсов.

Апробация работы. Результаты исследований, составляющих основное содержание диссертационной работы, докладывались на I, И и III Республиканских научных конференциях "Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан", 1993, 1995; 1997; международном конгрессе "The Sixth International Fuzzy Systems Association World Congress", Sao Paulo-Brazil, 1995; международном симпозиуме "9-th International Symposium on Computer Science for Environmental Protection, CSEP'95'", Marburg, Germany; международной конференции "Second International Conference on Application of Fuzzy Systems and Soft Computing, ICAFS-96", Siegen, Germany; Всероссийской конференции "Современная география и окружающая среда", Казань, 1996; Международном семинаре "Мягкие вычисления -1996", Казань; Международной научно-практической конференции "Охраняемые природные территории", Санкт-Петербург, 1996; итоговой научной конференции КГТУ, Казань, 1999, Международной конференции "Когнитивное моделирование", Пущино, 1999; Юбилейной научной конференции Казанского научного центра Российской Академии наук и Академии наук Республики Татарстан, посвященной 275-летию Российской Академии наук,. Казань, 1999; V Международной научной конференции "Методы кибернетики в химико-технологических процессах", Казань, 1999.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ. Из них 4 статьи и 16 тезисов на международных, всероссийских и республиканских конференциях, в т.ч 3 зарубежных. '

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем основного текста - Ц4 стр., включая 27 рис и 1_2 таблиц. Приложение 25 сгр Список литературы содержит 190 наименований, в т. ч 38 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА I. Проблема экологической оценки природных систем в условиях нечеткости информации (литературный обзор)

При оценке природных систем используются ботанические индикаторы экологических зон нормы, риска, кризиса и бедствия, которые учитывают признаки негативных изменений на разных уровнях: организменном (фитопатологические изменения), популяционном (ухудшение видового состава и фитоценометрических признаков) и экосистемном (соотношение площади в ландшафте) (Виноградов, Орлов, Снакин, 1993). Экологическое состояние природного объекта "норма" и наличие у него ценностных качеств (присутствие редких и исчезающих видов, а также и потенциальная возможность охранять объект) может служить обоснованием для определения его юридического статуса как охраняемой природной территории. Поэтому в набор характеристик конкретных территориальных единиц могут быть включены критерии природоохранной значимости: разнообразие, продуктивность, возраст биологических сообществ, восстановимость, редкость, уникальность, размер, натуральность, репрезентативность, вероятность антропогенных нарушений, образовательный потенциал, географическое положение, доступность, потенциальная эффективность охраны, культурная ценность (Пузаченко, Дроздова, 1986; Zhang, Oxley, 1994; Сатрапа, Mendiondo; Tucci, 1995; Nolett, Domon, Bergeron, 1995; Sahin, Hall, 1996; Морозова, 1999 и др.). Вместе с тем существует мнение, что простейшие показатели - число видов отдельных групп, соотношение различных групп видов могут служить хорошими индикаторами состояния общего биологического разнообразия территории и иметь прогностическую ценность (Белоновская, 1997) Островные территории, кроме того, должны иметь дополнительные характеристики, обусловленные гидрорежимом - затоплением и подтоплением во время паводка или периодического изменения уровня водохранилища, изоляцией от материка, которая затрудняет иммиграцию и эмиграцию видов, антропогенной нагрузкой - от туризма до урбанизации территории острова под дачные поселения.

Используемое в оценке природных систем множество критериев может породить неопределенность из-за их разноплановости, несводимости к интегральной величине. Как следствие проблемы многокритериальности, возникает вопрос взвешивания критериев и показателей значимости. Имеются методы оценки, согласно которым несколько критериев объединяются в один (Куценко, 1992; Шапеева и др., 1994; Ott, 1978, см. Пых, Малкина-Пых, 1996). Так, прибавочно-весовой и мультипликативный методы предполагают присвоение каждому критерию определенного веса, характеризующего относительную значимость конкретного критерия. Недостатком этих пол и критериальных методов является то, что максимально ценным может получиться объект, который имеет средние значения критериев. В "альтернативном методе" максимально ценным получается объект, который имеет максимальное значение любого из критериев. В отличие от описанных методов, лексикографический подход в решении многокритериальных

задач (Батыршин, 1990) помогает преодолеть такие недостатки ранжированием оценок с упорядочением, подобным алфавитному.

Задачи, касающиеся природных систем, обладают неполнотой, неточностью, противоречивостью, динамическим изменением исходных данных в процессе решения. Действительно, для природы континуальность (непрерывность) характерна в большей степени, чем дискретность (прерывистость) (Нееф, 1974; Миркин, Розенберг, Наумова, 1989; Рысин, 1995; Трофимов, 1997), а неопределенность -свойство, подразумевающее невозможность исчерпывающего отображения сложных природных систем (Оценка качества...,1989). Это учитывает достаточно новый подход в современной математике, когда нечеткие суждения могут быть представлены с помощью нечетких множеств (Заде, 1976; Аверкин, Батыршин, 1986), а основные статистические зависимости, полученные традиционными методами, развиты с помощью нечеткого подхода, который предусматривает приблизительное знание характеристик для рассматриваемых природных систем и использование лингвистических переменных.

Приводится обзор существующих баз данных (БД) в области экологии и охраны природы. Международные БД можно подразделить на следующие виды: справочные (ИНФОТЕРРА, АГРИС), собственно банки данных (ГЕМС, ФАИРС), библиографические (АГРИС, АРИС, ФАИРС), аналитические (ГЕМС, АГРИС, АРИС, КАРИС, ФАИРС). По островным системам известны БД морских островов Channel Islands National Park (Davis, Halvorson, 1988), Isle Royale National Park, Big Cypress National Preserve (Protected Areas..., 1993). Следует отметить базу данных "SrNAD", используемую с 1978 года для наблюдения за островными экосистемами и их компонентами в верхней зоне Волгоградского водохранилища (Принципы и методы..., 1986).

Проанализирована область применения экспертных систем (ЭС). ЭС используются в оценке экологического состояния окружающей среды в Среднем Приобье (Методы математического..., 1991); при выборе интенсивной технологии в растениеводстве, для принятия решений в чрезвычайных ситуациях; при управлении Днепровским каскадом водохранилищ (Компьютерные системы поддержки ..., 1991); при оценке проектов в планировании окружающей среды (Jornal of Environmental Management, 42:4,1994) и т.д. Подобные разработки для островных систем отсутствуют.

ГЛАВА II. Материалы и методы

В работе использованы фондовые материалы Института экологии природных систем АН РТ по натурному обследованию 89 островов Казанского района переменного подпора (КРПП) Куйбышевского водохранилища,1 которые собирались путем маршрутных съемок (линейных трансект). Проанализированы следующие показатели биотических и абиотических компонент островов: флористическое разнообразие (число видов, число редких видов, доля адвентивных видов) и

1 Выражаем глубокую благодарность И.ДГолубсвой. Т.Л.Шпак и Л В. Саповой за предоставленные материалы по геоботаническому описанию островов Куйбышевского водохранилища.

фитоценотическое разнообразие (количество формаций), площадь островов, их высота, изоляция, удаленность от ГЭС, кратность затопления и степень антропогенной нагрузки. По данной выборке из общего числа 189 островов подсчитывалась ее репрезентативность.

Особенности информации по островам обусловили использование целого ряда математических подходов для обработки данных: традиционных методов статистики - корреляционного, регрессионного, кластерного анализа, проведенных с помощью пакета программ Statistica 5.0; методов теории нечетких множеств - аппроксимации с помощью нечетких моделей, применения взвешенных отношений предпочтения, проведенных с использованием пакета программ Matlab 5.2.

ГЛАВА III. Физико-географическая характеристика КРПП Куйбышевского водохранилища

Физико-географическое описание КРПП проведено на основе работ: "Физико-географическое районирование Среднего Поволжья" (1964); "Географическая характеристика административных районов Татарской АССР" (1972); "Структура островных экосистем" (1980); И.Д. Голубевой, В.Г. Папченкова, Т.Л. Шпак (1990); "Экологические исследования Волжского бассейна" (1991). Участок КРПП акватории Куйбышевского водохранилища, протяженностью около 200 км, расположен между Новочебоксарской ГЭС (Чувашская республика) и п. Камское Устье (РТ) на границе трех ландшафтных провинций Среднего Поволжья: лесного Заволжья (Предкамья), лесостепного Заволжья (Закамья) и лесостепного Предволжья или пяти физико-географических районов: по левобережью Звениговского долинно-террасового района сосновых лесов (республика Марий Эл), Западно-Казанского террасово-долинного района сосновых лесов (РТ), Волго-Мешинского террасово-долинного района сосновых лесов (РТ); по правобережью Чебоксарского возвышенно-равнинного района со зрелым эрозионным ландшафтом и Цивиль-Кубнинского возвышенно-равнинного лесостепного района эрозионного ландшафта (Чувашская республика), Волго-Свияжского эрозионно-расчлененного грядового района с карстом (РТ). Эти районы имеют следующие физико-географические характеристики. Поверхность левобережья в основном представляет собой ступенчатую равнину, абсолютные высоты которой составляют от 25 до 120м. Притоки Волги немногочисленны. Почвы песчаные и суглинистые. Леса, преимущественно сосновые, занимают от 30 до 80% территории. По правобережью в рельефе выделяются две основные формы - долины и водоразделы. Средние абсолютные высоты 140-2 Юм. В формировании рельефа существенна роль эрозионных процессов. Территория характеризуется густой речной сетью. Почвы в основном серые и темно-серые, реже представлены черноземы. Лесистость в среднем не превышает 10-11%.

Абиотические и биотические составляющие экосистем островов, хотя и находятся под влиянием материковых территорий, тем не менее они обладают специфическими особенностями, обусловленными своеобразием интразонального ландшафта. Главными отличительными чертами островных экосистем от

материковых является их географическая изоляция; микроклимат, который в вегетационный период приближается к морскому, а в зимний период - более континентальный, чем на материке (Терентьев, 1991); подверженность периодическим затоплениям во время паводка и подтоплениям в межень из-за колебания уровня водохранилища; активные геодинамические процессы в результате абразионной сработки берегов; преобладание в почвенном покрове островов пойменного типа аллювиальных, а террасного типа - дерново-подзолистых и серых лесных почв.

