Оцінка стійкості екосистем на основі анализу рольових трофічних мереж

Наведено теоретичне обґрунтування та різні підходи до визначення стійкості екологічних систем. Запропоновано інноваційну технологію для визначення різних типів стійкості (резистентної та пружної) пасторальних екосистем за оціночними показниками рольових трофічних мереж. На основі комплексу розроблен...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Системні дослідження та інформаційні технології
Date:	2011
Main Authors:	Руденко, С.С., Буждиган, О.Я.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України 2011
Subjects:	Проблемно і функціонально орієнтовані комп’ютерні системи та мережі
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50101
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Оцінка стійкості екосистем на основі анализу рольових трофічних мереж / С.С. Руденко, О.Я. Буждиган // Систем. дослідж. та інформ. технології. — 2011. — № 2. — С. 88-97. — Бібліогр.: 20 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860164488628535296
author	Руденко, С.С. Буждиган, О.Я.
author_facet	Руденко, С.С. Буждиган, О.Я.
citation_txt	Оцінка стійкості екосистем на основі анализу рольових трофічних мереж / С.С. Руденко, О.Я. Буждиган // Систем. дослідж. та інформ. технології. — 2011. — № 2. — С. 88-97. — Бібліогр.: 20 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Системні дослідження та інформаційні технології
description	Наведено теоретичне обґрунтування та різні підходи до визначення стійкості екологічних систем. Запропоновано інноваційну технологію для визначення різних типів стійкості (резистентної та пружної) пасторальних екосистем за оціночними показниками рольових трофічних мереж. На основі комплексу розроблених показників трофічних мереж здійснено оцінку стану 31-ї пасторальної екосистеми Чернівецької області. Приведено теоретическое обоснование и разные подходы к определению устойчивости экологических систем. Предложена инновационная технология определения разных типов устойчивости (резистентной и упругой) пасторальных экосистем по оценочным показателям ролевых трофических сетей. На основе комплекса разработанных показателей трофических сетей осуществлена оценка состояния 31-ой пасторальной экосистемы Черновицкой области. The theoretical ground and different approaches to the determination and estimation of the sustainability of ecological systems are presented. Innovativ technology of the determination of sustainability of different types (resistant and resilient) of pastoral ecosystems by the estimated figures of role food webs. On the base of the complex of the developed figures of role food, webs the state of 31 pastoral ecosystems in Chernivtsy Region is estimated.
first_indexed	2025-12-07T17:55:53Z
format	Article
fulltext	© С.С. Руденко, О.Я. Буждиган, 2011 88 ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2011, № 2 TIДC ПРОБЛЕМНО І ФУНКЦІОНАЛЬНО ОРІЄНТОВАНІ КОМП’ЮТЕРНІ СИСТЕМИ ТА МЕРЕЖІ УДК 574.4:633.2.033 ОЦІНКА СТІЙКОСТІ ЕКОСИСТЕМ НА ОСНОВІ АНАЛІЗУ РОЛЬОВИХ ТРОФІЧНИХ МЕРЕЖ С.С. РУДЕНКО, О.Я. БУЖДИГАН Наведено теоретичне обґрунтування та різні підходи до визначення стійкості екологічних систем. Запропоновано інноваційну технологію для визначення різних типів стійкості (резистентної та пружної) пасторальних екосистем за оціночними показниками рольових трофічних мереж. На основі комплексу розроблених показників трофічних мереж здійснено оцінку стану 31-ї пасто- ральної екосистеми Чернівецької області. ВСТУП Протягом останніх трьох років нашу увагу було приділено застосуванню та адаптації методів рольового мережевого аналізу для побудови трофічних мереж наземних екосистем [1–3]. Після успішної розробки всіх технологіч- них аспектів цього напрямку постало питання про можливість оцінки стій- кості екосистем за показниками рольових трофічних мереж. Учені пов’язують зі стійкістю екосистем різні показники трофічних ме- реж. Слід зауважити, що чимало неузгодженостей у літературі виникають щодо впливу показників трофічних мереж на стійкість екологічних систем через не врахування особливостей резистентної та пружної стійкостей. Ре- зистентна стійкість (стабільність) — здатність системи залишатися у стій- кому (рівноважному) стані у випадку дії зовнішніх факторів; пружна стій- кість (власне стійкість) — здатність екосистеми швидко відновлюватись під час завершення зовнішнього впливу. Зауважимо, що пружна та резистентна стійкість взаємо виключають одна одну, точніше екосистемі важко розвива- ти обидва види стійкості одночасно. Саме крізь призму цих постулатів спробуємо чітко розмежувати показники рольових трофічних мереж, які за- безпечують кожний із цих видів стійкості. Мета роботи — добір та апробація оціночних показників рольових трофічних мереж пасторальних екосистем для визначення їх стійкості. РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ За J.C. Johnson, S.P. Borgatti, J.J. Luczkovich та ін., якщо трофічна мережа розвивається в умовах стійкого оточення, то її ієрархічність ускладнюється, Оцінка стійкості екосистем на основі аналізу рольових трофічних мереж Системні дослідження та інформаційні технології, 2011, № 2 89 зростає кількість трофічних класів та трофічних зв’язків [4]. Виходячи з цього положення, для оцінки стійкості пасторальних екосистем використає- мо такі показники трофічних мереж як: кількість трофічних класів — Ккл; кількість трофічних зв’язків — Кзв; показник ієрархічності трофічних мереж — Пі (кількість трофокласів/кількість трофоелементів × 100). З міркувань згаданих вище авторів випливає, що за умов зростання стійкості екологіч- них систем повинні мати місце такі тенденції: Ккл↑ Кзв↑ Пі ↑. Ю.Г. Пузаченко вважає, що єдиним інструментом, за допомогою якого система здатна протистояти збуренням — є різноманіття зв’язків, яке забез- печує життєздатність екосистеми [5]. Виходячи з визначальної ролі зв’язків у забезпеченні життєздатності екологічної системи, ми запропонували та апробували у межах зазначеного напряму досліджень цілу низку показників, які характеризують трофічні зв’язки: • питома кількість зв’язків — ПКзв, • відсоток трофокласів виключно з вихідними зв’язками — ЗВвих, • відсоток трофокласів виключно з вхідними зв’язками — ЗВвхід, • відсоток трофокласів зі змішаними зв’язками — ЗВзміш. За Ю. Одумом, функціональна складність (складність зв’язків) підви- щує стійкість системи, оскільки збільшується потенційно можлива кількість петель зворотного зв’язку [6]. Виходячи з цього, введемо у наші досліджен- ня індекс функціонального різноманіття трофічної мережі, тобто різнома- ніття зв’язків — Нф. R.E. Ulanowicz доводить, що в умовах стабільного оточення змен- шується число надлишкових зв’язків у трофічній мережі [7]. Натомість Ю.Г. Пузаченко вважає, що стійкість екосистеми може забезпечуватися надлишковістю компонентів, а всі ланки трофічної піраміди, яка складається з хижака та його жертв, зберігаються завдяки дублюванню каналів зв’язків (зв’язки хижака зі своїми жертвами є такими каналами, які здатні за необ- хідностю замінити одине одного) [5]. Може здатися, що між думками R.E. Ulanowicz та Ю.Г. Пузаченко існує протиріччя. Проте воно зникає, як- що застосувати їхню методику до екосистем із резистентною та пружною стійкістю. Якщо екосистема знаходиться в стабільних умовах, то у неї фор- мується резистентна стійкість (стабільність) і як наслідок — в її трофічній мережі зменшується число надлишкових зв’язків (ситуація, яку описує R.E. Ulanowicz). Якщо ж екосистема перебуває у змінних умовах, то одним із механізмів підтримання її стійкості є наявність надлишкових зв’язків, проте ця стійкість має вже іншу природу та відноситься до пружної стійкос- ті (ситуація, яку описує Ю.Г. Пузаченко). Для оцінки надлишкових зв’язків був введений показник кількості надлишкових зв’язків (Кнзв), який пропо- нуємо оцінювати як різницю між кількістю зв’язків у трофічній мережі та кількістю трофокласів мінус одиниця. При цьому ми керуємося постулатом про те, що між двома трофокласами (кулями) — найменша кількість зв’язків — одиниця, тобто на один менше ніж куль. Якщо в екосистемі кожна куля має лише один зв’язок, то має справджуватися зазначений постулат. Проте, на нашу думку, характеристика будь-якої екосистеми була б не- повною, якщо б оцінка зв’язків проводилась без оцінки елементів, між яки- С.