Применение β-функции в фитоиндикации для учета асимметрии кривых отклика видов растений

• Published in: Acta Biologica Sibirica
• Main Authors: Zhukov, A. V., Kunakh, O. N., Dubinina, Yu. Yu., Ganzha, D. S.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Russian
• Published: Altai State University 2018
• Subjects: phytoindication; response curve; Gaussian distribution; β-distribution; ideal indicator; фитоиндикация; кривая отклика; распределение Гаусса; β-распределение; идеальный индикатор; Sibirica
• Online Access: http://journal.asu.ru/biol/article/view/4121; https://doi.org/10.14258/abs.v4i2.4121

В работе предложен подход для фитоиндикационной оценки экологических факторов на основе диапазональных шкал с учетом значений кардинальных точек и вероятной асимметрии кривых отклика видов растений. Экологические факторы моделируются фитоиндикационными шкалами, диапазон варьирования которых ограничен. В центральной части диапазона фактора кривая отклика вида имеет форму, которую можно надежно аппроксимировать нормальным законом Гаусса. Это позволяет полностью обосновано с помощью кардинальных точек, которые непосредственно обозначаются индикаторными значениями вида, вычислять оценки экологического оптимума вида. Усредненные значения оценок экологических оптимумов видов сообщества, взвешенных с учетом их проективного покрытия, дают фитоиндикационную оценку экологического фактора. При приближении к маргинальным позициям градиента происходит увеличение асимметричности распределения видов. Такое явление наблюдается при исследовании реальных градиентов. Эти явления также являются следствием математических свойств экологических шкал. Для моделирования кривых отклика распределения видов в качестве альтернативы симметричной гауссовой модели применяется β-функция. Эта функция может моделировать как симметричные, так и асимметричные распределения. Так как фитоиндикация выполняет обратную задачу в сравнении с моделированием кривых отклика, то вполне уместно β-функцию также применить для решения задач фитоиндикации. Применение β-функции позволило оценить зону оптимума вида на основе его кардинальных точек с учетом вероятной асимметрии распределения кривой отклика вида. Также моделирование кривой распределения вида дает возможность сузить диапазон возможных значений экологического фактора, в условиях которого вид может демонстрировать наблюдаемое обилие в сообществе. Соответственно, это увеличивает информационную ценность видов в сообществе и таким образом позволяет достичь большей надежности фитоиндикационных оценок. An approach for phytoindication assessment of the ecological factors based on diapasonal scales taking into account the cardinal points values and possible asymmetry of the plant species response was proposed. Ecological factors are modeled by phytoindicator scales with restricted range. In the central part of the factor range the species response curve has a shape that can be reliably approximated by the Gauss normal distribution. This allows completely grounded via cardinal points that are directly designated by diapasonal indicator values, calculate ecological optimum of the species. Average of species in community ecological optima scores weighted in accordance with their projective cover gives phytoindication estimation of an ecological factor. Species distribution asymmetry increases when approaching the marginal positions within gradient. This phenomenon is observed in the study of real gradients. These phenomena are also a result of the mathematical properties of ecological scales. To simulate the response of species distribution curves alternatively symmetric Gaussian model the β-function was used. This function can simulate both symmetric and asymmetric distributions. Since phytoindication performs the inverse problem in comparison with the modeling of the response curves, it is appropriate to β-function is also be used to solve phytoindication problems. Use of β-function is possible to estimate the species optimum zone based on its fundamental points with the probable distribution asymmetry of the response curve. Also, the simulation of distribution curve makes it possible to narrow the range of possible values of environmental factors, in terms of which species can exhibit the observed abundance in the community. Accordingly, this increases the informational value of species in the community and thus achieves greater reliability evaluations of the phytoindication.