Структурованість систем і її кількісна оцінка

Роберт Мак-Артур (1955) запропонував використовувавати загальновідому формулу К.Шеннона, що визначає ступінь впорядкованості системи для оцінки ступеня структурованості біоценозів:

k

H = –Σ P_ilogP_i,

i = 1

де P_i – ймовірність події, k – їх кількість.

При обчисленні різноманітності біоценозів величину, що виражає кількість інформації на один елемент (особину, одиницю біомаси тощо) позначають як Н

Інформація всього біоценоза чи його частини в одиниці простору дорівнює добутку

Н на кількість елементів і позначається як Н.

Н і Н вираховують відповідно за формулами:

H = – Σ n_ilog₂n₁/N;

H = – Σn_i/N log₂n_i/N,

N – загальна кількість елементів в біоценозі n – кількість елементів даної групи,

m – число груп.

Формула Шеннона широко використовується при визначені видового розмаїття біоценозів і будь яких угруповань. Так, угруповання, до складу якого входить 1000 особин 10 видів матиме максимальне значення видового розмаїття за умови. Коли кожний з видів представлений 100 особинами. Мінімальне розмаїття буде за умови, коли 1 вид нараховуватима 991 особину, а решта представлені по 1 особині кожний. Таким чином видове розмаїття максимальне у випадку еквітабельності (рівнопредставленості) всіх видів, що входять до угруповання. А інформація (видове розмаїття) всього угруповання тим вища, чим більшою кількістю видів воно утворене і чим більш рівномірно представлені окремі види в угруповані.

Видове розмаїття біоценозу як правило зростає в процесі екологічної сукцесії. Клімаксне угруповання відрізняється максимальним видовим розмаїттям.

Цей показник (як і інформацію екосистеми в цілому) можна ефективно використовувати в цілях діагностики стану різноманітних екосистем. Будь-який негативний вплив на екосистему неминуче призводить до зниження як видового розмаїття, так і інформації екосистеми в цілому.

При застосуванні інформаційних показників для характеристики екосистеми можна використовувати не лише видове розмаїття. Важливо також мати інформацію з розмаїття внутрішньопопуляційних характеристик, гільдій, консорцій, асамлей, ланцюгів живлення, життєвих циклів, стадій. геміпопуляційної структури тощо.

В якості оцінки неоднорідності (структурованості) угруповання за якоюсь ознакою можна використовувати індекс P:

^k√--- l₁ l₂…l_k

P = ––––––––––

l

Фізичною і фізико-хімічною основою реагування екосистем на пошкоджувальні впливи є закони термодинаміки і принцип Ле-Шательє-Брауна (Брагінський, 1995).

Поиск по сайту: