Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Тенденции в средних параметрах среды и пороги экстремальных событий

При определения тенденции как скорости изменения средних параметров среды, следует помнить, что небольшое изменение средней величины может привести к существенному увеличению (или уменьшению) частоты экстремальных событий, влияющих на устойчивость экосистемы. Например, относительно небольшое изменение среднего значения Х0 ряда случайной величины Х распределенной по нормальному закону (или закону Гаусса, рис 1.а) может привести к тому, что при неизменной дисперсии D0, чаще будут наблюдаться случаи когда величина Х превышает некоторый порог +ЭП, после которого наступает экстремальное для экосистемы событие. Примером величин, имеющих нормальное распределение могут служить температура воздуха и давление у земной поверхности. Увеличение средней температуры за год, при неизменности дисперсии (разброса значений), почти однозначно должно привести к увеличению числа дней с очень высокой и уменьшению дней с низкими температурами. Очевидно, что компоненты экосистемы региона будут чаще испытывать тепловой стресс.

Примеров, к чему приводит увеличения числа событий выше и ниже пороговой величины для экосистем можно привести множество. Яркой иллюстрацией этому является факт исчезновения большого числа популяций бабочки Euphydryas Editha («шахматные пятна») в Северной Америке. Например, сильная засуха 1975-1977 года в Калифорнии вызвала исчезновение 5 из 21 популяции бабочек. Горные популяции в этом случае сохранились, но и они подверглись дальнейшему сокращению. Поучительна история популяции Е. еditha локализованной на высоте 2400 метров в Siera Nevadas (Снежные Горы с испанского), интенсивно изучавшейся на протяжении 20 лет. Три последовательных климатических события привели к её полному исчезновению. Первая катастрофа произошла весной 1989, когда очень малый снежный покров привел к массовому и необычно синхронному появлению взрослых особей уже в апреле, что очень рано по сравнению с обычным вылетом в июне. В апреле цветение трав только началось и большинство особей погибло от истощения. Годом позже также небольшой снежный покров снова привел к раннему вылету. В этом случае взрослые бабочки, адаптированные к солнцу и летней жаре, не вынесли «нормальный» майский шторм со снегом. Каждое из описанных событий сократило популяцию на порядок. Развязка наступила 2 годами позже, когда необычно для лета низкая температура -50 С, связанная с холодным фронтом 16 июня 1992, прошедшим без обычного для таких событий снега, погубила почти 97% растений Collinisa. Сами бабочки уже закончили лет и оставили молодь (гусениц), которые хотя и пережили холод, но умерли от истощения т.к. именно это растение являлось их единственной пищей.

Увеличение частоты событий лежащих выше или ниже пороговой может существенно влиять и структуру популяции. Так максимальные температуры ниже 28 0 С при инкубации морской черепахи (Graptemys) приводят к появлению самцов, а выше 300 С, только самок. Африканские слоны (Loxodonta Africana) размножаются круглый год, но доминирующие самцы совокупляются в влажные годы, а субдоминантные в сухие. Продолжительность дождливых и засушливых сезонов и их комбинации приводит здесь к изменению генетической структуры популяции.

3.3. Тенденция во вторых моментах распределения.

Увеличение частоты экстремальных явлений как выше +ЭП, так и ниже -ЭП может происходить и при постоянном значении средней величины X1=X0 (т.е. в обычном смысле «без тенденции к изменению» величины!) для этого достаточно увеличения дисперсии, как аналога энергии колебаний ряда (рис. 1 б). При проведении практических вычислений меры отклонения случайной величины X, распределенной по нормальному закону от её математического ожидания (среднего) используется среднеквадратичное отклонение σ = D1/2. Что «эффективнее» сдвиг среднего или увеличение дисперсии, зависит от природы системы и самих величин параметров. Можно предположить, что увеличение числа отклонений параметров среды в обе стороны от среднего параметра может быть более опасно по крайней мере в ряде случаев (для популяций бабочек), в других одностороннее изменение среднего (примеры слонов и черепах).

Наконец, возможно одновременное изменение и среднего и дисперсии с изменением типа распределения (рис 1 в), что может привести к тому частота экстремумов резко возрастет. Примером изменения и среднего значения и дисперсии может служить тенденции в изменении снежного покрова на территории России, описывающего на 90% первой и второй основной ортогональной компонентой ряда (рис.2). Утверждать, что замеченная тенденция для севера средней Сибири увеличения покрова на +40 см и уменьшения его Южном Урале на –40 см за 50 лет будет продолжается с данной скоростью нельзя. Дело даже не в том, что могут произойти изменения атмосферной циркуляции. Высота снежного покрова, как и многие природные величины не имеет нормального распределения, т.к. ограничены с одной стороны нулем.

Для величин не имеющих нормального распределения, зависимости в триаде среднее -дисперсия - порог экстремальности гораздо сложнее. Например, распределение частота интенсивностей осадков имеет вид гамма-распределения. При определении тенденций распределении таких величин или следует оценивать вероятные изменения отдельно для каждого интервала величин, т.е. кроме среднего и дисперсии рассматривать моменты распределения третьего и более порядков.

На рис.3 показано например, что повторяемость сильных осадков, часто ведет по иному, чем средние величины. Количество дней с сильными осадками (>20 мм) на западе СССР (1936-1994) росло почти 4% за 10 лет, носам рост количества осадков был незначителен. На Азиатской части СССР осадки даже падали 1,5% за десятилетие, а количество сильных возрастало на 2% в год. В других регионах изменения носить более резкий характер. Например, на севере Японии перераспределение между сильными и слабыми осадками настолько велико, что рост числа сильных осадков сопровождался общим уменьшением количества осадков в 4% за десятилетие.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
ЛеКция 3. Критерии качества окружающей среды | Мониторинг отдельных загрязнителей и среды в целом
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 234; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.012 сек.