Приблизительный поиск слова.
Прикладная математика и информатика : сборник статей научно-методической конференции / [Айзикович А. А. и др. ; редакционная коллегия: А. А. Айзикович и др.] ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М. Т Калашникова", Факультет "Математика и естественные науки", Кафедра "Прикладная математика и информатика". - Ижевск: Издательство ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, 2018. - 146 с. : рис., табл. ; 20 см. - Авторы указаны на с. 143. - Библиография в конце статей. - Содержание: Критерий неосцилляции решений разностной системы двух уравнений / А. А. Айзикович. Создание учебно-информационной среды кафедры "ПМИ" на основе Web-технологий / Т. Г. Возмищева, Л. А. Лещева, Т. Ю. Нистюк. О вероятности получения решающего правила с заданным качеством распознавания / А. Г. Ицко. Относительная полнота сигнатур конечных моделей / Н. И. Килядин. Моделирование работы спутниковой радионавигационной системы / А. В. Приходько. Применение метода фазовых функций для нахождения энергии связанных состояний микрочастицы / Г. Н. Сивкова. Применения алгебраических структур в дискретном преобразовании Фурье / Д. Н. Спичкин. Приложения теории чисел в цифровой обработке сигналов / Т. М. Спичкина. Исследование знака функции Грина краевой задачи с условиями Штурма и периодическими условиями / А. Л. Тептин. Применение статистических методов исследования к медицинским показателям / П. В. Токмурзин. Разработка и экспериментальное исследование информационной технологии дистанционного обучения математическому анализу / Ю. В. Шибанова. Контроль знаний студентов при самообследовании кафедр, осуществляющих подготовку инженеров-математиков / А. А. Айзикович [и др.]. Самостоятельная работа студентов направления "Прикладная математика" / А. А. Айзикович [и др.]. Курсовое проектирование как составляющая НИРС / Т. С. Быкова, Т. Г. Возмищева. - Содержание введено выборочно. - 100 экз.. - ISBN 978-5-7526-0805-6: 70.00 р.
Рубрики: Прикладная математика--Сборники
Прикладная информатика--Сборники
Кл.слова (ненормированные):
теория алгоритмов -- математический анализ -- аналитическая геометрия -- линейная алгебра -- множеств теория -- высшая математика -- математическое моделирование
Доп.точки доступа:
Айзикович, А. А.; Возмищева, Т. Г.; Ицко, А. Г.; Килядин, Н. И.; Приходько, А. В.; Сивкова, Г. Н.; Спичкин, Д. Н.; Спичкина, Т. М.; Тептин, А. Л.; Токмурзин, П. В.; Шибанова, Ю. В.; Быкова, Т. С.; Лещева, Л. А.; Рычина, Н. А.; Нистюк, Т. Ю.; Ватолкин, Михаил Юрьевич; Айзикович, Александр Аркадьевич (канд. физ.-мат. наук); Баженова, Елена Николаевна (канд. физ.-мат. наук); Бендер, Сергей Анатольевич (канд. техн. наук); Быкова, Татьяна Сергеевна (канд. физ.-мат. наук); Губерт, Александр Викторович (канд. техн. наук) \ред.\; Демаков
, Юрий
Павлович
(канд. физ.-мат. наук) \ред.\; Русяк, Иван Григорьевич (д-р техн. наук) \ред.\; Дизендорф, К. И.; Ижевский государственный технический университет им. М. Т. Калашникова. Факультет "Математика и естественные науки". Кафедра "Прикладная математика и информатика"; Российская Федерация. Министерство образования и науки; "Прикладная математика и информатика", научно-методическая конференция (2018 ; Ижевск)
Имеются экземпляры в отделах:
УКП (Инв.АП20180325) (свободен)
Экземпляры всего: 1
Лекции
по физическим
основам электроники
Ю. П. ДЕМАКОВ
Лекции
по физическим
основам электроники
Ижевск: Издательство ИжГТУ 2008
УДК 621.396.002.3(075)
Рецензенты :
Кафедра "Материалы и элементы радиоэлектронной аппаратуры" Воронежского государственного технического университета (зав. кафедрой доктор техн. наук проф. Ю.С. Балашов ), доктор техн. наук, проф.Г.И. Щербаков (Казанский государственный технический университет (КАИ))
Демаков Ю. П.
|
Лекции по физическим основам электроники: Учебное пособие для вузов.– Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2008. – 323 с.: ил. В книге излагаются сведения о физических эффектах и процессах, лежащих в основе действия полупроводниковых, электровакуумных и оптоэлектронных приборов.Рассматриваются вопросы статистики носителей заряда в полупроводниках, кинетика носителей заряда в полупроводниках и токи, контактные явления в полупроводниках, фотоэлектрические, термоэлектрические и гальваномагнитные явления, физические основы электровакуумных и газоразрядных приборов. Рассмотрены принципы нанотехники – актуального направления современной электронной техники. Книга служит учебным пособием для студентов, обучающихся по направлениям "Телекоммуникации" и "Радиотехника". Она может быть полезна студентам других радиотехнических и приборостроительных специальностей, а также преподавателям, ведущим занятия по соответствующим дисциплинам. |
Демаков Ю. П. , 2008
Издательство ИжГТУ, 2008
Предисловие
(роль физических основ электроники в развитии полупроводниковых приборов, микроэлектроники, электровакуумных и газоразрядных приборов, электронно-лучевых и индикаторных приборов )
Современная электроника – это наука, занимающаяся исследованием, разработкой и изготовлением различных электронных приборов. Смысловое содержание электроники отражается понятием твердотельная электроника . Согласно общим представлениям структура вещества применительно к твердому телу состоит из двух подсистем. Первая подсистема служит основой, состоящей из атомов или ионов, между расположением которых существует дальний или ближний порядок. Вторая подсистема – это электронная подсистемы, представляющая совокупность валентных электронов и электронов проводимости. Строение электронной подсистемы определяет электрические, магнитные, оптические, механические свойства твердого тела.