С. Руденко, О.Я. Буждиган ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2011, № 2 90 ми існують ці зв’язки. Ось чому, крім Нф, було використано такий оціноч- ний показник як індекс структурного різноманіття трофічних мереж (Нс), який розраховуватимемо за розподілом трофоелементів у трофокласах. А паралельно з оцінкою показника ПКзв проведемо визначення питомої кіль- кості трофічних елементів (ПКтр.ел.). На думку А.Д. Арманд, причиною вразливості угруповань є складність біотичних взаємовідносин [8, 9]. Він ставить під сумнів гіпотезу про те, що стабільність угруповань — це результат наявності в них великого числа екологічних ніш та взаємно адаптованих видів. Також, на думку автора, уявлення про те, що складність веде до стабільності, досить зручне для еко- логічного моделювання, однак невірне. За А.Д. Арманд, складність взаємо- відносин є причиною уразливості угруповання. Як яскравий приклад такого прояву він наводить ефект антропогенного впливу на зрілі, складні за струк- турою угруповання, наприклад, дощові тропічні ліси чи коралові рифи. Складні угруповання виявляються більш вразливими в умовах, коли їх сере- довище різко змінюється [8]. Водночас В.М. Кавецький та ін., посилаючись на дані багатьох авторів, звертають увагу на відсутність прямих і постійних зв’язків між складністю та стійкістю [10]. Не зважаючи на протиріччя під час оцінки зв’язку між складністю угруповань та стійкістю, для аналізу було застосовано такий показник як індекс структурно-функціональної складності трофічної мережі — Нсф. При його розробці ми виходили з визначення поняття складності біоценозу, за- пропонованого І.І. Дедю: складність біоценозу — це показник структурності біоценозу, що визначається числом його компонентів та зв’язками між ними [11, 12]. У диверсикології широкою популярністю користується індекс складності угруповань І.Г. Емельянова, який інтегрує видове та таксономіч- не різноманіття [13–15]. За аналогією ми розраховували Нсф як корінь квад- ратний з добутку структурного та функціонального різноманіття: 2/1 cф )( HH × . Отже, за А.Д. Армад, під час стабілізації умов слід очікувати, що напрямок зміни цього показника набуває вигляду Нсф↑, а за змінних умов — Нсф↓ [8]. Спираючись на дослідження інших авторів можна зробити висновок, що між цими показниками взагалі немає зв’язку. Деякі автори звертають увагу на такий показник екосистем як зв’язаність між елементами системи. Є дані, що в мінливих умовах зв’язаність (ступінь впливу змін одного елементу на другий) між видами нижча ніж у постійних [16, 17]. Ю.Г. Пузаченко також доводить, що у ви- падку пасторальної екосистеми витоптування та випас зумовлюють послаб- лення міжвидових зв’язків [5]. Керуючись цією інформацією, ми використо- вуємо для визначення характеру стійкості екосистем показник відносної зв’язаності (Пвз) трофічної мережі М. Гарднера та В. Ешбі [19]. Виходячи з викладених вище міркувань, можна передбачити такі напрями зміни зазна- ченого показника: за умов резистентної стійкості — Пвз↑, а за умов пружної — Пвз↓. Отож запропоновано 13 показників трофічних мереж для оцінки стій- кості пасторальних екосистем (табл. 1). Оцінка стійкості екосистем на основі аналізу рольових трофічних мереж Системні дослідження та інформаційні технології, 2011, № 2 91 Результати оцінки формалізованих трофічних мереж 31-ї дослідженої нами пасторальної екосистеми в межах Чернівецької області за даними по- казниками наведені в табл. 2. Т а б л и ц я 1 . Показники трофічних мереж для оцінки стійкості пастора- льних екосистем № Символічне позначення Повна назва показника та його розрахунок 1 Кзв Кількість зв’язків у трофічній мережі — це загальна кількість усіх зв’язків між трофічними класами в трофічній мережі 2 ПКзв Питома кількість зв’язків (кількість зв’язків/кількість трофокласів) (Кзв/ Ккл) 3 Кнзв Кількість надлишкових зв’язків (кількість зв’язків — (кількість трофокласів — 1)) 4 ПКтр.