Использование метода главных компонент для решения вопроса влияния высотной поясности и метеорологических условий на исследуемые признаки

(Sol), Stipa glareosa (Sol), Gueldenstaedtia monophylla (Sol), Gagea fedtschenkoana (R), Allium bellulum (R).

Таким образом, растительность обследованной территории имеет неоднородную структуру, дифференциация которой зависит от режима наполнения акватории, удаленности от уреза воды, почвенных условий и микрорельефа. В нашем случае,

непосредственно в прибрежной части, формируются сообщества с участием сорных однолетних видов - конопли сорной, череды трехраздельной, пажитника дугообразного. В связи с удалением от уреза воды и увеличением относительной высоты растительный покров сменяется на коренные степные сообщества.

Библиографический список

1. Кальная, О.И. Геоэкологические условия и особенности функционирования Шагонарского плеса Саяно-Шушенского водохранилища: автореф. дис. ... канд. - Барнаул, 2013.

2. Куминова, А.В. Растительный покров Улуг-Хемского района Тувинской АССР // Растительные сообщества Тувы. - Новосибирск, 1982.

3. Мальцева, Т.В. Растительность долины р. Улуг-Хем // Растительные сообщества Тувы. - Новосибирск, 1982.

4. Методические указания по оценке влияния гидротехнических сооружений на окружающую среду (РД 153-34.2-02.409-2003). - СПб., 2003.

5. Миронычева-Токарева, Н.П. Сукцессии растительности при затоплении и подтоплении степных экосистем в зоне Саяно-Шушенского водохранилища // Устойчивое развитие малых народов Центральной Азии и степные экосистемы: труды V Убсунурского международного симпозиума. - Кызыл; М., 1997.

6. Миронычева-Токарева, Н.П. Сукцессия растительности степных и луговых экосистем при затоплении и подтоплении в районе СаяноШушенского водохранилища / Н.П. Миронычева-Токарева, Е.В. Миляева // Интеграция ботанических исследований и образования: традиции и перспективы: труды Международной научно-практич. конф., посвященной 125-летию кафедры ботаники. - Томск, 2013.

7. Полевая геоботаника. - Л., 1976. - Т. V.

8. Самбуу, А.Д. Динамика видового состава травяных экосистем Улуг-Хемской котловины Саяно-Шушенского водохранилища // Степи Северной Евразии: материалы IV международного симпозиума. - Оренбург, 2006.

9. Самбуу, А.Д. Экологический мониторинг Саяно-Шушенского водохранилища в степной зоне Тувы / А.Д. Самбуу, О.И. Кальная, О.Д. Аюнова, Е.А. Доможакова, В.И. Забелин, Т.П. Арчимаева // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 1 [Э/р]. - Р/д: www.science-education.ru/101-5535.

Bibliography

1. Kaljnaya, O.I. Geoehkologicheskie usloviya i osobennosti funkcionirovaniya Shagonarskogo plesa Sayano-Shushenskogo vodokhranilitha: avtoref. dis. ... kand. - Barnaul, 2013.

2. Kuminova, A.V. Rastiteljnihyj pokrov Ulug-Khemskogo rayjona Tuvinskoyj ASSR // Rastiteljnihe soobthestva Tuvih. - Novosibirsk, 1982.

3. Maljceva, T.V. Rastiteljnostj dolinih r. Ulug-Khem // Rastiteljnihe soobthestva Tuvih. - Novosibirsk, 1982.

4. Metodicheskie ukazaniya po ocenke vliyaniya gidrotekhnicheskikh sooruzheniyj na okruzhayuthuyu sredu (RD 153-34.2-02.409-2003). -SPb., 2003.

5. Mironihcheva-Tokareva, N.P. Sukcessii rastiteljnosti pri zatoplenii i podtoplenii stepnihkh ehkosistem v zone Sayano-Shushenskogo vodokhranilitha // Ustoyjchivoe razvitie malihkh narodov Centraljnoyj Azii i stepnihe ehkosistemih: trudih V Ubsunurskogo mezhdunarodnogo simpoziuma. - Kihzihl; M., 1997.

6. Mironihcheva-Tokareva, N.P. Sukcessiya rastiteljnosti stepnihkh i lugovihkh ehkosistem pri zatoplenii i podtoplenii v rayjone Sayano-Shushenskogo vodokhranilitha / N.P. Mironihcheva-Tokareva, E.V. Milyaeva // Integraciya botanicheskikh issledovaniyj i obrazovaniya: tradicii i perspektivih: trudih Mezhdunarodnoyj nauchno-praktich. konf., posvyathennoyj 125-letiyu kafedrih botaniki. - Tomsk, 2013.

