Публикации автора:
-
Methodology for hyperspectral imaging of pine shoots under laboratory conditions
Масштабный мониторинг фенологии растительности средствами дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), оснащенных спектральными сенсорами, дает уникальную информацию о состоянии растительного покрова, климатических процессах, развитии экологических систем. Вместе с тем дистанционная фенология вечнозеленых растений в отличие от листопадных растений, имеет ряд проблем. Это выбор эффективных для описания фенологии вегетационных индексов, диагностика состояний вегетации и покоя и др. Решить эти задачи можно в лабораторных условиях, в которых отсутствуют проблемы с пространственным, временным и спектральным разрешением, характерные для ДЗЗ. Вместе с тем, при спектральной съемке листьев или побегов растений с близкого расстояния остается проблема смешанных пикселей, объединяющих фон и растительный объект. Целью исследования был поиск оптимальной компоновки побегов сосны для гиперспектральной съемки в лабораторных условиях. Объектом исследования послужила Pinus sylvestris L. Протестированы два варианта компоновки побегов для гиперспектральной съемки в виде отдельного ауксибласта (первый вариант) и брахибластов, уложенных плотно в несколько рядов (второй вариант). Способ компоновки побегов сосны, существенно повлиял на средние значения нормализованного относительного индекс растительности (NDVI) и индекса фотохимического отражения (PRI), но не повлиял на значения индекса отношения содержания хлорофиллов к каротиноидам (ССI). При этом полиномиальные линии регрессий NDVI и PRI в первом и втором вариантах параллельны, а для ССI совпадают. Поэтому вариант компоновки побегов является не принципиальным для определения тренда временного ряда. Это может иметь значение для определения количественных характеристик фенологического развития сосны по временным рядам спектральных характеристик, таких как начало и завершение периода вегетации. Значения NDVI и ССI в обеих вариантах не распределяются по нормальному закону. Второй вариант компоновки побегов приближает распределение значений PRI к нормальному типу. Поэтому сезонная динамика сосны может быть описана в виде временных рядов медианы NDVI и ССI и временных рядов средней арифметической PRI.
-
Floristic diversity of segetal vegetation of agrocenoses of grain crops of the Northern Azov region
В структуре российского растениеводства лидирующее положение среди зерновых культур занимает озимая и яровая пшеницы. Более 70% посевов зерновых засорены в сильной и средней степени, поэтому очевидна необходимость борьбы с сорняками. Изучение флористического разнообразия сегетальной растительности является обязательным условием оценки состояния агроценозов и мер их защиты Сатья посвящена актуальной проблеме - описанию флористического состава сегетальной растительности агроценозов озимой пшеницы и ярового ячменя Северного Приазовья Проанализировано флористическое разнообразие сегетальной растительности агроценозов озимой пшеницы (Triticum aestivum) и ярового ячменя (Hordeum vulgare) Северного Приазовья. Приведены таксономический и биоморфологический анализы. Проведена классификация жизненных форм сегетальной растительности по И.Г.Серебрякову и К. Раункиеру. Исследования проводили на посевах озимой пшеницы и ярового ячменя в пределах Мясниковского, Неклиновского и Аксайского районов Ростовской области. Всего было выполнено 1106 геоботанических описаний (1082 описания на агроценозах озимой пшеницы и 24 описания на агроценозах ярового ячменя). Показано, что несмотря на значительное различие между количеством видов сорных растений в агроценозах озимой пшеницы и ярового ячменя, типологический состав сорного компонента во многом схож. Соотношение жизненных форм выявило преобладание однолетников яровых по И.Г. Серебрякову (38,5% для агроценозов озимой пшеницы и 45 % для агроценозов ярового ячменя) и терофитов по К. Раункиеру в посевах обоих культур (42,3% для агроценозов озимой пшеницы и 50% для агроценозов ярового ячменя).