Физические основы электроники – это раздел твердотельной электроники, в котором изучаются физические свойства электронной подсистемы полупроводников и других материалов.
В основу физических основ электроники положены свойства носителя информационного сигнала, которым можно считать электрон. Электрон является наименьшим материальным носителем электрического заряда, обладает собственным механическим и магнитным моментом, характеризуется большим временем жизни, достаточно легко выводится из твердого тела, может группироваться в потоки. В последние годы используются не только свойства электрона как частицы, но и свойства электрона как волны. Свойства электрона как волны используются в наноэлектронике .
Вначале использование свободных электронов как носителей информационного сигнала легло в основу вакуумной электроники и созданию класса электровакуумных приборов. Исследования процессов ионизации газов с помощью электронов привело к становлению плазменной электроники и формированию класса ионных или плазменных приборов.
Становление и развитие физики твердого тела позволило сформулировать условия использования свободных электронов и квазичастиц в твердом теле для создания твердотельных электронных приборов. На основе твердотельной электроники сформировались полупроводниковая электроника и микроэлектроника (интегральная электроника).
Исследование процессов вынужденного излучения привело к формированию и становлению новой области электроники – квантовой электроники . В её основе лежат свойства связанных в атоме электронов, их коллективные взаимодействия с веществом и излучением.
К сказанному следует добавить, что процессы изготовления твердотельных электронных приборов – это совокупность высоких технологий, включающих в себя вакуумную технику, получение новых материалов, технологические процессы создания статических неоднородностей в приповерхностном слое и объеме полупроводниковых и диэлектрических подложек. Такие процессы составляют основу интегральной технологии , включающей литографию, легирование, нанесение тонких поверхностных пленок, травление и множество других технологических процессов и операций, которые не вошли в содержание книги.
При разработке курса лекций по дисциплине «Физические основы электроники» (ФОЭ) автор руководствовался требованиями образовательной программы по направлению подготовки «Телекоммуникации». В основу этой книги положен конспект семестрового курса лекций, прочитанных для студентов второго курса. Лекции представляют обзор литературы , а также сведений, почерпнутых из поисковых систем Интернета, и отражают позицию автора в подборе и в необходимости создания некоторой «избыточности» изучаемого материала. Изучение материалов, представленных в курсе лекций, позволит читателю более детально ознакомиться с современным уровнем развития физических основ полупроводниковой электроники, изучить физические процессы образования свободных носителей тока в полупроводниках, процессы, происходящие на границе двух полупроводников, на границе металл-полупроводник, на границе диэлектрик – полупроводник, изучить электрические параметры и характеристики электрических контактов и структур, лежащих в основе полупроводниковой и электровакуумной электроники. Естественно, что книга адресована, в первую очередь, студентам, изучающим данную дисциплину.
Книга состоит из девяти глав. В первой главе излагаются основные представления полупроводникового материаловедения – виды химических связей, структура кристаллов, элементы квантовой теории вещества, классификация полупроводниковых материалов. На основе этих представлений базируется изложение дальнейшего содержания книги. В последующих главах рассматриваются вопросы статистики и кинетики носителей заряда и токи в полупроводниках, контактные явления в полупроводниках, фотоэлектрические явления, термоэлектрические и гальваномагнитные явления, физические основы электровакуумных и газоразрядных приборов. С учетом современных тенденций в заключительной, девятой главе приведены основные представления о квантово-размерных структурах и рассмотрены принципы наноэлектроники и нанотехники – актуального направления современной электронной техники. В подзаголовки глав включены основные дидактические элементы, представленные в образовательной программе по дисциплине ФОЭ для направления подготовки «Телекоммуникации». Для более глубокого усвоения изучаемого учебного материала каждая глава дополнена перечнем контрольных вопросов и упражнений, которые предлагается выполнить изучающим курс.
УДК 551.5:634.9 (470.343)
Ю. П. Демаков, М. Г. Сафин, А. Е. Смыков
ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА И СОСТОЯНИЯ ЛЕСОВ РЕСПУБЛИКИ МАРИЙ ЭЛ В ХХ СТОЛЕТИИ
Проведен анализ многолетних данных по динамике средней месячной температуры воздуха и сумме осадков, радиального годичного прироста деревьев и продуктивности древостоев. Показано, что за последние полвека существенно повысилась продуктивность средневозрастных и приспевающих древостоев основных лесообразующих пород Республики Марий Эл. Оценка непосредственного влияния климатических изменений на состояние и продуктивность лесов сопряжена со многими методическими трудностями.
Ключевые слова: изменение климата, продуктивность лесов, ксилофильные насекомые.
