Материалы Четвертой конференции «Математическое моделирование в экологии» ЭкоМатМод-2015, г. Пущино, Россия

ПРЕИМУЩЕСТВА И ОГРАНИЧЕНИЯ ЭВОЛЮЦИОННО СТАБИЛЬНОЙ СТРАТЕГИИ КОРМОВОГО ПОИСКА ЛЕСНОЙ КУНИЦЫ MARTES MARTES L.

Владимирова Э.Д. 1, Морозов В.В.2

1Самарский аэрокосмический университет им. акад. С.П. Королева, Самара, Россия

[e-mail]

2Самарский аэрокосмический университет им. акад. С.П. Королева, Самара, Россия [e-mail]

Аннотация: эволюционно выработанные стратегии кормового поиска лесной куницы, осуществляемого по ранее сложившимся тропам, обладают признаками эффективности, оптимального распределения затрат и минимизации риска не найти в достаточном количестве искомые кормовые объекты.

Эмпирический материал собран в естественных биотопах обитания лесной куницы методом зимних троплений (пойменные леса Средней Волги). Рассматривается ситуация использования куницами в пищу мышевидных грызунов (основного кормового ресурса) при средних показателях плотности популяций хищника и жертвы. Исследовано поведение взрослых особей M. martes обоих полов, резидентов территории. Кормовой поиск проводится куницей на индивидуальной территории, состоящей из нескольких участков. Во время поиска грызунов особь идет «челноком» против ветра или в полветра. Ресурсы одного участка, обычно включающего несколько десятков локусов обитания мышевидных, используются лесной куницей на протяжении 1 – 3 суток, после чего особь переходит к другому участку. Переходы чаще ассоциированы со сменой направления ветра. Между последовательными использованиями одного и того же участка обычно проходит 1.5 – 3 недели. Добывая в среднем трех рыжих полевок в сутки, каждые четвертые сутки M. martes может обходиться без добычи (при условии, что особь не растет, не создает соматические запасы в предзимье и не выкармливает потомство). Суммарная область поиска обычно совпадает с индивидуальной территорией особи и конечна. Область поиска, приходящаяся на период в одни сутки, также конечна. Кормовой поиск и переходы ведутся по тропам, сложившимся на территории обитания данной субпопуляции M. martes в течение десятилетий. Кормовой поиск осуществляется в условиях ограничения энергетических и временных ресурсов. Положительное подкрепление (в том числе, пищевое), вызывая положительные эмоции, повышает вероятность повторения действия, отрицательное – снижает (Симонов, 2001). Перемещение по ранее сложившимся тропам конспецификов представляет собой форму подражательного поведения, отсроченного во времени. При кормовом поиске куница перемещается по тропе (одной из троп) от одного локуса, предположительно населенного грызунами, к другому, совершая кормопоисковые и исследовательские реакции (тесты t) на следах и тропах грызунов, возле зарослей кустарника, отдельных кустов, валежин, стволов деревьев. Локусы обитания мышевидных грызунов могут быть «проработаны» поисковыми и исследовательскими реакциями с различной интенсивностью, в зависимости от поступающей информации (ольфакторной, визуальной и слуховой), результатов тестов и воспоминаний о предыдущих результатах. Покормившись на участке 1 – 2 суток, особь «принимает решение» о продолжении кормового поиска на данном участке или переходит на другой участок. Теоретически, такое решение должно базироваться на накопленном особью опыте положительных подкреплений и максимизировать успешность добычи корма. Резкий градиент антропогенного фактора иногда приводит к элиминации на длительный срок ранее используемых участков. В ситуации высокой доли отрицательных результатов тестов на разных участках, особь переходит на замещающие корма.

Пусть места обитания грызунов xi в пределах локуса при перемещении особи по тропе нумеруются последовательно: i = {1,..., N}. Комплексный анализ части локуса a

31

Материалы Четвертой конференции «Математическое моделирование в экологии» ЭкоМатМод-2015, г. Пущино, Россия

осуществляется с помощью ольфакторного анализатора: a {x1 ,..., x N }. При перемещении,

ориентирующем особь вдоль постоянной тропы, ольфакторные сигналы ассоциируются особью со зрительными, создавая комплексную картину участка в воображении и памяти.

