Теоретическое введение
На любой организм в процессе его жизненного цикла развития воздействует большое количество экологических факторов. В целом, их суммарное воздействие в соответствии с законом комплексного влияния экологических факторов за определенные промежутки времени способствует формированию у организма определенных анатомических, физиологических, морфологических и других особенностей. Такие особенности обычно носят адаптивный характер, т.е. направлены на улучшение приспосабливаемости организма к влиянию данного комплекса экологических факторов. Типичный пример такой адаптации – развитие карликовости у многих древесных пород в условиях сурового климата лесотундры.
В то же время влияние комплекса экологических факторов может оказывать негативное воздействие на организм. В этом случае показатели жизнедеятельности организма могут смещаться в область экологического пессимума (рис.). При этом часто отмечаются патологические изменения в организме, в ряде случаев даже носящих необратимый характер.
Рис. Области количественных показателей экологических факторов, определяющих уровень жизнедеятельности организма.
Анализ изменений, происходящих в организме под действием факторов окружающей среды, имеет не только научный характер в области экологии, физиологии живых организмов, но имеет прикладное значение, например, при биоиндикации окружающей среды, воссоздании картин изменений факторов окружающей среды во времени, например, в метеорологии, палеонтологии и т п.
Наиболее простым и доступным материалом при изучении влияния факторов окружающей среды на организм являются древесные растения. Поскольку жизненный цикл развития деревьев исчисляется десятилетиями и столетиями (у некоторых видов – тысячелетиями), то благодаря особенностям своей структуры они сохраняют особенности воздействия экологических факторов в виде ежегодного прироста древесины (так называемых годичных колец).
По спилу древесного ствола или керну (столбику древесины), извлеченному из живого дерева можно довольно точно определить не только его возраст, но и динамику его развития по годам, с ранних стадий онтогенеза. В настоящей лабораторной работе предлагается познакомиться с простейшим анализом влияния факторов окружающей среды на древесные породы путем обработки данных динамики прироста годичных колец.
Цель работы
1. Освоить методику изучения влияния факторов окружающей среды на живые организмы при помощи анализа прироста годичных колец у древесных растений.
2. Научиться выполнять статистическую обработку фактических данных, полученных при контроле состояния природных объектов, на примере простейших измерений.
Приборы и МАТЕРИАЛЫ
1. Спилы древесных пород (вид древесного растения указывается преподавателем).
2. Линейка.
3. Калькулятор.
4. Миллиметровая или разлинованная в клетку бумага.
Порядок выполнения работы
1. На полученном спиле дерева посчитать количество годичных колец и определить возраст дерева. Возраст определяется по формуле: T = (n + 2), где Т – возраст в годах, n - количество годичных колец. В первые 2 года жизни росток не образует видимых колец.
Определить год рождения дерева, если спилено оно в 2000г.
2. Измерить линейкой прирост годичных колец в мм, (х1i). Начинать следует от центра спила. Данные занести в таблицу 1.
3. Для получения среднестатистических данных повторить эту процедуру ещё дважды в других направлениях радиуса от центра спила (х2i, х3i).
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ
1. Рассчитать среднее значение прироста по годам 
среднегодовую величину прироста Х по формуле:
, где n - количество годичных колец.
Таблица 1.
| Годы жизни дерева, i, (начиная с третьего) | х1i | х2i | х3i |
|
| 
| S |
| 1980(пример) | 7.5 | 7.5 | 7.0 | 7.3 | |||
| 6.0 | 5.5 | 5.0 | 5.5 | ||||
| … | … | … | … | … | |||
| … | |||||||
| (дерево спилено) |
2. Найти величину среднеквадратичного отклонения S (СКО).
3. Для оценки правильности результатов определить доверительный интервал для средних значений измеряемых величин х
где tp – коэффициент Стьюдента, выбирается в зависимости от числа измерений п и доверительной вероятности р. Доверительная вероятностьзадаётся в зависимости от требований к точности измерений.
В данной работе для р = 0,95 и числа измерений n > 20 коэффициенты Стьюдента tp приведены ниже:
| число измерений n | tp |
| 1.73 | |
| 1.71 | |
| 1.70 | |
| > 30 | 1.64 |
Доверительный интервал Δх ограничивает область, внутри которой находится истинное значение измеряемой величины х с заданной доверительной вероятностью р:
Х - Δх < х < Х + Δх
С учётом доверительного интервала результат измерений записывается в виде
х = Х ± Δх
Δх называют абсолютной погрешностью измерений.
4. Рассчитать относительную погрешность измерений в процентах:
Все результаты расчётов представить в виде таблицы 3:
Таблица 3.