Введение. В настоящее время всемирная сеть метеорологических станций отмечает увеличение среднегодовой температуры воздуха практически на всей территории нашей планеты. Причинам и последствиям этого феномена, признаки которого уже наметились с 70-х годов ХХ века и резко проявились в последнее десятилетие, посвящено в настоящее время множество публикаций . Их авторы считают, что глобальное потепление климата, которое связано с увеличением в атмосфере концентрации СО2 и других парниковых газов, приводит к изменению количества и пространственного распределения выпадающих осадков, что, в свою очередь, отражается на продуктивности растительного покрова и состоянии всей биоты. Установлено, что характер изменения климата и реакция на него биоты неодинаковы в различных природных зонах Земли . Это положение свидетельствует о необходимости оценки происходящих изменений на региональном, а затем на глобальном уровнях.
Цель нашей работы заключалась в проведении анализа многолетней динамики метеорологических условий на территории Республики Марий Эл и оценке влияния происходящих изменений на состояние лесов.
Материал и методика исследований. Исходным материалом для проведения анализа изменений климата являлись данные наблюдений гидрометеорологических станциий «Йошкар-Ола» и «Нартас» за период с 1899 по 2008 гг. Для оценки влияния происходящих изменений климата на состояние лесов были привлечены данные по динамике радиального прироста более 450 деревьев сосны в различных типах лесорастительных условий, материалы ежегодных учетов древостоев на 17 постоянных пробных площадях, а также официальные сведения о государственном учете лесного фонда. При обработке материала использовались стандартные методы математической статистики.
Результаты исследований и их обсуждение. Анализ многолетних рядов метеорологических данных показал, что изменения температуры воздуха на территории Марий Эл имеют те же общие закономерности, что и в других регионах России . Потепление второй половины XX века затрагивает только зимние месяцы (рис. 1), особенно февраль, средняя температура которого нарастает со скоростью +5Д°С за столетие (табл. 1). Временной тренд показателя в теплый период года фактически отсутствует, а с июля по сентябрь имеет даже отрицательную направленность (до -1,5°С за столетие). Годичные флуктуации температуры воздуха в году во много раз перекрывают величину временного тренда: размах колебаний составляет 12,3°С для зимних месяцев и 6,0°С для летних. Ряды динамики средней температуры воздуха каждого месяца слабо связаны между собой. Положительные аномалии одного месяца часто перекрываются
© Демаков Ю. П., Сафин М. Г., Смыков А. Е., 2009.
отрицательными аномалиями другого. Какой-либо ритмичности в изменениях показателя не обнаружено, и его динамика представляет собой практически бессвязный белый шум с размытым спектром.
1900 1910 1920 1930 1940
1950 1960 Г о д
1970 1980 1990 2000 2010
21,0 20,0 19,0 18,0 17,0 16,0 15,0 14,0 13,0
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Рис. 1. Динамика средней температуры воздуха по ГМС «Йошкар-Ола» в зимний (А) и летний (Б) сезоны года
Таблица 1
Параметры уравнения У = а-Х + Ь линейного тренда изменения средней месячной температуры воздуха по ГМС Йошкар-Ола за период с 1926 по 2008 годы (Х„ = 1900 г.)
Параметр Значение параметров уравнения по месяцам
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
a 0,037 0,051 0,039 0,037 0,011 0,006 -0,001 -0,015 -0,003 0,011 0,004 0,041
b -15,0 -15,6 -8,5 1,5 11,0 16,0 18,5 17,4 10,5 2,7 -4,0 -12,7
R2 0,042 0,095 0,108 0,101 0,016 0,006 0,000 0,045 0,003 0,018 0,001 0,062
Рис. 2. Динамика суммы осадков за май-август
Изменения суммы осадков и гидротермического коэффициента (ГТК) также имеют тенденцию к небольшому возрастанию, однако годичные флуктуации значений показателей значительно перекрывают величину тренда (рис. 2, 3).
Для анализа динамики годичных радиальных приростов были выбраны наиболее старые деревья сосняков, произрастающих на верховых болотах Марийского Полесья. Данный объект изучения был выбран потому, что, во-первых, многие массивы сосняков сфагновых практически не затронуты хозяйственной деятельностью. Здесь нередко встречаются деревья в возрасте до 300-320 лет. Во-вторых, древостои в этих биотопах, находясь в крайне жестких условиях
существования, чутко реагируют на изменение параметров климата. Для анализа были взяты керны у 146 деревьев, произрастающих в семи различных болотных массивах, расположенных на территории заповедника «Большая Кокшага», Старожильского и Визимьярского участковых лесничеств. В общей сложности измерено более 22 тысяч годичных колец.
Рис. 3. Динамика влагообеспеченности вегетационного периода
Анализ цифрового материала показал, что однозначно интерпретировать полученные данные сложно. Это связано с тем, что популяции деревьев очень неоднородны по характеру динамики радиального прироста слагающих их особей , что проявляется в разной ответной реакции на годичные колебания метеоусловий (табл. 2, 3).
Т а б л и ц а 2
Характер разложения общей дисперсии ширины годичных колец деревьев сосны на верховых болотах Марийского Полесья между различными факторами
Название болота Доля вклада факторов, % Отрезок времени
энергия роста дерева погодные условия года особенности реакции дерева
1. Илюшкино 14,0 14,4 71,6 1850 -1988 гг.