Действия во время поиска сопровождаются тестами t. Результаты тестов, например: t(i)= 0 ,

t(i +1)= 0 . Тест может отражать реальную ситуацию наличия грызунов в месте xi обитания

грызунов в пределах локуса (входящего в состав участка), либо давать ошибочный отрицательный результат. Комплексный анализ позволяет разделять область поиска на подобласти, минимизируя число проб (Альсведе, Вегенер, 1982). Ольфакторная оценка части локуса a позволяет осуществлять объединенные тесты, при которых куницей принимаются во внимание только положительные результаты тестов. Увеличивая протяженность участка a до пределов возможностей ольфакторного восприятия, особь повышает вероятность появления положительных результатов тестов.

Скорость перемещения лесной куницы по ходу кормового поиска не может быть высокой, она должна быть сопоставимой с физиологическими возможностями ольфакторного анализатора особи так, чтобы за один дыхательный цикл (вдох-выдох) особь проходила расстояние l1, не превосходящее l2, где l2 – дальность распознавания запаха

полёвок, находящихся под снегом, обусловленная физиологическими возможностями организма и погодными условиями (воздух поднимается от земли на поверхность снежного покрова вдоль стеблей и стволов):

a ≤ l1 ≤ l2 .

(1)

Низкая скорость характерна для локомоции M. martes шагом и двухчеткой, высокая – для локомоции галопом. При кормовом поиске куницы идут в пределах локуса обитания мышевидных грызунов медленными аллюрами. Выполнению неравенств (1) также способствует ход челноком (виляющий ход), уменьшающий расстояние по прямой (между начальной и конечной точками траектории), приходящееся на несколько дыхательных циклов, осуществляемых перемещающейся особью. Положительный результат кормопоискового теста обычно вызывает повторные реакции поиска особи в данном локусе. Результаты отдельных поисковых тестов и информации, поступившей от объединенных

ольфакторных проб частей локусов a ≈ {xi-1, xi, xi+1}, сохраняются некоторое время в памяти особи. Переход к другому кормовому участку может осуществляться M. martes по прошествию нескольких суток при условии средней успешности кормодобычи, также он может быть инициирован на сутки – двое раньше обычного срока переменой погоды, чаще сопровождающейся сменой ветра, или низкой успешностью добычи. Переходя на другой участок при смене ветра, особь как бы фиксирует в памяти информацию и последовательные результаты текущей серии тестов, наработанных на данном участке, ассоциированные с теми

или иными местами обитания грызунов (xi-1, xi, xi+1) и общим направлением перемещения. Нахождение искомого объекта повышает вероятность продолжения кормового поиска в данном локусе. Следы успешного кормового поиска гетероспецификов близкой экологии, населяющих эту же территорию, приводят к осуществлению особью M. martes кормопоисковых реакций. Таким образом, комплексная оценка лесной куницей подобласти поиска, дифференцированной результатами тестов, снижает энергетические затраты особи, а простое осуществление подражательного поведения освобождает особь от необходимости принятия рискованных решений по выбору мест кормового поиска.

Литература

Альсведе Р., Вегенер И. Задачи поиска. - М.: Мир, 1982. - 367 с. Симонов П.В. Лекции о работе головного мозга. – М.: Наука, 2001. – 95 с.

32

Материалы Четвертой конференции «Математическое моделирование в экологии» ЭкоМатМод-2015, г. Пущино, Россия

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ БЛОК ГИС В ЦЕЛЯХ ГОРОДСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ

Воробьева Т.А.1, Голубева Е.И.2, Могосова Н.Н.3, Тульская Н.И.4

Географическийфакультет МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия

1 [e-mail], 2 [e-mail], 3 [e-mail], [e-mail]

Аннотация: Рассмотрена структура ГИС для комплексной эколого-градостроительной оценки территории города. Показаны факторы, которые необходимо учитывать для интегральной оценки экологического состояния территории города.

