Телефон: +7 (383)-312-14-32

Статья опубликована в рамках: XXVI Международной научно-практической конференции «Естественные и математические науки в современном мире» (Россия, г. Новосибирск, 12 января 2015 г.)

Наука: Информационные технологии

Секция: Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Ердаков Л.Н., Телепнев В.Г. ЦИКЛЫ МНОГОЛЕТНЕЙ ДИНАМИКЕ ЧИСЛЕННОСТИ БЕЛОЙ КУРОПАТКИ (LAGOPUS LAGOPUS L, 1758) ИЗ НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ // Естественные и математические науки в современном мире: сб. ст. по матер. XXVI междунар. науч.-практ. конф. № 1(25). – Новосибирск: СибАК, 2015.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

 

ЦИКЛЫ  МНОГОЛЕТНЕЙ  ДИНАМИКЕ  ЧИСЛЕННОСТИ  БЕЛОЙ  КУРОПАТКИ  (LAGOPUS  LAGOPUS  L,  1758)  ИЗ  НОВОСИБИРСКОЙ  ОБЛАСТИ

Ердаков  Лев  Николаевич

доцент,  д-р  биол.  наук  Новосибирского  педагогического  университета,  профессор  кафедры  педагогики  и  методики  начального  образования, 
инженер  Института  систематики  и  экологии  животных  СО  РАН,  РФ,  г.  Новосибирск

E-mail:  microtusyandex.ru

Телепнев  Владимир  Геннадьевич

канд.  биол.  наук,  Всероссийский  научно-исследовательский  институт  охотничьего  хозяйства  и  звероводства  имени  профессора  Б.М.  Житкова  РАСХН, 
директор  Западно-Сибирского  филиала,  Государственного  научного  учреждения,  РФ,  г.  Новосибирск

E-mail: 

 

CYCLES  LONG-TERM  POPULATION  DYNAMIC  OF  WILLOW  GROUSE  (LAGOPUS  LAGOPUS  L,  1758)  FROM  NOVOSIBIRSK  REGION

Lev  Erdakov

Sc.D.,  Associate  Professor.  Professor  of  the  Department  of  pedagogy  and  methodology  of  primary  education  of  Federal  State  Educational  Institution  of  Higher  Professional  Education  Novosibirsk  State  Pedagogical  University,  Novosibirsk,

Engineer  of  the  Institute  of  of  Systematics  and  Ecology  of  Animal  SB  RAS,  Russia,  Novosibirsk,

Vladimir  Telepnev

candidate  of  biology,  Director  of  the  West-Siberian  branch  of  State  Scientific  Institution  —  Prof.  B.M.  Zhitkov  Russian  Research  Institute  of  Game  Management  and  Fur  Farming  RAAS,  Russia,  Novosibirsk

 

АННОТАЦИЯ

Исследована  цикличность  динамики  численности  белой  куропатки  в  19  районах  Новосибирской  области,  наблюдавшихся  с  2000  по  2012  гг.  Численность  оценивали  ежегодными  маршрутными  учетами  по  единой  методике.  Для  каждого  района  были  построены  спектры  ритмов  динамики  численности,  рассчитаны  периоды  и  мощности  гармонических  составляющих.  Установлено,  что  спектры  ритмов  содержит  2—3  хорошо  проявленных  циклов,  наиболее  мощные  из  них  3,5—6,5  летние.  В  местах  обитания  белой  куропатки  имеются  природные  ритмы  среды,  способные  задавать  (затягивать)  обнаруженные  циклы  динамики  численности.

ABSTRACT

Investigated  cyclical  population  dynamics  of  Willow  Grouse  in  19  districts  of  the  Novosibirsk  region,  observed  from  2000  to  2012  years.  The  population  number  was  assessed  by  annual  routing  accounts  using  the  same  methodology.  For  geographic  populations  of  each  area  have  been  built  spectra  of  the  population  dynamics  rhythms,  periods  and  power  harmonic  components  have  been  calculated.  It  is  established  that  the  spectrum  of  rhythms  contains  well  manifested  2—3  cycles,  the  most  powerful  of  them  3,5—6,5  summer.  In  habitats  of  Willow  Grouse  there  are  natural  rhythms  of  the  environment,  which  are  able  to  set  (tighten)  the  detected  cycles  of  population  dynamics.

 

Ключевые  слова:  белая  куропатка;  численность;  цикличность;  спектр  ритмов;  гармонические  составляющие;  синхронизация. 

Keywords:  willow  grouse;  the  number  of  birds;  cyclicity;  spectrum  of  rhythms;  harmonic  components  of  population  dynamics;  synchronization.