7. Polevaya geobotanika. - L., 1976. - T. V.

8. Sambuu, A.D. Dinamika vidovogo sostava travyanihkh ehkosistem Ulug-Khemskoyj kotlovinih Sayano-Shushenskogo vodokhranilitha // Stepi Severnoyj Evrazii: materialih IV mezhdunarodnogo simpoziuma. - Orenburg, 2006.

9. Sambuu, A.D. Ehkologicheskiyj monitoring Sayano-Shushenskogo vodokhranilitha v stepnoyj zone Tuvih / A.D. Sambuu, O.I. Kaljnaya, O.D. Ayunova, E.A. Domozhakova, V.I. Zabelin, T.P. Archimaeva // Sovremennihe problemih nauki i obrazovaniya. - 2012. - № 1 [Eh/r]. - R/d: www.science-education.ru/101-5535.

Статья поступила в редакцию 12.04.14

УДК 633/635:504.064.36:575.2

Opleuhin A.A., Streltsova T.A., Okasheva N.A., Kopylov M.A. USING THE PRINCIPAL COMPONENT ANALYSIS TO SOLVE THE ISSUE OF INFLUENCE ALTITUDINAL ZONATION AND METEOROLOGICAL CONDITIONS ON THE INVESTIGATED CHARACTERISTICS. The paper presents a statistical analysis of agronomic and biochemical characteristics of potato resulting ecological variety trials conducted over three years in the areas of different altitudinal zones. According to the results of the PCA, separate characteristics have been allocated and their variation depending on environmental factors and altitudinal zones have been assessed, their correlation is considered.

Key words: principal components analysis, ecological variety trials, potatoes.

Т.А. Стрельцова, д-р биол. наук, проф. каф. зоологии, экологии и генетики Горно-Алтайского гос. университета, г. Горно-Алтайск, E-mail: tomagorny@yandex.ru; А.А. Оплеухин, аспирант каф. зоологии экологии и генетики Горно-Алтайского гос. университета, г. Горно-Алтайск, E-mail: plymbym@rambler.ru; Н.А. Окашева, аспирант каф. зоологии экологии и генетики Горно-Алтайского гос. университета, г. Горно-Алтайск, E-mail: nur_lana87@mail.ru; М.А. Копылов, аспирант каф. зоологии экологии и генетики Горно-Алтайского гос. университета, г. Горно-Алтайск, E-mail: kopilov.m@mail.ru.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ГЛАВНЫХ КОМПОНЕНТ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ВОПРОСА ВЛИЯНИЯ ВЫСОТНОЙ ПОЯСНОСТИ И МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ИССЛЕДУЕМЫЕ ПРИЗНАКИ

В статье приведен статистический анализ хозяйственно-ценных и биохимических признаков картофеля, полученный в результате экологического сортоиспытания проводимого в течение трех лет в зонах различной высотной поясности. По результатам МГК выделены отдельные признаки и оценена их вариация в зависимости от факторов среды и высотной поясности, также рассмотрены их корреляции.

Ключевые слова: метод главных компонент, экологическое сортоиспытание, картофель.

Таблица 1

Сведения об экологических пунктах испытания коллекции

№ Название пункта Высота над уровнем моря, м Количество осадков (среднегодовое), мм Сумма положит. температур >10°С Безморозный период, дней

1 Улаган 2050 337 1140 52-58

2 Усть-Кокса 1100 346 1500 95

3 Майма 350 437 2182 120

Данные экологического сортоиспытания представляют сложный комплекс, характеризующийся большим объемом и сложной внутренней взаимосвязью. Это объясняется большим количеством регистрируемых признаков и влияющих на них факторов [1; 2].

Для решения задачи выявления влияния факторов среды, на группу признаков растительного организма, нами был использован подход, объединяющий метод главных компонент, рассмотрение корреляций и данных по средним значениям признаков.