-
Seasonal dynamics of NDVI among the maple species
В работе была предпринята попытка с помощью гиперспектральной камеры в контролируемых условиях лабораторного эксперимента получить уникальные кривые сезонной динамики значений NDVI, позволяющие идентифицировать виды клена. Объектами исследования послужили образцы Acer campestre L., Acer negundo L. и Acer saccharinum L. Съемка листьев кленов проводилась в лабораторных условиях с помощью гиперспектральной камеры Cubert UHD-185 при искусственном освещении. Для контроля результатов осуществлялось определение содержания хлорофилла а спектрофотометрическим методом. Исследования проводили в течение периода вегетации кленов от фенологической фазы «полное развертывание листьев» до фенологической фазы «начало осеннего расцвечивания листьев». Установлено, что сезонная динамика значения NDVI сходна с динамикой хлорофилла а, рассчитанной спектрометрическим методом. Эмпирические линии регрессии величины NDVI у всех трех видов клена в большинстве сроков съемки синхронны, в особенности в зоне максимума и минимума. Вместе с тем разница между видами кленов по NDVI выражена не так резко, как у хлорофилла а, хотя в большинстве сроков съемок значение NDVI у A. campestre выше, чем у остальных двух видов кленов. Предполагаем, что NDVI signature не может быть использована для разделения видов рода Acer. Однако, для идентификации родов, значительно различающихся по фенологии, использование NDVI signature является вполне возможной.
-
Identification of weed plant species in agrocenoses of winter wheat according to hyperspectral survey data
В работе предпринята попытка оценить возможность использования вегетационных индексов, рассчитанных по данным гиперспектральной съемки, для идентификации сорных видов растений в агроценозах озимой пшеницы. Объектами исследования послужили образцы Buglossoides arvensis (L.) I.M. Johnst., Galium humifusum M. Bieb., Lamium amplexicaule L., Setaria pumila (Poir.) Roem. & Schult. и Sinapis arvensis L. Изучение спектральных характеристик выбранных объектов проводились с использованием кадровой гиперспектральной камеры Cubert UHD185. Фиксировалось отраженное электромагнитное излучение от образцов в диапазоне 450–950 нм. По данным спектральной съемки было рассчитано по 80 вегетационных индексов для каждого образца. Для сравнения средних значений вегетационных индексов был применен однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA), метод Random forest (RF) и Principal component analysis (PCA). Полученные результаты подтверждают возможность использования гиперспектральных сенсоров для индентификации сорных видов растений в агроценозах озимой пшеницы по данным гиперспектральной съемки с помощью вегетационных индексов.
-
Catalpa speciosa (Warder ex Barney) Warder ex Engelm. и Armeniaca vulgaris Lam. в пространстве вегетационных индексов CARI, CRI2 и CSI5
В статье описывается опыт использования данных гиперспектральной съемки малогабаритной кадровой гиперспектральной камерой Cubert UHD 185 Firefly для идентификации двух видов деревьев Catalpa speciosa (Warder ex Barney) Warder ex Engelm. и Armeniaca vulgaris Lam. Камера фиксирует отраженное электромагнитное излучение от объектов в диапазоне от видимого до ближнего инфракрасного спектра, записывая данные размером 1000 × 1000 пикс. в виде одного панхроматического и 125-и гиперспектральных изображений, размером 50 × 50 пикс. Вследствие своих компактных размеров и малого веса камера может быть установлена на беспилотный летательный аппарат (БПЛА) и использована для целей мониторинга и инвентаризации зеленых насаждений. Применение методов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в мониторинге растительного покрова позволяет оперативно проводить исследование больших площадей, в том числе удаленных и труднодоступных за короткий срок, получая при этом больше информации и сводя к минимуму ошибки. Цель данной работы – сбор и анализ гиперспектральных данных для разработки технологии инвентаризации зеленых насаждений с использованием гиперспектрального комплекса на базе БПЛА. Всего для 7511 спектральных профилей двух исследуемых видов было рассчитано по три вегетационных индекса: Chlorophyll Absorption Ratio Index, Carotenoid Reflectance Index и Carter Stress Index. Показана возможность отличить два вида по спектральным характеристикам их листьев на примере Catalpa speciosa и Armeniaca vulgaris.