2. Безымянное 33,9 12,7 53,4 1905 -2005 гг.
3. Визимьярское 15,0 21,5 63,5 1814 -2007 гг.
4. Красный Яр 26,2 19,5 54,3 1915 -2007 гг.
5. Кундышское 14,4 37,3 48,4 1892 -2007 гг.
6. Изи-Куп 9,3 39,5 51,2 1916 -2005 гг.
7. Тетёркино 6,0 52,3 41,7 1900 -2006 гг.
Т а б л и ц а 3
Матрица коэффициентов парной корреляции между рядами ширины годичных колец деревьев сосны в различных биотопах на верховых болотах Марийского Полесья
Название болота Значения статистических показателей*
N Mx min max Sx А Е
1. Илюшкино 595 0,149 -0,584 0,888 0,284 0,145 -0,523
2. Безымянное 190 0,175 -0,449 0,789 0,258 0,013 -0,525
3. Визимьярское 66 0,195 -0,208 0,708 0,196 0,144 -0,264
4. Красный Яр 91 0,237 -0,517 0,777 0,289 -0,830 0,451
5. Кундышское 36 0,380 -0,070 0,761 0,195 -0,211 -0,194
6. Изи-Куп 190 0,432 -0,136 0,862 0,203 -0,063 -0,458
7. Тетёркино 276 0,397 -0,106 0,925 0,233 -0,028 -0,684
Примечание: N - общее число значений коэффициентов корреляции, шт; Mx - среднее арифметическое значение коэффициента корреляции; min, max - минимальное и максимальное его значения; Sx - среднее квадратическое отклонение величины коэффициента корреляции; А, Е - коэффициенты асимметрии и эксцесса.
Характер роста древостоев в каждом из болотных массивов также сугубо специфичен, о чем свидетельствуют значения коэффициентов корреляции между рядами усредненных данных (табл. 4), изменяющиеся от -0,345 до 0,837. Сильнее всего отличаются от других биотопов дре-востои, произрастающие в болотах Безымянное и Визимьярское, слагающие отдельный кластер. Наиболее приближены к генерализованному временному ряду значений ширина годичных колец древостоев, произрастающих в Старожильском лесничестве (болота Илюшкино, Изи-Куп и Тетёркино).
Т а б л и ц а 4
Матрица коэффициентов парной корреляции между усредненными рядами ширины годичных колец совокупности деревьев сосны в различных биотопах
Название болота Значения коэффициентов корреляции между биотопами
№ 1 № 2 № 3 № 4 № 5 № 6
1. Илюшкино 1,000
2. Безымянное 0,378 1,000
3. Визимьярское -0,275 -0,180 1,000
4. Красный Яр 0,577 -0,127 -0,345 1,000
5. Кундышское 0,651 0,250 -0,264 0,582 1,000
6. Изи-Куп 0,810 0,248 -0,082 0,516 0,630 1,000
7. Тетёркино 0,622 -0,173 -0,104 0,666 0,620 0,837
Анализ индивидуальных и генерализованного рядов динамики радиального прироста деревьев показал, что отклонения значений ширины годичных колец от среднего уровня или временного тренда во вторую половину ХХ столетия и предшествующий период существенно не различаются между собой (рис. 4). Так, к примеру, величины прироста, сопоставимые с современной стадией депрессии, из которой древостои уже начали выходить, отмечались в XVIII-XIX веках. В динамике генерализованного ряда четко выделяется два главных ритма с периодом 104 и 52 года, а также ряд более мелких (рис. 5), объясняющих в целом около 60% исходной дисперсии показателя. Какой-либо достоверной связи динамики прироста с ходом температуры воздуха разных месяцев года, имеющим к тому же различную ритмику, выявить не удалось.
1725 1755 1785 1815 1845 1875 1905 1935 1965 1995
Рис. 4. Динамика годичного радиального прироста деревьев сосны на верховых болотах Марийского Полесья: А - наиболее старое дерево в болоте «Илюшкино», Б - генерализованный ряд значений по 7 биотопам
Неоднородность популяций сосны по характеру роста слагающих их особей проявляется не только в древостоях, где возникают конкурентные отношения между индивидуумами за жизненное пространство, что отражается, несомненно, на величине их текущего прироста, но и при одиночном произрастании деревьев. Такие условия сложились, в частности, на сфагновой сплавине оз. Кошеер, расположенного в заповеднике «Большая Кокшага», где реакция деревьев на изменение условий среды, так же как и в других биотопах, проявлялась по-разному, что делает проблематичной саму постановку вопроса о детерминации динамики их прироста ходом только одних метеорологических параметров. Общей чертой характера динамики радиального годичного прироста деревьев в данных условиях, как было ранее нами показано , является
отсутствие четко выраженного возрастного тренда и наличие длительных периодов депрессии, сменяющихся очень короткими, но довольно мощными фазами экспрессии. На изменения климата во второй половине ХХ столетия деревья реагировали хотя и неодинаково, но в целом положительно.