ГЛАВА IV. Информационная база данных по структурной организации экосистем островов КРПП н экологический паспорт острова

База данных сформирована на основе прямого обследования 89 островов и включает общие сведения по географическим, гидрологическим, абиотическим, биотическим и антропогенным характеристикам. Блок базы о растительном покрове островов содержит данные о количестве видов и формаций растительности, степени их проективного покрытия, возрасте, продуктивности; а также сведения о редких, исчезающих и адвентивных видах растений. Информация из базы данных может быть представлена в виде экологического паспорта. Паспортизация островов необходима для мониторинга состояния островов, ведения кадастровой документации и в целях рационального использования природных ресурсов в народном хозяйстве.

На основе разработанной базы данных проводится пространственное отображение характеристик разнообразия автотрофного компонента по продольной оси акватории водохранилища в виде гистограмм, которые показывают, что растительный покров островов КРПП характеризуется следующими флористическими и фитоценотическими параметрами: а) 70% островов насчитывает до 150 видов растений, а остальные 30% характеризуются высоким видовым разнообразием - (до 280 видов); б) 89% островов содержит до 6 редких и исчезающих видов растений, 11% - до 12 видов; в) флора 60% островов включает малую и среднюю доли адвентивных видов (до 6%), на остальных островах их доля возрастает до 16 %; г) 72% островов имеет невысокое фитоценотическое разнообразие (до 3 формаций), 14% - от 4 до 5 и 14% - от 6 до 8 растительных формаций.

ГЛАВА V. Анализ зависимости разнообразия автотрофного компонента островов КРПП от факторов среды с помощью статистических методов

5.1. Определение основных факторов, влияющих на разнообразие флоры и растительности

С помощью канонической корреляции получена высокая мера зависимости (R=0,72) между исследуемыми двумя множествами признаков: биотическим - с одной стороны и абиотическим - с другой. Наиболее значимыми признаками,

Рис. 1. Среднее флористическое разнообразие островов КРГТП в зависимости от типа антропогенной нагрузки (1 - не используются - 110+8.25; 2 - сенокос - 139.32±9.46; 3 - пастбища - 155±21.5; 4 - сенокос + пастбища - 211,4±21.25; 5 - рекреация -146 07+8.41; 6 - рекреация + промхозобъекты - 125.42±10.35)

о р

Л! ±8Й.0ет. □ аБЫ Егт. о Меап

Рис 2. Среднее флористическое разнообразие островов КРГТП в зависимости от генезиса (1 - пойменные острова 139.2±49.8; 2 - террасные острова 128.89+ 7.33)

которые содержат в себе большую часть информации комплекса данных и могут быть использованы для ранжирования островов по их природоохранной значимости, оказались: флористическое и фитоценотическое разнообразие, площадь островов, кратность их затопления и степень антропогенной нагрузки.

При определении зависимости каждого из исследуемых показателен разнообразия автотрофного компонента от факторов среды с помощью частной корреляции установлено: для пойменных островов флористическое разнообразие в наибольшей степени зависит от степени изоляции и антропогенной нагрузки, а фитоценотическое разнообразие - от площади острова; для террасных островов на разнообразие флоры

наиболее влияют изоляция и кратность затопления, а на фитоценотическое разнообразие - изоляция и распределение островов вдоль продольной оси акватории водохранилища.

5.2. Анализ связей показателей флористического и фитоценотического разнообразия островов с факторами среды

Сравнение флористического разнообразия в группах островов, испытывающих неодинаковую антропогенную нагрузку, показало наибольшее видовое разнообразие при средней степени антропогенной нагрузки - использовании островов под сенокос и пастбища (рис. 1): не используются в хозяйственном обороте - 110+8.25; сенокос -139.32±9.46; пастбища - 155±21.5; сенокос + пастбища - 211.4+21.25; рекреация -146.07+8.41; рекреация + промхозобъекты - 125.42±10.35. Сравнение флористического разнообразия пойменных и террасных островов КРПП подтверждает теоретические соображения о том, что на ранних стадиях сукцессии разнообразие возрастает, а по мере приближения климакса вновь сокращается: среднее значение видового богатства М+гп на пойменных островах оказалось выше 139.2±49.8, чем на террасных островах 128.89± 7.33 (рис.2).

С помощью корреляционного анализа получена общая закономерность для всех островов: положительная зависимость показателей разнообразия флоры и растительности от площади и высоты; отрицательная зависимость от кратности затопления и изоляции. На пойменных островах по градиенту распределения вдоль продольной оси акватории водохранилища для показателя фитоценотического разнообразия получена обратная зависимость (R ранг. = - 0.47) (рис. 3), а на террасных островах - прямая (R ранг.=0.65) (рис. 4). По градиенту степени антропогенной нагрузки на пойменных островах наблюдается прямая корреляционная связь (11част.=0.35) флористического разнообразия с этим фактором (за счет увеличения количества адвентивных и культурных видов растений), а на террасных островах для редких и исчезающих видов - обратная (Rpanr.= - 0.49). Коэффициенты корреляции показателей флористического и фитоценотического разнообразия с кратностью затопления (формации R ранг. = - 0.4, флора R ранг.= - 0.53, редкие виды R ранг.= - 0.35) и распределением по акватории (R ранг.= - 0 47, R ранг.= - 0.5, R ранг.= - 0.31) для пойменных островов очень близки, что подтверждает большое влияние гидрорежима на разнообразие флоры и растительности.

5.3. Группировка островов КРПП по признакам флористического, фитоценотического разнообразия и градиентам среды

С применением методов агломеративно-иерархического кластерного анализа проведена группировка островов по показателям количества формаций, видового разнообразия, площади, высоты островов и кратности их затопления за 100 лет; поочередно добавлялись показатели изоляции и распределения по акватории. Интерпретация сгруппированных данных с учетом географического расположения островов показала следующее. Три группы островов относятся к географически не

7 е

к § 5

I <

3 2 1

форШ31 = 5,7806 - , 0668 * расстояние г = -.4684

10 20 30 40 50

расстояние от ГЭС (е усл.ед.)

Недге»$|оп 85% сопМ

Рис. 3. Распределение фитоценотического разнообразия пойменных островов КРПП по продольной оси акватории водохранилища

формат:;:- -2,691 + ,07658 * расстояние г - ,65438

. Кедге&5ЮЛ 95% сопГк!.

Рис. 4 Распределение фитоценотического разнообразия террасных островов КРПП по продольной оси акватории водохранилища

перекрывающимся участкам: от Новочёбоксарской ГЭС до с. Н.Вязовые, от с.Н. Вязовые до г. Казани и от г. Казани до п. К.Устье. Группа островов, расположенная на участке от ГЭС до с. Н. Вязовые характеризуется большим геоморфологическим, флористическим и фитоценотическим разнообразием. Фактор затопления оказался определяющим при отделении группы островов, расположенных от с. Н.Вязовые до г.Казани, а фактор распределения по акватории - при отделении группы островов ниже г.Казани. В качестве

основных факторов, определяющих группировку островов, можно выделить размер островов, кратность затопления за 100 лет и фактор распределения по акватории, который совпадает с фактором генезиса при отделении группы террасных островов.

Табл. 1

Характеристики островов КРПП в группах: ГЭС-с.Н.Вязовые, с.Н.Вязовые - г.Казань, г.Казань - п.К.Устье (М±ш, N=89)

Признаки Участки акватории

ГЭС-с.Н.Вязовые с.Н.Вязовые - г.Казань г.Казань - п.К.Устье

флора 174,6+10,1 120,8±6,0 128,0±6,7

редкие 5,5±0,6 2,9+0,3 3,6+0,3

адвентивные 6,2+0,5 5,4+0,3 6,8±0,7

формации 4,5+0,4 2,6±0,2 2,1+0,2

площадь(га) 217,1 ±60,7 17,0+4,0 41,1±11,4

высота (м) 56,1 ±0,3 54,3±0,1 54,8±0,3

удаленность от ГЭС 22,2±1,9 44,6±0,5 65,7+1,8

изоляция 40,2±8,7 149,2+17,2 70,2+12,7

затопление 7,3+1,3 40,0+2,0 10,8±2,1

антропоген. 3,0±0,3 3,5+0,3 3,4±0,4

нагрузка

Характерис преимущественно от преимущественно от преимущественно от

тика хорошо бывших опесчаненных первой и второй

островов сохранившейся зрелой участков зрелой надпойменных террас;

прирусловой поймы; с прирусловои поймы; в характеризуются

большими и средними основном с малыми средними площадями.

площадями, высоким площадями, низким средним

гипсометрическим гипсометрическим гипсометрическим

уровнем, в основном уровнем, большей уровнем, редким

малой и средней степенью изоляции и затоплением, малой и

степенью изоляции, частотой затопления, средней степенью

редким затоплением, большим флористическим и ■ фитоценотическим разнообразием средним флористическим и фитоценотическим разнообразием изоляции, средним флористическим и фитоценотическим разнообразием

Различия между участками по признакам (табл. 1) проверялись по критерию Вилькоксона. Между первым и вторым участком, первыми двумя и третьим участком они достоверны при р<0,05 по признакам флористического и фитоценотического разнообразия, площади, распределению вдоль продольной оси акватории, гидрологическому признаку и высоте.

ГЛАВА VI. Анализ экологических данных по островам КРПП с применением методов теории нечетких множеств

6.1. Аппроксимация зависимостей флористического н фитоценотического разнообразиярт факторов среды с помощью нечетких моделей

Для градиентов разнообразия, выделенных на основе результатов частного корреляционного анализа данных по всем островам КРПП (зависимостей

фитоценотнческого н флористического разнообразия от распределения по акватории водохранилища, числа редких видов растений от кратности затопления, видового богатства и доли адвентивных видов от изоляции, разнообразия растительности от площади, видового богатства от степени антропогенной нагрузки), было произведено сглаживание данных с помощью нечеткой модели Сугено. Эта модель дает более точное приближение по сравнению с регрессионной . моделью и сглаживанием полиномами четвертой степени. Нечеткая модель Сугено состоит из правил Л, вида: Если д:=А, то Z,=a, х' + Л„ где А, - нечеткий терм (нечеткое множество), определенный на множестве значений переменной х, х' - численное значение х, для которого осуществляется нечеткий вывод, а,. Ь, - вещественные константы. Использование данной модели позволяет при значениях «малое», «среднее», «большое» лингвистической переменной А, отвечающей абиотическому признаку (вид функции принадлежности выбран трапециевидным), получить численное значение показателя разнообразия флоры и растительности островов. Вывод численного значения 2* =2(х') на основе правил R, (i=l,...,rt) осуществляется по

¿и'Л

формуле: 2'=—^-,где IV, - степень принадлежности значения х нечеткому

1=1

множеству А,.

В процессе аппроксимации экспериментальных данных нечеткими моделями происходит адаптация функций принадлежности нечетких термов А, и коэффициентов а,, Ь, с целью минимизации ошибки рассогласования между Z и Z эмпирическим.

Так, аппроксимация зависимости флористического разнообразия островов от их изоляции с помощью нечеткой модели дала мало флуктуирующую кривую. Максимум видового богатства наблюдается при изоляции острова 10 м (158 видов), минимум (83 вида) - при изоляции 480 м .

Была проведена аппроксимация зависимости флористического разнообразия террасных и пойменных (часто и редко затапливаемых) островов КРПП от двух факторов: площади и изоляции.

Ординация флористического разнообразия островов по их генезису, распределению вдоль продольной оси акватории, кратности затопления, площади и изоляции (рис. 5) показывает, что ось абсцисс плоскости ординации положительно связана с распределением островов по акватории водохранилища относительно точки отсчета -Новочебоксарской ГЭС. Генезис островов также изображен по этой оси. Приближение флористического и фитоценотнческого разнобразия по акватории водохранилища с помошыо нечеткой модели представляет собой прерывистую линию. Затопляемость островов наибольшая на втором участке, отсюда - стрелки этого градиента сходятся на уровне этого участка Таким образом, произведенная ординация демонстрирует вполне определенное изменение флорнстическЬго и фитоценотнческого разнообразия островов при заданном сочетании условий среды на каждом из трех выделенных участков водохранилища.

а)

0.8 0.6 0 4 0.2 0

затопляемость

Рис. 5. а) Функции принадлежности трапециевидного типа для нечетких термов признака РАССТОЯНИЕ ОТ ГЭС {малое, среднее, большое}; б) Ординация флористического разнообразия островов КРПП (° - нечеткая модель, • - эмпирические данные) по генезису, градиентам распределения по продольной оси акватории водохранилища, площади (*), изоляции (—) и затопляемости (—► ♦—)

6.2. Ранжирование островов по их экологическому состоянию и природоохранной значимости с применением нечетких (взвешенных) отношений предпочтения

Определение экологического состояния и природоохранной значимости велось по флористическому и фитоценотическому разнообразию, количеству редких видов, площади островов, степени их изоляции, а также антропогенной нагрузки.

При попарном сравнении больший вес получает остров, имеющий большее число признаков, по которым он превосходит другой остров. Далее производятся преобразования матрицы сравнений по методу Орловского (1991) и лексикографическое упорядочение (Батыршин, Фаткуллина, 1999).

В выделенных трех группах к удовлетворительным отнесены острова с наименьшей степенью антропогенной нагрузки, используемые для туризма и сенокошения. К рисковым - с выраженной степенью антропогенной нагрузки, интенсивный выпас, сенокошение и рекреация. К кризисным - с высокой степенью антропогенной нагрузки: дачные застройки и промхозоъекты.

юоо

1500 2000

2500

В первой группе - от Новочебоксарской ГЭС до с. Н. Вязовые - 18 островов находятся в удовлетворительном состоянии, 4 острова - рисковые, 2 - кризисные; во второй группе - от с. Н. Вязовые до г. Казани - 22 острова - в удовлетворительном состоянии, 11 остров - рисковые, 11 - кризисные; в третьей группе - от г. Казани до п. Камское Устье - 8 островов в удовлетворительном состоянии, 3 острова - рисковые, 10 островов - кризисные.

Раличие между островами с различным состоянием по показателям флористического и фитоценотического разнообразия подтверждено с помощью критерия Вилькоксона (р<0.1), причем большая достоверность получена для более зрелых островов.

В каждой группе ранжированные острова, находящиеся в удовлетворительном состоянии, можно рекомендовать в качестве охраняемых территорий.

6.3. Агрегирование информации в базе знаний экспертной системы по определению экологического состояния островов

Экспертная система (ЭС) по определению экологического состояния островов разработана нами на основе оболочки экспертных систем "Лексико" (Батыршин и др., 1991). База знаний ЭС состоит из правил, построенных в соответствии с результатами корреляционного и кластерного анализа, критериями выделения зон экологического неблагополучия (по Виноградову) и экспертными (субъективными) знаниями.

Для измерения оценок правдоподобности (ОП) в ЭС используется порядковая шкала вербальных градаций оценок правдоподобности: максимальная/6/, очень высокая/5/, высокая/4/, средняя/3/, малая/2/, очень малая/1/, минимальная/О/.

Например, для островов пойменного происхождения, находящихся на участке с. Н.Вязовые-г.Казань можно сказать, что они в основном небольшие, невысокие, часто затапливаемые, имеющие небольшое флористическое разнообразие. Эта совокупность показателей запишется в базе знаний в виде правила:

Правило И: если система=островная и участок=с Н.Вязовые-г.Казаиъ то характеристика_исп1ровов=в_основном_острова_небольишенееысокие_флористическо ч^атообразие невысокое, ОП-5.

Вне зависимости от контекста (как для террасных, так и для пойменных островов) на основе регрессионнных зависимостей записываются правила, например: Правило К'И: если система построена» и илощадь=малая то число_видов=малое, ОП=4.

В результате работы с ЭС выводится набор заключений, каждому из которых ставится в соответствие упорядоченный список оценок правдоподобности, использовавшихся при выводе этого заключения. Эти оценки правдоподобности упорядочиваются по возрастанию. Заключения, полученные как результат вывода по правилам базы знаний, лексикографически упорядочиваются между собой.

Допустим, что при оценке экологического состояния отдельного острова по трем цепочкам рассуждений получены заключения экол. состояние =риск со значениями оценок правдоподобности ОП=(1), ОП=(2), ОП=(->), и заключения э кол. состояш1е=норма, со значениями ОП-(-1), ОП=(3), ОП-(4).

Лексикографическое сравнение соответствующих упорядоченных списков оценок (4,2,1) и (4,4,3) приводит к большей правдоподобности заключения экол. состояние=норма,

От пользователя ЭС требуется задание входных значений состояния физико-географических, биотических, гидрологических, антропогенных показателей островов. Выходным значением ЭС является характеристика островов согласно полученным в работе закономерностям и оценка их экологического состояния.

ВЫВОДЫ

1. Анализ оригинальной базы данных позволил установить, что растительный покров обследованных островов КРПП характеризуется следующими флористическими и фитоценотическими параметрами: а) 70% островов насчитывает до 150, а 30% - до 280 видов; б) 89% островов содержит до 6, а 11% - до 12 редких и исчезающих видов; в) флора 60% островов включает до 6% адвентивных видов, а на остальных островах их доля возрастает до 16 %; г) 72% островов имеет до 3 - х, а 14% - до 5 и 14% - до 8 формаций растительности.

2. Установлены наиболее значимые признаки (методами канонической и частной корреляции), которые содержат в себе большую часть информации исследуемого комплекса данных и могут быть использованы для ранжирования островов по их природоохранной значимости. Это флористическое и фитоценотическое разнообразие, количество редких и исчезающих видов, площадь островов, кратность их затопления и степень изоляции, а также распределение островов вдоль продольной оси акватории и степень антропогенной нагрузки.

3. Сглаженные с помощью нечеткой модели показатели фитоценотического и флористического разнообразия дают возможность определения численных значений этих признаков при лингвистических оценках абиотических характеристик среды. Произведенная ординация наглядно показала зависимость флористического и фитоценотического разнообразия от сочетаний условий среды.

4. Определены общие закономерности изменения показателей разнообразия флоры и растительности в зависимости от градиентов среды (сравнение средних значений и парный корреляционный анализ):

-максимум видового разнообразия при хозяйственном использовании островов под сенокос и умеренный выпас;

-сравнительно более высокое видовое разнообразие на пойменных островах, чем на террасных;

-положительная зависимость флористического и фитоценотического разнообразия от площади, а также высоты островов и отрицательная - от кратности их затопления, а также степени изоляции;

-снижение фитоценотического разнообразия на пойменных островах и его увеличение на террасных островах по мере их удаления от ГЭС.

5. По признакам флористического, фитоценотического разнообразия и градиентам абиотической среды с учетом географического расположения (методом кластерного анализа) выделены три группы островов:

I группа (от Новочебоксарской ГЭС до с. Н. Вязовые) - острова преимущественно от хорошо сохранившейся зрелой прирусловой поймы; характеризуются большими и средними площадями, высоким гипсометрическим уровнем, в основном малой и средней степенью изоляции, редким затоплением, большим флористическим и фитоценотическим разнообразием; '

II группа (от с. Н. Вязовые до г. Казани) - острова преимущественно от бывших опесчаненных участков прирусловой зрелой поймы; характеризуются в основном малыми площадями, низким гипсометрическим уровнем, большей степенью изоляции и частотой затопления, средним флористическим и фитоценотическим разнообразием;

III группа (от г. Казани до п. Камское Устье) - острова преимущественно от первой и второй надпойменных террас; характеризуются средними площадями, средним гипсометрическим уровнем, редким затоплением, малой и средней степенью изоляции, средним флористическим и фитоценотическим разнообразием.

6 В выделенных группах на основе применения нечетких (взвешенных) отношений предпочтения получены списки островов, ранжированных по их экологическому состоянию и природоохранной значимости: .