Материалы и методы. Объектами исследования была коллекция сибирских и европейских генотипов картофеля разных групп спелости, испытанная в 2006-2008 году, в условиях разных экосистем горных территорий Республики Алтай. В экологическое испытание были включены 31 сорт: ранние - Агата и Артемис (Нидерланды), Антонина и Юбиляр (СибНИИСХиТ), Любава (КемНИИСХ), Удача (ВНИИКХ), Пушкинец (СП ГАУ), Горец, Белуха, Сувенир Горного Алтая (ГАГУ), Радуга (Южно-Урал. НИИСХ); среднеранние - Елизавета, Невский и Рождественский (СЗНИИСХ), Лина (СибНИИРС), Томич, Памяти Рогачева (СибНИИСХиТ), Удалец и Тулеевский (КемНИИСХ), Сентябрь (СибНИИСХ), Свитанок Киевский (Украина), среднеспелые и среднепоздние - Аспия (ВНИИКХ), Кетский и Накра (КемНИИСХ и СибНИИСХиТ), Никулинский (СЗНИИСХ), «Самара», Ба-лабай, Спиридон (Южно-Урал. НИИСХ), Супериор (США), Монастырский (ГАГУ), № 241 (ГАГУ и СибНИИРС).

Испытания проводились в зоне низкогорья (полигон Майма), среднегорья (Усть-Кокса) и высокогорья (Саратан, Малый Яломан) в течение трех лет. Регистрировались следующие признаки: масса клубней с куста, число клубней с куста, средняя масса одного клубня, содержание крахмала, содержание сухого вещества, содержание аскорбиновой кислоты.

Пункты испытания имели существенные отличия по климатическим и почвенным условиям, кроме того, разные годы испытаний значительно различались по метеорологическим условиям (таблица 1).

При проведении экспериментов использовали отечественные и зарубежные методики исследования экологической и генотипической изменчивости количественных и других признаков. Изучение экологической изменчивости элементов продуктивности картофеля в зависимости от вертикальной зональности проводилось путём экспедиционных, полевых и лабораторных и исследований согласно «Методическим указаниям по экологическому сортоиспытанию картофеля» [3], с привлечением и других современных методик [4; 5].

Полевые опыты размещались синхронно по вертикальной зональности (площадь делянок 7,5 м, повторность 4-х - кратная, размещение рендомизированное). При статистической обработке использовался дисперсионный анализ, метод главных компонент, корреляционный анализ, реализованные в ППП: STATISTICA [6; 7].

Результаты и обсуждение. В первую очередь был применен метод главных компонент (МГК). Первые две главные компоненты (ГК) охватывают 70% изменчивости, при этом вклад изучаемых факторов представлен следующим образом (таблица 2): вклад продуктивности в обе ГК составляет 0,2 в каждую; число клубней, содержание крахмала и сухого вещества дает почти такой же вклад в первую ГК, наибольший вклад во вторую ГК дал признак крупность - 0,4.

Из графика распределения (рис. 1) вариантов опыта в пространстве главных компонент следует, что варианты среднегорья размещаются в целом левее по первой ГК, высокогорья правее, все варианты высокогорья, располагаются высоко по второй ГК и правее по первой. В наибольшей степени по обоим компонентам выделяются варианты: низкогорье, 2006 год и высокогорье, 2006год, по первой компоненте они занимают крайнее правое положение, сильно отдаляясь от других вариантов. Эти же варианты на второй ГК занимают крайние положения: низкогорье (2006 год), имеет наименьшее значение, а высокогорье (2006 год) - наибольшее, из всех вариантов.

Таблица 2

Вклады исходных факторов в новые факторы метода главных компонент, на основе корреляций

Фактор 1 Фактор 2

Масса клубней с куста 0,207 0,201

Число клубней с куста 0,225 0,044

Крупность 0,032 0,400

Содержание крахмала 0,221 0,182

Содержание сухого вещества 0,230 0,169

Содержание аскорбиновой кислоты 0,085 0,005

Таблица 3

Корреляция между исходными переменными и полученными главными компонентами

Фактор 1 Фактор 2

Масса клубней с куста -0,769 0,517

Число клубней с куста -0,801 0,241

Крупность -0,304 0,728

Содержание крахмала 0,794 0,491

Содержание сухого вещества 0,810 0,474

Содержание аскорбиновой кислоты 0,493 0,078

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

2006 Низкогорье А 2006 Высокогорье Д 2006 Среднегорье

2007 Низкогорье  2007 Высокогорье  2007 Среднегорье

О 2008 Низкогорье • 2008 Высокогорье О 2008 Среднегорье

Рис. 1. Результаты применение метода главных компонент. Распределение выборок по вариантам факторов в пространстве главных компонент

Низкогорье

Высокогорье

Среднегорье

Рис. 2. Изменчивость средней массы клубней с 1 куста (г) всех испытуемых сортов в зависимости от условий вегетации и пункта испытаний. Вертикальные столбцы равны 0,95 доверительных интервалов