В лесных биогеоценозах, расположенных не на болотах, а в более благоприятных эда-фических условиях, ход радиального прироста деревьев усложнен не только неодинаковой реакцией их на годичные изменения метеорологических параметров, но и наличием четко выраженного возрастного тренда, величина которого непостоянна, а также влиянием лесохозяйственной деятельности. Все это еще более затрудняет решение задачи о влиянии текущих изменений климата на состояние данных древостоев и даже делает проблематичной саму ее постановку. Общей чертой динамики радиального годичного прироста деревьев в данных условиях является наличие апериодических резких флуктуаций величины показателя без четко выраженных периодов его депрессии и экспрессии, сопровождающихся сменой режимов частоты и амплитуды колебаний. Во второй половине ХХ столетия индекс радиального прироста изменялся волнообразно с периодом около 40-45 лет. Фаза снижения показателя, начавшаяся в 1953 году и завершившаяся в 1973, сменилась вновь фазой подъема, закончившейся в 1989 году (рис. 6). В настоящее время в большинстве сосняков Марий Эл отмечается депрессия роста.
1905 1915 1925 1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005 Г о д
Рис. 6. Генерализованный ряд индексов радиального прироста деревьев в сосняках лишайниково-мшистых и брусничниковых Республики Марий Эл, построенный по данным 25 пробных площадей и 300 модельных деревьев
Проведенные нами исследования показали, что в периоды его депрессии величина естественного отпада деревьев в сосняках была очень мала, а в периоды экспрессии резко возрастала, достигая в ряде случаев до 100-300 экз./га за год (рис. 7), что составляло, в зависимости от густоты древостоев, 10-18%. Ускорению отпада деревьев в эти периоды обострения конкурентной борьбы способствовали ксилофильные насекомые, наиболее активным видом среди которых являлась сосновая вершинная смолевка Pissodes рт^рИНш ИгЬ81. Связано ли возникновение вспышки массового размножения этого вредителя, которая была довольно мощной, но непродолжительной, с текущими изменениями климата? Вряд ли, поскольку эпизодические очаги смолевки возникали периодически в Х1Х-ХХ веках в различных регионах Европы . На текущее состояние лесных биогеоценозов влияют не медленные изменения климата, к которым они могут постепенно адаптироваться, а погодные аномалии низкой обес-
Рис. 5. Периодограмма генерализованного ряда радиального прироста деревьев сосны на верховых болотах Марийского Полесья на отрезке времени с 1800 по 2007 гг.
300 250 200 150 100 50 0
□ 55-65-летние
□ 70-80-летние
□ 75-85-летние
печенности, т.е. возникающие 3-4 раза за столетие, нарушающие гомеостаз и надолго выводящие их из состояния равновесия .
Исследования показали, что наиболее сильно изменилось во второй половине ХХ столетия состояние не сосняков, а ельников, площадь которых снизилась за это время на 68,8 тыс. га. Особенно сильно снизилась площадь спелых и перестойных древостоев (в 6,1 раза), в которых периодически возникали очаги массового размножения короеда типографа (рис. 8). Связано ли их возникновение с текущими изменениями климата? Отнюдь нет, поскольку они неоднократно возникали и в прошлом .
Увеличение концентрации СО2 в атмосфере и медленное, но неуклонное увеличение температуры воздуха в большей мере отражается, как считают исследователи , на изменении продуктивности древостоев, а не на величине крайне непостоянных показателей текущего годичного прироста или отпада деревьев. Наиболее подходящими индикаторами данных изменений являются средневозрастные и приспевающие древостои, так как они менее всего подвергаются хозяйственному вмешательст-
Рис. 7. Динамика отпада деревьев в загущенных сосняках брусничниковых в период экспрессии их радиального прироста и массового размножения Pissodes piniphilus Hrbst
1500 Э200 Э 900
Рис. 8. Динамика площади очагов короеда типографа в ельниках Марий Эл
ву . Анализ официальных данных государственного учета лесного фонда показал, что продуктивность древостоев этих возрастных категорий за вторую половину ХХ века возросла на 59-89 м3/га, или в 1,3-2,2 раза (рис. 9). Особенно сильно повысился средний запас стволовой древесины в березняках. Динамику продуктивности древостоев Марий Эл можно аппроксимировать набором следующих уравнений:
Средневозрастных древостоев:
Мс = 134,6-<0,575-{1 -ехр[-а-1953)/26,23)]} + 1); Я2 = 0,85;
МЕ= 147,6-(0,631-{1 - ехр[- (1 -1953)/27,05)]} + 1); Я2 = 0,89;
МБ = 74,7-<1Д92-{1-ехр[-а-1953)/15,51)]} + 1); Я2 = 0,93;
Приспевающих древостоев:
Мс = 165,2-<1,069-{1 -ехр[-а-1953)/97,85)]} + 1); Я2 = 0,93;
МЕ= 184,9-(0,313-{1 - ехр[- (1 -1953)/16,03)]} + 1); Я2 = 0,78;
МБ= 122,2-<0,871-{1 -ехр[-а-1953)/20,57)]} + 1); Я2 = 0,92; где М - запас стволовой древесины в сосняках (С), ельниках (Е) и березняках (Б), м3/га; 1 - календарный год.
Анализ графиков и уравнений показывает, что запас стволовой древесины в березняках уже достиг своего предела, составляющего в средневозрастных древостоях 74,5 м3/ га, а в приспевающих - 122,2 м3/га, и дальнейшего его увеличения ожидать, вероятно, не следует. То же самое можно сказать в отношении приспевающих ельников, запас древостоя в которых стабилизировался в 1973 году на средней отметке 184,9 м3/га. Продуктивность же сосняков и средневозрастных ельников продолжает пока увеличиваться.