I группа - 18 островов в удовлетворительном состоянии, 4 острова рисковые, 2 - кризисные;

И группа - 22 острова - в удовлетворительном состоянии, 11 островов - рисковые, 11 - кризисные;

III группа - 8 островов в удовлетворительном состоянии; 3 острова -рисковые; 10 островов - кризисные. В каждой группе ранжированные острова, находящиеся в удовлетворительном состоянии, можно рекомендовать в качестве особо охраняемых природных территорий.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Крылов A.A., Бойко В.А., Фаткуллина P.P., Пудовкина Н.В., Закиров А.Г. Локальная база данных "Экология островных систем" // Тез. докл. Межреспубл. Школы "Применение персональных компьютеров в биологии". Львов: Экоинфо. 1991. С. 20-21.

2 Крылов A.A., Фаткуллина P.P., Закиров А.Г. Моделирование экосистем и экологическое прогнозирование, создание баз и банков данных // Экологические исследования Волжского бассейна. Науч.-информ. бюллетень. Тольятти, 1991. С. 21-22.

3. Батыршин ИЗ., Гилязетдинов ИМ., Закуанов P.A., Фаткуллина P.P. Продукционная экспертная система с лексикографическими оценками уверенности // Гибридные интеллектуальные системы. Тезисы докл. Всесоюз. науч-практ. Конференции. Ч. 1 - Ростов-на-Дону - Терскол, 1991. С. 86-88.

4 Аюпов A.C., Фаткуллина P.P. Роль показателя разнообразия в изучении структуры островных экосистем (на примере сообщества птиц) // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан. Материалы I Республиканской научной конференции. Казань. 1995. С.46-47.

5 Зайнулгабидинов Э.Р., Фаткуллина P.P. Особенности происхождения и формирования растительного и животного мира островов Куйбышевского водохранилища

// Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан. Тезисы И Республиканской научной конференции. Казань, 1995. С. 68-69.

6. Зайнулгабидинов Э.Р., Салова Л.В., Фаткуллина P.P. Анализ факторов, влияющих на видовое разнообразие флоры островов Куйбышевского водохранилища // Там же. С.67-68.

7. Batyrshin 1., Fatkullina R. Context-dependent fuzzy scales and context-free rules for dependent variables // Proceedings of the Sixth International Fuzzy Systems Association World Congress, Sao Paulo-Brazil, 1995. Pp.89-91.

8. Batyrshin I., Fatkullina R. Fuzzy expert system for natural ecosystems // 9th International Symposium on Computer Science for Environmental Protection, CSEP'95 Metropolis-Verlag, Marburg, Germany,1995. Pp.713-718.

9. Batyrshin I., Khabibulin R., Fatkullina R. Application of Fuzzy Relational Clustering Algorithms to Ecological data // Second International Conference on Application of Fuzzy Systems and Soft Computing, ICAFS-96 Univ. Press of Siegen, Germany, 1996. Pp.115-117.

10. Зайнулгабидинов Э.Р.,Фаткуллина P.P. Применение кластерного анализа к группировке островных экосистем Куйбышевского водохранилища // Современная география и окружающая среда. Тезисы докладов Всероссийской научной конференции. Казань, 1996. С.42-43.

11. Фаткуллина P.P., Зайнулгабидинов Э.Р., Салова Л.В. Комплексный анализ неполных и плохо определенных экологических данных / Труды международного семинара "Мягкие вычисления - 1996". Казань, 1996. С. 205-208.

12. Фаткуллина P.P., Салова Л.В., Капитов В.Д., Шпак Т.Л. Некоторые методические аспекты выделения островов как памятников природы / Охраняемые природные территории. Сборник трудов международной научно-практической конференции Ч. 1. Санкт-Петербург, 1997. С. 63-66.

13. Фаткуллина P.P., Батыршин И.З. Решение задачи многокритериального выбора методом парных сравнений с лексикографическим упорядочением // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан. Материалы III Республиканской научной конференции. Казань, 1997. С. 219-220.

14. Сафин К.А, Рубинштейн Л.И., Фаткуллина P.P. Рапределенная интегрированная система обработки данных "РИСОД" и ее использование в области экологии и охраны окружающей среды // Там же. Казань, 1997. С. 216-217.

15. Фаткуллина P.P., Капитов В.Д, Салова Л.В. К созданию структур баз данных по эколога обеспечивающему каркасу // Там же. С.220-221.

16. Бойко В.А. и др., Фаткуллина P.P. Островные экологические системы и их функции в акватории равнинного водохранилища. //Там же. Казань, 1997. С.69-70.

17. Фаткуллина P.P., Сафин К.А, Рубинштейн Л И. Базы данных по эколого обеспечивающему каркасу Республики Татарстан / Проблемы охраны и рационального использования природных экосистем и биологических ресурсов. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 125-летию И.И.Спрыгина. Пенза. 1998. С. 122-124.

18. Батыршин И З., Фаткуллина P.P. Многокритериальный выбор альтернатив на основе нечеткого отношения предпочтения и лексикографического упорядочения

(прикладные аспекты) // Методы кибернетики в химико-технологических процессах. Тезисы докл.У Межд. науч. Конф. Казань, 1999. С.195-196.

19. Фаткуллина P.P. Влияние типа антропогенной нагрузки на характеристики разнообразия автотрофного компонента островов равнинного водохранилища // Экологические проблемы промышленных регионов. Тезисы науч.-техн. Конф., проводимой в рамках Межд. Выставки "Уралэкология - Техноген'99". Екатеринбург, 1999. С. 102-103.

20. Батыршин И З., Фаткуллина Р.Р, Бикбулатов A.A. Аппроксимация эмпирических данных с помощью нечетких моделей / В сб.: Обработка текста и когнитивная технология. Вып.З. Ред. Соловьев В.Д. Пущино, 1999. С. 35-42.

Р.Р.Фаткуллина

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Фаткуллина, Римма Рафгатовна

ВВЕДЕНИЕ

1.1. Критерии экологической и природоохранной оценки природных систем, проблема многокритериальное™

1.2. Нечеткость информации, характерная для природных систем. Представление информации

1.3. Статистические методы обработки данных и их использование в экологии

1.4. Базы данных в области экологии как средство интеграции информации

1.5. Экспертные системы как средство агрегирования информации для оценки экологического состояния островов и принятия управленческих решений по воздействию на них

ГЛАВА II. Материалы и методы

ГЛАВА III. Физико-географическая характеристика КРПП Куйбышевского водохранилища

ГЛАВА IV. Информационная база данных по структурной организации экосистем островов КРПП и экологический паспорт острова

ГЛАВА V. Анализ зависимости разнообразия автотрофного компонента островов КРПП от факторов среды с помощью статистических методов 5.1. Определение основных факторов, влияющих на разнообразие флоры и растительности - • 5.2. ' Анализ связей показателей флористического и фитоценотического разнообразия островов с факторами среды 5.3. Группировка островов КРПП по признакам флористического, фитоценотического разнообразия и градиентам среды

Введение Диссертация по географии, на тему "Градиентность разнообразия флоры и растительности островов Куйбышевского водохранилища при нечеткости информации"

Экологическая ситуация, которая сложилась в мире, к концу XX в., свидетельствует об усилении противоречий в системе "биосфера-человек". Природные системы утрачивают способность стабилизировать окружающую среду в результате все возрастающего антропогенного давления (Данилов-Данильян и др., 1996). Интенсивное (промышленное и аграрное) освоение природных ресурсов за последние 50 лет серьезно осложнило экологическую обстановку и в Татарстане. По расчетным показателям ("Карта экологической ситуации РТ", 1994), лишь два административных района отнесены к категории "удовлетворительная". В остальных 41 районах экологическая обстановка варьирует от "умеренно-напряженной" до "тяжелой", а отдельные территории республики предрасположены к проявлению чрезвычайных экологических ситуаций (Трофимов, Петрова, из годового отчета Ин ЭПС, 1999).

Одной из главных составляющих физико-географического облика территории республики является ее гидрографическая сеть, которая включает около 7,5 тыс. озер, 60 бассейнов рек, четыре водохранилища, в том числе Куйбышевское - крупнейшее в Европе. С образованием 11 водохранилищ Волжско-Камского каскада в их акваториях сохранились незатопленными около 3000 островов - геоморфологических элементов бывших пойменных и надпойменных террас. Наибольшее количество - (около 800 островов) расположено в акватории Куйбышевского водохранилища, в том числе 189 - в его Казанском районе переменного подпора.

Комплексные исследования структурной организации островных экосистем свидетельствуют о том, что острова с прилегающими к ним мелководьями выполняют в акватории водохранилищ важные' экологические функции. Они являются резерватом генофонда растительного и животного мира бывших долин рек Волги и Камы, генератором биологической продукции, значительным санирующим фактором водной среды (Бойко й др., 1997). Однако, с первых лет образования водохранилищ острова активно вовлекаются в хозяйственое использование, и этот процесс антропогенной экспансий постоянно возрастает. Причем эксплуатация островных территорий 5 фактически не контролируется, так как при образовании водохранилищ эти геоморфологические структуры были исключены из земельного и водного кадастров.

Все это вызывает необходимость реабилитации островных экосистем, основанной на объективной оценке их природной значимости, что; в свою очередь, требует глубокого анализа накопленной при натурных съемках информации.

При оценке состояния природных систем наиболее важными считаются ботанические критерии, т.к. растительность, являясь ведущим компонентом экосистемы, выступает по существу индикатором почвенного покрова, а также местом обитания и объектом питания многих видов животных - консументов первого порядка (Виноградов, 1964, 1993; Воронов, 1973). При выборе объекта исследования мы руководствовались именно этими соображениями.

Вместе с тем, имеющаяся информация по островам Куйбышевского водохранилища получена в результате статических (одно-двухразовых) отборов проб. В этом случае можно говорить лишь о тенденциях в изменении показателей. Неполнота данных, наличие разрывов при определении численных интервалов значений критериев, требует введения нечетких понятий, субъективных коэффициентов значимости, оценок полезности и важности. Кроме того, в сложных природных системах нет четких границ между классами и явлениями. Поэтому мерой каждого показателя может стать его нечеткое описание (Заде, 1974). В связи с выше сказанным поставлены следующие цели и задачи. Целью работы является исследование зависимостей разнообразия флоры (количество видов, количество редких и исчезающих видов, доля адвентивных видов) и растительности (количество формаций) островов Казанского района переменного подпора (КРИП) Куйбышевского водохранилища от абиотических и антропогенных факторов.