1. Введение

Изменение природной среды, достигшее в последние десятилетия глобальных размеров, во многом вызвано стремительной урбанизацией. В процессе урбанизации формируется специфические городские ландшафты, в которых на небольшой площади сконцентрированы основные промышленные, транспортные, общественные и жилые объекты, соседствующие с природными компонентами среды (Перельман, Касимов, 1999). Экологические и социальные условия являются основными факторами определяющими качество городской среды. Решение экологических проблем должно занимать одно из важнейших мест в городском планировании. ГИС является одним из наиболее оптимальных инструментов исследования городского среды. Основной задачей геоинформационного моделирования является поддержка городского управления качеством окружающей среды, особенно для принятия решений с целью повышения экологической безопасности населения. Эффективность анализа текущей экологической ситуации вместе с выявлением причинноследственных связей между природными средами, социально-экономическими условиями и здоровьем населения во многом зависят от информационной поддержки.

2. Методология

Методологические принципы проведения оценки экологического состояния территории города базируются на нормировании уровня техногенного воздействия и состояния компонентов окружающей среды (ПДВ, ПДС, ПДК и др.). В связи с этим комплексный анализ городской среды, с применением ГИС должен осуществляться на основе интегральных оценок различных факторов (рисунок 1):

•природные факторы (геоморфологические, климатические характеристики, степень устойчивости ландшафтов);

•факторы состояния окружающей среды (загрязнение атмосферного воздуха, почвенного покрова, водных объектов и др.);

•градостроительные характеристики (функциональное использование, плотность застройки, степень озелененности и др.);

•медико-географические и социально-гигиенические факторы (плотность населения, медико-демографические показатели, заболеваемость).

Особое значение при составлении интегральной оценки экологической

напряжённости городской территории необходимо уделить тем территориальным единицам, по которым будет производиться анализ. А.Г Исаченко считал, что для общей экологической оценки необходимо использовать ландшафтный подход, при котором объектом исследования служит геосистема (Исаченко, 1992). Однако при таком исследование можно говорить только о совокупности природных условий, влияющих на жизнь людей, тогда как при крупномасштабном исследовании городской территории большее значение приобретают техногенные факторы дифференциации (Макаров и др., 2002).

33

Материалы Четвертой конференции «Математическое моделирование в экологии» ЭкоМатМод-2015, г. Пущино, Россия

ГИС эколого-градостроительного анализа территории города

(основные блоки)

Природные

Факторы состояния

Градостроительные

Медико-

факторы

окружающей среды

факторы

географические и

социально-

гигиенические

факторы

Покомпонентная оценка экологических и градостроительных

факторов в разрезе выделенных территориальных единиц

(основные слои)

геоморфологический,

загрязнение

функциональное

плотность населения,

климатический,

атмосферного воздуха,

использование,

медико-

степень

почвенного и

плотность застройки,

демографические

устойчивости

растительного покрова,

степень

показатели,

ландшафтов и др.

водных объектов

озелененности и др.

заболеваемость

Интегральная эколого-градостроительная оценка территории

Рисунок 1 - Структура ГИС для комплексной эколого-градостроительной оценки территории города

Поэтому, при экологической оценке городской среды необходимо опираться на территориально планировочные единицы. Это могут быть, как административные или муниципальные районы города, так и более дробные кадастровые сектора и районы, в зависимости от масштабов исследования и функционального назначения территории.

3. Заключение

Комплексная экологическая оценка городской территории является неотъемлемой частью городского планирования. Она позволяет обеспечить реализацию генерального плана города в части эколого-градостроительных требований с применением экономических, правовых и административных механизмов, включающих мероприятия по снижению воздействия на окружающую среду, реабилитацию природных территорий тем самым благотворно влияя на качество жизни населения города. Такая оценка не возможна без применения современных методов исследования, в частности ГИС

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 15-05-01788а)

Литература

Исаченко А. Г. Ресурсный потенциал ландшафта и природно-ресурсное районирование// Изв. РГО. 1992 Т.124

Вып.3. с.94-115.

Макаров В.З., Новаковский Б.А., Чумаченко А.Н. Эколого-географическое картографирование городов.- М. Научный мир, 2002.-196 c.

Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта.- М.:Астрея-2000, 1999.-768 с.

34