Столь высокое повышение продуктивности древостоев, непропорциональное росту температуры воздуха за последние полвека, нельзя объяснить только изменением климата. Более значимым является, на наш взгляд, увеличение концентрации в атмосфере СО2 и промышлен-
ных выбросов, которые при существующих дозах оказывают благоприятное воздействие на растения в виде внекорневой и корневой подкормки элементами питания (соединений азота, к примеру, выпадает на территории Марий Эл всего около 5 кг/га в год).
2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Г о д
Рис. 9. Изменение продуктивности средневозрастных (А) и приспевающих древостоев (Б) Республики Марий Эл относительно уровня 1953 года
Определенное влияние оказывала и лесохозяйственная деятельность. Так, объем отпуска древесины на корню по всем видам пользования уменьшился в Марий Эл за это время в 4,6 раза (с 4,553 до 0,987 млн. м3). Особенно резко снизился объем заготовки древесины при рубках главного пользования (рис. 10). Объем заготовки древесины при рубках ухода варьировал незначительно и без явно выраженной тенденции к росту или снижению, а при прочих рубках, среди которых преобладали сплошные и выборочные санитарные, изменялся циклически: один пик волны пришелся на 1958 год, а другой - на послепожарный 1973 год.
по главному пользованию
0,8 0,6 0,4 0,2 0,0
рубки ухода прочие рубки
Рис. 10. Динамика отпуска леса на корню в Марий Эл за последние 50 лет
Повышение производительности древостоев в результате снижения объемов заготовки древесины происходит, по нашему мнению, через изменение микроклимата и уровня грунтовых вод в прилегающих к лесосекам насаждений, а также через другие каналы. Каждая вырубка представляет собой концентрацию вредных для леса организмов. Неблагоприятное воздействие вырубок на окружающие насаждения продолжается длительное время и пока еще слабо изучено.
1. Тенденции глобального потепления климата, отмеченные многими исследователями, проявляются и на территории Марий Эл.
2. Потепление происходит только в зимние месяцы, особенно в феврале, средняя температура которого нарастает со скоростью +5,1°С за столетие. Временной тренд показателя в теплый период года фактически отсутствует, а по июлю, августу и сентябрю имеет даже отрицательную направленность (до -1,5°С за столетие).
3. Годичные флуктуации температуры воздуха во все месяцы года во много раз перекрывают величину временного тренда: размах колебаний составляет 12,3°С для зимних месяцев и 6,0°С для летних.
4. Ряды динамики средней температуры воздуха по месяцам слабо связаны между собой.
5. Какой-либо ритмичности в годичных флуктуациях температуры воздуха не обнаружено.
6. Суммы осадков и гидротермический коэффициент имеют тенденцию к небольшому возрастанию, однако и здесь годичные флуктуации значений показателей значительно перекрывают величину временного тренда.
7. Оценка влияния изменений климата на состояние и продуктивность лесов сопряжена со многими методическими трудностями, связанными с различиями отклика на внешние воздействия как отдельных деревьев, так и древостоев в целом. Какой-либо достоверной связи динамики радиального прироста деревьев с ходом температуры воздуха разных месяцев года, имеющим различную ритмику, выявить не удалось.
8. За последние 50 лет существенно повысилась продуктивность средневозрастных и приспевающих древостоев основных лесообразующих пород Марий Эл, однако произошло это не только за счет изменения климата, но и за счет других факторов, роль которых остается пока малоизученной.
Список литературы
1. Глобальное потепление: Доклад Гринпис / Под ред. Дж. Легатта. - М.: МГУ, 1993.
2. Ефимова, Н. А. Эмпирические оценки изменений климата на континентах северного полушария в конце ХХ века / Н. А. Ефимова, Л. А. Строкина // Изменения климата и их последствия. - СПб.: Наука, 2002. - С. 93-104.
3. IPCC: Climate change 2001: The Scientific basis / Contribution of working group I to the third assessment report of the Intergovernmental panel of Climate Change / J. T. Houghton, Y. Ding, D.J. Griggs et and // Cambridge University Press. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2001. - 881 p.
4. Израэль, Ю. А. Изменение глобального климата. Роль антропогенных воздействий / Ю. А. Израэль, Г. В. Груза, В. М. Катцов, В. П. Мелешко // Метеорология и гидрология. - 2001. - № 5. - С. 5-21.
5. Котляков, В. М. Глобальные изменения климата: антропогенное влияние или естественные вариации? / В. М. Котляков // Экология и жизнь. - 2001. - № 1. - С. 44-47.
6. Белов, С. В. Причины изменения климата: человек или геологические процессы? / С. В. Белов, И. С. Ротфельд // Использование и охрана природных ресурсов России: информационно-аналитический бюллетень. - М.: НИА-Природа. - 2004. - № 1. - С. 43-49.
7. Сорохтин, О. Г. Парниковый эффект: миф или реальность? / О. Г. Сорохтин // Вестник РАЕН. - 2001. -№ 1. - С. 8-21
8. Сун, В. Влияние антропогенных выбросов СО2 на климат: нерешенные проблемы / В. Сун, С. Балюнас, К. С. Демирчан и др. // Изв. РГО. - 2001. -Т. 133, вып. 2. - С. 1-19.
