Понятие о законах и закономерностях роста и производительности древостоев

Законы роста и производительности древостоев входят в большую категорию законов природы.

Закономерностью называют повторяющуюся, существенную связь между явлениями или величинами. Действие закономерностей проявляется в виде тенденций, определяющих основную линию развития.

Под законом понимают необходимое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями и предметами в природе (обществе). Как правило, это подтвержденные существенные закономерности, которые соответствуют действительности и могу верно предсказывать явление или связь.

Существуют три основные группы законов: специфические или частные; общие для больших групп явлений (например, закон естественного отбора); всеобщие или универсальные.

Первые сведения о закономерностях роста и производительности насаждений появились в середине 19 века. Они были отражены в лесотаксационных таблицах (баварские таблицы объемов 1846 г., ТХР А.Р.Варгаса де Бедемара 1850 г. и др.).

В настоящее время познание закономерностей роста и производительности насаждений развивается в двух направлениях:

-интеграция прикладных лесохозяйственных дисциплин с фундаментальными биологическими дисциплинами (экологией, физиологией и др.);

-математическое выражение и биологическое обоснование выявляемых закономерностей.

Различают две группы закономерностей: локальные и всеобщие.

Закономерности, выявленные на основе экспериментальных материалов, собранных в пределах ограниченных территорий, как правило, имеют локальное значение. Из известных в настоящее время закономерностей подавляющее большинство относятся к категории локальных. Локальные закономерности показывают тенденции, характер связей и могут быть использованы при аналогичных исследованиях в других районах.

Всеобщие закономерности формулируются на основе обобщения местных закономерностей. Этому способствуют математизация лесотаксационных исследований, внедрение компьютерной техники, а также расширение экологических и физиологических исследований процессов роста древостоев.

Значительная часть большинства известных закономерностей роста представляют собой связи между величинами. Различают связи функциональные и корреляционные (стохастические), парные и множественные.

По характеру закономерности подразделяются на статические и динамические. Взаимосвязи показателей роста, полученные на основе данных однократных измерений, показывают статические закономерности. Отношения, связи, изменяющиеся во времени, представляют динамические закономерности.

Закономерности роста древостоев могут быть представлены в трех формах: таблицей, уравнением и графиком. В лесотаксационной практике наибольшее распространение имеют таблицы, т.к они наиболее удобны в применении. Однако они имеют ряд недостатков:

-в таблицах указывается зависимость между показателями лишь для их определенных значений, а промежуточные значения показателей можно определить только интерполяцией (для этого надо знать характер зависимости);

-по табличным данным сложно определить характер закономерностей;

-громоздкость;

-табличная информация занимает большое место в памяти ЭВМ и сложнее, чем уравнения вводится в память.

Эмпирические уравнения любую по объему информацию могут представить в компактной форме. Они предпочтительнее при работе на ЭВМ и легко превращаются в таблицы. Недостаток - по уравнениям сложно определить характер закономерностей.

Графики – наиболее наглядная форма выражения закономерностей. Их применение облегчает разработку уравнений и способствует обнаружению грубых ошибок. Недостаток – на одной плоскости можно изобразить зависимость не более, чем между тремя показателями роста. Для иллюстрации сложных зависимостей приходится применять набор графиков.

При аналитическом описании закономерностей, как правило, определяется вид связи и разрабатывается конкретное уравнение, передающее зависимость между показателями. Для определения вида уравнения практикуют два подхода:

-использование результатов аналогичных исследований;

-сравнение между собой нескольких уравнений, отличающихся по своей форме и набору определяющих показателей.

И для первого и для второго подходов весьма полезно построение графиков.

Зависимость между двумя показателями X и Y (простая корреляция) легко изображается на одной плоскости (на одном графике). При увеличении числа независимых переменных от одной до двух графическая интерпретация результатов возможна в трехмерном пространстве. В случаях с тремя и более независимыми переменными она возможна уже только при использовании набора графиков. При помощи набора графиков, изменяя расположение переменных, фиксируя ту или иную из них, можно получить необходимое представление о форме и направлении зависимостей и подобрать оптимальную структуру уравнения множественной регрессии.

Подавляющее большинство природных зависимостей имеют криволинейный характер. Нелинейность зависимостей свидетельствуют об отсутствии однозначного выбора конкретного аналитического выражения в качестве уравнения регрессии.Методы выбора уравнений достаточно подробно изложены в специальной литературе (Никитин, Швиденко, 1978). Предложено большое количество математических функций для описания зависимостей между таксационными показателями деревьев и древостоев.

Здесь предпочтение следует отдавать более простым моделям, константы которых имеют определенное биологическое объяснение. Среди таких моделей заслуживают особого внимания те, которые путем различных преобразований могут быть приведены к линейному виду. Это позволяет применить относительно простые, но достаточно глубоко разработанные, методы статистической оценки.