Введение 3
Глава I. Обзор работ но математическому моделированию динамики
древесных сообществ... 5
Глава 2. Модель JABOWA - 14
2.1 Подмодель роста дерева 15
1.2 Подмодель прорастания деревьев 27
1.3. Подмодель смерти деревьев 29
Глава 3. Модель FORM1ND 30
3.1. Основные концепции и процессы модели 33
3.2. Пример моделирования динамики тропического леса .. 42
Глава 4. Математические модели лесных сообществ на основе двумерных дифференциальных уравнений 4Н
4.1. Диффузионные модели роста и распространения леса 48
4.2. Математическая модель роста леса на основе уравнения конвективно-
диффузионного переноса
Заключение
Литература
Сообщества растений - главная составляющая структуры практически любого биоценоза. Они не только являются основными источниками органического вещества, но и целиком определяют его облик и строение. Из всех растительных ресурсов Земли в природе и жизни человека наиболее важную роль играют леса. Они скатывают влияние па все компоненты биосферы и имеют тройное средообразующее значение. Приблизительно 25% поверхности Земли покрыто лесами, в которых обитает более 70% всех наземных видов Леса содержат огромное количество наземной биомассы и. следовательно, являются важнейшей частью темного углеродного цикла.
Лесной ценоз - это сложная система, динамика которой определяется множеством факторов. Лесное сообщество представляет собой пространственную мозаику, которая состоит из элементов, развивающихся относительно независимо и проходящих определенные этапы развития
Леса больше всего пострадали от хозяйственной деятельности человека и раньше других компонентов биосферы стали объектом охраны. Одним из важных факторов, влияющих на лесные экосистемы, является землепользование. Рост землепользования приводит к обезлесению больших площадей, что представляет собой серьезную угрозу для лесных экосистем.
Наряду с обезлесением происходит процесс восстановления леса. Процесс восстановления леса он сложный и длительный. Он может быть естественным (без вмешательства человека или при создании условий для быстрого заселения лесными породами) или искусственным (посадка леса человеком) Основная трудность при изучении древесных сообществ связана с длительностью процессов их развития. Поэтому прогнозирование динамики роста деревьев в целом опирается на математическое моделирование Для описания динамики лесных ценозов и возможности управления вызвано сложностью изучаемого объекта. Модели развиваются с течением времени, становясь все более сложными, в связи с ростом научных знаний к расширением вычислительных возможностей
При математическом моделировании динамики леса выделяют множество факторов, влияющих на рост биомассы (температура, количество осадков, солнечная радиация, пространственные структуры и др.) Используются модели в основном для анализа естественного развития леса, баланса углерода, климатических изменений к воздействия различных внешних факторов (пожары, рубки, вспышки насекомых и т.д.). Математические модели лесных сообществ являются важными инструментами для планирования лесов в будущем и для лучшего понимания последствий многочисленных антропогенных воздействий
Настоящая работа посвящена обзору существующих миге магических моделей леса и компьютерной реализации модели роста леса с учетом ветровой миграции семян
Дается обзор математических моделей роста отдельных деревьев и лесных сообществ, включая первую гэп-модель JABOWA, индивидуально-ориентированную модель FORMIND [29. 31], конвективно- диффузионные модели роста и распространения леса Развита математическая модель роста леса на основе уравнения конвективно- диффузионного переноса семян. Проведены расчетные исследования для реально! о участка лесного массива.
Работа посвящена изучению различных подходов к математическому моделированию динамики лесных сообществ Дан обзор развития математических моделей леса, использующихся для решения научных и практических задач в области экологии и природопользования Изучены модели лесных сообществ JABOWA и FORMIND.
Реализована двумерная модель развития, включающая в себя две функции концентрацию леса и семян деревьев Модель включает в себя конвективно-диффузионный перенос семян и рост леса в области распространения семян. Создана компьютерная программа и проведены расчетные исследования.
На основе развитой модели проведены исследования динамики зарастания реального лесного участка в горах Алтая. В качестве начальных условий приняты распределения лесного покрова на участке в 1968 году Расчетные данные по модели хорошо согласуются с наблюдаемыми данными.
Полученные результаты показывают, что математические модели воспроизводства леса на основе дифференциальных уравнений конвективно- диффузионного переноса могут быть использованы для прогнозирования динамики реальных лесных сообществ