 

По  биотопическому  распределению  этот  вид  отличается  от  прочих  тетеревиных,  предпочитая  осоково-тростниковые  болота  и  березово-осиновые  леса  [19].  Он  заходит  и  в  остепненные  районы,  где  заселяет  колочные  ландшафты  и  оказывается  единственным  здесь  из  тетеревиных  [17].

Нас  в  данной  работе  интересуют  закономерности  динамики  численности  этого  вида,  то  есть  многолетние  ритмы.  Цикличность,  лежащая  в  основе  динамики  численности,  позволяет  рассматривать  динамику  численности,  как  автогенный  процесс.  Он  дает  возможность  популяции  сохранять  многолетнюю  повторяемость  в  пространстве  и  во  времени  изменения  своей  численности,  синхронизируя  ее  с  цикличностью  внешней  среды.  Нужно  заметить,  что  системообразующая  функция  синхронизации  в  динамике  биологических  процессов  обсуждается  давно  и  на  разных  уровнях  их  организации  [7,  8,  18].

По  цикличности  численности  белой  куропатки  работ  немного  и  циклы  в  них  выделены  визуально.  Так  Р.В.  Потапов  [15]  считает,  что  у  этого  вида  изменения  численности  легко  наблюдать,  потому  что  проявляются  они  очень  четко.  Этот  же  автор  утверждает,  что  такие  ритмы  различаются  в  зависимости  от  территории,  на  которой  обитает  вид:  подъемы  численности  в  Скандинавии  происходили  через  4  года,  на  Британских  островах  —  через  6  лет,  а  на  Ньюфаундленде  —  через  10  [15].  На  Северо-востоке  нашей  страны  А.В.  Андреев  [2]  после  долгих  исследований  тоже  обнаружил  существование  10-летней  цикличности  в  динамике  численности  этого  вида,  в  Ленинградской  области  за  последние  100  лет  подъемы  численности  происходят  через  20—25  лет,  а  для  Субарктики  им  указаны  4—5-летние  циклы  [2].

Целью  наших  исследований  явилось  выяснение  количества  периодических  составляющих  динамики  многолетней  численности  белой  куропатки  в  Новосибирской  области.

Задачами  исследований  было:

·     выяснение  спектра  ритмов  численности  у  белой  куропатки;

·     определение  периода  и  мощности  гармонических  составляющих  в  динамике  численности;

·     описание  возможных  внешних  синхронизаторов  для  ритмов  численности  белой  куропатки  на  исследуемой  территории;

Материалом  для  данной  работы  послужили  результаты  многолетних  учетов  численности  белой  куропатки  (с  2000  по  2013  гг.)  в  19  районах  Новосибирской  области  по  стандартной  методике  [13]  в  течение  ноября.  Длина  маршрутов  составляла  не  менее  500  км  ежегодно. 

Обработка  материалов  проведена  с  использованием  программ  спектрального  анализа,  находящимися  в  собственности  ИСиЭЖ  СО  РАН.  Оценка  спектральной  плотности  мощности  проводилась  методом  Уэлча  (Welch)  [12].  Все  расчёты  выполнены  с  использованием  свободной  системы  для  математических  вычислений  GNU  Octave.  Для  статистической  обработки  использован  пакет  программ  Past.

При  сравнении  полученных  спектров  динамики  численности  из  разных  районов  оказалось,  что  в  низких  частотах  скрытые  периодические  составляющие  имеются  только  на  спектрах  динамики  в  трех  из  них  (табл.).  Все  это  крайние  северо-западные  районы  области. 

Уточнение  картины  соотношений  величины  и  мощности  периодических  составляющих  динамики  численности  можно  найти  в  таблице.  Если  в  Усть-Тарке  и  Чанах  почти  идентичная  картина  спектра  ритмов  численности,  то  в  Татарске  добавляется,  хотя  и  небольшая  по  мощности,  но  еще  более  низкочастотная  гармоническая  составляющая.  Можно  предполагать  некоторую  тенденцию  увеличение  периода  цикличности  численности  при  продвижении  строго  на  запад,  ведь  ни  южнее,  ни  севернее  такая  тенденция  в  динамике  численности  не  наблюдалась.

Спектры  ритмов  имеют  внешнее  сходство,  они  несут  по  два  пика,  причем  высокочастотный  из  них,  не  всегда  обладает  наибольшей  мощностью.  Так  в  Каргате  и  Колывани  наиболее  мощные  периодичности  в  средних  частотах  (табл.),  то  же  можно  заметить  в  районах  Барабинском  и  Убинском. 