9. Ясаманов, Н. А. Современный климат и парниковый эффект / Н. А. Ясаманов // Известия РАЕН. Секция наук о Земле. - 2003. - № 10. - С. 98-116.
10. Кокорин, А. О. Оценка влияния потепления климата и роста потока фотосинтетически активной радиации на бореальные леса / А. О. Кокорин, И. М. Назаров // Метеорология и гидрология. - 1994. - № 5. - С. 44-54.
11. Бердников, С. В. Пространственно распределенная модель биосферы / С. В. Бердников, Д. А. Саранча, Н. В. Белотелов // Проблема экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т. 5. - Л.: Гидрометеоиздат, -1982. - С. 199-219.
12. Кобак, К. И. Анализ многолетних метеорологических наблюдений в Северо-Западном регионе России / К.И. Кобак, Н. Ю. Кондрашова, К. М. Лугина и др. // Метеорология и гидрология. - 1999. - № 1. - С. 30-38.
13. Груза, Г. В Об изменениях температуры воздуха и атмосферных осадков на территории России в ХХ веке / Г. В. Груза, М. Ю. Бардин, Э. Я. Ранькова и др. // Состояние и комплексный мониторинг природной среды и климата. Пределы изменений. - М.: Наука. - 2001. - С. 18-39.
14. Мирвис, В. М. Закономерности изменения режима температуры воздуха на территории России в последнее столетие / В. М. Мирвис // Изменения климата и их последствий. - СПб.: Наука, 2002. - С. 105-116.
15. Демаков, Ю. П. Климат заповедника и характер изменчивости основных метеорологических показателей / Ю. П. Демаков // Научные труды государственного природного заповедника «Большая Кокшага». Вып. 1. - Йошкар-Ола, 2005. - С. 125-150.
16. Демаков, Ю. П. Возрастная структура и особенности динамики радиального прироста приозерных сосняков сфагновых заповедника «Большая Кокшага» / Ю. П. Демаков, А. В. Полевщиков. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 1997. - 31 с. Деп. в ВИНИТИ 28.02.97, № 635-В97.
17. Демаков, Ю. П. Диагностика устойчивости лесных экосистем (методологические и методические аспекты) / Ю. П. Демаков. - Йошкар-Ола: «Периодика Марий Эл», 2000. - 415 с.
18. Демаков, Ю. П. Влияние сосновой вершинной смолевки на динамику отпада в сосновых насаждениях / Ю. П. Демаков // Лесоведение. - 1994. - № 4. - С. 54-60.
19. Демаков, Ю. П. Сосновая вершинная смолевка в лесах Республики Марий Эл / Ю. П. Демаков // Лесное хоз-во. 1996. - № 2. - С. 47-49.
20. Демаков, Ю. П. Сосновая вершинная смолевка: биология, экология и роль в лесных экосистемах Марийского Полесья / Ю.П. Демаков // Науч. труды государственного природного заповедника «Большая Кокшага». Вып. 3. Йошкар-Ола, 2008. - С. 274-344.
21. Kohh, E. Viimasest latipihklase ruustest Eestis / Е. Kohh // Metsanduslikud Uurimused. I. - Tartu, 1939. - Lk. 67-110.
22. Luik, A. Damage and biology of Pissodes piniphilus in Estonia / А. Luik // 19 Int. Congr. Entomol. Beijing, June 28 - July 4, 1992: Proc. Abstr. - Beijing, 1992. P. 444.
23. Riis, A. Latipihklasest Eesti NSV-s / А. Riis // Metsandulikud Uurimused. XII. - Tallinn: Valgus, 1975. - Lk. 294314.
24. Демаков, Ю. П. Влияние экстремальных погодных условий и колебаний уровня грунтовых вод на состояние сфагновых сосняков Республики Марий Эл / Ю. П. Демаков // Рубки и восстановление леса в Среднем Поволжье: Сб. науч. тр. - М.: ВНИИЛМ, 1992. - С. 15-30.
25. Демаков, Ю. П. Влияние погодных аномалий 1978 и 1980 годов на состояние древостоя в сосняках сфагновых / Ю. П. Демаков // Науч. тр. государственного природного заповедника «Большая Кокшага». Вып. 1. - Йошкар-Ола, 2005. -С. 151-167.
26. Шевырев, И. Я. Опустошительное размножение короедов в Средней России с 1882 по 1894 гг. и попытки борьбы с ними / И. Я. Шевырев // Сельское хозяйство и лесоводство. - 1896. - Т. 183. - № 10. - С. 523-545.
27. Маслов, А.Д. Усыхание еловых лесов от засух на европейской территории СССР / А. Д. Маслов // Лесоведение. - 1972. - № 6. - С. 77-87.
28. Книзе, А. А. Динамика продуктивности таежных и подтаежных лесов европейской части России за длительный период / А. А. Книзе, Б. Д. Романюк, В. Н. Федорчук // Труды СПбНИИЛХ. Вып. 1 (2). - СПб., 2000. -С. 161-169.
29. Алексеев, В. А. Статистические данные о лесном фонде и изменение продуктивности лесов России во второй половине ХХ века / В. А. Алексеев, М.В. Марков. - СПб., 2003. - 272 с.