-
Конспект флоры Государственного природного заповедника «Утриш»
На полуострове Абрау в 2010 году был создан Государственный природный заповедник «Утриш» для сохранения уникальных природных комплексов сухих субтропиков Черноморского побережья Кавказа – гемиксерофильных реликтовых экосистем Северного Средиземноморья. Для его территории (Абрауский кластер), в проектных документах было приведено 859 видов сосудистых растений [Эколого-экономическое обоснование ..., 2009. Приложение Л]. В качестве дополнения к флоре заповедника «Утриш», строго в границах заповедника, за 2012 – 2015 годы исследований нами выявлено местонахождение 179 видов высших сосудистых растений. Также из предварительного списка было удалено 124 вида, наличие которых не было подтверждено гербарными сборами. Итогом проведения ревизии всех полученных материалов стал флористический список заповедника, включающий 914 видов сосудистых растений, который полностью приводится в PDF-файле данной статьи.
-
Ординация псаммофитной растительности песчаных массивов Дона
В работе приведены результаты ординационного анализа псаммофитной растительности песчаных массивов бассейна Дона, являющихся уникальными для России ландшафтами и резерватами биологического разнообразия.
-
Method for calculating the average expected heterozygosity of cenopopulations of Quercus robur L. (Fagaceae) from different ecotopes
В статье описываются два методических подхода по расчёту средней ожидаемой гетерозиготности ценопопуляций Quercus robur из разных экотопов. Изученные 13 ценопопуляций дуба черешчатого на территории Ростовской области, в зависимости от условий их произрастания, были разделены на три экотопа. Экотоп байрачных лесов – это древесные насаждения, которые произрастают только по склонам балок (байраков). Экотоп аренных лесов – это древостои, находящиеся на аренах (песчаных массивах надпойменных террас). Экотоп пойменных лесов – это ценопопуляции, расположенные в пойме реки. Исследование генетических характеристик ценопопуляций проводили методом ПЦР с использованием пяти олигонуклеотидных праймеров. Использовали метод межмикросателлитного анализа (ISSR-анализ). В первом методе расчёт средней ожидаемой гетерозиготности ценопопуляций Quercus robur из разных экотопов проводили с помощью средне взвешенного анализа, усредняя данные по каждой ценопопуляции входящей в экотоп. Во втором методе расчёта мы объединили изученные аллельные варианты (бинарные матрицы) по каждой ценопопуляции в три кластера (экотопа), и полученные общие матрицы пересчитали с использованием программы PopGen. Сравнение средних значений ожидаемой гетерозиготности ценопопуляций Quercus robur для каждого экотопа проводили попарно с использованием t-критерия Стьюдента. Все экотопы, рассчитанные на основе средне взвешенного анализа, характеризуются достоверными различиями по уровню ожидаемой гетерозиготности (Не) при уровне значимости p=0,05. Все экотопы, рассчитанные на основе общих матриц, характеризуются достоверными различиями по уровню ожидаемой гетерозиготности (Не)при уровне значимости p=0,01. Цель данной работы – провести сравнительный анализ двух предложенных методик расчёта средней ожидаемой гетерозиготности ценопопуляций Quercus robur из разных экотопов.