В ходе работы решались следующие задачи:

- определение основных факторов, влияющих на разнообразие флоры и растительности островов;

Основными положениями, выносимыми на защиту, являются:

1) флористическое и фитоценотическое разнообразие островов КРПП связано с их генезисом, площадью, частотой затопления, расположением I по продольной оси акватории, а также степенью изоляции и антропогенной нагрузки;

2) различия флористического и фитоценотического разнообразия островов КРПП на трех участках по продольной оси акватории от Новочебоксарской ГЭС до с. Н. Вязовые, от с. Н. Вязовые до г. Казани и от г. Казани до п. Камское Устье обусловлено достоверными различиями абиотических признаков между двумя первыми участками пойменных островов, а также пойменными и террасными островами;

3) ранжирование островов по экологическому состоянию предлагается для рационального использования их природных ресурсов.

В первой главе диссертации приводится обзор литературы по критериям экологической оценки природных систем, проблеме многокритериальности. Далее описывается область использования нечеткой математики, нечеткий подход в представлении данных, традиционные статистические методы обработки эмпирических данных, существующие базы данных в экологии и охране природы, область применения экспертных систем.

Во второй главе диссертации описываются использованные фондовые материалы института экологии природных систем АНТ.

В третьей главе дается физико-географическая характеристика КРПП.

В четвертой главе описывается база данных островов КРПП, экологический паспорт острова. Осуществляется отображение распределения по продольной оси акватории характеристик разнообразия автотрофного компонента, а также их связи с переменными: площади, высоты, изоляции, кратности затоплений, хозяйственной нагрузки.

Пятая глава посвящена анализу связей показателей разнообразия автотрофного компонента с абиотическими и антропогенными факторами островов КРПП статистическими методами. Проводится исследование связи показателей разнообразия автотрофного компонента с абиотическими и антропогенными факторами методами корреляционного анализа; определяются основные абиотические факторы, влияющие на показатели разнообразия 7 флоры и растительности островов КРПП. Далее с помощью кластерного анализа проводится группировка островов КРПП. у

В шестой главе проводится анализ экологических данных по островам с применением методов теории нечетких множеств. Приводятся результаты аппроксимации зависимостей показателей разнообразия флоры и растительности от абиотических и антропогенных факторов с помощью нечетких моделей. Приводятся результаты применения нечетких предпочтений для ранжирования островов. Рассматривается экспертная система (ЭС) по определению экологического состояния островных систем.

Анализ оригинальной базы данных позволил обобщить данные флористического и фитоценотического разнообразия обследованных островов КРПП.

Были установлены наиболее значимые признаки (методами канонической и частной корреляции), которые содержат в себе большую часть информации исследуемого комплекса данных и могут быть использованы для ранжирования островов по их природной значимости.

Проведено сглаживание с помощью нечеткой модели показателей фитоценотического и флористического разнообразия, которое дает возможность определения численных значений этих признаков при лингвистических оценках абиотических характеристик среды.

Определены общие закономерности изменения показателей разнообразия флоры и растительности в зависимости от градиентов среды. (сравнение средних значений и парный корреляционный анализ) для всех островов и с учетом их генезиса.

По признакам флористического, фитоценотического разнообразия и градиентам абиотической среды с учетом географического расположения (методом кластерного анализа) выделены три группы островов.

В выделенных группах на основе применения нечетких (взвешенных) отношений предпочтения получены ранжированные списки островов по их экологическому состоянию и природоохранной значимости.

В каждой группе острова, находящиеся в удовлетворительном состоянии, рекомендованы в качестве особо охраняемых природных территорий.

Появление серьезных экологических изменений вызывает необходимость оценки состояния природных систем с точки зрения сохранения природы. Для природных систем можно проводить природную, технологическую и экологическую оценку (Основы эколого-географической., 1992). Нас интересует экологическая оценка, которая, по мнению Т.Г. Руновой, отражает различные антропогенные изменения в природной среде и природных комплексах как источнике генофонда, хранителе ее эволюции, разнообразия, устойчивости. Экологический вид оценки частично может быть отнесен к природной оценке, если речь идет об устойчивости природных систем, и к технологической, если рассматривать генофонд как потенциальный ресурс биотехнологии, сельскохозяйственного производства.

Загрязнение природной среды широко принято оценивать по кратности превышения ПДК и ПДВ, с помощью экологических критериев и нормативов допустимых нагрузок. Экологические критерии рассматриваются как мера антропогенного воздействия на экосистемы (Рунова, 1986; Современные проблемы., 1992; Борисова, Федорова, 1999). Среди экологических показателей выделяют покомпонентные (например, содержание каких-либо химических элементов в среде) и комплексные как интегрирование покомпонентных нормативов с учетом особенностей объекта: буферная и ассимиляционная емкости, экологические модификации (Пых, Малкина-Пых, 1996). Распространенными в экологических оценках являются биотические критерии (Стенина, 1991; Дончева, Казакова, Калуцков, 1992; Лукина, Кругликова, Никонов, 1992) и показатели биологического разнообразия (Одум, 1975; Бигон, Харпер, Таунсенд, 1989). При оценке состояния природных систем наиболее важными считаются ботанические критерии, т.к. растительность является ведущим компонентом экосистемы, являясь индикатором основных типов почв, геоморфологических условий, объектом питания и местом обитания для многих животных, определяет их видовое разнообразие и плотность 9 населения (Виноградов, 1964; Воронов, 1973; Добротворская, 1999). Такие ботанические индикаторы, как число видов отдельных групп, соотношение различных групп видов могут служить показателями состояния общего биологического разнообразия территории (Белоновская, 1997, Никонова, Фамелис, Шурова, 1999; Морозова, 1999).

Показатели разнообразия автотрофного компонента получены при исследовании важных природных объектов Среднего Поволжья, которыми крпп являются острова^уйбышевского водохранилища, хранители генофонда растительного и животного мира поймы Волги. Острова потенциально обладают известными полезными свойствами живой природы: обеспечение общества необходимыми продуктами и материалами; поддержание суммы свойств среды, необходимых для существования человека; предоставление информации, необходимой для развития науки и образования; индикаторные свойства; рекреационно-эстетические свойства; генетический банк (Экоинформатика, 1992). Острова, как природные объекты, имеющие природоохранную и экологическую значимость, можно оценить с помощью критериев экологической ценности. Критерии экологической и природоохранной оценки природных систем, проблема многокритериальности обсуждается в разделе 1.1.

До последнего времени основное внимание обращалось на изучение биологии морских и океанических островов (Элтон, 1960; Амос, 1987; Пузаченко и др., 1994), а острова внутренних, водоемов оставались практически неисследованными. Особенно это касается их комплексного изучения. О биоте островов внутренних водоемов России написано в работах (Биоценозы островов пролива малое море на Байкале, 1987; Беляченко, 1988; Растительный и животный мир заповедных островов, 1989; Иванов, Новиков, Штанников, 1990; Чуйков, 1990; Экологическая ситуация в Самарской области, 1994). Эти работы имеют скорее описательный характер, чем аналитический.

Представляет большой научный интерес информация по исследованию зависимостей биотических компонентов островов от абиотических факторов с помощью математических методов. Однако в литературе мало внимания уделено выявлению этих зависимостей для показателей разнообразия флоры

10 и растительности, в основном исследуются зависимости численности мелких млекопитающих, земноводных и птиц от средовых фактс^ров (Пианка, 1981; Уилкокс, 1983; Мак-Артур и Уилсон, 1967, см. Бигон, Харпер, Таунсенд, 1989; Экологические исследования Волжского бассейна, 1991; Castroviejo et. al, 1994; Gascoigne, 1994; Juste, Ibanez, 1994; Буяльска, Лукьянов, Мешковска, 1995; Аюпов, Фаткуллина, 1995). Литературный обзор по использованию статистических методов в анализе экологических данных приводится в разделе 1.3 настоящей работы.

Известно деление островов по типам на основе природоохранных принципов. Островные комплексы классифицируются как природные, прйродно-антропогенные и антропогенные. В этом аспекте наиболее актуальны проблемы использования островных ресурсов и охраны природы островов. Предметом островного природопользования является изучение трех взаимосвязанных проблем: охраны природы, оптимизации островной среды и комплексного использования природных ресурсов, а проблема комплексного освоения островных ресурсов включает в себя познание структуры и размещения этих ресурсов, их экономическую, экологическую оценку и рациональное использование (Лымарев, 1991).

По островам КРПП в работах (Структура островных экосистем Куйбышевского водохранилища, 1980; Экологические исследования Волжского бассейна, 1990) обобщена информация о комплексном изучении островных экосистем и прибрежно-мелководной , зоны Куйбышевского водохранилища. Обсуждаются методические принципы изучения, дается физико-географическая характеристика района исследования, анализируется роль абиотических факторов в жизни островных экосистем. Большое внимание уделено анализу видового состава растений и животных островов водохранилища. Анализируется продуктивность растительных сообществ, обсуждается проблема рационального использования островных и прибрежно-мелководных участков водохранилища в сельском и охотничьем хозяйстве. В монографии. (Голубева, Шпак, Папченков, 1990) впервые проанализирована флора островов и мелководий Куйбышевского водохранилища, показаны флористические и фитоценотические изменения в связи с зарегулированием рек Волги и Камы. Определена степень зарастания

11 водохранилища высшей водной растительностью, приведены данные по фитопродукции островных и мелководных территорий в зависимости от режима уровня и даны рекомендации по ИХ рациональному использованию. Необходимость систематизации и обработки эмпирических данных о биотическом и абиотическом компонентах островов, а также изучения взаимной зависимости этих характеристик требует создания базы данных по имеющейся информации. Обзор существующих баз данных в области экологии и охраны окружающей среды является объектом обсуждения в разделе 1.4 настоящей диссертации.

Особенностью имеющейся информации по островам является то, что она основана на статических, одно- двухразовых отборах проб, хотя острова динамически меняются во времени. Поэтому на основе этой информации .можно говорить лишь о тенденциях в изменении показателей. Неполнота и недостоверность данных, наличие разрывов при определении численных интервалов значений критериев, в частности, биотических критериев для выделения экологических зон (Виноградов, Орлов, Снакин, 1993), диктует введение нечетких понятий (Заде, 1974), субъективных коэффициентов значимости, оценок полезности и важности. Вопросы нечеткости информации и ее представления обсуждаются в разделе 1.2 данной диссертации.