Среди исследуемых признаков, при рассмотрении средних арифметических данных, наиболее девиантными, в 2006 году, в низкогорье и высокогорье оказались выборки у признаков - продуктивность и количество клубней с куста (рис. 2, 3). В 2006 году в названных пунктах наблюдалась наибольшая продуктивность и количество клубней с куста. А наименьший показатель в высокогорье и низкогорье (в 2006 году) имели признаки - содер-

жание крахмала и содержание сухого вещества (рис. 4), при этом приведен только график содержания крахмала, так как вследствие высокой корреляции данные по содержанию сухих веществ имеют аналогичную структуру и показатели. В то время как, в среднем, в среднегорье была наименьшая продуктивность и количество клубней, и наибольшее содержание крахмала и сухого вещества.

н

ей

&

=к

о

X

ю

«

о

5

8

№

си

о

X

К

о

а

и

Низкогорье

Высокогорье

Рис. 3. Изменчивость показателя среднего числа клубней с 1 куста всех испытуемых сортов в зависимости от условий вегетации и пункта испытаний. Вертикальные столбцы составляют 0,95 доверительных интервалов

Низкогорье

Высокогорье

Среднегорье

Рис. 4. Изменчивость содержания крахмала (%) в клубнях всех испытуемых сортов в зависимости от условий вегетации и пункта испытаний. Вертикальные столбцы составляют 0,95 доверительных интервалов

Таблица 4

Коэффициенты корреляций исследуемых признаков

Масса клубней с 1 куста Число клубней с 1 куста Круп- ность Содержание крахмала Содержание сухого вещества Содержание аскорбиновой кислоты

Масса клубней с 1 куста 1,00 0,802 0,438 -0,334 -0,347 -0,222

Число клубней с 1 куста 0,802 1,00 0,155 -0,423 -0,470 -0,215

Крупность 0,438 0,155 1,00 -0,013 -0,015 -0,169

Содержание крахмала -0,334 -0,423 -0,013 1,00 0,880 0,331

Содержание сухого вещества -0,347 -0,470 -0,015 0,880 1,00 0,317

Содержание аскорбиновой кислоты -0,222 -0,215 -0,169 0,331 0,317 1,00

Приведенные данные так же согласуются с корреляцией признаков между собой и с ГК (таблица 3, таблица 4). Высока и достоверна (р=0,05) корреляция между числом клубней с 1 куста и массой клубней с 1 куста г=0,8, а также между содержанием сухого вещества в клубнях и содержанием крахмала г=0,88.

Заключение. Примененный подход позволяет при анализе экспериментальных данных не постепенно интегрировать най-

денные закономерности, а изначально рассмотреть всю совокупность полученных данных и закономерностей (при помощи метода главных компонент), и затем углубить анализ в направлении наиболее информативных блоков (корреляционный анализ, дисперсионный анализ, использование графиков и схем и пр.). Это уменьшает временные затраты при анализе, изначально выстраивая четкую схему анализа полученных результатов.

Библиографический список

1. Стрельцова, Т.А. Картофель в Горном Алтае: монография. - Новосибирск, 2007.

2. Стрельцова, Т.А. Рекомендации по внедрению адаптированных сортов картофеля в Горном Алтае. - Горно-Алтайск, 2009.

3. Методические указания по экологическому сортоиспытанию картофеля / сост. С.Н. Карманов [и др.]. - М., 1982.

4. Методические рекомендации по проведению исследований с картофелем. - УААН, Немешаево, 2002.

5. Методические указания по экологическому сортоиспытанию картофеля. - М., 1982.

6. Оплеухин, А.А. Сравнительная оценка методов статистической обработки данных при экологическом сортоиспытании картофеля»: учебное пособие / А.А. Оплеухин, Т.А. Стрельцова. - Горно-Алтайск, 2013.

7. Ефимов, В.М. Многомерный анализ биологических данных: учеб. пособ. / В.М. Ефимов, В.Ю. Ковалева. - СПб., 2008.

Bibliography

1. Streljcova, T.A. Kartofelj v Gornom Altae: monografiya. - Novosibirsk, 2007.

2. Streljcova, T.A. Rekomendacii po vnedreniyu adaptirovannihkh sortov kartofelya v Gornom Altae. - Gorno-Altayjsk, 2009.

