1157

1

УДК 630*561.24

Матвеев, С. М. Дендрохронология [Текст] : методические указания к выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения по направлению подготовки 250100 – Лесное дело / С. М. Матвеев ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2013. – 19 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 1 от 26 октября 2012 г.)

Рецензент канд. с.-х. наук, доц. О.В. Трегубов

Ответственный редактор д-р биол. наук, проф. С.М. Матвеев

3

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Для самостоятельного изучения курса "Дендрохронология" предлагается следующее учебное пособие:

Матвеев, С. М. Дендрохронология [Текст] : учеб. пособие / С. М. Матвеев. – Воронеж, 2001. – 88 с.

Для более прочного усвоения курса студенту заочной формы обучения дается контрольное задание, имеющее целью закрепить теоретические знания. Поэтому, прежде чем приступить к выполнению задания, студенту необходимо усвоить курс в соответствии с программой, приложенной в конце данных методических указаний.

Каждому студенту надо дать ответы на вопросы и выполнить практические задания (всего 9) одного из предлагаемых вариантов. Номер своего варианта студент устанавливает по цифре, которой заканчивается его номер зачетной книжки. Номера вопросов и заданий, входящих в вариант, приведены ниже.

Вопросы и задания с указанием их номеров необходимо полностью выписывать. Ответы на вопросы должны быть четкие, краткие, но исчерпывающие. Некоторые ответы, с целью их пояснения, желательно сопровождать схемами, графиками и рисунками.

При выполнении практических заданий предлагается использовать данные методические указания и учебное пособие.

4

Вконце контрольной работы необходимо привести библиографический список с указанием автора, названия, места и года издания использованной публикации.

Вслучае если контрольная работа не зачтена, всю ее переписывать не следует. Необходимо внести исправления лишь в те задания и ответы на вопросы, которые указаны рецензентом. В конце работы следует заново переписать условия неправильно выполненных заданий и привести исправленные ответы. Дополнения к ответам на вопросы также следует делать

вконце исправляемой работы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Раздел 1-2

1.Предмет " дендрохронология". Определение дендрохронологии.

2.Цели и задачи дендрохронологии и дендроклиматологии. Определение дендроклиматологии.

3.Области применения дендрохронологического анализа.

4.История развития дендрохронологических исследований. Пионерные дендрохронологические работы.

5.Дендрохронологические исследования в России: история развития.

6.Школа дендрохронологов США. Исследования А.Е. Дугласа.

7.Европейские школы дендрохронологов.

8.Основные центры дендрохронологических и дендроклиматических исследований в России.

9.Дендроклиматические исследования в Воронеже (пионерные работы, современное состояние).

10.Крупнейшие монографии по дендрохронологии и дендроклиматологии в России и в мире.

Раздел 3

11.Формирование годичного кольца у деревьев. Ложные и выпадающие кольца.

12.Сроки формирования ранней и поздней древесины.

13.Строение и функции ранней и поздней древесины, значение поздней древесины и доля ее в общем годичном приросте сосны, дуба.

14.Факторы, определяющие величину годичного прироста деревьев.

15.Основные элементы модели формирования узких годичных колец, предложенной Г. Фритсом.

5

Раздел 4

16.Основные принципы дендрохронологии.

17.Закон лимитирующих факторов, принцип отбора местообитаний, принцип чувствительности.

18.Принцип перекрестного датирования. Задача датировки.

19.Принцип повторности. Точность учета радиального прироста древостоев.

20.Необходимое количество образцов для обеспечения достоверности исследований (в абсолютных единицах и в относительных индексах). Способ учета годичного прироста древостоя по малому числу учетных деревьев.

Раздел 5

21.Ритмичность природных процессов. Иерархия ритмов.

22.Понятие солнечной активности. Цикличность солнечной активности. 23.Цикличность прироста деревьев и ее связь с солнечной активностью. 24.Цикличность в динамике прироста древостоев в лесостепи.

25.Поясните зависимость: солнечная активность → циркуляция атмосферы → климатические изменения → прирост деревьев.

