Raft Master » Научная библиотека » Биоэкология » Объемная плотность распределения «живого вещества»


  • 4-01-2013, 13:12
  • | Views: 848


Объемная плотность распределения «живого вещества»

Объемная плотность распределения «живого вещества»

  • Размытые биоэкологические множества

Со второй половины XX века понятие "размытые множества" стало в мировой науке общепринятым. Объекты такого типа рассматриваются целым рядом научных дисциплин и учебных предметов, начиная с математики и физики, до астрофизики и лингвистики. Одним из первых исследователей этого обширного класса стал американский математик и системолог JT. Заде (1976). Подробнее можно прочитать, например, в книге (Флейшман, 1982. с. 19, 55).

Самые массовые размытые множества надтелесного типа - локальные ценопопуляции и сообщества. Самые массовые размытые множества телесного типа -кроны и пологи растений. Действительно, все деревья имеют кроны. Отдельные ветви, выступающие из общего контура дерева, придают кронам "размытый" вид. В таком же смысле размыты кроны развесистых травянистых растений и многоклеточных водорослей. Сюда же относятся раскрывшиеся цветки и соцветия. Правда, у некоторых травянистых растений кроны отнюдь не очевидны. Например, имеют ли кроны злаковые растения? Какова "крона" кактусов с их иглами на компактном теле? О какой "кроне" можно говорить по отношению к стелящимся растениям, например, плетям огурцов, арбузов, дынь, или в случае вьющихся вверх лиан? Многие ботаники убеждены в том, что большого научного интереса кроны растений не представляют. Напрасно; практика современного растениеводства, особенно садоводства и паркового хозяйства такое негативное мнение опровергает.

Научно-познавательную глубину крон, как размытых множеств, подтверждает и тот факт, что они имеют хорошо оптимизированную структуру, физической и эволюционной основой которой служит телесная организация растений. Как телесное пространство растений разделено на ткани и органы, так и пространство кроны разделено на отсеки, занимаемые отдельными побегами, ветвями, соцветиями, цветками и семенам, лежащим в семенных коробочках. О кроне дерева можно сказать, что это иерархия размытых множеств. Сколь бы нечеткими такие объекты ни казались, используя соответствующие геометрические формулы, можно на основе промера кроновых пространств вычислять их геометрический объём, и площадь внешней поверхности и другие характеристики. Геометрия фитосистем разного уровня организации в связи с их конкретной морфологией и физиологией, т.е. функциональная морфология растений подробно рассматривалась в лекциях 5.1 - 5.3; см. также (Хайлов и др. 1992, Хайлов, Празушн, 2008, Празукин. 2000, 2003, 2005, 2007, 2008 а,б).

Постепенный переход от компактного тела, например, почки каштана (тесный объем Vn), к соцветию - надтелесному объекту первого порядка (Vn+i) показан на рис. 9.14. На рис. 9.15 показаны наземные и водные надтелесные фитосистемы более высокого порядка (Vn+k) - природные и рукотворные. Это пологи леса, луговых трав, разных сельскохозяйственных культур и аналогичные водные фитосистемы. Нижняя граница пологов - поверхность земли. Высоту полога можно определить по средней высоте растений. Как и кроны, растительные пологи кажу тся весьма нечеткими. Тем не менее, геометрический объём и площадь внешней поверхности S любого полога может быть вычислена на основе измерений его площади на поверхности земли и средней высоты растений. Каждому отсеку обитаемого пространства соответствует определенная масса растений, что позволяет для всех уровней организации (п, п+1 и п+2 и любых других) вычислять необходимые численные характеристики.

Рис. 9.14. Схема внешних морфологических форм от спящей цветочной почки каштана до раскрывшегося соцветия. Рисунок иллюстрирует постепенность происходящего в процессе роста перехода от телесного уровня организации - почки с внутренними воздушными полостями к надтелесному уровню организации с воздухом во внешнем обитаемом пространстве (в пределах штрихового контура).

а, б - компактные молодые почки без видимых воздушных полостей; в -наблюдается дифференциация внешних чешуи, между ними появляются видимые зазоры; штриховая линия показывает начало формирования надтелесного уровня организации этой биокосной фитосистемы; г - дифференциация продолжается, намечается условная геометрическая граница и контур, очерчивающий надтелесный живой объект (штриховая линия); д - почка раскрылась настолько, что напоминает соцветие с телесным и надтелесным уровнями организации; е - соцветие приобретает характерную для каштана форму конуса, стоящего на дереве вертикально как свечка; все цветки теперь раскрыты, телесная и надгелесная части полностью сформированы.

На фоне общего правила каждая группа объектов имеет собственные значения коэффициентов а и Ь . Линия 1 на рис. 9.16 а обобщает набухающие почки и раскрывающиеся соцветия каштана конского с воздушными полостями в почках и воздухом в объеме каждого отдельно взятого соцветия; линия 2 - раскрывшиеся соцветия каштана с воздухом в пределах геометрического контура соцветий ( позиции д. е): линия 3 - воздух в кронах травянистых растений "медвежье ухо" высотой 40 - 70 см; 4 - пологи кукурузы в сельскохозяйственном посеве; 5 - кроны деревьев высотой от 3 до 8 м.

На рис. 9.16 б показано аналогичное соотношение межу объемом воды и сухой массой в тканях, кронах и пологах морских донных многоклеточных водорослей из прибрежной акватории. Связь между W и объемами надтелесного обитаемого пространства описывает уравнение (1). Линия 1 - объём воды в тканях морской водоросли цистозиры (Черное море); линия 2 - вода в объёме веток и крон молодых слоевищ цистозиры; 3 - вода в кронах крупных слоевищ аскофиллума (Баренцево море); 4 -вода в пологах ламинарии; 5 - обобщающая регрессия (эта штриховая линия перенесена для сравнения на рис. 9.16 б: сравнение показывает, что в наземной среде при одинаковых значениях W обитаемый объём примерно на порядок выше, чем в морской среде).

Составители школьных учебников по ботанике тему крон и пологов, как обитаемых пространств растений, никогда не обсуждают. В учебниках по общей биологии обитаемые пространства как важная общебиологическая и экологическая категория также не рассматриваются. Важная общенаучная категория природоведения XXI века - размытые вещественные множества из учебной сферы выпадает.




  • Вернуться



  • Еще по теме


    Важнейшие адаптации нектона


    Обтекание у Xiphioidae


    Турбулентные участки обтекания


    Эколого-морфологические классы нектона


    Бентонектонные животные

     

    Последние новости



    Пользовательский поиск

    Партнеры