Визначення віку дерева з використанням найпростіших математичних прийомів
Скільки років дереву? Це питання досить часто задають діти.
Перш за все потрібно зрозуміти, що зовнішні ознаки (висота, окружність стовбура) залежать від породи дерева, від специфіки умов, в яких воно виросло (на галявині, узліссі чи в частіше), від екологічних потреб дерева (світлолюбна або тіньовитривала, вологолюбна або посухостійка і ін.) і відповідності цих потреб конкретних екологічних умов, в яких воно виросло, від ступеня рекреаційного навантаження на дане місце і так далі.
Точне визначення віку дерева, як відомо, по річним кільцям можливе або після спилювання дерева, або за допомогою спеціального невеликого бура, використовуваного в своїй практиці лісівниками. У лісознавстві накопичилися наукові відомості про річних кільцях і тих відомостях, які можуть бути розгадані за їхніми зовнішніми ознаками. Однак, ці відомості стануть захоплюючим відкриттям, якщо з хлопцями організувати роботу по їх вивченню.
Крім цього відомості про вік тісно пов'язані з конкретними умовами існування дерева або навіть лісу, що становить інтерес як теоретичний, так і практичний, так як відомості. одержувані протягом декількох років можуть говорити про зміну умов середовища за цей період часу. Варіанти такої роботи зі свого досвіду пропонуємо нижче.
Вивчення річних кілець по спиляли
В даний час, на жаль, спиляні дерева, пеньки - не рідкість. Рубка дерев може переслідувати різні цілі: вирубка для звільнення місця під будівництво, в лісотехнічний практиці використовуються різні види рубок, наприклад, для освітлення лісу, санітарна рубка і так далі. Роботу з хлопцями можна організувати як на спиляних дерев, так і на пнях.
Робота з визначення віку дерев може проводитися в 2 етапи. Завдання першого етапу - визначення усередненого значення товщини приросту деревини (товщини річного кільця) у дерева конкретної породи по спиляли.
Річне кільце - приріст деревини за 1 рік. Величина річного кільця, як відомо, залежить від сприятливості весняно-літнього періоду, від достатку тепла і вологи. Тому ширина річного кільця, що з'явився за рік з теплим і вологим літом може бути в 2 рази більше, ніж з холодним і сухим. З цієї ж причини приріст деревини з південного боку значно ширше, ніж з північної.
При цьому слід відрізняти на спилі деревину від кори і серцевини, оскільки не дивлячись на те, що серцевина і кора змінюються за розмірами з віком, але значно менше і ця похибка буде мінімальною, а співвідношення їх по відношенню до деревини і загальної площі досить стабільно. Для цього необхідний підрахунок усередненого статистичного результату, тобто на кожному пні (для «чистоти» дослідження необхідно провести вимірювання більш ніж, на 10 пнях) визначити середню товщину річного кільця.
Послідовність дій для виконання цього завдання може бути наступною.
1.На пні або спилі визначити довжину кола по зовнішньому його контуру (L).
2.Ізмеріть діаметр і радіус кола спила (відповідно D і R).
3. Визначити яку частину радіуса (діаметра) займає сумарна довжина кори і серцевини і висловити її в процентах, прийнявши за 100% довжину всього радіуса (діаметра).
4.Ізмеріть товщину всієї деревини по радіусу (М, в мм).
5.Посчітать кількість річних кілець і визначити вік дерева (С).
6.Определіть середню товщину річного кільця (приросту деревини за рік, К) (в мм), по формулі КСР = М / С.
Всі відомості заносяться в таблицю 1
Таблиця 1 Визначення середньої товщини річного кільця дерев (назвати породу)
Маючи достатню кількість спилов різних дерев однієї породи можна з певним ступенем точності визначити середню товщину річного кільця. Для цього відомості останньої колонки (7) підсумовуються і знаходиться середнє арифметичне від суми. Слід звернути увагу і на відомості колонки 5, середнє арифметичне від суми значення якої також краще знайти. Ці дані необхідні для визначення приблизного вік не спиляного дерева, яке проводиться на другому етапі.
Визначення приблизного віку дерев з використанням значення приросту деревини.
Визначення приблизного віку проводиться з використанням відомостей, отриманих на першому етапі. Ще раз слід пам'ятати, що такі відомості правомірно використовувати тільки для тієї породи, за якими були вимірювання. Роботу можна провести в такій послідовності дій:
1.Ізмеріть окружність стовбура на висоті 1м 30см.
2. Визначити діаметр і радіус ствола за формулою, як це було зроблено раніше.
3. Перевести усереднену величину суми товщини кори і серцевини, виражену у відсотках прийнявши довжину радіуса за 100% - в міліметри за формулою.
4.Визначите товщину деревини по відношенню до всього діаметру, радіусу, використовуючи усереднене значення суми довжини кори і серцевини по радіусу, (з величини радіуса відняти значення суми кори і серцевини).