Таблица  1.

Соотношение  величины  и  мощности  периодических  составляющих  динамики  численности  белой  куропатки  при  продвижении  с  запада  на  восток  области

Период,  год

Район

20—16

15—10

6,5—3,5

3,0—2,0

1.  Усть-Таркский

 

14,4—1

 

3,1—25

2.  Чановский

 

15,3—38

 

2,8—150

3.  Татарский

18,5—0,2

 

3,8—824

2,01—7

4.  Барабинский

   

6,3—504

2,0—237

5.  Убинский

   

5,7—466

2,0—344

6.  Каргатский

 

9,6—309

 

2,8—163

7.  Колыванский

 

8,2—4660

 

2,9—1697

Примечание:  первая  цифра,  период,  вторая  —  мощность  (ед.  спектр.  плот.)

 

Естественно,  что  авторы,  обнаружившие  цикличность  численности  делают  предположения  относительно  ее  происхождения.  В  некоторых  районах  многолетнее  снижение  численности  белых  куропаток,  по  мнению  ряда  авторов  [1;  9],  может  возникнуть  по  причине  недостатка  зимних  кормов  из-за  слишком  высокой  концентрации  лосей,  иногда  поедающих  практически  весь  подрост  ив  и  берез  в  зимних  стациях  белых  куропаток. 

Еще  более  интересную  причину  цикличности  белой  куропатки  предположили  исследовавшие  ее  в  тундре.  Так  4—5-летний  цикл  колебаний  их  численности,  находится  в  прямой  зависимости  от  численности  леммингов:  когда  та  идёт  на  убыль,  хищники  (песец,  белая  сова)  переключаются  на  белых  куропаток  [2].  Например,  в  европейских  тундрах  после  вспышки  численности  леммингов  в  1970  году,  уже  на  следующий  они  совсем  отсутствовали.  Размножившиеся  на  леммингах  хищники  переключились  на  белую  куропатку.  В  период  насиживания  погибло  20  %  гнезд,  и  к  осени  в  выводках  осталось  лишь  25  %  птенцов  [4].

Целью  нашего  изучения  динамики  численности  было  выяснение  скрытых  в  ней  гармонических  составляющих,  а  не  поиск  причин  тех  или  иных  цикличностей.  Поэтому  нам  интересны  механизмы  сохранения  циклов  динамики  у  этого  вида.  Для  этого  они  должны  синхронизировать  свои  циклы  с  какими-то  внешними  устойчивыми  периодичностями.  Какие  же  природные  ритмы  могут  помочь  сохранению  циклов  численности?  Синхронизация  это  не  наведение  в  популяции  извне  некоторого  циклического  процесса  под  воздействием  периодически  повторяющегося  воздействия  природного  фактора.  Это  просто  захватывание  периода  процесса  близким  периодом  внешнего  фактора.  Устойчивый  популяционный  цикл  должен  существовать  сам,  его  механизмом  является  внутрипопуляционный  процесс  (или  процессы),  внешний  же  геофизический  ритм  является  только  синхронизирующим  [7].  Это  внешние  природные  циклы  близкого  периода.  Они  и  будут  датчиками  времени  для  динамики  белой  куропатки,  причем  подстройка  к  таким  пейсмекерам  на  каждой  территории,  судя  по  разнообразию  спектров  ритмов  у  этого  вида,  будет  своя.

Прежде  всего,  рассмотрим  внешние  периоды,  поддерживающие  самые  большие  циклы,  это  около  20-летний  (табл.).  Таких  циклов  мы  знаем  два.  Местный  ритм  осадков  протяженность.  18—20  лет  [5],  а  также  георитм,  характерный  для  нашей  планеты  —  19—22  года  [20].

Следующая  по  величине  цикличность  примерно  14—15-летняя  (табл.)  может  быть  синхронизирована  ритмом  магнитного  поля  Земли  [16].  Надежно  установлено,  что  из  неизвестных  прежде  экологических  воздействий,  важный  вклад  в  динамику  биологических  процессов  в  среде  обитания  вносят  вариации  электромагнитных  полей  [3].

В  средней  полосе  частот  для  динамики  численности  белой  куропатки  присущи  7—8-летрие  цикличности.  Это  распространенный  природно-климатический  ритм  осадков  и  температурной  циркуляции  [5]  а  также  один  из  ритмов  (период  7—11  лет)  относимых  к  «брикнеровским»  циклам  [11].