30. Mund, M. Growth and carbon stocks of a spruce forest chronosequence in central Europe / M. Mund, E. Kummetz, M. Hein et al. // Forest Ecology and Managtment. - 2002. - N 171. - P. 275-296.
31. Myneni, R. B. Increased plant growth in the nor them latitudes from 1981 to 1991 / R. B. Myneni, C. J. Keeling, G. Tucker et al. // Nature. - 1997. - N 386. - P. 698-702.
32. Spiecker, H. Growth trends European Forest / H. Spiecker, K. Mielikainen, M. Kohl, J.P. Skovsgaard. - Berlin: Springer Verlag, 1996. - 372 pp.
Статья поступила в редакцию 24.02.09.
Yr. P. Demakov, M. G. Saphin, A E. Smykov
CLIMATE CHANGE AND FOREST CONDITION IN MARI EL IN THE PREVIOUS CENTURY
There had been done the analysis of long-term data on dynamics of atmospheric factors, radial annual growth of trees and forest stand productivity. It is proved that during the last half of the century the middle-aged and maturing forest stand productivity of dominant species in Mari El has increased considerably, though it happened not only due to climate change. Estimation of climate change influence on state and forest productivity is closely linked to many methodical difficulties.
Key words: climate change, forest productivity, xylem bugs, forest stands.
ДЕМАКОВ Юрий Петрович - доктор биологических наук, профессор кафедры управления природопользованием и лесозащиты МарГТУ. Научные интересы - устойчивое управление лесами, био-геоценология, лесная энтомология. Автор более 190 публикаций. E-mail: [email protected]
САФИН Масхут Гумарович - аспирант МарГТУ, директор государственного природного заповедника «Большая Кокшага». Научные интересы - охрана природы, экология. Автор семи публикаций. E-mail: mailto:[email protected]
СМЫКОВ Андрей Евгеньевич - кандидат сельскохозяйственных наук, инженер первой категории Марийской лесоустроительной экспедиции «Центрлеспроект» филиала ФГУП «Рослесинфорг». Научные интересы - лесная таксация и лесоустройство. Автор 13 научных работ. E-mail: smykov-andrej @yandex.ru
Чтобы сузить результаты поисковой выдачи, можно уточнить запрос, указав поля, по которым производить поиск. Список полей представлен выше. Например:
Можно искать по нескольким полям одновременно:
Логически операторы
По умолчанию используется оператор AND
.
Оператор AND
означает, что документ должен соответствовать всем элементам в группе:
исследование разработка
Оператор OR означает, что документ должен соответствовать одному из значений в группе:
исследование OR разработка
Оператор NOT исключает документы, содержащие данный элемент:
исследование NOT разработка
Тип поиска
При написании запроса можно указывать способ, по которому фраза будет искаться. Поддерживается четыре метода: поиск с учетом морфологии, без морфологии, поиск префикса, поиск фразы.
По-умолчанию, поиск производится с учетом морфологии.
Для поиска без морфологии, перед словами в фразе достаточно поставить знак "доллар":
$ исследование $ развития
Для поиска префикса нужно поставить звездочку после запроса:
исследование*
Для поиска фразы нужно заключить запрос в двойные кавычки:
" исследование и разработка"
Поиск по синонимам
Для включения в результаты поиска синонимов слова нужно поставить решётку "#
" перед словом или перед выражением в скобках.
В применении к одному слову для него будет найдено до трёх синонимов.
В применении к выражению в скобках к каждому слову будет добавлен синоним, если он был найден.
Не сочетается с поиском без морфологии, поиском по префиксу или поиском по фразе.
# исследование
Группировка
Для того, чтобы сгруппировать поисковые фразы нужно использовать скобки. Это позволяет управлять булевой логикой запроса.
Например, нужно составить запрос: найти документы у которых автор Иванов или Петров, и заглавие содержит слова исследование или разработка:
Приблизительный поиск слова
Для приблизительного поиска нужно поставить тильду "~ " в конце слова из фразы. Например:
бром~
При поиске будут найдены такие слова, как "бром", "ром", "пром" и т.д.
Можно дополнительно указать максимальное количество возможных правок: 0, 1 или 2. Например:
бром~1
По умолчанию допускается 2 правки.
Критерий близости
Для поиска по критерию близости, нужно поставить тильду "~ " в конце фразы. Например, для того, чтобы найти документы со словами исследование и разработка в пределах 2 слов, используйте следующий запрос:
" исследование разработка"~2
Релевантность выражений
Для изменения релевантности отдельных выражений в поиске используйте знак "^
" в конце выражения, после чего укажите уровень релевантности этого выражения по отношению к остальным.
Чем выше уровень, тем более релевантно данное выражение.
Например, в данном выражении слово "исследование" в четыре раза релевантнее слова "разработка":
исследование^4 разработка
По умолчанию, уровень равен 1. Допустимые значения - положительное вещественное число.
Поиск в интервале
Для указания интервала, в котором должно находиться значение какого-то поля, следует указать в скобках граничные значения, разделенные оператором TO
.
Будет произведена лексикографическая сортировка.
Такой запрос вернёт результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, но Иванов и Петров не будут включены в результат.
Для того, чтобы включить значение в интервал, используйте квадратные скобки. Для исключения значения используйте фигурные скобки.