5.10.1. Пространственные показатели гамма-разнообразия

Наиболее корректно пространственные характеристики гамма-разнообразия выявляются по аэрокосмическим снимкам на основе измерений, произведенным по ним. Размерности частотно-пространственных характери­стик, а также некоторые информационные и морфометрические харак­теристики (энтропийная мера ландшафтного разнообразия, коэффициент ланд­шафтной неоднородности и др.) дают количественное выражение сложно­сти пространственной структуры экосистем. Здесь также гамма-разнообразие уменьшается с уменьшением пространственной неоднородности, укрупнением элементов пространственной структуры, выравниванием экологических усло­вий.

Наибольший интерес представляет антропогенная дифференциация экосистем. Пространственно-распределенное гамма-разнообразие антропогенных производных экосистем изменяется нелинейно: сначала ускоренно возрастает, а затем падает. На линейно возрастающем участке этой нелинейной функции рост гамма-разнообразия описывается числом возможных комбинаций п корен­ных составляющих и т производных:

.

Матрица частотно-пространственных характери­стик отражает этот процесс антропизации, хотя не дает ему вре­менной размерности. Так, например, в районе Каррыкольского стационара (Низменные Каракумы) в исходном состоянии 4 классов образуется 13 возмож­ных комбинаций [Виноградов, 1981]. При деградации на 4 стадиях дигрессии с 10 наблюдаемыми частотными разрядами возможны 1821 производная комбинациия. Наконец, при полной деградации разнообразие снова падает низко, вплоть до 4 классов. По-видимому, максимум энтропии соответствует максиму­му дестабилизации фитоценохоры при деградации в зоне экологического риска. Для оценки такого разнообразия М. Godron [1986] предложил близкую формулу исходя из состава сегментов (S) и их частотности (F):

.

5.10.2. Разномасштабные уровни гамма-разнообразия

В ряде картографических работ исследуются количественные критерии масштабной генерализации фитоценохор [Carry, Leslie, 1972]. При многоуровневом анализе гамма-разнообразия мерой разнообразия фитоценохор какого-либо одномерного показателя A_i (i = 1,2,...,l) на уровне _п может служить размер энтропии [Карпухин, Лебедев, 1972]:

,

где Р(А_i) – вероятности пространственного распределения фитоценохор А_i; _п – исследуемый иерархический уровень генерализации фитоценохор. В много­мерном случае, когда анализируется пространственное распределение совокуп­ности Z значений показателей А_i, b_j, C_k,..., энтропийная мера разнообразия определяется выражением:

.

В ходе генерализации пространственной структуры фитоценохор проис­ходит свертывание информации и преобразование исходной матрицы значений в матрицу меньшего размера. Отдельные группы ячеек стягиваются к сигналь­ным ячейкам, т. е. ядрам генерализации. Энтропия генерализованной простран­ственной структуры фитоценохор записывается как:

.

Разность показывает, на какую величину снижается неопределенность на уровне генерализацииi+S по сравнению с уровнем I. Для анализа двух (и более) - мерного показателя также используется аппарат вычисления услов­ной энтропии:

при ,

где используется условная вероятность j- и i-го определителей (по экологической ординации, по вероятности распознавания, относительному участию в обмене веществ и энергии, значимости информации). С повышением уровня генерализации условная энтропия экосистемы, как правило, повышается. По-видимому это происходит с переходом от конкретных карт к обобщенным, что приводит к снижению информативности хорологических единиц с уменьшением масштаба. Правда, разумная тематическая генерализация препятствует здесь безграничному росту энтропии.