ИСТИНА

В работе с помощью с помощью дискретных имитационных моделей изучается нелинейная динамика видовой, возрастной и пространственной структуры популяций и сообществ растений, а также совместная динамика лесной растительности и почвы для описания биологического круговорота углерода и азота. В основе моделей лежат представления, разработанные в последние десятилетия в популяционной экологии растений, лесной экологии и почвоведении. Цель работы: Разработать иммитационные дискретные методы математического моделирования динамики популяций и сообществ растений, учитывающие продуктивные процессы и биологический круговорот элементов и объединяющие популяционный и балансовый подходы; продемонстрировать возможность их применения для анализа различных экологических проблем. Теоретическая значимость. Разработан новый метод имитационногомоделирования нелинейной динамики популяций и сообществ растений, позволяющий провести анализ роли характеристик отдельного растения в динамике сообщества в целом. Предложенный метод основывается на аналогичных методах в других областях науки, таких, как статистическая физика, физика твердого тела, молекулярная динамика и др. Общим для этих методов является интенсивное использование вычислительного эксперимента и анализ статистических свойств изучаемых природных объектов и явлений. В результате проведенных исследований обнаружены и объяснены ряд эффектов: образование пространственной структуры популяции, обеспечивающей максимальное самоподдержание в результате вегетативного возобновления; существование особенностей динамики популяции вблизи критических интенсивностей случайного уничтожения особей, аналогичных фазовым переходам в физикеэлектромагнитных явлений; роль поливариантности онтогенеза и локальных пространственных взаимодействий между растениями в поддержании устойчивости популяций. В моделях лесных экосистем, учитывающих биологический круговорот углерода и азота, показана стабилизирующая роль почвы и обратная связь между процессами разложения органического вещества в почве и продуктивностью древесной растительности; продемонстрирована роль различного типа рубок, ведущих к изменению структуры популяции, в накоплении и потерях углерода и азота в лесных экосистемах. Практическая значимость. Предложен метод анализа устойчивости популяций и сообществ растений по отношению к внешним воздействиям, позволяющий определить критические условия существования природных популяций растений разных жизненных форм применительно к задачам сохранения биоразнообразия и редких и охраняемых видов. Выявление действия онтогенетических механизмов при разном уровне действия антропогенных факторов позволяет обеспечить научно обоснованное прогнозирование и управление популяциями и фитоценозами. Предложен метод прогноза продуктивности лесных экосистем, который может существенно дополнить традиционные таблицы хода роста, используемые в практическом лесоводстве. Он позволяет анализировать иерархию влияния внешних факторов (изменения климата, выпадения атмосферного азота) и параметров лесного биогеоценоза (древостоя и почвы) на процессы роста и видовой состав лесов бореальной и умеренной зон. В качестве входных данных используются стандартные данные лесной таксации и метеоданные. Предложен метод оценки тенденций динамики углерода и его распределения по основным компонентам лесных экосистем (древостой, сухостой и валеж, лесная подстилка, минеральные горизонты почвы) на уровне лесотаксационного выдела, а также для генерализованных данных Лесного фонда РФ на уровне субъекта Федерации.