ел. Питома кількість трофічних елементів (кількість трофоелемен- тів/кількість трофокласів) 5 Ккл Кількість трофокласів у трофічній мережі (Eta в програмі UCINET 6.164 [18], що використовується для побудови рольових трофічних мереж методами рольового мережевого аналізу) 6 Пі Показник ієрархічності трофічних мереж (кількість трофокла- сів100 % / кількість трофоелементів) 7 ЗВвих Відсоток трофокласів виключно з вихідними зв’язками (кількість зв’язків, які є виключно вихідними в трофічній мережі 100 % / Ккл) 8 ЗВвх Відсоток трофокласів виключно з вхідними зв’язками (кількість зв’язків, які є виключно вхідними в трофічній мережі 100 % / Ккл) 9 ЗВзміш Відсоток трофокласів зі змішаними зв’язками ((Ккл — кількість класів виключно із вхідними зв’язками — кількість класів виклю- чно із вихідними) 100 % / Ккл ) 10 Нс Індекс структурного різноманіття трофічної мережі — різноманіт- тя трофоелементів щодо трофокласів (визначається за формулою Шеннона: ∑−= S ii PPH 1 2log або i i i i i N n N n H 2 1 log∑−= , де in — кількість трофоелементів і-го трофокласу; N — загальна кількість усіх трофоелементів) 11 Нф Індекс функціонального різноманіття трофічної мережі ви- значається за формулою Шеннона: ∑−= S ii PPH 1 2log або i i i i i N n N n H 2 1 log∑−= , де in — кількість зв’язків і-го трофокласу з іншими трофокласами, як у ролі хижака, так і в ролі жертви; N — загальна кількість усіх зв’язків у трофічній сітці) 12 Нсф Індекс структурно-функціональної складності трофічної мережі: 2/1 сф )( HH × № Символічне позначення Повна назва показника та його розрахунок 13 Пвз Показник відносної зв’язаності трофічної мережі С.С. Руденко, О.Я. Буждиган ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2011, № 2 92 %100)1( )~()( − = nn NsCS , де )~(Ns — число відмінних від нуля недіагональних елементів структурної матриці С; n — загальна кількість недіагональних елементів [19] Т а б л и ц я 2 . Оціночні показники трофічних мереж пасторальних екосис- тем Чернівецької області Показники трофічної мережі Місце знаходжен- ня пасторальної екосистеми (назва села) К кл П і К зв Н с Н ф Н сф ЗВ ви х ЗВ вх ЗВ зм іш П вз П К зв К нз в П К тр .е л. Вікно 25 28 66 2,64 4,64 3,50 24 8 68 11,0 2,64 42 3,6 Кострижівка 17 40 31 2,49 3,9 3,12 24 12 65 11,4 1,82 15 2,53 Лужани 14 20 23 1,77 3,57 2,51 29 14 57 12,6 1,64 10 5 Поляна 14 18 22 1,76 3,57 2,51 29 14 57 12,1 1,57 9 5,71 Чорнівка 12 17 22 1,44 3,31 2,18 17 17 67 16,7 1,83 11 5,83 Зелена 24 36 55 2,58 4,6 3,44 17 17 67 10,0 2,29 32 2,79 Вовчинець 21 32 45 2,21 4,11 3,01 19 19 62 10,7 2,14 47 2,48 Ставчани 27 40 73 2,77 4,72 3,62 19 11 70 10,4 2,70 25 3,14 Грушівці 1 1 0 4,43 0 0 0 0 0 0 0 0 84 Михалкове 28 40 72 2,72 4,77 3,60 21 11 68 9,5 2,57 45 2,5 Магала 1 1 0 4,25 0 0 0 0 0 0 0 0 70 Зарожани 19 30 36 2,39 4,19 3,16 26 5 68 10,5 1,89 18 3,32 Тернавка 1 1 0 4,34 0 0 0 0 0 0 0 0 77 Горбово 16 12 36 1,26 3,76 2,18 19 13 69 15,0 2,25 21 8,56 Валя Кузьміна 1 1 0 4,68 0 0 0 0 0 0 0 0 108 Михальча 28 33 73 2,55 4,77 3,49 18 11 71 9,7 2,61 46 3,07 Червона-Діброва 16 15 30 1,96 3,61 2,66 31 6 63 12,5 1,88 15 6,5 Дубово 26 35 60 2,52 4,63 3,42 15 15 69 9,2 2,31 35 2,85 Костинці 18 18 35 1,89 3,98 2,74 22 11 67 11,4 1,94 18 5,5 Брусниця 14 16 30 1,63 3,71 2,46 21 14 64 16,5 2,14 17 6,36 Черешенька 29 36 69 2,71 4,87 3,63 14 10 76 8,5 2,38 41 2,79 Банилів Підгірний 17 22 36 1,88 3,86 2,69 24 0 76 13,2 2,12 20 4,47 Красноїльськ 17 26 32 1,93 3,98 2,77 24 18 59 11,8 1,88 16 3,88 Старий Вовчинець 22 24 48 2,24 4,4 3,14 23 14 64 10,4 2,18 27 4,23 Стебник 1 2 0 3,91 0 0 0 0 0 0 0 0 50 Лопушна 19 18 39 2,21 4,11 3,01 21 5 74 11,4 2,05 21 5,47 Долішній Шепіт 14 12 27 0,87 3,52 1,75 14 14 71 14,8 1,93 14 8,07 Усть-Путила 17 20 31 1,65 3,93 2,55 18 18 65 11,4 1,82 15 4,94 Селятин 25 24 57 2,29 4,63 3,26 24 12 64 9,5 2,28 33 4,2 Шепіт 14 18 23 1,97 3,57 2,65 29 14 57 12,6 1,64 10 5,5 Перкалаб 12 13 22 0,99 3,26 1,80 25 25 50 16,7 1,83 11 8 Одержана база даних застосовується для пошуку кореляційних зв’язків між показниками трофічних мереж з обов’язковим визначенням їх дос- товірності (табл. 3). При одержанні матриці кореляційних зв’язків між оціночними показниками трофічних мереж виникло питання про те, чому достовірний кореляційний зв’язок (позначено ) між показниками Нсф та Нс Оцінка стійкості екосистем на основі аналізу рольових трофічних мереж Системні дослідження та інформаційні технології, 2011, № 2 93 