Острова являются потенциально пригодными в качестве охраняемых природных территорий при наличии у них ценностных экологических и природоохранных- качеств. Для определения этих качеств необходима оценка экологического состояния сложных, изменяющихся систем, обладающих большим количеством характеристик, количественных и качественных, в виде данных и в виде знаний. Источниками знаний об островах является а) информация, переведенная в форму, которая делает ее доступной для потребителя (базы данных, книги, статьи), иначе говоря, объективизированная информация, б) экспертные знания, которые имеются у специалистов, но не зафиксированы во внешних носителях; в) эмпирическая информация (полевые дневники) (Искусственный интеллект, 1990). Учет этой информации и использование ее для оценки экологического состояния островов приводит к необходимости создания

12 экспертной системы (Попов, 1987; Уотермен, 1989). Эти вопросы являются объектом исследования в разделе 1.5 настоящей диссертации. 4

Заключение Диссертация по теме "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", Фаткуллина, Римма Рафгатовна

выводы

-максимум видового разнообразия при хозяйственном использовании островов под сенокос и умеренный выпас;

-сравнительно более высокое видовое разнообразие на пойменных островах, чем на террасных;

114

6. В выделенных группах на основе применения нечетких (взвешенных) отношений предпочтения получены списки островов, ранжированных по их экологическому состоянию и природоохранной значимости:

I группа - 18 островов в удовлетворительном состоянии, 4 острова рисковые, 2 - кризисные;

II группа - 22 острова - в удовлетворительном состоянии, 11 островов -рисковые, 11 - кризисные;

III группа - 8 островов в удовлетворительном состоянии; 3 острова -рисковые; 10 островов - кризисные.

В каждой группе ранжированные острова, находящиеся в удовлетворительном состоянии, можно рекомендовать в качестве особо охраняемых природных территорий.

115

Библиография Диссертация по географии, кандидата биологических наук, Фаткуллина, Римма Рафгатовна, Казань

1. Амос У.Х. Живой мир островов. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1987. 254 с.

2. Антонов Г.Н. и др. Экологическая информационная система "Экоид" // Тез. докл. межресп. школы "Применение персональных компьютеров в биологии", Минск: Экоинфо, 1991. С. 59.

3. База эколого-экономических данных крупного региона (методическое пособие). Тольятти: ИЭВБ РАН, 1991. 62 с.

4. Баканов А.И. Мониторинг состояния р. Оби по зообентосу // Экология. 1996. №2. С. 156-160.

5. Барвинь Г.И. Концептуальная модель базы данных / Геоинформационные системы с дистанционным потоком информации. М.: Изд-во МГУ, 1990.' С. 122132.

6. Батыршин И.З. Лексикографические оценки в экспертных системах // Всесоюз. Науч.-техн. Совещание "Интеллектуальные системы в задачах проектирования, планирования и управления в условиях неполноты информации". Казань, 1990. 154 с.

7. Ю.Батыршин И.З., Фаткуллина P.P., Бикбулатов A.A. Аппроксимация эмпирических данных с помощью нечетких моделей / В сб.: Обработка текста и когнитивная технология. Ред. Соловьев В.Д. Вып.З. Пущино, 1999. С. 35-42.

8. П.Батыршин И.З., Хабибуллин Р.Ф. Атрибуция псевдонимных произведений литературы на основе инвариантных реляционных кластерных алгоритмов // Компьютерная лингвистика и ее применения. Материалы международного семинара, Казань, 1995. С. 43-55

9. Бейли Н. Статистические методы в биологии. М.: Мир, 1959. 271 с.

10. Белоновская Е.А. Возможности оценки биологического разнообразия и его сохранения//Изв. АН. Сер. геогр. 1997. №4. С. 95-104.

11. Н.Беляченко A.B. Особенности роста и развития лесных мышей в островных популяциях и на разных фазах популяционного цикла / Вопросы экологии и охраны природы в Нижнем Поволжье. Саратов: Изд. Саратовского университета, 1988. 160с.

12. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. В2-х т. М.: Мир, 1989.

13. Биоценозы островов пролива малое море на Байкале. Иркутск: Изд.- Иркутского университета, 1987. 183 с.

14. Бойко В.А. и др., Фаткуллина P.P. Островные экологические системы и их функции в акватории равнинного водохранилища // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан. Материалы III Республиканской научной конференции/Казань, 1997. С.69-70.

15. Борисов А.Н., Крумберг O.A., Федоров И.П. Принятие решений на основе нечетких моделей. Примеры использования. Рига: Зинатне, 1990. 184 с.

16. Бурда Р.И. и др. Прикладная информационно-поисковая система "Антропогенная трансформация флоры" // Тез. докл. межресп. школы "Применение персональных компьютеров в биологии". Минск: Экоинфо, 1991. С. 14.

17. Буяльска Г., Лукьянов O.A., Мешковски Д. Детерминанты локального распределения численности островной популяции рыжей полевки // Экология. 1995. №1. С. 35.

18. Васильев А.Г. и др. Принципы организации и функционирования информационно-поисковой системы "Экоинформ" для Урала и Западной Сибири // Экология. 1998, №6. С. 469-472.

19. Виноградов Б.В. Растительные индикаторы и их использование при изучении природных ресурсов. М.: "Высшая школа", 1964. 328 с.

20. Виноградов Б.В., Орлов В.П., Снакин В.В. Биотические критерии выделения зон экологического бедствия России//Изв. АН. Сер. геогр. 1993. № 5. С.77-89.

21. Воронов А.Г. Геоботаника. М.: Высшая школа, 1973. 383с.

22. Гельтман Д.В. и др. Состав флоры сосудистых растений Российской Федерации // Известия АН. Сер. биол., N1, 1998. С. 93-97.

23. Географическая характеристика административных районов Татарской АССР. Под ред. Батыева С.Г. и Ступишина A.B. Казань: Изд. КГУ, 1972. 253 с.

24. Голубева И.Д., Шпак Т.Л., Папченков В.Г. Растительность островов и мелководий Куйбышевского водохранилища. В 2-х частях. Казань, 1990

25. Данилов-Данильян В.И. Экология, охрана природы и экологическая безопасность. Гос. ком. Рос. Федер. По охране окружающей среды. В 2-х кн. М.: 1997.

26. Дидух Я.П., Емшанов Д.Г., Школьников Ю.А. Использование фитоиндикацион-ных оценок при изучении структуры лесных экосистем // Экология. №5.1997. С. 353-360.118

27. Добрякова В.А. Районирование территории юга Тюменской области по условиям жизни населения // Современная география и окружающая среда, тез. всеросс. науч. конф. Казань: Изд. КГУ, 1996. С. 40-41.

28. Дончева A.B., Казакова Л.К., Калуцков В.Н. Ландшафтная индикация загрязнения природной среды. М.: Экология, 1992. 256с.

29. Ежкова И.В., Поспелов Д.А. Принятие решений при нечетких основаниях. Универсальная шкала // Изв. АН СССР. Техн. кибернетика, 1977. № 6. С. 3-11.

30. Елисеева И.И., Рукавишников В.О. Группировка, корреляция, распознавание образов. М.: Статистика, 1977. 144 с.

31. Заде Л.А. Основы нового подхода к анализу сложных систем и процессов принятия решений / Математика сегодня. М.: Знание, 1974. С. 5-49.

32. Заде Л.А. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. М. .Мир, 1976. 165с.

33. Заде Л.А. Размытые множества и их применение в распознавании образов и кластер-анализе / Классификация и кластер. М.:Мир, 1980. С. 208-247.

34. Зайнулгабидинов Э.Р., Салова Л.В., Фаткуллина P.P. Анализ факторов, влияющих на видовое разнообразие флоры островов Куйбышевского водохранилища //119

35. Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан. Тез. докл. Ц Респ. научн. конф. Казань, 1995. С. 67-68.

36. Заключительный отчет о НИР по теме «Структурная организация экологических систем островов Куйбышевского водохранилища», Казань, 1995.

37. Иванов Н.Р., Новиков Ю.В., Штанников Е.В. Охрана окружающей среды в Поволжье. Изд-во Саратовского университета, 1990. 240 с.

38. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидроме-теоиздат, 1984. 560с.

39. Ильин В.Ю. Косули пензенской области // Проблемы охраны и рационального использования природных экосистем и биологических ресурсов. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, . посвященной 125-летию И.И.Спрыгина. Пенза, 1998. С. 331-333.

40. Искусственный интеллект. Справочник. Книга 2. Модели и методы. Под ред. Д.А.Поспелова. М.: Радио и связь. 1990.

41. Казаков JI.K., Калуцков В.Н., Чижова В.П. Географическая концепция анализа кризисных экологических ситуаций в зонах антропогенного воздействия / География. ред. кол.: А.Н. Тихонов и др. (Программа "Университеты России"), Изд. МГУ, 1993. 300с.

42. Карта экологической ситуации Республики Татарстан. Масштаб 1:600000. Гл. ред. А.И. Щеповских, 1994.

43. Клепцов М.Я. Программные продукты и системы. 1996. №3. С. 2-9.

44. Компьютерные системы поддержки принятия решений в экологии. Сб. науч. трудов. Киев: Ред.-изд. отдел института кибернетики АН Украины, 1991. 77с.120

45. Коропачинский И.Ю., Седельников В.П. Растительные ресурсы Сибири: их современное состояние и охрана // Сибирский экологический журнал. 1994. №1. С. 17.

46. Кошкарев A.B., Каракин В.П. Региональные геоинформационные системы / М.:Наука, 1987. 145с.

47. Крылов A.A., Бойко В.А., Фаткуллина P.P., Пудовкина Н.В., Закиров А.Г. Локальная база данных "Экология островных систем" // Тезисы докл. Межрес-публ. Школы "Применение персональных компьютеров в биологии". Львов: Экоинфо. 1991. С. 20-21.