Раздел 6

26.Назовите и охарактеризуйте методы датирования годичных колец. 27.Что такое "норма прироста"? Назовите математические и графические

методы нахождения нормы прироста. 28.Метод наименьших квадратов.

29.Метод скользящего сглаживания средних величин и весовое скользящее сглаживание (метод Шульмана).

30.Метод стандартных прямых линий (метод Дугласа) и метод графического выравнивания для разновозрастных древостоев (метод Комина).

31.Метод построения кривых максимально возможного прироста (метод Шиятова) и метод построения кривых средней нормы прироста (метод Оленина).

32.Расчет относительных индексов: цель, способ расчета.

33.Метод интегрально-разностных кривых и метод "фазового портрета" (метод Арбузова).

34.Определение объемного прироста древостоев.

35.Назовите методы изучения динамики радиального прироста во времени и связей с климатическими факторами.

36.Визуальный анализ рядов и метод наложенных эпох.

37.Гармонический анализ и анализ спектральной плотности рядов.

6

38.Статистические методы анализа (корреляционный анализ, регрессия признаков).

Раздел 7

39.Принципы прогнозирования. Возможности прогнозов.

40.Учет цикличности прироста деревьев в лесном хозяйстве.

41.Реконструкция и прогнозирование элементов климата.

42.Определение эффективности лесохозяйственных мероприятий по методике Т.Т. Битвинскаса.

Раздел 8

43.Основные направления изучения антропогенных воздействий на лес.

44.Метод биологической индикации техногенных воздействий на лес. Растение - индикатор. Растение - монитор.

45.Методы изучения антропогенных воздействий на лес (по Юкнису). 46.Результаты антропогенного воздействия на прирост, выявленные

дендрохронологическим методом.

47.Рекомендации по повышению устойчивости антропогенных лесов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Задание № 51 – 60.

Перечертить таблицу (прил. 1) данных измерений ширины годичных колец сосны обыкновенной, соответствующую номеру варианта контрольной работы, в тетрадь. Построить (на миллиметровой бумаге) график изменчивости прироста в зависимости от возраста (по данным таблицы).

Пояснения к выполнению задания

По оси абсцисс откладываются календарные годы, по оси ординат – ширина годичных колец в мм (i). Масштаб графиков выбирается произвольно с учетом удобства построения и последующего детального анализа графиков.

Задание № 61 – 70.

Провести стандартизацию данных измерений ширины годичных колец. Стандартизация данных (исключение влияния фактора возраста)

проводится в два этапа (раздел 6.2 учебного пособия). Первый этап: расчет "нормы прироста" (возрастной кривой).

Для расчета нормы прироста выполнить скользящее сглаживание исходных данных с 5-летним периодом сглаживания.

7

Пояснения к выполнению задания

При расчетах скользящих кривых, с 5-летним периодом сглаживания годичных колец, сумма ширины первых пяти замеров годичных колец делится на 5 и является средней нормой 3-го года, входящего в расчет. Далее ширина 1- го годичного кольца из суммы 5-ти годичных колец вычитается и добавляется 6-е годичное кольцо, затем вычитается 2-е и добавляется 7-е кольцо, а средняя многолетняя ширина годичного кольца относится последовательно к 4-му, 5-му году и т.д.

Метод скользящего сглаживания можно выразить и следующим образом:

с= (а + b +с + d + е) 5, где

a, b, с, d, е - последовательно меняющиеся замеры годичных колец; с - сглаженная ширина годичного кольца.

При расчете нормы прироста методом скользящего сглаживания теряются первые и последние замеры дендрохронологического ряда. При использовании 5-летних скользящих – по 2 года с каждой стороны.

Результаты расчетов оформляются в виде таблицы.

Задание 71 – 80.

Второй этап стандартизации данных измерений ширины годичных колец: расчет относительных индексов годичного прироста.

Пояснения к выполнению задания

Универсальная формула для расчета относительных индексов прироста следующая:

I = iF / iS 100 %,

где I - относительный индекс, в %,

iF - фактическая ширина годичного кольца,

iS – сглаженная ширина годичного кольца (или норма прироста данного года, рассчитанная любым корректным способом).