виявився зворотнім, не зважаючи на те, що показник Нсф інтегрує значення Нс та Нф. Ми дійшли висновку, що під час визначення показника структурно- функ-ціонального різноманіття трофічних мереж пасторальних екосистем Чернівецької області інтегрований у ньому показник Нф порівняно з Нс най- більше впливає на отримані значення. Як видно з кореляційної матриці по- казники Нс та Нф було виявилено між собою достовірний зворотний звязок ( 7,0− ). Т а б л и ц я 3 . Коефіцієнти кореляції між оціночними показниками трофічних мереж пасторальних екосистем у межах Чернівецької області Показ- ники П і К зв Н с Н ф Н сф ЗВ ви х ЗВ вх ЗВ зм іш П вз П К зв К нз в П К тр .е л. Ккл 0,9* 0,98* –0,5* 0,94* 0,96* 0,58* 0,46* 0,80* 0,52* 0,94* 0,94* –0,81* Пі 0,87* –0,32 0,85* 0,91* 0,58* 0,45* 0,67* 0,42* 0,81* 0,84* –0,73* Кзв –0,32 0,86* 0,89* 0,47* 0,37* 0,70* 0,40* 0,89* 0,99* –0,7* Нс –0,7* –0,6* –0,60* –0,7* –0,80* –0,9* –0,70* –0,2 0,83* Нф 0,98* 0,72* 0,60* 0,91* 0,76* 0,98* 0,8* –0,93* Нсф 0,72* 0,51* 0,87* 0,66* 0,95* 0,83* –0,89* ЗВвих 0,60* 0,53* 0,66* 0,66* 0,4* –0,73* ЗВвх 0,46* 0,69* 0,58* 0,31 –0,64* ЗВзміш 0,84* 0,91* 0,63* –0,9* Пвз 0,77* 0,33 –0,85* ПКЗв 0,84* –0,91* Кнзв –0,62* Під час цих досліджень було виявлено цікаву закономірність: показни- ки ПКтр.ел. та Нс виявили зворотну залежність від усіх інших показників тро- фічних мереж досліджених пасторальних екосистем. Оскільки факт зростання значення показників Ккл, Кзв, Пі за умов під- вищення стійкості екологічних систем є беззаперечним [4], то всі показники, які виявляли високий рівень прямої кореляції за даними показниками також поповнюють когорту показників, спрямованих на стійкість екосистеми. При цьому характер стійкості екосистем визначали за співвідношенням показни- ків Пвз та Кнзв. Як видно з кореляційної матриці (табл. 3), лише показники ПКтр.ел. та Нс виявляють зворотній зв’язок із показниками беззаперечно спрямованими та стійкість. Отже, два останніх показника віднесено до та- ких, які засвідчують нестійкість екосистем. У табл. 4 подано усереднені рейтинги для пасторальних екосистем Чернівецької області за показниками Ккл, Пі, Кзв, Нф, Нсф, ЗВвих, ЗВвх, ЗВзміш, ПКзв, які визначають стійкість екосистем та за показниками ПКтр.ел. і Нс, які засвідчують нестабільність екосистем, а також окремі рейтинги за показни- С.С. Руденко, О.Я. Буждиган ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2011, № 2 94 ками, які розкривають характер стійкості екосистем (резистентна чи пружна стійкість) — Пвз та Кнзв. Рейтинг показника визначають за формулою ,minmax/min −−x де x — значення показника для трофічної мережі до- сліджуваної екосистеми, min — мінімальне значення показника, max — максимальне значення показника. Т а б л и ц я 4 . Оцінка рівня та характеру стійкості пасторальних екосистем Чернівецької області за рейтингом досліджених показників трофічних мереж Місце розміщення пасторальної екосистеми (назва села) Усереднене значен- ня рейтингів (Ккл, Пі, Кзв, Нф, Нсф, ЗВвих, ЗВвх, ЗВзміш, ПКзв) Рейтинг за Пвз Рейтинг за Кнзв Рейтинг за ПКтр.ел. та Нс Рівень і характер стійкості екосистеми Грушівці 0 0 0 0,84 Магала 0 0 0 0,77 Тернавка 0 0 0 0,8 Валя Кузьміна 0 0 0 1 Стебник 0 0 0 0,63 Нестійка Долішній Шепіт 0,57 0,9 0,3 0,03 Чорнівка 0,58 1 0,23 0,07 Червона Діброва 0,6 0,7 0,32 0,17 Перкалаб 0,6 1 0,23 0,03 Поляна 0,61 0,7 0,19 0,12 Горбово 0,61 0,9 0,45 0,08 Шепіт 0,61 0,8 0,21 0,16 Лужани 0,62 0,8 0,21 0,11 Брусниця 0,63 1 0,36 0,12 Банилів- Підгірний 0,63 0,8 0,43 0,16 Костинці 0,64 0,7 0,38 0,16 Лопушна 0,64 0,7 0,45 0,21 Усть-Путила 0,66 0,7 0,32 0,11 Зарожани 0,69 0,61 0,38 0,2 Красноїльск 0,69 0,7 0,34 0,16 Кострижівка 0,73 0,7 0,32 0,2 Резистентно- стійка (стабільна) Вовчинець 0,74 0,6 1 0,2 Вікно 0,83 0,7 0,89 0,26 Черешенька 0,84 0,5 0,87 0,25 Михальча 0,86 0,6 0,98 0,2 Михалкове 0,89 0,6 0,96 0,25 Пружно- стійка Старий Вовчинець 0,76 0,6 0,57 0,21 Селятин 0,79 0,6 0,70 0,21 Зелена 0,8 0,6 0,68 0,2 Дубово 0,82 0,6 0,74 0,2 Ставчани 0,87 0,6 0,53 0,25 Стійка без визначеного характеру стійкості Оцінка стійкості екосистем на основі аналізу рольових трофічних мереж Системні дослідження та інформаційні технології, 2011, № 2 95 Рівень рейтингів оціночних показників трофічних мереж досліджува- них пасторальних екосистем оцінювався за шкалою рейтингової оцінки А.І. Горової (табл. 5). Якщо усереднений рейтинг за показниками, які позитивно впливають на стійкість екосистем (Ккл, Пі, Кзв, Нф, Нсф, ЗВвих, ЗВвх, ЗВзміш, ПКзв) — ви- щий за середній, високий або максимальний, а за показниками, які засвід- чують нестабільність екосистеми (ПКтр.ел. та Нс) — низький, або нижчий за середній, то вважають, що ця пасторальна екосистема є стійкою. Т а б л и ц я 5 . Рівні рейтингової оцінки за шкалою А.І. Горової [20] № Показник рейтингу Рівень рейтингу 1 0 – 0,15 Низький 2 0,16 – 0,3 Нижче середнього 3 0,31 – 0,45 Середній 4 0,46 – 0,6 Вище середнього 5 0,61 – 0,75 Високий 6 0,76 – 1 Максимальний Для визначення характеру стійкості таких пасторальних екосистем звер- тали увагу на співвідношення рейтингів таких показників як Пвз та Кнзв. При суттєвому переважанні рейтингу за Пвз над рейтингом за Кнзв стійкість оці- нювали як резистентну, тобто стабільну. При суттєвому переважанні рей- тингу за Кнзв над рейтингом за Пвз — пружною. За відсутності суттєвої різ- ниці між рейтингами за цими двома показниками, стійкість екосистеми оцінювали як таку, що немає визначеного характеру стійкості. Нестійкими вважали пасторальні екосистеми, для яких було встановлено високі або мак- симальні значення усередненого рейтингу за показниками ПКтр.ел. та Нс. За урахування викладених вище міркувань було проаналізовано 31-у досліджену пасторальну екосистему (табл. 4). За результатами досліджень в межах Чернівецької області виявлено 4 нестійких пасторальних екосистеми (у межах с. Грушівці, с. Магала, с. Тернавка, с. Валя Кузьміна, с. Стебник), трофічні мережі яких мають низький рейтинг за показниками, що забезпе- чують стійкість екосистем та високий рейтинг, або максимальний рейтинг за показниками Нс та. ПКтр.ел., що віддзеркалюють нестійкість екосистем. П’ятьом пасторальним екосистемам притаманна пружна стійкість (у межах с. Вовчинець, с. Вікно, с. Черешенька, с. Михальча, с. Михалкове). Трофічні мережі цих пасторальних екосистем мають високі та максимальні значення усередненого рейтингу за показниками, спрямованими на підтримання стій- кості екосистем, та характеризуються значним переваженням рейтингу за Кнзв над рейтингом за Пвз. Шістнадцять пасторальних екосистем Чернівець- кої області (у межах с. Долішній Шепіт, с. Чорнівка, с. Червона Діброва, с. Перкалаб, с. Поляна, с. Горбово, с. Шепіт, с. Лужани, с. Брусниця, с. Банилів-Підгірний, с. Костинці, с. Лопушна, с. Усть-Путила, с. Зарожани, с. Красноїльск, с. Кострижівка) було віднесено до стабільних (резистентно стійких), оскільки для трофічних мереж даних пасторальних екосистем встановлено суттєве переважання рейтингу за Пвз над рейтингом за Кнзв на С.С. Руденко, О.Я. Буждиган ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2011, № 2 96 тлі вищого за середній, високого або максимального значення усередненого рейтингу за показниками, які позитивно впливають на стійкість екосистем. П’ять із тридцяти однієї дослідженої нами пасторальної екосистеми Чернівецької області є стійкими без визначеного характеру стійкості (у ме- жах с. Старий Вовчинець, с. Селятин, с. Зелена, с. Дубово, с. Ставчани). Трофічні мережі цих екосистем мають високі або максимальні значення усередненого рейтингу за показниками, спрямованими на стійкість, та при- близно однаковий рейтинг за показниками Пвз та Кнзв. ВИСНОВКИ 1. Розроблено технологію оцінки стійкості пасторальних екосистем за оціночними показниками рольових трофічних мереж. При цьому до стійких пропонується віднести екологічні системи, які мають вищий за середній, високий або максимальний усереднений рейтинг за комплексом показників, що засвідчують стійкість (Ккл, Пі, Кзв, Нф, Нсф, ЗВвих, ЗВвх, ЗВзміш, ПКзв) та ни- зький або нижчий за середній усереднений рейтинг за комплексом показни- ків, які віддзеркалюють нестійкість (ПКтр.ел. та Нс). Обґрунтовано віднесення до екосистем нестійкого типу пасовищ, для яких установлено високі або максимальні значення показників ПКтр.ел. та Нс. 2. Характер стійкості пасторальних екосистем пропонується визначати за співвідношенням рейтингів таких показників, як Пвз та Кнзв. При суттєво- му переважанні рейтингу за Пвз над рейтингом за Кнзв стійкість оцінюється як резистентна (стабільна). При суттєвому переважанні рейтингу за Кнзв над рейтингом за Пвз стійкість оцінюється як пружна. За відсутності суттєвої різниці між рейтингами за цими двома показниками стійкість екосистеми оцінюється як така, що не має визначеного характеру. 3. На основі розроблених оціночних показників трофічних мереж серед 31-ї дослідженої пасторальної екосистеми Чернівецької області виявлено 5 нестійких пасторальних екосистеми, 5 — з пружною стійкістю, 16 — ста- більних пасторальних екосистем (з резистентною стійкістю) та 5 — стійких пасторальних екосистем без визначеного характеру стійкості. ЛІТЕРАТУРА 1. Руденко С.С. Застосування рольового мережевого аналізу для побудови та оцінки трофічних мереж пасторальних екосистем // Вісн. проблем біології та медицини. — 2008. — Вип. 1. — С. 78–87. 2. Руденко С.С. Застосування мережевого рольового аналізу для побудови та оцінки трофічних мереж пасторальних екосистем // Доп. Нац. академії наук України. — 2008. — № 11. — С. 192–196. 3. Руденко С.С. Біомоніторинг пасторальних екосистем крізь призму дослідження трофічних мереж // Наук. вісн. Чернівецького нац. ун-ту: зб. наук. праць. — Сер. Біологія. — 2008. — Вип. 416. — С. 203–207. 4. Johnson J.C. Network Role Analysis in the Study of Food Webs. An Application of Regular Role Coloration // Journal of Social Structure. — 2001. — № 3. — http://www.cmu.edu/joss/content/articles/volume2/JohnsonBorgatti.html. Оцінка стійкості екосистем на основі аналізу рольових трофічних мереж Системні дослідження та інформаційні технології, 2011, № 2 97 5. Пузаченко Ю.Г. Экосистемы в критических состояниях. — М.: Наука, 1989. — 155 с. 6. Одум Ю. Екологія. — М.: Мир, 1986. — Т. 1. — 328 с. 7. Ulanowicz R.E. Ecology: The Ascendant Perspective. — NY: Columbia University Press, 1997. — 201 p. 8. Арманд А.Д. Механизмы устойчивости геосистем. — М.: Наука, 1992. — 208 с. 9. Арманд А.Д. «Сильные» и «слабые» системы в географии и экологии // Устой- чивость геосистем. — М.: Наука, 1983. — С. 50―61. 10. Кавецький В.М. Стратегія стійкого розвитку чи концепція внутрішньої ди- намічної рівноваги // Современные проблемы токсикологии. — 2004. — № 4. — С. 24–28. 11. Ямборко Н.А. Стійкість мікробних угруповань грунту до генотоксичного впливу деяких пестицидів: автореф. дис. ... доктора біол. наук / Ін-т мікро- біології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України. — 2005. — 22 с. 12. Гиляров А.М. Мнимые и действительные проблемы биоразнообразия // Успехи современной биологии. — 1996. — Т. 116. — № 4. — С. 493–506. 13. Емельянов И.Г. Разнообразие и его роль в функциональной устойчивости и эволюции экосистем. — Киев: МСУ, 1999. — 168 с. 14. Руденко С.С. Порівняльно-екологічне дослідження рослинності двох екстре- мальних біотопів Українських (Марамурешських) Карпат / С.С. Руденко, В.І. Чопик, С.С. Костишин, М.М. Марченко // Доп. НАН України. — 2002. — № 7. — С. 198―205. 15. Загороднюк И.В. Оценка таксономического разнообразия фаунистических комплексов / И.В. Загороднюк, И.Г. Емельянов, В.Н. Хоменко // Доп. НАН України. — 1995. — № 7. — С. 145―148. 16. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология: особи, популяции, сообщества / Пер. с англ. В.В. Белова, А.Г. Пелымского, под ред. А.М. Гилярова. — М.: Мир, 1989. — Том 2. — 480 с. 17. Коган А.Б., Наумов Н.П., Режабек Б.Г. и др. Биологическая кибернетика. — М.: Высш. шк., 1977. — 408 с. 18. Borgatti S.P., Everet M.G., Freeman L.C. The program Ucinet 6 for Windows runs on Windows 95/98/NT/2000/XP platforms with a minimum of 8mb of RAM: Soft- ware for Social Network Analysis. — Harvard: Analytic Technologies, 2002. — http://www.analytictech.com/. 19. Экологический энциклопедический словарь / Сост.: И.И. Дедю. — Кишинев: Молд. Сов. Энцикл., 1989. — 408 с. 20. Про затвердження методичних рекомендацій «Обстеження та районування території за ступенем впливу антропогенних чинників на стан об’єктів довкілля з використанням цитогенетичних методів»: наказ [прийнято Міністерством охорони здоров’я України 13 бер. 2007 р.] // ВВР. — 2007. — № 116. — 36 с. Надійшла 26.03.2009
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-50101
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1681–6048
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T17:55:53Z
publishDate	2011
publisher	Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України
record_format	dspace
spelling	Руденко, С.С. Буждиган, О.Я. 2013-10-04T23:01:27Z 2013-10-04T23:01:27Z 2011 Оцінка стійкості екосистем на основі анализу рольових трофічних мереж / С.С. Руденко, О.Я. Буждиган // Систем. дослідж. та інформ. технології. — 2011. — № 2. — С. 88-97. — Бібліогр.: 20 назв. — укр. 1681–6048 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50101 574.4:633.2.033 Наведено теоретичне обґрунтування та різні підходи до визначення стійкості екологічних систем. Запропоновано інноваційну технологію для визначення різних типів стійкості (резистентної та пружної) пасторальних екосистем за оціночними показниками рольових трофічних мереж. На основі комплексу розроблених показників трофічних мереж здійснено оцінку стану 31-ї пасторальної екосистеми Чернівецької області. Приведено теоретическое обоснование и разные подходы к определению устойчивости экологических систем. Предложена инновационная технология определения разных типов устойчивости (резистентной и упругой) пасторальных экосистем по оценочным показателям ролевых трофических сетей. На основе комплекса разработанных показателей трофических сетей осуществлена оценка состояния 31-ой пасторальной экосистемы Черновицкой области. The theoretical ground and different approaches to the determination and estimation of the sustainability of ecological systems are presented. Innovativ technology of the determination of sustainability of different types (resistant and resilient) of pastoral ecosystems by the estimated figures of role food webs. On the base of the complex of the developed figures of role food, webs the state of 31 pastoral ecosystems in Chernivtsy Region is estimated. uk Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України Системні дослідження та інформаційні технології Проблемно і функціонально орієнтовані комп’ютерні системи та мережі Оцінка стійкості екосистем на основі анализу рольових трофічних мереж Оценка устойчивости экосистем на основе анализа ролевой трофической сети Assessment of the ecosystems sustainability based on the role food web analysis Article published earlier
spellingShingle	Оцінка стійкості екосистем на основі анализу рольових трофічних мереж Руденко, С.С. Буждиган, О.Я. Проблемно і функціонально орієнтовані комп’ютерні системи та мережі
title	Оцінка стійкості екосистем на основі анализу рольових трофічних мереж
title_alt	Оценка устойчивости экосистем на основе анализа ролевой трофической сети Assessment of the ecosystems sustainability based on the role food web analysis
title_full	Оцінка стійкості екосистем на основі анализу рольових трофічних мереж
title_fullStr	Оцінка стійкості екосистем на основі анализу рольових трофічних мереж
title_full_unstemmed	Оцінка стійкості екосистем на основі анализу рольових трофічних мереж
title_short	Оцінка стійкості екосистем на основі анализу рольових трофічних мереж
title_sort	оцінка стійкості екосистем на основі анализу рольових трофічних мереж
topic	Проблемно і функціонально орієнтовані комп’ютерні системи та мережі
topic_facet	Проблемно і функціонально орієнтовані комп’ютерні системи та мережі
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50101
work_keys_str_mv	AT rudenkoss ocínkastíikostíekosistemnaosnovíanalizurolʹovihtrofíčnihmerež AT buždiganoâ ocínkastíikostíekosistemnaosnovíanalizurolʹovihtrofíčnihmerež AT rudenkoss ocenkaustoičivostiékosistemnaosnoveanalizarolevoitrofičeskoiseti AT buždiganoâ ocenkaustoičivostiékosistemnaosnoveanalizarolevoitrofičeskoiseti AT rudenkoss assessmentoftheecosystemssustainabilitybasedontherolefoodwebanalysis AT buždiganoâ assessmentoftheecosystemssustainabilitybasedontherolefoodwebanalysis

Оцінка стійкості екосистем на основі анализу рольових трофічних мереж

Institution

Similar Items