Теоретичні основи оптимізації інтродукційного процесу - Автореферат

Національна академія наук України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наукНакопичено велику кількість фактів та емпіричних закономірностей, деякі з теоретичних положень представлені у формалізованому вигляді, але незважаючи на це, теорія інтродукції рослин в точному розумінні цього слова не набула належного розвитку. На нашу думку, розвиток інтродукції рослин повинен базуватись на оптимізації експерименту з переселення рослин та системному уявленні про обєкти дослідження, а перехід від бінарної (матеріально-енергетичної) наукової концепції до тринітарної (матеріально-енергетично-інформаційної) є необхідною умовою її розвитку. З великого комплексу проблем, повязаних з інтродукцією рослин, актуальними на наш погляд залишаються прогнозування адаптаційної здатності рослин в нових еколого-географічних умовах, поняття інтродукційної одиниці, оцінка стійкості рослин до екстремальних факторів зовнішнього середовища, онтогенетична адаптація рослин та моделювання штучних угруповань (культурфітоценозів) з участю інтродуцентів і аборигенів. Мета дослідження - розробити теоретичні основи оптимізації інтродукційного процесу з позицій системних уявлень про функціонування живих організмів, розробити та реалізувати положення інформаційно-енергетичної концепції інтродукції рослин, нові кількісні методи оцінки взаємодії в системі “людина-рослина-оточуюче середовище”. ? Розробити алгоритм побудови бази даних з методів інтродукційного прогнозування, запропонувати нові кількісні методи визначення інтродукційної здатності рослин.Стисло розглядаються етапи розвитку інтродукції рослин та зміни теоретичних уявлень щодо процесу переселення рослин. Аналіз особливостей розвитку інтродукції рослин на сучасному етапі показує необхідність використання нових наукових концепцій дослідження. Це пояснюється: а) існуванням ряду фактів та емпіричних закономірностей, які не можуть знайти задовільне пояснення в рамках існуючих теорій; б) відсутністю загальної теорії інтродукції, що встановлює логічний звязок між окремими узагальненнями, гіпотезами та законами; в) відсутністю єдиної концептуальної основи для вивчення складної самоорганізуючої системи “організм - середовище”. Оптимізацію окремих складових етапів інтродукційного процесу (наукове прогнозування, експеримент та оцінка результатів інтродукції) ми розглядаємо як з позицій математичної теорії оптимума (досягнення екстремальних значень цільової функції ототожнюється з рішенням задач оптимізації інтродукційного процесу), так і з впровадженням методичних підходів (не формалізованих в кібернетичному розумінні терміну “оптимізація”), які забезпечують ефективність переселення рослин за низкою характеризуючих його показників. В історичному аспекті стисло розглянуто стан та перспективи розвитку трьох основних блоків інтродукційного процесу: наукове прогнозування (діагностика), експеримент (моделювання) та оцінка результатів інтродукції.Всі вони вкладаються у наведену градацію способів прогнозування, проте, не всі з них можуть бути використані в інтродукційному прогнозуванні. До екстраполяційних методів ми віднесли велику та різноманітну групу прийомів (способів) дослідження, які дозволяють здійснити прогноз результатів інтродукції для регіонів, що знаходяться за межами природних місцезростань рослин. Проведений аналіз можливостей їх використання в інтродукційному прогнозуванні свідчить про високу ефективність оцінки адаптаційної здатності рослин на підставі вивчення білкових комплексів насіння, сполук вторинного обміну, особливостей фотосинтезу кандидатів в інтродуценти та рівня плоїдності рослин. Специфічні концепції екстраполяційного прогнозування стосовно тропічних та субтропічних рослин сформувались на уявленні про екологічну амплітуду інтродуцентів, яка набуває прогностичного значення тільки при порівнянні екологічних параметрів рослин в природних умовах та оранжерейних режимах (метод еколого-географічного порівняння). Принципова відмінність інтерполяційного напрямку в прогнозуванні полягає в тому, що прогноз результатів інтродукції здійснюється для рослин, які зростають у проміжних екологічних умовах між тими, що вже були досліджені в раніше створених інтродукційних центрах.Інтродукційний експеримент проведено методом “родових комплексів”. Представлені у колекції види одного роду, хоч і являють собою відносно однорідну групу рослин, не завжди належать до однієї життєвої форми. Інтродукційний експеримент полягає у порівнянні між собою видів, що належать до однієї екобіоморфи, тобто таких, що мають близькі морфолого-фізіологічні особливості, які історично сформувалися в процесі пристосування до певних екологічних умов (Собко, Гапоненко, 1998). Тому порівняльне інтродукційне вивчення сукупності ознак видів одного роду доцільно проводити у межах екобіоморфи, яка представляє родовий комплекс чи його фрагмент.

Основний зміст дисертації