3. Metodicheskie ukazaniya po ehkologicheskomu sortoispihtaniyu kartofelya / sost. S.N. Karmanov [i dr.]. - M., 1982.

4. Metodicheskie rekomendacii po provedeniyu issledovaniyj s kartofelem. - UAAN, Nemeshaevo, 2002.

5. Metodicheskie ukazaniya po ehkologicheskomu sortoispihtaniyu kartofelya. - M., 1982.

6. Opleukhin, A.A. Sravniteljnaya ocenka metodov statisticheskoyj obrabotki dannihkh pri ehkologicheskom sortoispihtanii kartofelya»: uchebnoe posobie / A.A. Opleukhin, T.A. Streljcova. - Gorno-Altayjsk, 2013.

7. Efimov, V.M. Mnogomernihyj analiz biologicheskikh dannihkh: ucheb. posob. / V.M. Efimov, V.Yu. Kovaleva. - SPb., 2008.

Статья поступила в редакцию 12.04.14

УДК 504.5:629.784

Puzanov A. V., Kirillov V.V., Bezmaternykh DM. ASSESSMENT OF CURRENT WATER - ECOLOGICAL SITUATION

AT THE POSITIONAL SPACE LAUNCHING SITE “VOSTOCHNY”. The paper describes the current water-ecological situation at the positional launching site “Vostochny” based on hydrological, hydrochemical and hydrobiological indices. The aftereffects of the spaceport construction on the ecosystems of the studied streams are assessed. Physical, chemical and biological self-purification potential of the water objects are defined.

Key words: launching site “Vostochny”, environmental assessment, stream.

A.В. Пузанов, д-р. биол. наук, проф., зам. директора ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: puzanov@iwep.ru;

B.В. Кириллов, канд. биол. наук, доц., зав. лаб. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: vkirillov@iwep.ru;

Д.М. Безматерных, канд. биол. наук, доц., зам. директора ИВЭП СО рАн, г. Барнаул,

E-mail: bezmater@iwep.ru

ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОЙ ВОДНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ ПОЗИЦИОННОГО РАЙОНА КОСМОДРОМА «ВОСТОЧНЫЙ»*

В работе охарактеризована современная водно-экологическая обстановка на территории позиционного района космодрома «Восточный» по гидрологическим, гидрохимическим и гидробиологическим показателям. Дана оценка последствий воздействия процессов строительства объектов космодрома на экосистемы изученных водотоков. Определен их потенциал физического, химического и биологического самоочищения.

Ключевые слова: космодром «Восточный», экологическая оценка, водотоки.

Ракетно-космическая деятельность (РКД), как и любой другой вид хозяйственной деятельности, оказывает существенное влияние на окружающую среду Одним из требований, предъявляемых к проектированию и созданию объектов наземной космической инфраструктуры является соответствие нормам современного природоохранного законодательства. Воздействию РКД в различной степени подвержены значительные по площади территории, в том числе позиционный район космодрома. Экологическое сопровождение РКД предполагает обследование и оценку степени экологического неблагополучия на данных территориях с целью комплексного определения влияния совокупности природных и техногенных факторов на состояние окружающей среды и выявления наиболее уязвимых участков территории. Оценка степени экологического благополучия должна опираться на экологические параметры влияния РКД на компоненты экосистем, разработанные с учетом результатов натурных и экспериментальных исследований по изучению воздействия РКД на природную среду. Среди задач экологического сопровождения РКД следует отметить также разработку прогноза изменения состояния объектов окружающей среды с учетом планируемой нагрузки и формирование предложений по управлению экологической обстановки на территориях, подвержен-

ных воздействию ракетно-космической деятельности [1]. Позиционный район космодрома - это территория, на которой располагаются объекты, предназначенные для сборки и подготовки ракет-носителей, разгонных блоков, космических аппаратов и осуществления пусков. Кроме того, в позиционном районе расположены предприятия, обеспечивающие жизнедеятельность основных объектов [2].

Цель работы - оценка современного экологического состояния и потенциала самоочищения водотоков позиционного района космодрома «Восточный».

Материалы и методы. В период с 17 по 25 сентября 2013 г. проведены экспедиционные исследования гидрологических, гидрохимических и гидробиологических характеристик водотоков, дренирующих территорию космодрома. Всего было обследовано 12 водотоков. В зависимости от размеров водотоков и расположения на территории космодрома, на каждой реке пробы отбирали на 1-4 участках, относительно равномерно расположенных вдоль по течению. Общее число обследованных участков -21 (рис. 1). При отборе, первичной обработке и лабораторных анализах использованы стандартные методы. Также проанализированы архивные и отчетные материалы, научные публикации по обследованным водотокам.