48. Крылов A.A., Фаткуллина P.P., Закиров А.Г. Моделирование экосистем и экологическое прогнозирование, создание баз и банков данных // Экологические исследования Волжского бассейна. Научно-информационный бюллетень. Тольятти, 1991. С. 21-22.

49. Кулагина В.И. Почвы островов Казанского района переменного подпора Куйбышевского водохранилища. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. КГУ, 1995. 19 с.

50. Куценко Н.В. Программирование задач географии и экологии на языке Бейсик для ПЭВМ. Харьков: ХГУ, 1992. 188 с.

51. Лазарева В. И Зоопланктон малых озер южной Карелии при различном уровне РН и гумификации // Экология. №1. 1996. С.33-39.

52. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1990.

53. Ларичев О.И. Наука и искусство принятия решений. М.: Наука, 1979. 200 с.

54. Литвак Б.Г. Экспертная информация. Методы получения и анализа. М.: Радио и связь, 1982. 184 с.

55. Лобанов А., Медведев Г.С., Абдурахманов Г.М. Новый подход к использованию фаунистических данных в зоогеографическом районировании // Зоологический журнал. Т.74, вып:11. 1995.

56. Лукина Н.В., Кругликова E.H., Никонов В.В. Химический состав листьев и плодов ягодных кустарников в условиях аэро'техногенного загрязнения / Эколо-го-географические проблемы Кольского Севера: Сб. научн. трудов. Апатиты, 1992. С. 99-102.

57. Лымарев В.И. Островное природопользование: проблемы и перспективы. Новое в науке и технике. М.: Знание, 1991.

58. Любарский Е.Л. Ценопопуляция и фитоценоз. Казань, Изд. КГУ, 1976. 157с.

59. Малкина-Пых И.Г., Китаев Л.М. Индикаторы качества окружающей среды // Известия АН. Сер. геогр. №2. 1998.

60. Марков М.В. Флора и растительность рек Волги и Камы в пределах ТАССР. 4.II. Ученые записки КГУ. 1955. С. 104.

61. Марков М.В. Общая геоботаника. М.: Высшая школа, 1962. 450 с.

62. Маркова А.К., Симакова А.Н. Распространение индикаторных видов млекопитающих и растений во второй половине Валдайского оледенения (по материалам Русской равнины) // Известия АН. Сер. геогр., 1998. №1. С.49-61.

63. Миркин Б.М., Розенберг Г.С., Наумова Л.Г. Словарь понятий и терминов современной фитоценологии. М.: Наука, 1989. 223с.

64. Мозжерин В.И., Чернов A.B. Строение островов Куйбышевского водохранилища как основа оценки их ландшафтно-экологического состояния // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан. Тез. докл. III Респ. науч. конф. Казань, 1997. С. 39-40.

65. Морозова О.В. География флористического богатства Восточной Европы // Известия АН. Серия географическая. 1999. №1. С. 38-48.

66. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта. Под ред. Поспелова Д.А. М.: Наука. 1986. 312с.

67. Никонова И.И., Фамелис Т.В., Шурова Е.А. Экологическая дифференциация и биологическое разнообразие растительного покрова Свердловской области // Экология. 1999. №3. С. 224-227.

68. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1975. 740с.

69. Орлов А.И. Общий взгляд на статистику объектов нечисловой природы / Анализ нечисловой информации в социологических исследованиях. М.: Наука, 1985.

70. Орлов А.И. Прикладная теория измерений / Прикладной многомерный статистический анализ, М.: Наука, 1978, С. 68 138.

71. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука, 1981. 206 с.

72. Осипов Г.В., Андреев Э.П. Методы измерения в социологии. М.:Наука, 1977.183с.

73. Основы эколого-географической экспертизы / Под ред. К.Н. Дьяконова, Т.В. Звонковой. М.: Изд-во МГУ, 1992. 240с.

74. Отчет (аннотированный) НИР, ИнЭПС, 1999.

75. Отчет по теме «Совершенствование сети особо охраняемых природных территорий и создание эколого обеспечивающего каркаса Республики Татарстан (Западный ПТК Предкамья РТ), Казань, 1998.

76. Оценка качества окружающей среды и экологическое картографирование / Ред. Сдасюк Г.В., Шестаков А.С: Ин-т географии РАН, 1995. С.43.

77. Песенко Ю.А. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях. М. .Наука, 1981. 287с.

78. Попов Э В. Экспертные системы. М.:Наука, 1987.

79. Поспелов Д. А. Ситуационное управление: Теория и практика.- М. .Наука, 1986.

80. Построение экспертных систем. Под ред. Ф.Хейес-Рота, Д.Уотермана, Д.Лената / М.: Мир, 1987.

81. Принципы и методы экоинформатики / Мат-лы Всесоюз. совещ. по экоинформа-тике и экологическим базам данных. Москва, 1986. 334с.123

82. Программные продукты и системы, №1, Тверь:НТП "Фактор", 1995. у

83. Программные продукты и системы, №1, Тверь:НТП "Фактор", 1999.

84. Программные продукты и системы, №2, Тверь.НТП "Фактор", 1994.

85. Программные продукты и системы, №2, Тверь:НТП "Фактор", 1997.

86. Программные продукты и системы, №3, Тверь:НТП "Фактор", 1992.

87. Программные продукты и системы, №3, Тверь.НТП "Фактор", 1995.

88. Программные продукты и системы, №3, Тверь:НТП "Фактор", 1996.

89. Программные продукты и системы, №3, Тверь:НТП "Фактор", 1999.

90. Программные продукты и системы, №4, Тверь:НТП "Фактор", 1997.

91. Пузаченко Ю.Г. Обоснование экологической ценности территорий // Методы изучения расселения. М., 1987. С. 41-47.

92. Ю5.Пузаченко Ю.Г., Головач С.И. Животное население Юго-Западной Океании // М.: Наука, 1994. 253с.

93. Юб.Пузаченко Ю.Г., Дроздова H.H. Площадь охраняемых территорий // Итоги и перспективы заповедного дела в СССР. М., 1986. С. 72-109.

94. Ю7.Пузаченко Ю.Г., Дьяконов К.Н. Современное состояние ландшафтоведения (по материалам X ландшафтной конференции, 16-19 сент. 1997, г.Москва) // Известия АН. Серия геогр. 1998. №1. С. 20-25.

95. Ю8.Пузаченко Ю.Г., Придня М.В., Мартин В., Санковский А.Г. Отображение видовых экологических ниш для сообщества смешанных лесов бассейна р. Хаб-бард-Брук//Экология. 1996. №6. С.403-409.

96. Пых Ю.А., Малкина-Пых И.Г. Об оценке состояния окружающей среды. Подходы к проблеме // Экология. 1996. №5. С. 323-329.

97. Равки'н и др. Пространственно-типологическая структура и организация летнего населения птиц Западно-Сибирской равнины // Сиб. экологический журнал. №4(1994). С. 303-320.

98. Растительный и животный мир заповедных островов. М.: ЦНИЛ Главохоты1. РСФСР, 1989. 196с.

99. Розенберг Г.С. Волжский бассейн: оценка и прогноз экологического состояния // Тез. межд. конф. "Экологические проблемы бассейнов крупных рек". Тольятти, 1993.124

100. Рощин В.Е., Блинов В.В., Матвеенко A.A. Банк данных по Красной книге БССР // Тез. докл. межресп. школы "Применение персональных компьютеров в биологии", Минск: Экоинфо, 1991. С. 48.

101. Рунова Т.Г. Оценка изменений природных ресурсов и окружающей среды в регионе / Природные ресурсы и окружающая среда. Достижения и перспективы. М„ 1986. Вып. 50. N 15.

102. Пб.Рунова Т.Г., Волкова И.Н., Нефедова Т.Г. Территориальная организация природопользования. М.:Наука, 1993, 203 с.

103. Рысин Л.П. Тип экосистемы как элементарная единица в оценке биоразнообразия на экосистемном уровне // Экология. № 4, 1995. С.259-262.

104. Саксонов C.B. Изменение видового состава флоры сосудистых растений островов Жигулевского заповедника / Растительный и животный мир заповедных островов. М.: ЦНИЛ Главохоты РСФСР, 1989. С. 183-185.

105. Семенченко В.П. Анализ динамики численности и устойчивости популяций Cladocera в эвтрофном озере // Экология. №1. 1996. С.44-49.

106. Современная география , и окружающая среда. Тезисы всеросс. науч. конф. Казань: Изд-во КГУ, 1996.

107. Современные проблемы изучения и сохранения биосферы. Т. 3: Проблемы восстановления и.сохранения систем биосферы. С-Пб., 1992.

108. Спицына И.Т. Использование метода главных компонент для изучения экологического потенциала березняков канской лесостепи // Экология. №3. 1997.

109. Справочник по прикладной статистике. В 2-х т. Пер. с англ. /Под ред. Ллойда Э., Ледермана У., Айвазяна С.А., Тюрина Ю.Н. М.: Финансы и статистика, 1990.

110. Структура островных экосистем Куйбышевского водохранилища. Ред. Егоров Ю.Е.М.: Наука, 1980. 176с.

111. Тарасов М.А. и др. Роль абиотических факторов в динамике мелких млекопитающих носителей зоонозов в Саратовском Поволжье // Экология, 1998, N 5. С. 400-403.

112. Теоретические проблемы фитоценологии и биогеоценологии. Труды МОИП. Т. 38. М.: Наука, 1970. 263с.

113. Трофимов A.M. Методика пространственного анализа и выделения специфических районов, кризисных и критических областей и зон риска // Мониторинг. 1997. №3. С.21-25.

114. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам. М.: Мир, 1989. 386с.

115. Фаткуллина P.P. Влияние типа антропогенной нагрузки на характеристики разнообразия автотрофного компонента островов равнинного водохранилища //

116. Экологические проблемы промышленных регионов. Тезисы науч.-техн. конф., проводимой в рамках межд. Выставки "Уралэкология Техноген'99". Екатеринбург, 1999. С. 102-103.

117. Фаткуллина P.P., Зайнулгабидинов Э.Р., Салова Л.В; Комплексный анализ неполных и плохо определенных экологических данных // Труды Межд. семинара "Мягкие вычисления 96". Казань, 1996. С. 205-208.

