О ПАРАМЕТРЕ МОЩНОСТИ БИОРАЗНООБРАЗИЯ

АННОТАЦИЯ

Данная работа посвящена исследованию параметра мощности разнообразия (биоразнообразия). На основе анализа физической и математической природы понятие мощности в наших предыдущих исследованиях по биоразнообразии предлагается в формализованным виде функции коэффициента мощности разнообразия (биоразнообразия) и анализируются ее свойства.

ABSTRACT

This work is devoted to the study of the power parameter of diversity (biodiversity). Based on the analysis of the physical and mathematical nature of the concept of power and our previous studies on biodiversity, a formalized form of the power factor function of diversity (biodiversity) is proposed and its properties are analyzed.

Ключевые слова: разнообразие, биоразнообразия, мощность биоразнообразия, уровни биоразнообразия, частота встречаемости особей видов.

Keywords: diversity, biodiversity, biodiversity power, levels of biodiversity, frequency of occurrence of individual species.

В настоящей время говорят о важности роли биоразнообразия в жизни планеты. Можно сказать, что мировое сообщество в данный период уже готово воспринять на уровне понимания важность максимального сохранения биоразнообразия в планетарном масштабе, иначе само существование человеческой цивилизации в опасности. Доказательство этому – существующие современные экологические ситуации (с начало XXI века) в планетарном масштабе. Всевозможные СМИ об этом каждый день сообщают.

В предыдущих наших работах мы рассматривали вопросы, касающиеся разнообразия (биоразнообразия), такие как: а) размышления о природе разнообразия; б) о параметре сложности разнообразия; в) о природе обновления разнообразия; г) о концепции «экологическое поле выживаемости»; д) к вопросу динамики структурных изменений биоразнообразия и е) к вопросу механизмов структурных изменений разнообразия [7; 6; 5; 4; 13; 14], в связи с чем нет необходимости останавливаться на объяснении термина разнообразия (биоразнообразия).

В данной работе будем рассматривать вопрос о параметре мощности разнообразия (биоразнообразия). Прежде чем раскрыть и описать параметр мощности разнообразия (биоразнообразия), было бы целесообразно остановиться на понятии «мощность». Понятия мощности в физике играет большую роль. Не вдаваясь в физические подробности термина мощности, остановимся на обобщенном его смысле, мощность – это темп, с которой выполняется работа, передается энергия или ответная реакция. В математике мощность множества – характеристика множеств, обобщающая понятие количества элементов конечного множества. В основе этого понятия лежат естественные представления о сравнении множеств. Исходя из этих понятий словосочетания «мощности разнообразия (биоразнообразия)» можно определить как величину ответных реакций разнообразия (биоразнообразия) на воздействия внешней силы или характеризующие количество разнообразных элементов сообщества (экосистемы). В контексте данной работе понимать мощности разнообразия (биоразнообразия) как величину, характеризующую количество разнообразных видов сообщества (экосистемы), было бы более целесообразно.

В природе примеры, отражающие мощности разнообразия, многочисленные: множество элементарных частиц, множество химических элементов, множество биологических видов конкретного сообщества (экосистемы) и так далее. Если в последнем примере множество биологических видов конкретной экосистемы заменим на биоразнообразие экосистемы, то это говорит о мощности биоразнообразия вполне естественно.

В зависимости от природы воздействия внешней силы разнообразия (биоразнообразия) экосистема может уменьшаться или увеличиваться. Внешнее воздействие может быть природным (климатическим, экологическим) или искусственным (урбанизация). Вполне ясно, что чем выше урбанизация, тем меньше природного биоразнообразия. Хотя в последные годы научно-техническое развитие информационой технологии позволает антропогенной среде содержать богатое биоразнообразие. Примером является одна из современных технологий получения «мясных» белков из различных растительных основ. Это, в свою очередь, намного сокращает скотоводство вследствие сокращения пастбищных земель и т.д.

Важность рассматриваемого вопроса заключается в том, что, не изучая мощности биоразнообразия исследуемого географического ландшафта (независимо от масштаба местности), проведение какого-либо планирования народно-хозяйственных мероприятий может оборачиваться необратимым экологическим процессом. Все существующие в планетарном масштабе экологические катастрофы на сегодняшний день – следствие такого необдуманного подхода [1; 2]. Биоразнообразие – это основа существования цивилизации человечества на Земле и в настоящем, и в будущем, никакое искусственное «биоразнообразие» не может заменить естественное биоразнообразие. Любые проводимые мероприятия должны исходить из учета мощности биоразнообразия исследуемого географического ландшафта, чтобы после мы не навлекли на себя другую более глобальную экологическую проблему.

Далее параметр мощности биоразнообразия примем как функцию коэффициента мощности биоразнообразия и обозначим символом . По природе значение , непрерывное в интервале [0,1], описывается неравенством . Тогда его формализованное выражение можно представить в следующем виде:

 ,

здесь  – функция коэффициента мощности разнообразия (биоразнообразия);

 – число видов в биоразнообразии,

 – число особей -го вида биоразнообразия.

На основе вышеизложенного качественный вид параметра мощности биоразнообразия можно представить следующим образом.

Рисунок 1. Качественный вид функции коэффициента мощности разнообразия (биоразнообразия)

Исходя из данной формулировки, параметр мощности биоразнообразия теоретически может принимать значения 0 и 1. Значение ноль означает, что биологического вида не существует, значение 1 означает, что у всех видов количество особей равно, по одной штуке. В реальности такое сообщество с такой структурой биоразнообразия нереально, не имеет биологического смысла. Стремление значения мощности биоразнообразия к единице означает максимально выровненное обилие видов или частоту встречаемости особей видов в биоразнообразии [11; 12]. Значение  в пределах  имеет биологический смысл.

Если будем сравнивать природу функции коэффициента сложности биоразнообразия , частоту встречаемости особей видов  [5; 13] и индекс Шеннона биоразнообразия  [11] с параметром мощности биоразнообразия , тогда получим, что параметр мощности биоразнообразия , функция коэффициента сложности биоразнообразия  и частота встречаемости особей видов  пропорциональны, а индекс Шеннона  обратно пропорционален. Такое соотношения с точки зрения биологии целесообразно.

Взаимодействие экологических факторов приводит к структурным изменениям в биоразнообразии экосистем [9; 8; 3; 12; 13]. В таких случаях возможно варианты, что численность видов не изменится в биоразнообразии до и после структурных изменений, но значения функции коэффициента мощности биоразнообразия ( могут измениться, причиной этому служит изменение численность особей видов в биоразнообразии. При минимальном количестве видов и многочисленности особей видов в биоразнообразии значение функции коэффициента мощности биоразнообразия ( минимально, а при максимальной численности видов и малочисленности особей видов в биоразнообразии значение функции коэффициента мощности биоразнообразия ( максимально.

Эколог Брэдли Кардинале, помощник профессора университета Мичиган, провел исследовательскую работу по изучению связи между биологическим разнообразием водорослей и качеством воды, в результате чего он заявил, что раскрыл эту тайну: при дифференциации экологической ниши устойчивость среды естественно растет, потому что контроль распространяется повсюду [7; 10]. Из этого следует, что функция коэффициента мощности биоразнообразия (может служить показателем распространения контроля по экосистеме.

С учетом вышеизложенного можно предлагать следующую экспертного характера таблицу значения параметра мощности биоразнообразия.

Таблица 1.

Значения параметра мощности биоразнообразия 

           Такую таблицу можно применять при практических мероприятиях по планированию местности, географического ландшафта, по изменению социальной инфраструктуры, при градостроительстве, а также при проводимых научно-природоохранных работах. Одним словом, если мы хотим жить в унисон с природной «симфонией», другими словами, согласно природным правилам, мы обязаны исследовать мощности биоразнообразия вокруг себя, прежде чем проводить какое-то планирование местности. Это одно из необходимых условий сегодняшнего дня.

Заключение

Функция коэффициента мощности разнообразия (биоразнообразия) ( функция коэффициента сложности биоразнообразия  и частота встречаемости особей видов  пропорциональны, а индекс Шеннона  обратно пропорционален.

При минимальном количество видов и многочисленности особей видов в биоразнообразии значение функции коэффициента мощности биоразнообразия ( минимально, а при максимальной численности видов и малочисленности особей видов в биоразнообразии значение функции коэффициента мощности биоразнообразия ( максимально.

В двух различных экосистемах с одинаковой численностью видов  и различной численностью особей видов  функция коэффициента мощности разнообразия (биоразнообразия) ( различная.

Значение функции коэффициента мощности биоразнообразия ( еще может служить показателем уровня распространения контроля по всей экосистеме, то есть показателем дифференциации экологических ниш экосистемы.

Список литературы:

1. Бродский А.К. Введение в проблемы биоразнообразия. – СПб. : Издательство СПбГУ, 2002. – 143 с.
2. География и мониторинг биоразнообразия. – М. : Изд-во НУМЦ, 2002. – 253 с.
3. Гуламов М.И. Алгебра экологии : монография. – Ростов-на-Дону, 2021. – 64 с.
4. Гуламов М.И. О концепции «Экологическое поле выживаемости» // Universum: химия и биология. – 2021. – № 6 (84) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11707.
5. Гуламов М.И. О параметре сложности разнообразия // Universum: химия и биология. – 2017. – № 2 (32) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/4247.
6. Гуламов М.И. О природе обновления разнообразия // Universum: химия и биология. – 2017. – № 10 (40) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/5124.
7. Гуламов М.И. Размышления о природе разнообразия // Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. – 2016. – № 4 (22) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/3024.
8. Гуламов М.И. Теоретико-групповой подход к исследованию взаимодействия экологических факторов // Экологическая химия. – 2012. – Т. 21, вып. 1. – С. 1–9.
9. Гуламов М.И., Краснов В.С. Теория взаимодействия экологических факторов. – Тверь : Тверской госуниверситет, 2009. – 64 с
10. Конвенция о биологическом разнообразии. Институт биологии моря ДВО РАН. Институт «Открытое общество». Центр Интернет ДВГУ. Владивосток 1998–2003 / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.imb.dvo.ru/misc/trdap/ (дата обращения: 07.06.2014).
11. Мегарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. – М. : Мир, 1992. – 181 с.
12. Одум Ю. Экология. – М. : Наука, 1986. – Т. 2. – 376 с.
13. Gulamov M. On question of the dynamics of structural changes in biodiversity // Journal of science. – Lion, 2022. – № 31. – Р. 3–8.
14. Gulamov M. On the question of the mechanisms of structural changes in diversity // Danish Scientific Journal. – 2022. – № 65. – Р. 3–6.