Научное направление:
«Междисциплинарный подход для анализа и прогнозирования динамики лесных экосистем»
Шифры научных специальностей, в рамках которых разрабатывалось данное научное направление:
Краткая аннотация научного направления:
В результате многолетних исследований на Южном и Среднем Урале получены обширные количественные данные по структуре и динамике лесной растительности, морфологическому строению и свойствам почв для преобладающих типов леса и экодинамических рядов развития сообществ. Эти данные послужили основой для апробации различных подходов и методов для анализа и прогнозирования лесных экосистем. Междисциплинарный подход сделал возможным использовать как традиционные методы анализа, так и методы нелинейной динамики, теории фракталов и нейроинформатики. Традиционные методы анализа данных позволили описать на уровне международных стандартов лесные экосистемы, оценить уровень их биоразнообразия, выявить статистически значимые различия между ними и факторы, определяющие их разнообразие и динамику. Методы нелинейной динамики и фрактальный подход помогли формализовать знания об объектах исследований, построить количественные модели, выявить кризисные ситуации и сделать прогноз будущих состояний. Использование всего комплекса методов позволяет проводить всестороннее изучение лесных экосистем и прогнозировать их динамику. Нелинейные модели могут использоваться для выявления желаемой траектории динамики и скорости восстановления экосистем или для прогнозирования возможных сценариев развития природных комплексов в зависимости от антропогенного воздействия или климатических изменений. Проведенная работа инициирует новый подход к изучению динамики лесной растительности, который обеспечит обоснованное прогнозирование состояния описываемых объектов. Предлагаемые методы являются универсальными и могут использоваться как для других регионов, так и различных экосистем.
Аннотации трех наиболее значимых публикаций:
Иванова Н.С. Исследование сопряженности восстановительно-возрастной динамики древостоя и подчиненных ярусов в коротко-производных березняках западных низкогорий Южного Урала // Аграрный вестник Урала. 2009. № 1. С. 76–79.
В процессе восстановительно-возрастных смен лесной растительности формирование древостоя и подчиненных ярусов идет сопряженно, и эту сопряженность можно описать с помощью систем связанных дифференциальных уравнений, что позволяет определить тенденции динамики разных ярусов лесной растительности, характер и уровень взаимозависимостей между ними, характерные периоды динамики, характерные моменты времени и время необходимое для восстановления исходной структуры лесной экосистемы, оценить устойчивость развития и сделать прогнозы на будущее.
Быстрай Г.П., Иванова Н.С. Подходы к моделированию динамики лесной растительности на основе теории катастроф // Аграрный вестник Урала. 2010. № 2. С. 75–79.
На основе теории катастроф построена обобщенная нелинейная модель формирования структуры древесного яруса на сплошных вырубках. Введены основные понятия и уравнения. Приведена последовательность анализа и построения математической модели. Выявлено удовлетворительное соответствие теории и экспериментальных данных.
Иванова Н.С., Золотова Е.С. Современные математические методы в лесотипологических исследованиях биогеоценозов Урала // Национальная ассоциация ученых. Ежемесячный научный журнал. 2015 а. № 9-3 (14). С. 66–70.
Обобщаются результаты многолетних лесотипологических исследований биогеоценозов Урала с использованием математических методов. Приводятся примеры использования систем связанных дифференциальных уравнений, теории катастроф, фрактального подхода для изучения и прогнозирования динамики лесных экосистем.
В процессе восстановительно-возрастных смен лесной растительности формирование древостоя и подчиненных ярусов идет сопряженно, и эту сопряженность можно описать с помощью систем связанных дифференциальных уравнений, что позволяет определить тенденции динамики разных ярусов лесной растительности, характер и уровень взаимозависимостей между ними, характерные периоды динамики, характерные моменты времени и время необходимое для восстановления исходной структуры лесной экосистемы, оценить устойчивость развития и сделать прогнозы на будущее.
Быстрай Г.П., Иванова Н.С. Подходы к моделированию динамики лесной растительности на основе теории катастроф // Аграрный вестник Урала. 2010. № 2. С. 75–79.
На основе теории катастроф построена обобщенная нелинейная модель формирования структуры древесного яруса на сплошных вырубках. Введены основные понятия и уравнения. Приведена последовательность анализа и построения математической модели. Выявлено удовлетворительное соответствие теории и экспериментальных данных.
Иванова Н.С., Золотова Е.С. Современные математические методы в лесотипологических исследованиях биогеоценозов Урала // Национальная ассоциация ученых. Ежемесячный научный журнал. 2015 а. № 9-3 (14). С. 66–70.
Обобщаются результаты многолетних лесотипологических исследований биогеоценозов Урала с использованием математических методов. Приводятся примеры использования систем связанных дифференциальных уравнений, теории катастроф, фрактального подхода для изучения и прогнозирования динамики лесных экосистем.