118. Фаткуллина P.P., Капитов В.Д., Салова JI.B. К созданию структур баз данных по эколого обеспечивающему каркасу // Тез. докл. 1П респ. науч. конф. "Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан, Казань: Татполиграф, 1997. С. 220.

119. Фаткуллина P.P., Салова JI.B., Капитов В.Д., Шпак Т.JI. Некоторые методические аспекты выделения островов как памятников природы // Сб. трудов Межд. науч.-практ. конф. "Охраняемые природные территории", Ч. I. Санкт-Петербург. 1997. С. 63-66.

120. Физико-географическое районирование Среднего Поволжья. Под ред. A.B. Ступишина//Изд-во КГУ, 1964. 198с.

121. ИО.Хейфец O.A. Анализ многолетних рядов наблюдений в заповедниках и компьютеризация ведения "летописи природы" //Известия АН. Серия геогр. 1999. №2. С. 114-118

122. Черемисина Е.Н., Финкельштейн М.Я., Митракова О.В. Технология постановки и решения задач в рамках ГИС-INTEGRO // Программные продукты и системы. 1997. N4. С. 21.

123. Чернов А.В. Геоморфология речных пойм. М.: Изд-во МГУ, 1983. 198с.

124. Чуйков Ю.С. Розовые острова. Волгоград: Нижневолжское книжное изд-во, 1990. 112 с.

125. Шапёева Е.В. и др. Эколого-информационные системы разных масштабов для комплексной оценки состояния природной среды в регионах с интенсивной антропогенной нагрузкой (город, область, Волжский бассейн) Тольятти: Изд. "Свя-тогор", 1994. 53с.

126. Нб.Шемакин Ю.И. Введение в информатику. М.: Финансы и статистика, 1985.

127. Шепелев А.И. О методологии и методике исследования аллювиальных почв // Сйб. экологический журнал. 1995. №4. С. 338-343.

128. Экоинформатика: Теория. Практика. Методы и системы. Ред. Соколов В.Е. СПб. :Гидрометеоиздат, 1992. 520с.

129. Экологическая ситуация в Самарской области: состояние и прогноз. Тольятти: ПО СамВен, 1994. 328с.

130. Экологические исследования Волжского бассейна / Научно-информационный бюллетень. Тольятти, 1991. 116 с.

131. Элтон Ч. Экология нашествий животных и растений. Ред. Наумова. М.: Изд. Иностр. литература. 229с.

132. Южаков А.И., Шатохина И.Г. Оценка антропогенной трансформации растительных сообществ методом главных компонент // Сиб. экологический журнал, №5(1994). С. 469-473. :

133. Ambuel J.R., Colvin T.S., Karlen D.L. Fuzzy logic yield Simulator for prescription farming // Transactions of the ASAE 37: 6 (NOV-DEC 1994). P. 1999-2009.

134. Batyrshin I., Fatkullina R. Context-dependent fuzzy scafes and context-free rules for dépendent variables. Proceedings of the Sixth International Fuzzy Systems Association World Congress, Sao Paulo-Brazil, 1995. P.89-91.

135. Batyrshin I., Fatkullina R. Fuzzy expert system for natural ecosystems, vin: 9th International Symposium on Computer Science for Environmental Protection, CSEP'95, Metropolis-Verlag, Marburg, Germany, 1995. P.713-718.

136. J57.Campana N. A., Mendiondo E.M., Tucci C.E.M. A multi-source approach to hydrologic parameter estimation in urban basins // Water Science and Technology 32:1 (1995). P. 233-239

137. Castella E., Speight M.C.D. Knowledge representation using fuzzy coded variables:An example based on the use of Syrphidae (Insecta, Diptera) in the assessment of riverine wetlands. //Ecological Modelling 85: 1 (FEB 1996). P. 13-25

138. Castroviejo J. et. al. Diversity and Status of Sea Turtle Species in the Gulf of Guinea Islands // Biodiversity and Conservation 3:9. P. 828-836.

139. Chevenet F., Doledes S., Chessel D. A Fuzzy Coding Approach for the Analysis of Long-Term Ecological Data // Freshwater Biology 31:3 (JUN 1994). P. 295-309.

140. Dahab M.F., Lee Y.W., Bogardi I. A Rule-Based Fuzzy-Set Approach to risk Analysis of Nitrate-Contaminated Groundwater//Water Science and Technology 30; 7 (1994). P. 45-52.

141. Davis G.E., Halvorson W.L. Inventory and monitoring of natural resources in Channel Islands National Park California. National Park Service. Channel Islands National Park. 1901 Spinnaker Drive. Ventura, California 93001, October, 1988.

142. Enbutsu I., Baba K., Hara N., Waseda K., Nogita S. Integration of Multi-AI Paradigms for Intelligent Operation Support Systems Fuzzy Rule Extraction from a Neural Network//Water Science and Technology 28: 11-12 (1993). P. 333-340.

143. Friederichs M., Franzle O., Salski A. Fuzzy clastering of existing chemicals according to their ecotoxilogical properties // Ecological modelling 85: l(Feb 1996). P.27-40.

144. Gao G.X. The definition of the niche by fuzzy set theory // Ecological Modelling 77: 1 (JAN 1995), 65-71. .129

145. Gascoigne A. The Biogeograpfy of Land Snails in the Islands of the Gulf of Quinea // Biodiversity and Conservation. 1994. Vol.3:9. P. 794-807.

146. Hagemeister M.E., Jones D.D., Woldt W.E. Hazard ranking of landfills using fuzzy composite programming. // Journal of Environmental Engineering ASCE 122: 4 (APR 1996). P. 248-258

147. Jang J.-S.R. Neuro-Fuzzy and Soft Computing. A Computational Approach to Learning and Machine Intelligence. Prentice-Hall Inc. Simon&Schuster/A Viacom Company Upper Saddle River, New Jersey 07458, USA, 1997. 603p.

148. Juste J., Ibanez C. Bats of the Guinea Islands Faunal Composition and Origins // Biodiversity and Conservation, 3:9. 1994.

149. Kennedy M.J., Spooner N.R. The use of fuzzy logic to aid in microorganizm identification A case study of haemophilus species identification // Computing in Microbiology 6: 4 (AUG 1994). P. 132-135.

150. Lajeunesse D., Domon G., Drapeau P., Cogliastro A., Bouchard A. Development and application of an ecosystem management approach for protected natural areas // Environmental Management 19: 4 (JUL-AUG 1995). P. 481-495.

151. Lee Y.W., Dahab M.F., Bogardi I. Fuzzy decision making in ground water nitrate risk management //Water Resources Bulletin 30:1 (JAN-FEB 1994). P. 135-148.

152. Lehn K., Temme K.H. Fuzzy classification of sites suspected of being contaminated // Ecological modelling 85: 1 (Feb 1996). P.51-58.

153. Loomis J.B. 4 Models for Determining Environmental Quality Effects on Recreational Demand and Regional Economics //Ecological Economics 12: 1 (JAN 1995). P. 55-65.

154. Loomis J.B. Measuring the economic benefits of removing dams and restoring the Elwha River: Results of a contingent valuation survey // Water Resources Research 32: 2 (FEB 1996). P. 441-447.

155. Lowell K. A fuzzy surface cartographic representation for forestry based on Voronoi diagram area stealing // Canadian J. Of Forest Research-Revue Canadien de Recherche Forestiere 24: 9 (SEP 1994). P. 1970-1980.

156. Matsuura K., Hirotsune M., Hamachi M., Nunokawa Y. Modeling of the sensory evaluation of sake by Dempster-Shafer's measure and genetic algorithm // J. Of Fermentation and Bioengineering 79: 1(1995). P.45-53.

157. Mcbratney A.B. Allocation of new individuals to continuous soil classes // Australian J. oF Soil Research 32: 4 (1994). P.623-633.

158. Melcher D., Matthies M. Application of fuzzy clastering to data dealing with phyto-toxicity//Ecological modelling 85: l(Feb 1996). P. 41-49.

159. Mercer K.G. An expert system utility for environmental impact assesment in engineering. // J. of Environmental Management 45: 1 (SEP 1995). P. 1-23.

160. Munda G., Nijkamp P., Rietveld P.; Qualitative Multicriteria Evaluation for Environmental Management. Ecological Economics 10: 2 (JUL 1994), p. 97-112.

161. Nolet P., Domon G, Bergeron Y. Potentials and limitations of ecological classifications as a tool for forest management: A case study of disturbed deciduous forests in Quebec // Forest Ecology and Management. 1995.Vol. 78. P. 85-98.

162. Pielou E.C. Mathematical ecology. Willey. New York. 1977. P. 385.

163. Sahin V., Hall M.J. The effects of afforestation and deforestation on water yields // Journal of Hydrology 178: 1-4 (APR 15 1996). P. 293-309

164. Salski A. Fuzzy clasters and fuzzy models in ecological research / Proceedings of the First European Congress on Fuzzy and Intelligent Technologies, Aachen, Germany, 1993. P. 485-490. '

165. Smith P.N. Application of Fuzzy Sets in the Environmental Evaluation of Projects // J. Environmental Management 42: 4 (Dec. 1994). P. 365-388.

166. Tan J., Chang Z. Linearity and a Tuning Procedure for. Fuzzy Logic Controllers // Transaction of the ASAE 3T. 3 (MAY-JUN 1994). P. 973-979. .

167. Vanrarist E., Tang H., Groenemans R., Sinthurahat S. Application of fuzzy logic to land suitability for rubber production in peninsular Thailand. // Geoderma 70: 1 (MAR 1996). P. 1-19.

168. Zhang J.T., Oxley E.R.B. A comparison of 3 Methods of Multivariate Analysis of Upland Grasslands in North Wales // J. Of Vegetation Science 5: (FEB 1994). P. 71-76.

169. Zhang X.Q. Advances of Quality Evaluation of Forest Site in China. // Interciencia 19: 6 (NOV-DEC, 1994). P. 302-304.131

Информация о работе

Фаткуллина, Римма Рафгатовна
кандидата биологических наук
Казань, 2000
ВАК 11.00.11

Диссертация

Градиентность разнообразия флоры и растительности островов Куйбышевского водохранилища при нечеткости информации - тема диссертации по географии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы