Застосування мережевого рольового аналізу для побудови та оцінки трофічних мереж пасторальних екосистем
A methodological base for using the network role analysis for the building and estimation of trophic networks of pasture ecosystems is developed. General theoretical principles of the structure and performance of the trophic networks of pastures are discovered.
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6235 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Застосування мережевого рольового аналізу для побудови та оцінки трофічних мереж пасторальних екосистем / С.С. Руденко, О.Я. Буждиган // Доп. НАН України. — 2008. — № 11. — С. 192-196. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6235 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62352025-02-09T23:58:08Z Застосування мережевого рольового аналізу для побудови та оцінки трофічних мереж пасторальних екосистем Руденко, С.С. Буждиган, О.Я. Екологія A methodological base for using the network role analysis for the building and estimation of trophic networks of pasture ecosystems is developed. General theoretical principles of the structure and performance of the trophic networks of pastures are discovered. 2008 Article Застосування мережевого рольового аналізу для побудови та оцінки трофічних мереж пасторальних екосистем / С.С. Руденко, О.Я. Буждиган // Доп. НАН України. — 2008. — № 11. — С. 192-196. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6235 595.7-155(477.85) uk application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Екологія Екологія |
| spellingShingle |
Екологія Екологія Руденко, С.С. Буждиган, О.Я. Застосування мережевого рольового аналізу для побудови та оцінки трофічних мереж пасторальних екосистем |
| description |
A methodological base for using the network role analysis for the building and estimation of trophic networks of pasture ecosystems is developed. General theoretical principles of the structure and performance of the trophic networks of pastures are discovered. |
| format |
Article |
| author |
Руденко, С.С. Буждиган, О.Я. |
| author_facet |
Руденко, С.С. Буждиган, О.Я. |
| author_sort |
Руденко, С.С. |
| title |
Застосування мережевого рольового аналізу для побудови та оцінки трофічних мереж пасторальних екосистем |
| title_short |
Застосування мережевого рольового аналізу для побудови та оцінки трофічних мереж пасторальних екосистем |
| title_full |
Застосування мережевого рольового аналізу для побудови та оцінки трофічних мереж пасторальних екосистем |
| title_fullStr |
Застосування мережевого рольового аналізу для побудови та оцінки трофічних мереж пасторальних екосистем |
| title_full_unstemmed |
Застосування мережевого рольового аналізу для побудови та оцінки трофічних мереж пасторальних екосистем |
| title_sort |
застосування мережевого рольового аналізу для побудови та оцінки трофічних мереж пасторальних екосистем |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Екологія |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6235 |
| citation_txt |
Застосування мережевого рольового аналізу для побудови та оцінки трофічних мереж пасторальних екосистем / С.С. Руденко, О.Я. Буждиган // Доп. НАН України. — 2008. — № 11. — С. 192-196. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT rudenkoss zastosuvannâmereževogorolʹovogoanalízudlâpobudovitaocínkitrofíčnihmerežpastoralʹnihekosistem AT buždiganoâ zastosuvannâmereževogorolʹovogoanalízudlâpobudovitaocínkitrofíčnihmerežpastoralʹnihekosistem |
| first_indexed |
2025-12-01T23:33:29Z |
| last_indexed |
2025-12-01T23:33:29Z |
| _version_ |
1850350805879619584 |
| fulltext |
УДК 595.7-155(477.85)
© 2008
С.С. Руденко, О. Я. Буждиган
Застосування мережевого рольового аналiзу
для побудови та оцiнки трофiчних мереж пасторальних
екосистем
(Представлено членом-кореспондентом НАН України I. Г. Ємельяновим)
A methodological base for using the network role analysis for the building and estimation
of trophic networks of pasture ecosystems is developed. General theoretical principles of the
structure and performance of the trophic networks of pastures are discovered.
Авторами даного повiдомлення вперше розроблено методологiчну базу при застосуваннi
методiв мережевого рольового аналiзу (“regular equivalence” та “regular role coloration”) для
побудови та оцiнки трофiчних мереж пасторальних екосистем. Предметом дослiджень були
трофiчнi мережi 31-ї пасторальної екосистеми Чернiвецької областi.
Кожному виду рослин, комах, дощових черв’якiв, бактерiй, грибiв, актиномiцетiв, а та-
кож виду великої рогатої худоби (ВРХ), мертвих рослин, мертвих тварин та детриту (напiв-
розкладенi органiчнi рештки) присвоювали порядковi номери, якi надалi застосовувались
у вхiдних матрицях, графiках i схемах.
Матрицю бiнарних коефiцiєнтiв (вид-вид) побудовано таким чином: 0 — при вiдсутно-
стi зв’язку; 1 — при наявностi зв’язку. Зв’язки кожного виду з iншими видами оцiню-
вали як у ролi хижака (в колонках матрицi), так i в ролi жертви (в рядках матрицi).
Для аналiзу даних використовували REGE алгоритм з комп’ютерного програмного пакету
UCINET 6.164 (S. P. Borgatti, M.G. Everett та L.C. Freeman, 2002). Алгоритм перетворював
матрицю вид-вид на коефiцiєнти R (у межах вiд 0 до 1), якi визначали для кожної пари
видiв. Надалi проводили iєрархiчне кластерування вихiдних матриць R з REGE алгоритму
та отримували дендрограми з розподiлом зв’язкiв мiж трофiчними елементами. Остато-
чне групування трофiчних елементiв базувалося на величинi вiдповiдностi кластеру. Отже,
результуюча регресiї R2 (або eta в Anova та в UCINET 6.164) iнтерпретувалась як величи-
на вiдповiдностi кластеру. Вибирали кластерування з такою кiлькiстю класiв, при якому
R2 було максимальним. Для вiзуалiзацiї моделей подiбностей, що випливали з REGE ме-
тоду, матрицi подiбностей пiддавали неметричному багатовимiрному шкалюванню (MDS)
в порядку репрезентування їх як вiдстаней в двох просторах (UCINET 6.164, S. P. Borgatti,
M.G. Everett та L.C. Freeman, 2002). Координати з процедури MDS потiм використовували
як вхiдну iнформацiю для програми Pajek 1.14 (Vladimir Batagelj та Andrej Mrvar, 2006) ме-
режевого графiчного програмного забезпечення, за допомогою якої були побудованi схеми
трофiчних ланцюгiв та спрощенi їх графи в кольорi.
Вперше було розроблено всi аспекти методологiї побудови рольових трофiчних мереж
для пасторальних екосистем. Усi запропонованi показники та пiдходи є новими, оригiналь-
ними для екологiчної науки. Згiдно з роботами засновникiв використання методу мере-
жевого рольового аналiзу в екологiї (J. J. Luczkovich, унiверситет Схiдна Каролiна, США;
S. P. Borgatti, школа Менеджменту в Бостонi, США; M.G. Everett, унiверситет Грiнвiч
192 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №11
Рис. 1. Приклад формалiзованого графа трофiчної мережi пасторальної екосистеми с. Долiшнiй Шепiт, що
належить до фiзико-географiчної областi Українських Карпат (Чернiвецька область)
у Лондонi), нами розроблено також критерiї i способи порiвняльного аналiзу трофiчних
мереж. Виявлено низку закономiрностей, якi стосуються теоретичних аспектiв структур-
но-функцiональної органiзацiї екосистем.
Шляхом альтернативних пошукiв обгрунтовано та доведено доцiльнiсть введення у ви-
хiднi матрицi мережевого рольового трофiчного аналiзу пасторальних екосистем таких тро-
фоелементiв: ВРХ, вегетативна маса рослин, пилок та нектар рослин, комахи: личинки, до-
рослi особини, самцi, самки, дощовi черв’яки, гетеротрофнi бактерiї, гриби (мiкромiцети),
актиномiцети, екскременти ВРХ, мертвi тварини, мертвi рослини, детрит.
Обгрунтований з екологiчної точки зору добiр трофоелементiв дозволив побудувати як
трофiчнi мережi для локальних пасторальних екосистем (рис. 1), так i формалiзованi тро-
фiчнi мережi для пасторальних екосистем певної фiзико-географiчної зони Чернiвецької
областi (рис. 2).