де М - товщина деревини по радіусу,
Р1 - сума значення кори і серцевини по радіусу.
4. Обчислити вік дерева, розділивши значення товщини деревини по радіусу на усереднене значення річного приросту.
Всі дані заносяться в таблицю 2
Таблиця 2 Визначення приблизного віку дерева
Досвід показує, що інтерес до цієї роботи значно підвищиться, якщо перед вимірами і обчисленнями запитати хлопців їх припущення про вік дерева. В цьому випадку всі наступні дії будуть перевіркою їх інтуїтивного припущення.
Здається, що ці прийоми можна використовувати для різних дерев, навіть тих, які ростуть на пришкільній ділянці, якщо експериментально отримати в процесі практичної роботи на першому етапі (або взяти готові відомості з таблиць) усереднене значення приросту деревини конкретної породи дерева. При цьому, на нашу думку, точність визначення віку зростає, і похибка становитиме приблизно 5%. Здається, що значення такої роботи не тільки в перевірці гіпотези і бажанні знайти істинний відповідь на це питання, а ще й в тому, що після такої роботи з'являється неформальний природний інтерес до вивчення живої природи і дослідницької діяльності.
Визначення життєвого стану дерев і сприятливості умов їх проживання з використанням відомостей про вік дерева.
Питання про те, чи добре живеться дереву в цьому лісі або на пришкільній ділянці, сприятливі умови для його існування є екологічним по суті.
У лісівницької практиці часто використовують поняття «бонітет лісу», який характеризує ступінь сприятливості умов для проживання деревних організмів на якій-небудь ділянці лісу. Чим сприятливіші довкілля, тим більший приріст дає дерево не тільки в товщину, а й у висоту. Виділяють 5 класів бонітету. 5 клас характеризує найсприятливіші умови для існування, коли приріст у висоту мінімальний, відповідно 1 клас - найсприятливіші умови проживання. Дерева одного і того ж вік можуть відрізнятися по висоті на кілька метрів, тому що вони виросли в умовах різного ступеня їх сприятливості і тому відносяться до різних класів бонітету. Значення класів бонітету листяних порід поміщені в таблиці 3
Знаючи висоту дерева і його вік можна визначити клас бонітету і отже ступінь сприятливості факторів середовища.
Для лісників вік посадок не є загадкою, оскільки всі посадки знаходяться тривалий час на обліку, відомий вік дерев, рік посадки вік посадкового матеріалу, всі ці відомості є на специфічних картах лісівників. Людям цієї професії бонітет як характеристика лісотехнічний важлива для того, щоб знати, коли деревина досягне своїх максимальних технічних якостей, щоб отримати після вирубки більше деревини.
У дерев, які виросли природним шляхом, вік можна визначити вищезгаданим способом. Для визначення висоти також не потрібно складних дій. Можна скористатися способом подібних трикутників. Для цього необхідно взяти лінійку (краще довжиною від 20 до 30 см), розташувати її вертикально на витягнутій руці, відійти від дерева на відстань, при якому верхній край лінійки співпаде з верхівкою дерева, а нижній з його підставою і виміряти відстань до дерева рулеткою. Після цього для визначення висоти необхідно провести обчислення за формулою,
Н - висота дерева, В - відстань до дерева,
F - довжина лінійки, Z - довжина витягнутої руки.
По таблиці класу бонітету, знаючи приблизний вік і висоту можна визначити клас бонітету.
Таблиця 3
Визначення бонітету лісу в залежності від його висоти (по Власової, 1986)
Цікавими можуть бути результати, отримані про тих деревах, які ростуть на пришкільній ділянці, в наших дворах, в найближчих парках і тим більше для дерев-довгожителів, адже міські умови існування змінюються постійно. Це матеріал і для того, щоб задуматися над тим як поліпшити умови існування дерева, адже саме дерева рятують жителів міст від шкідливих викидів в атмосферу і це питання тому стає далеко не простою. Для проведення цих робіт не потрібно далеко ходити, не потрібні складні і дорогі прилади, не важко зробити відповідні обчислення, а результати можуть бути дуже цікавими, особливо, якщо організувати багаторічні спостереження за цими ж деревами і проводити вимірювання хоча б раз в 5 років.
Для організації довгострокових досліджень можна запропонувати таблицю 5
Окружність стовбура на висоті 1м 30 см
Клас бонітету дерева
Відомості про морфометрических показниках (зовнішній будові), віком і умовах існування дерев ділянки (назвати якого)
При цьому статус ОЖС (оцінки життєвого стану дерева) визначається по книзі «Ми вивчаємо ліс» під ред. Самкової В.А. Стор.
Ми вважаємо, що для багаторічних спостережень зручною буде таблиця 6, що показує динаміку по одному з цих показників
Зміна висоти дерев (наприклад) за 10 років на пришкільній ділянці
Лабораторна робота: 1 стор.