СуперСадовод
  • Борьба деревьев за место под солнцем

    26.02.2014

     Борьба деревьев за место под солнцемРаботая над объяснением того, что на снимках с воздуха казалось необычно буйным ростом деревьев в гавайской лесу, ученые из Университета Брауна и Института Карнеги разработали новую математическую модель, которая предсказывает, как конкурируют деревья за место в лесном пологе.

    Данная модель применительно к конкретному лесу выносливых местных деревьев Metrosideros polymorpha на наветренном склоне Мануа Кеа продемонстрировала, что существующая ветка дерева, озеленяющая заданный квадратный метр, будет по-прежнему доминировать на своей позиции и через два года, аж 97,9 процентов времени.

    Описанная учёными в онлайн-журнале «Ecology Letters» модель, поможет создать подобные прогнозы и для других лесов.

    Для чего отслеживание роста лесов проводится с использованием дистанционного съемки, попиксельно?

    Одни экологи используют данную информацию, чтобы выяснить, насколько один вид вытесняет другой на большой площади, или с какой скоростью заполняются пробелы в пологе.

    Другим подобные данные позволяют понять, насколько хорошо растет лес в целом. Отслеживание высоты лесного полога позволяет учитывать высоту деревьев, и, следовательно, сколько углерода они поглощают из атмосферы – если, конечно, ученые знают, как интерпретировать измерения роста лесов.

    Ведущий автор данной работы, Джеймс Кельнер, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии в Университете Брауна, заметил на лидарных изображениях, собранных Воздушной обсерваторией Карнеги на более чем 43га наветренного склона Мануа Кеа, то, что на первый взгляд казалось невероятно большим ростом лесного полога.

    В подавляющем большинстве точек (каждая из которых представляет собой около одного квадратного метра) рост леса выглядел нормально, но в некоторых местах изменение высоты с 2007 по 2009 года казалось невозможным: в отдельных случаях – на 10 или 15 метров.

    Как вскоре выяснилось, данные были правильными, но такие резкие скачки в высоте деревьев сигнализировали о чём-то ином, нежели просто о вертикальном росте. Они обозначали места, где одному дереву удавалось возвыситься над другими, или где полог заполнялся на голом месте.

    Лес не запасал такое невероятное количество углерода; более высокие деревья откланялись в процессе роста на несколько метров в сторону, создавая преувеличенное впечатление вертикального роста на сделанных с воздуха изображениях.

    Превращение данной информации в прогностическую математическую модель было не простым делом. Работая вместе с Грегори П. Аснером из Института Карнеги в Стэнфорде, штат Калифорния, Кельнер создал модель, которая обеспечивает вероятностный учет того, является ли изменение высоты в пикселе следствием нормального роста существующего дерева, захват территории соседним деревом или же это ветка другого дерева.

    Данная модель работает не только для гавайского леса, но потенциально может использоваться для различных видов лесов, потому что её интерпретация данных определяется самими данными, – отмечает Кельнер.

    Модель использует то, что считается нормальной скоростью роста леса, чтобы определить, когда доказательства вертикального роста более правдоподобны – и, следовательно, могут быть интерпретированы как возможный сигнал бокового перекрытия крон.

    В то время как мы все можем согласиться, что 20-метровое увеличение за два года, безусловно, не может быть вертикальным ростом, вопрос о том, где установить границу, является субъективным решением, – объясняет Кельнер.

    Прелесть аналитической основы заключается в том, что данные для вас уже выбраны. Ваше решение по данным требуется тогда, когда некое изменение высоты оценивается скорее как вертикальное, а не боковое, и основывается на уникальном соседстве этой позиции и том, что наблюдается в остальных данных.

    Таким образом, даже в той области, где рост является довольно однородным, модель всё равно может предсказать, будет ли изменение высоты связано с ростом или поглощением.

    Учет нескольких районов, в том числе и тех, где наблюдается большее расхождение, позволяет очертить тенденции, например, насколько близко должны быть деревья, прежде чем одно сможет возвышаться над другим.
    Используя свою модель, Кельнер и Аснер получили целый ряд интересных результатов.

    Они обнаружили, что высота дерева весьма неточно предсказывает, удастся ли ему избежать соперников. Достаточно низким деревьям (менее 11 метров), конечно же, приходится непросто, но высота, превышающая 11 метров, как оказалось, тоже не имеет такого уж большого влияния.

    Вместо этого, учёные увидели, что близость к более высоким соседям несёт дереву куда большую угрозу.

    Когда дерево теряло своё место в лесном пологе в пользу своего соседа, это происходило почти исключительно за счет конкуренции между ближайшими соседями (в радиусе 3 пикселей), что представляет собой территорию меньше 1,77 метров, – сообщают Кельнер и Аснер.

    Согласно нашим данным, боковой захват осуществлялся соседними деревьями, расположенными на расстоянии большем, нежели приведённое, лишь в 3906 случаях.

    Но в лесу, в котором деревья способны на более впечатляющий боковой рост, это расстояние может оказаться больше. Данная модель позволит отследить и это.

    Человек всегда будет стремиться к пониманию того, что можно было бы назвать «правила игры», – резюмирует Кельнер. – И если мы берём вопрос о конкуренции деревьев за место в лесном пологе, то на основе анализа подобных данных, мы вполне можем сделать соответствующие выводы.



  • Нравится
    Оставьте Ваш комментарий

    Пожалуйста напишите комментарий



    Яндекс.Метрика