Нами розроблено комплексну систему показникiв (критерiїв) для оцiнки рольових тро-
фiчних мереж:
Кiлькiсть зв’язкiв у трофiчнiй мережi — символiчне позначення Kзв.
Питома кiлькiсть зв’язкiв — ПKзв.
Питома кiлькiсть надлишкових зв’язкiв (кiлькiсть зв’язкiв −1/кiлькiсть трофокласiв) —
ПKНзв.
Кiлькiсть класiв у трофiчнiй мережi (eta) — Kкл.
Показник iєрархiчностi трофiчних мереж (кiлькiсть трофокласiв/кiлькiсть елемен-
тiв · 100) — Пi.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №11 193
Рис. 2. Приклад формалiзованого графа узагальненої трофiчної мережi пасторальних екосистем фiзико-гео-
графiчної областi Українських Карпат (Чернiвецька область)
Вiдсоток трофокласiв виключно з вихiдними зв’язками — ЗВвих.
Вiдсоток трофокласiв виключно з вхiдними зв’язками — ЗВвхiд.
Вiдсоток трофокласiв з вихiдними та вхiдними зв’язками — ЗВвих/вхiд.
Iндекс структурної рiзноманiтностi трофiчної мережi — (Нс).
Iндекс функцiональної рiзноманiтностi трофiчної мережi — (Нф).
Iндекс структурно-функцiональної складностi трофiчної мережi: (Hс × Hф)1/2
− Hс-ф.
Показник вiдносної зв’язаностi трофiчної мережi — Пв.з.
Окремий напрям дослiджень — розробка iнтегрального показника сприятливостi тро-
фiчних мереж (IПСтр.м) для певних iмперативних характеристик пасторальних екосистем,
у тому числi для показникiв сiльськогосподарської якостi пасовищ (сухої маси рослин, вiд-
сотка кормових рослин, пасовищної дигресiї), показникiв бiологiчної якостi пасовищ (рiзно-
манiття рослин, комах, мiкроорганiзмiв), а також для такого показника екологiчної якостi
пасовищ, як стiйкiсть вiдповiдних екосистем.
На основi рiвнянь регресiї було вiдiбрано тiльки тi показники трофiчних мереж, якi
достовiрно впливають на ту або iншу дослiджувану iмперативну характеристику пасовищ.
Вiдповiднi показники проаналiзовано на предмет того, яку залежнiсть (пряму чи оберне-
ну) вони виявляють вiд зазначених вище iмперативних характеристик пасовищ. Рейтинг
пасовищ по показниках першої групи визначали за формулою [(i − min)Iзн]/(max−min),
а по показниках другої групи за формулою [(i − max)Iзн]/(min−max). При цьому Iзн (iн-
декс значущостi) визначали як вiдношення кiлькостi абiотичних/бiотичних факторiв, якi
пов’язанi з вiдповiдним показником у рiвняннi регресiї, до загальної кiлькостi факторiв,
прийнятих до уваги (у нашому випадку 35).
Реальну суму рейтингiв, оцiнених за вiдiбраними показниками трофiчних мереж, якi
вiднесенi до максимально можливої (у вiдсотках), розраховували за допомогою IПСтр.м
для тiєї чи iншої iмперативної характеристики пасовищ.
194 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №11
Таблиця 1. Коефiцiєнти кореляцiї мiж iнтегральними показниками сприятливостi трофiчних мереж та iм-
перативними характеристиками пасторальних екосистем Чернiвецької областi
Показники
IПСтр.м
пасо-
вищної
дигресiї
IПСтр.м iндексу
видової
рiзноманiтностi
IПСтр.м iндексу
групової
рiзноманiтностi
мiкроорганiзмiв
IПСтр.м
сухої маси
рослин/м2
IПСтр.м
вiдсотка
кормових
рослинрослин комах
IПСтр.м стiйкостi 0,15 −0,95
∗
0,90
∗
0,75
∗
−0,85
∗
−0,24
екосистем
IПСтр.м пасовищної — −0,08 0,01 −0,32 −0,22 −0,32
дигресiї
IПСтр.м iндексу видової — — −0,84
∗
−0,76
∗
0,79
∗
0,09
рiзноманiтностi рослин
IПСтр.м iндексу видової — — — 0,69
∗
−0,77
∗
−0,24
рiзноманiтностi комах
IПСтр.м iндексу — — — — −0,75
∗
−0,35
групової рiзноманiтностi
мiкроорганiзмiв
IПСтр.м сухої — — — — — 0,66
∗
маси рослин/м2
∗ Значення достовiрне при p < 0,05.
Особливiсть оцiнки IПСтр.м стiйкостi пасторальних систем полягала в тому, що показ-
ники трофiчних мереж, за якими оцiнювався рейтинг пасовищ, були пiдiбранi за даними
лiтератури, зокрема Kкл, Kзв, ПKНзв та Пв.з. Отже, ми керувались iнформацiєю про те,
що в мiнливих умовах зв’язанiсть (ступiнь впливу змiн одного елемента на другий) мiж
видами нижча, нiж у постiйних [1], i функцiональна складнiсть бiльшою мiрою, а структур-
на — меншою пiдвищують стiйкiсть системи, оскiльки збiльшується потенцiально можлива
кiлькiсть петель зворотного зв’язку [2]. I нарештi, згiдно з даними J. J. Luczkovich та спiв-
авторiв статей [3, 4], якщо трофiчна мережа розвивається в умовах стiйкого оточення, то
її iєрархiчнiсть ускладнюється (зростає кiлькiсть трофiчних класiв i трофiчних зв’язкiв)
та зменшується число надлишкових зв’язкiв.
Кореляцiйний (табл. 1) та кластерний аналiзи IПСтр.м для iмперативних характерис-
тик пасторальних екосистем дозволив виявити достовiрно високу пряму кореляцiю мiж
IПСтр.м стiйкостi пасовищ та IПСтр.м iндексу видової рiзноманiтностi комах. Дещо менший,
але високий рiвень прямої кореляцiї встановлено мiж IПСтр.м стiйкостi пасовищ та IПСтр.м
iндексу видової рiзноманiтностi мiкроорганiзмiв. Отже, коли показники трофiчної мережi
є сприятливими для стiйкостi пасовищ, вони є одночасно сприятливими i для рiзноманi-
тностi комах та мiкроорганiзмiв грунту. Iнший характер зв’язку встановлено мiж IПСтр.м
стiйкостi пасовищ та IПСтр.м iндексу видової рiзноманiтностi рослин, а також мiж IПСтр.м
стiйкостi пасовищ та IПСтр.м сухої маси рослин. У даному випадку кореляцiя висока, проте
обернена, а саме, якщо трофiчна мережа є сприятливою для стiйкостi пасовищ, то вона
водночас є несприятливою для видової рiзноманiтностi та сухої маси рослин. Бiльшiсть
виявлених вище закономiрностей пiдтверджено результатами кластерного аналiзу.
Отже, нашi дослiдження свiдчать про перспективнiсть використання мережевого ро-
льового аналiзу для побудови трофiчних мереж екологiчних систем. Запропонованi нами
методичнi пiдходи дозволяють виявити як важливi загальнотеоретичнi закономiрностi, так
i надати рекомендацiї щодо вiдновлення (оптимiзацiї) трофiчних мереж окремих пасто-
ральних екосистем.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №11 195
1. Бигон М., Харпер Дж, Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества : В 2 т. Т. 1. – Москва:
Мир, 1989. – 278 с.
2. Одум Ю. Экология. Т. 1. / Пер. с анг. – Москва: Мир, 1986. – 328 с.
3. Luczkovich J. J., Borgatti S. P., Johnson J. C., Everett M.G. Defining and Measuring Trophic Role Simi-
larity in Food Webs Using Regular Coloration // J. Theor. Biol. – 2003. – No 220. – P. 303–321.
4. Johnson J. C., Borgatti S. P., Luczkovich J. J., Everett M.G. Network Role Analysis in the Study of Food
Webs: An Application of Regular Role Coloration // J. Social Struct. – 2001. – 2, No 3. – P. 241–253.
Надiйшло до редакцiї 05.03.2008Чернiвецький нацiональний унiверситет
iм. Юрiя Федьковича
196 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №11
|