-
Study the informativeness of the marker system in the genetic analysis of coenopopulations of Bellevalia sarmatica (Pall. ex Georgi) Woronow using ISSR primers
В статье описываются основные характеристики информативности праймеров, такие как величина информационного полиморфизма (рolymorphism information content, PIC) для доминантных маркеров, эффективное мультиплексное отношение (effective multiplex ratio, EMR) и маркерный индекс (marker index, MI), разрешающая способность праймера (resolving power, Rp). Значение информационного полиморфизма (PIC) варьировало в пределах от 0,095 до 0,5 для праймеров UBC 811 и UBC 835, предел от 0 до 0,5 был характерен для праймеров UBC 857 и UBC 880. Наибольшим эффективным мультиплексным отношением характеризовался праймер UBC 811 (EMR=19,69), а наименьшим UBC 857 (EMR=0,42). Наибольшими значениями маркерного индекса (MI) характеризовались праймеры UBC 811 и UBC 835 (диапазон 1,871–9,845 и 0,780–4,105 соответственно). А наименьшими значениями маркерного индекса (MI) характеризовались праймеры UBC 857 и UBC 880 (диапазон 0–0,210 и 0–0,615 соответственно). Наибольшая разрешающая способность и количество генотипов, которое может быть диагностировано (х) было выявлено у праймера UBC 811 (Rp=25, х=154), а наименьшая у праймера UBC 857 (Rp=3,2, х=9). У всех праймеров оказалась высокая степень информативности (более 0,4), наиболее информативным был праймер UBC 811 (AvIb=0,5208). Показатели разрешающей способности (Rp) праймеров и эффективное мультиплексное отношение (EMR) показывают, что данная система «праймер-методика» и в целом используемая маркерная система пригодна для диагностики ценопопуляций Bellevalia sarmatica (Pall. ex Georgi) Woronow. Цель данной работы – изучить приемлемость использования выбранной маркерной системы.
-
Ассоциация Galio biebersteinii-Cephalarietum coriaceae Demina ass. nov. prov. в пределах Карачаево-Черкесии
Д. С. Дзыбов указывает на обычность бородачевников на Северном Кавказе [5], однако синтаксономическая проработка растительности Скалистого хребта на территории КЧР в этом отношении отсутствует [19]. Н. Л. Цепкова, обращаясь к синтаксономии рядом расположенных высокогорных луговых степей Центрального Кавказа, не рассматривает низкогорные степи с участием Bothriochloa ischaemum [13]. При характеристике разнообразия травяных сообществ южного передового и главного Кавказских хребтов приводятся только высокогорные типы растительности [16]. При принятии решений при синтаксономическом анализе использовалась работа Б. М. Миркина с соавторами [11]. Изученные сообщества с участием Bothriochloa ischaemum представляют луговые каменистые степи низкогорий Северного Кавказа. Они ксеромезофильного характера и объединены в новой ассоциации Galio biebersteinii–Cephalarietum coriaceae. Сообщества субассоциации G. b.–C. c. stipetosum caucasicae являются отражением более инсолируемых, часто засушливых экологических условий. Диагностическими видами служат редкие и исчезающие виды, многие из которых занесены в Красные книги РФ и КЧР. По структуре и физиономии изученные сообщества сходны с каменистой растительностью горных массивов Центральной и Юго-Восточной Европы – ксерофильные открытые степные травяные сообщества на поверхностных каменистых известняках и кремнеземистых субстратах, представленных в порядке Stipo pulcherrimae-Festucetalia pallentis Pop 1968. Как показал анализ имеющегося синтаксономического материала сопредельных территорий, выделенная северокавказская ассоциация Galio biebersteinii–Cephalarietum coriaceae не может быть отнесена ни к одному из трёх союзов порядка Bromopsietalia cappadocicae Saitov et Mirkin 1991 (Bromopsietalia cappadocicae Didukh in Saitov et Mirkin 1996), выделенного для ксерофитной травяной и полукустарничковой растительности Горного Крыма [12] и позже принимаемого в качестве синонима порядка Stipo pulcherrimae-Festucetalia pallentis [18], в связи с отсутствием диагностических видов этих союзов. На данном уровне синтаксономического анализа северо-кавказскую ассоциацию Galio biebersteinii–Cephalarietum coriaceae предлагается рассматривать в составе нового союза, включающего растительные сообщества обнажений известняков сниженных гор южного склона Скалистого хребта.