Относительные индексы годичного прироста являются одним из наиболее удобных способов отражения изменчивости ширины годичных колец в зависимости от климатических факторов.

Результаты расчетов оформляются в виде таблицы.

Задание 81 – 90.

Построить графики:

1)осадков вегетационного периода,

2)солнечной активности, выраженной в числах Вольфа,

3)относительных индексов прироста.

8

На основании визуального анализа графиков сделать заключение о связи динамики радиального прироста сосны обыкновенной с изменениями осадков вегетационного периода и солнечной активности.

Пояснения к выполнению задания

Все графики строятся на одном листе миллиметровой бумаги, один под другим, с одинаковым масштабом по оси абсцисс (годы). Значения осадков вегетационного периода по данным метеостанции "Воронеж" приведены в прил. 2. Значения солнечной активности, выраженной в числах Вольфа, приведены в прил. 3.

Перед проведением визуального анализа графиков и составлением заключения следует изучить главу 5 учебного пособия: ЦИКЛИЧНОСТЬ

ПРИРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ. ВЛИЯНИЕ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ НА ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПРИРОСТА ДЕРЕВЬЕВ.

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ "ДЕНДРОХРОНОЛОГИЯ" (выдержки)

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Дисциплина "Дендрохронология" является одной из специальных в учебном плане дисциплин, позволяющей дать инженеру лесного хозяйства профессиональные знания по вопросу роста и развития древостоев, устойчивости и стабильности лесных экосистем и исследовательские навыки в этой области. Она базируется на следующих дисциплинах:

-общеобразовательных: высшая математика, физика, экология, геофизика, гелиобиология, метеорология и климатология, вычислительная техника и программирование;

-специальных: физиология растений, дендрология, лесоведение, таксация леса.

Целью изучения дисциплины является профессиональная подготовка бакалавров лесного дела (направление подготовки 250100) в области дендрохронологии, изучения закономерностей многолетней динамики радиального прироста основных лесообразующих пород в связи с климатическими, биотическими, антропогенными факторами, с геомагнитной и солнечной активностью, выявления цикличности природных процессов и освоения принципов их реконструкции и прогнозирования.

Задачи дисциплины: изучение многолетней динамики прироста имеет важное значение для оценки лесосырьевых ресурсов, лесоводственно - экологической эффективности лесохозяйственных мероприятий, устойчивости и стабильности лесных экосистем, антропогенных трансформаций лесных

9

сообществ, для реконструкции и прогнозирования экологических условий и состояния лесных ценозов.

В результате освоения дисциплины студент должен знать:

-основные понятия и принципы дендрохронологии и дендроклиматологии; закономерности многолетней изменчивости прироста основных лесообразующих пород и древостоев в целом; факторы, определяющие величину годичного прироста деревьев, ранней и поздней древесины; особенности реакции прироста на экологические факторы в различных лесорастительных условиях; циклическую динамику природных процессов (в том числе - прироста деревьев); методы дендрохронологического анализа (отбора образцов, датирования древесных колец, изучения динамики радиального прироста деревьев и связей с климатом); дендрохронологического метода исследований в лесном хозяйстве, в целях прогнозирования динамики состояния лесных экосистем и климатических условий, для индикации антропогенных воздействий на лесные экосистемы;

уметь:

- определить цели и задачи исследования динамики радиального прироста древостоев; подобрать и описать объекты исследования; отобрать образцы для анализа; измерить ширину годичных колец деревьев и провести необходимую математическую обработку данных; выбрать методику обработки и анализа результатов измерений; проанализировать результаты исследования и сделать обоснованные выводы и заключения; применить полученные результаты в практической деятельности.

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

Дисциплину рекомендуется изучать путем систематической проработки лекционного материала, самостоятельной проработки рекомендуемой литературы и методических указаний к выполнению лабораторных работ. Домашние задания по лабораторным работам (самостоятельная работа) необходимо контролировать на каждом последующем занятии. Для обработки данных измерений ширины годичных колец (скользящее сглаживание средних величин, расчет относительных индексов и т.д.) рекомендуется использовать прикладные программы для персональных ЭВМ.