И  наконец,  наименьшие  по  периоду  гармонические  составляющие  в  динамике  численности  белой  куропатки,  самые  часто  представленные,  практически  во  всех  изученных  районах.  Эти  ритмы  всегда  легко  находят  себе  датчики  времени  в  наружной  среде.  Это  разнообразные  климатические  циклы  2—4  года  [6],  2—5-летние  георитмы  Земли  [14],  температурные  циклы  [10]. 

Итак,  белая  куропатка  может  поддерживать  циклы  своей  динамики  численности  соответствующими  природными  ритмами,  и  в  каждом  районе  в  соответствии  с  местными  условиями  иметь  характерный,  адаптированный  к  этой  территории  спектр  ритмов  численности.

 

Список  литературы:

  1. Андреев  А.В.  Адаптация  птиц  к  зимним  условиям  субарктики  //  А.В.  Андреев.  М.:  Наука,  1980.  —  174  с. 
  2. Андреев  А.В.  О  путях  приспособления  тетеревиных  птиц  к  зимним  условиям  существования.  Зоол.  исслед.  Сибири  и  Дальнего  Востока.  Владивосток,  1974,  —  C.  108—111.
  3. Владимирский  Б.М.,  Сидякин  В.Г.,  Темурьянц  Н.А.,  Макеев  В.Б.,  Самохвалов  В.П..  Космос  и  биологические  ритмы.  Симферополь.  1995.  —  206  с.
  4. Воронин  Р.Н.  Белая  куропатка  Большеземельской  тундры.  Экология,  морфология,  хозяйственное  использование.  М.:  Наука.  1978.  —  147  с.
  5. Дроздов  О.В.,  Григорьева  А.С.  Многолетние  циклические  колебания  атмосферных  осадков  на  территории  СССР.  Л.:  Гидрометеоиздат.  1971.  —  С.  316.
  6. Дружинин  И.П.  Долгосрочный  прогноз  и  информация.  Новосибирск:  Наука,  Сиб.  отделение.  1987.  —  С.  246.
  7. Ердаков  Л.Н.  Биологические  ритмы  и  принципы  синхронизации  в  экологических  системах  (хроноэкология).  Томск,  Изд.  ТГУ.  1991.  —  216  с.
  8. Ердаков  Л.  Биологические  ритмы:  особь,  популяция,  сообщество.  Цикличность  в  живых  системах.  LAP  LAMBERT  Academic  Publishing  (01.07.2011)  GmbH  &Co.KG.  —  152  s.
  9. Калинин  М.В.  Почему  исчезает  белая  куропатка.  Охота  и  охотничье  хозяйство,  —  1974,  —  №  10,  —  C.  22—23. 
  10. Коротина  Е.Ф.  Многолетние  колебания  температурного  режима  Южного  Урала.  Автореферат  канд.  дисс.  Челябинск  2002.  —  21  с.
  11. Кривенко  В.Г.  Современный  статус  водоплавающих  птиц  России  с  позиций  природных  и  антропогенных  воздействий.  Казань,  2002.  —  С.  51.
  12. Марпл-мл  С.Л.  Цифровой  спектральный  анализ  и  его  приложения,  М.:  Мир.  1990  —  584  с.
  13. Методические  указания  по  осеннему  маршрутному  учету  численности  боровой  и  полевой  дичи.  Москва.  1980.  —  С.  19.
  14. Полозов  В.В.  Нетрадиционные  методы  сверхдолгосрочного  прогноза  температуры  воздуха,  осадков  и  других  геофизических  элементов.  \\  «Навигация  и  гидрография»,  —  №  6,  —  1998.  —  С.  100—104. 
  15. Потапов  Р.Л.  Тетеревиные  птицы  Л.:  Изд-во  Ленингр.  ун-та,  1990.  —  240  с.
  16. Рубашев  Б.М.  Проблемы  солнечной  активности.  М.-Л.:  Наука,  1964.  —  362  с. 
  17. Торопов  К.В.  Птицы  колочной  степи  Западной  Сибири  /К.В.  Торопов.  Новосибирск:  Наука,  2008.  —  356  с.
  18. Шабанов  Г.А.,  Лебедев  Ю.А.  К  развитию  концепции  о  системообразующей  функции  биологической  синхронизации  Информатика  и  системы  управления,  Благовещинск,  —  2009,  —  вып.  4,  —  С.  31—33.
  19. Юдкин  В.А.  Птицы  подтаежных  лесов  Западной  Сибири.  Новосибирск:  Наука,  2002.  —  488  с.
  20. Якушев  Д.И.  Алгоритмы  математического  моделирования/Д.И.  Якушев.  СПб.:  МГП  "Поликом",  2002.  —  100  с.  

 

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом