СПОСОБ АНАЛИЗА ДИНАМИКИ РОСТА В ОНТОГЕНЕЗЕ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ЛИСТЬЕВ БЕРЕЗЫ ОКОЛО АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

Название	СПОСОБ АНАЛИЗА ДИНАМИКИ РОСТА В ОНТОГЕНЕЗЕ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ЛИСТЬЕВ БЕРЕЗЫ ОКОЛО АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ
Разработчик (Авторы)	Мазуркин Петр Матвеевич, Кудряшова Анастасия Игоревна
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2597643
Дата регистрации	01.04.2015
Правообладатель	Мазуркин Петр Матвеевич
Область применения (класс МПК)	G01D 21/00 (2006.01)
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к городскому земельному кадастру и городской местности с деревьями березы, растущими около городской автомобильной трассы с интенсивным движением, а также к инженерной биологии и биоиндикации окружающей воздушной среды измерениями качества ростовых органов различных видов растений, преимущественно древесных растений, например, проб в виде листьев древесных растений с про-стой и небольшой листовой пластинкой: липы, клена полевого или американского, березы, тополя. Из-за различной реакции листьев у разных пород древесных растений на загрязненность воздуха, предлагаемое техническое решение относится преимущественно к березе.

Предлагаемое изобретение может быть также использовано при экологическом и технологическом мониторинге за молодыми древесными растениями, произрастающими около автомобильных трасс с интенсивным движением, в частности, за молодняками лесных деревьев, а также за качеством городских парков и других насаждений, естественного облесения пустырей, бывших строительных и иных площадок рекультивации земель, залежей земель сельскохозяйственного назначения, находящихся около автомобильных трасс с сильным загрязнением воздуха.

Технический результат - расширение функциональных возможностей анализа динамики роста и развития учетных листьев березы за счет выявления биотехнических закономерностей влияния расстояния до группы листьев, расположенных в кроне березы по сторонам света на висячих ветвях, от края автомобильной дороги в виде бордюра, а также высоты расположения каждого учетного листа над поверхностью почвы, на динамику роста учетных листьев на всем протяжении вегетационного периода в онтогенезе по максимумам значений измеренных параметров этих же учетных листьев, кроме того, полного факторного анализа пяти параметров каждого учетного листа (вегетационный период, максимальные длина и ширина, максимальные периметр и площадь) с ранжированием качества по месту в рейтинге каждого учетного листа и добротности измерений по каждому из пяти параметров учетного листа, а также трехфакторных моделей влияния расстояния от края автомобильной дороги, высоты расположения группы учетных листьев над поверхностью почвы и азимута расположения групп учетных листьев на максимальные значения параметров у групп учетных листьев.

Этот технический результата достигается тем, что способ анализа динамики роста в онтогенезе загрязненных листьев березы около автомобильной дороги, включающий укладку подложки с белой поверхностью снизу на измеряемый лист, а на лист сверху накладывают прозрачную палетку для картографических измерений, причем продольную ось листа растения совмещают с одной из линий сетки палетки, затем лист через прозрачную палетку с сеткой фотографируют, после фотография помещается в память компьютера, а измерения параметров листа выполняют по клеткам сетки палетки на увеличенном изображении листа, согласно изобретению около автомобильной трассы с интенсивным движением на обочине выбирают учетное дерево березы и замеряют перпендикулярно дороге расстояние от середины корневой шейки до кромки бордюра, расположенной со стороны дороги, затем в кроне дерева на удобной для измерений высоте внутри кроны дерева выделяют локальные зоны на висячих ветвях примерно по сторонам света, причем на каждой висячей ветви березы выбирают группу из не менее 5 учетных листьев, каждый из которых отмечают меткой, затем до примерного центра каждой из четырех локальных зон на висячих ветвях рулеткой измеряют расстояние по радиусу кроны от вертикальной оси ствола дерева, расположенной в середине корневой шейки, а также миллиметровой линейкой измеряют высоты у группы учетных листьев от поверхности почвы, после этого с учетом угла наклона линии бордюра к северному направлению рассчитывают расстояния от дороги до вертикальной линии ствола у каждой группы учетных листьев на висячих ветвях, затем статистическим моделированием выявляют многофакторные закономерности влияния высоты расположения учетного листа над поверхностью почвы, расстояния от дороги на изменение четырех параметров учетных листьев в виде длины и ширины листа, периметра и площади листа.

За вегетационный период по суткам от начала распускания почек листьев до конца вегетационного периода каждого учетного листа выполняют фотографирование через прозрачную палетку с сеткой 2 2 мм, а затем за период онтогенеза у каждого учетного листа принимают продолжительность времени с даты начала распускания почек до даты опадения каждого из учетных листьев.

По всем не менее 20 учетным листьям, принятым на четырех локальных зонах внутри кроны дерева на висячих ветвях по сторонам света, статистическим моделированием выявляют среднестатистические закономерности динамики онтогенеза в четырех группах учетных листьев по сторонам света по четырем параметрам учетных листьев: длины и ширины листа, периметра и площади листа.

Из измеренных данных по динамике роста учетных листьев выбирают параметры листьев с максимальными значениями, относительно которых совместно с периодом онтогенеза от распускания почек до опадения каждого учетного листа выполняют полный факторный анализ, а также выполняют рейтинг отдельных учетных листьев по качеству и пяти показателей по добротности измерений.

Рассматривают среднюю динамику поведения групп из не менее пяти листьев березы, расположенных на висячих ветвях по сторонам света, в онтогенезе в зависимости от расстояния от края автомобильной дороги и высоты расположения каждой группы листьев над поверхностью почвы, причем внутри кроны дерева березы можно выделять разные локальные зоны на висячих ветвях с учетом сторон света, азимут принимается примерно по сторонам света: 0 для севера, 90 градусов для востока, 180 градусов для юга и 270 градусов для запада, при этом принятие с одной локальной зоны на одной висячей ветви не менее 5 учетных листьев достаточно для идентификации тренда цикла онтогенеза с волновой составляющей у биотехнической закономерности по четырем первичным параметрам (длина, ширина, периметр, площадь) учетных листьев.

Расстояние от края дороги до локальной зоны в кроне березы на висячей ветви влияет на рост и развитие группы из не менее пяти учетных листьев по четырем параметрам аналогично влиянию азимута, поэтому при многофакторном анализе измеренные значения азимута по четырем сторонам света исключают.

После выявляют закономерность динамики поведения за весь цикл онтогенеза группы учетных листьев по измеренным 20 учетным листам по всему дереву березы, а также по четырем группам листьев в разных локальных зонах по сторонам света по максимальным значениям параметров учетных листьев.

Сущность изобретения заключается в том, что около автомобильной трассы с интенсивным движением на обочине выбирают учетное дерево березы и замеряют перпендикулярно дороге расстояние от середины корневой шейки до кромки бордюра, расположенной со стороны дороги, затем в кроне дерева на удобной для измерений высоте внутри кроны дерева выделяют локальные зоны на висячих ветвях по сторонам света, причем на каждой висячей ветви березы выбирают группу из не менее 5 учетных листьев, каждый из которых отмечают меткой в виде куска белой нитки, привязанной к основанию листа на черешке.

Сущность изобретения заключается также в том, что от середины корневой шейки до примерного центра каждой из четырех локальных зон на висячих ветвях рулеткой измеряют расстояние по радиусу кроны от вертикальной оси ствола дерева, расположенной в середине корневой шейки, а также миллиметровой линейкой высоты у каждого учетного листа от поверхности почвы, после этого с учетом угла наклона линии бордюра к северному направлению рассчитывают расстояния от дороги до вертикальной линии у каждой группы учетных листьев на висячих ветвях.

Сущность изобретения заключается также и в том, что за вегетационный период по суткам от начала распускания почек листьев (по дате начала вегетационного периода время  принимается равным нулю для всех не менее 20 учетных листьев ) до конца вегетационного периода (в день опадания каждого учетного листа) в периоде онтогенеза каждого учетного листа выполняют фотографирование через прозрачную палетку с сеткой 2 мм, а затем за период  онтогенеза у каждого учетного листа принимают продолжительность времени с даты начала распускания почек до даты опадения каждого из учетных листьев.

Сущность изобретения заключается также и в том, что по всем не менее 20 учетным листьям, принятым на четырех локальных зонах внутри кроны дерева на висячих ветвях по сторонам света, статистическим моделированием выявляют среднестатистические закономерности динамики онтогенеза в четырех группах учетных листьев по сторонам света по четырем параметрам учетных листьев: длины и ширины листа, периметра и площади листа.

Сущность изобретения заключается также и в том, что из измеренных данных по динамике роста учетных листьев выбирают параметры листьев с максимальными значениями, относительно которых совместно с периодом онтогенеза от распускания почек до опадения каждого учетного листа выполняют полный факторный анализ, а также выполняют рейтинг отдельных учетных листьев по качеству и пяти показателей по добротности измерений.

Сущность изобретения заключается также и в том, что статистическим моделированием выявляют многофакторные закономерности влияния высоты расположения учетного листа над поверхностью почвы, расстояния от дороги и стороны света на четыре параметры учетных листьев в виде длины и ширины листа, периметра и площади листа.

Новизна технического решения заключается в том, что впервые рассматривается средняя динамика поведения групп из не менее пяти листьев березы, расположенных на висячих ветвях по сторонам света, в онтогенезе в зависимости от расстояния от края автомобильной дороги и высоты расположения каждой группы учетных листьев над поверхностью почвы.

При этом каждый учетный лист измеряется без срезки от растения и через прозрачную палетку для картографических измерений фотографируется, например, применением сотового телефона с памятью для хранения фотографий, как один цельный объект. А сами измерения на компьютере на увеличенном до формата А4 фотографии учетного листа выполняются по клеткам через 2 мм у прозрачной палетки. Причем до фотографирования продольная ось листа растения совмещается с одной из линий примерно в середине ширины палетки.

Положительный эффект заключается в том, что внутри кроны дерева березы можно выделять разные локальные зоны на висячих ветвях с учетом сторон света. При этом азимут принимается примерно по сторонам света: 0 для севера, 90 градусов для востока, 180 градусов для юга и 270 градусов для запада. Принятие с одной локальной зоны на одной висячей ветви не менее 5 учетных листьев достаточно для идентификации тренда цикла онтогенеза с волновой составляющей у биотехнической закономерности по четырем первичным параметрам (длина, ширина, периметр, площадь) учетных листьев.

Положительный эффект заключается также в том, что расстояние от края дороги до локальной зоны в кроне березы на висячей ветви влияет на рост и развитие группы из не менее пяти учетных листьев по четырем параметрам аналогично влиянию азимута, поэтому при многофакторном анализе измеренные значения азимута по четырем сторонам света можно исключить.

Положительный эффект также заключается в том, что впервые точно можно выявлять закономерности динамики поведения за весь цикл онтогенеза группы учетных листьев по измеренным 20 учетным листам по всему дереву березы, а также по четырем группам листьев в разных локальных зонах по сторонам света по максимальным значениям параметров учетных листьев.

Таким образом, предлагаемое научно-техническое решение обладает существенными признаками, новизной и положительным эффектом. В научно-технической и патентной литературе информационных материалов, порочащих новизну предполагаемого изобретения, нами не обнаружено.

На фиг. 1 дана схема расположения ствола дерева березы относительно края автомобильной дороги с показом четырех групп учетных листьев по сторонам света с учетом расстояния от края дороги до середины этих групп учетных листьев; на фиг. 2 дан вид сбоку на ствол дерева березы с показом двух групп учетных листьев на висячих ветвях с измерением средней высоты расположения группы учетных листьев над поверхностью почвы; на фиг. 3 приведен спутниковый снимок части города Йошкар-Ола, на котором стрелкой показано дерево березы, причем вершина стрелки ориентирована на учетное дерево березы примерно с восточной стороны; на фиг. 4 показан увеличенный спутниковый снимок учетного дерева березы, причем локальные зоны расположены внутри кроны березы; на фиг. 5 приведена фотография учетной березы с висячими ветвями (на переднем плане), поверхность почвы и расположение слева бордюра автодороги; на фиг. 6 даны фото 15.05.2014 по сторонам света четырех листьев для предварительных измерений параметров учетных листьев; на фиг. 7 приведены пространственные графики изменения четырех параметров у всех 20 учетных листьев в зависимости от времени цикла вегетационного периода и номера листа; на фиг. 8 показаны графики среднестатистической закономерности для пяти учетных листьев динамики в цикле онтогенеза четырех параметров учетных листьев, расположенных на висячих ветвях на северной стороне от ствола дерева березы; на фиг. 9 - то же на фиг. 8 на восточной стороне; на фиг. 10 - то же на фиг. 8 на южной стороне; на фиг. 11 - то же на фиг. 8 на западной стороне; на фиг. 12 - то же на фиг. 8 по всем 20 учетным листьям на дереве береза по четырем параметрам; на фиг. 13 показаны графики ранговых распределений вегетационного периода и четырех параметров формы листьев березы; на фиг. 14 даны графики влияния расстояния от дороги на вегетационный период и четыре параметра формы листьев березы; на фиг. 15 - то же на фиг.14 по влиянию высоты расположения учетных листьев березы над поверхностью почвы; на фиг. 16 - то же на фиг.14 по влиянию периода вегетации каждого учетного листа березы; на фиг. 17 - то же на фиг.14 влияния максимальной длины учетных листьев; на фиг. 18 - то же на фиг.14 влияния максимальной ширины учетных листьев; на фиг. 19 - то же на фиг.14 влияния максимального периметра учетных листьев на фиг. 20 - то же на фиг.14 влияния максимальной площади поверхности учетных листьев березы.

Способ анализа динамики роста в онтогенезе загрязненных листьев березы, произрастающей около автомобильной дороги, например, в вегетационном периоде от одновременного начала распускания почек до опадения каждого учетного листа, включает такие действия.

В отличие от прототипа по аналогу выбранный учетный лист не срезают, а помечают меткой в виде бирки с номером учетного листа на белой нитке, привязанной к основанию учетного листа за черешок. Измерению подвергают каждый учетный лист. Поэтому способ измерения индивидуален, а выявление закономерностей - групповое по не менее 5 учетным листьям, выделенным в кроне дерева березы по висячим ветвям, расположенным примерно по сторонам света. При этом у всех не менее 20 учетных листьев за начала онтогенеза популяции принимают одну календарную дату распускания почек, а за конец онтогенеза принимают календарные даты у каждого учетного листа.

К каждому измеряемому листу без его повреждений подводится прозрачная палетка для картографических измерений с сеткой с делениями 2 2 мм, причем вручную берут пальцами левой руки за черешок учтенного листа, а палетку укладывают сверху на учетный лист. Затем палетку прижимают к листу и держат левой рукой так, чтобы не сорвать учетный лист. После этого в правую руку берут сотовый телефон, и лист через прозрачную палетку фотографируют.

При этом продольная ось листа дерева совмещается с одной из линий сетки палетки примерно в середине палетки.

После проведения всех действий со всеми учетными листьями не менее 10 раз до дня их опадения фотографии помещаются в память компьютера, а измерения длины, ширины, периметра и площади листа выполняют по клеткам сетки палетки на увеличенном до формата А4 изображении учетного листа растения. После проведения измерений у необходимой группы учетных листьев статистическим моделированием выявляют биотехнические закономерности изменения параметров листьев в зависимости от времени в сутках цикла онтогенеза (вегетационного периода).

До проведения измерений фотографическое изображение каждого учетного листа вначале увеличивают до формата А4, например, располагая измеряемый лист вдоль длинной стороны формата А4, причем четкость изображения здесь не имеет значения - лишь бы хорошо были видны малые клетки у сетки палетки для их последующего подсчета.

Измерения параметров учетных листьев проводят за полный вегетационный период по суткам от начала одновременного распускания почек листьев до опадения каждого из популяции учетных листьев по фотографиям каждого учетного листа. Причем первое фотографирование выполняют не менее чем через неделю и не позже чем три недели после распускания почек листьев дерева. В течение времени вегетационного периода проводят измерения параметров по фотографиям учетных листьев несколько раз. При этом от даты одновременного распускания почек всех учетных листьев и до опадения каждого учетного листа текущее время в сутках принимают за влияющую переменную с разным вегетационным периодом для каждого учетного листа.

Около автомобильной трассы с интенсивным движением на обочине выбирают учетное дерево березы и замеряют перпендикулярно дороге расстояние от середины корневой шейки до кромки бордюра, расположенной со стороны дороги. Затем в кроне дерева на удобной для измерений высоте внутри кроны дерева выделяют локальные зоны на висячих ветвях примерно по сторонам света. Причем на каждой висячей ветви березы выбирают группу из не менее 5 учетных листьев, каждый из которых отмечают меткой. Затем до примерного центра каждой из четырех локальных зон на висячих ветвях рулеткой измеряют расстояние по радиусу кроны от вертикальной оси ствола дерева, расположенной в середине корневой шейки, а также миллиметровой линейкой измеряют высоты у группы учетных листьев от поверхности почвы.

После этого с учетом угла наклона линии бордюра к северному направлению рассчитывают расстояния от дороги до вертикальной линии ствола у каждой группы учетных листьев на висячих ветвях. Затем статистическим моделированием выявляют многофакторные закономерности влияния высоты расположения учетного листа над поверхностью почвы, расстояния от дороги на изменение четырех параметров учетных листьев в виде длины и ширины листа, периметра и площади листа.

По всем не менее 20 учетным листьям, принятым на четырех локальных зонах внутри кроны дерева на висячих ветвях по сторонам света, статистическим моделированием выявляют среднестатистические закономерности динамики онтогенеза в четырех группах учетных листьев по сторонам света по четырем параметрам учетных листьев: длины и ширины листа, периметра и площади листа.

Из измеренных данных по динамике роста учетных листьев выбирают параметры листьев с максимальными значениями, относительно которых совместно с периодом онтогенеза от распускания почек до опадения каждого учетного листа выполняют полный факторный анализ, а также выполняют рейтинг отдельных учетных листьев по качеству и пяти показателей по добротности измерений.

Рассматривают среднюю динамику поведения групп из не менее пяти листьев березы, расположенных на висячих ветвях по сторонам света, в онтогенезе в зависимости от расстояния от края автомобильной дороги и высоты расположения каждой группы листьев над поверхностью почвы.

Причем внутри кроны дерева березы можно выделять разные локальные зоны на висячих ветвях с учетом сторон света, азимут принимается примерно по сторонам света: 0 для севера, 90 градусов для востока, 180 градусов для юга и 270 градусов для запада. При этом принятие с одной локальной зоны на одной висячей ветви не менее 5 учетных листьев достаточно для идентификации тренда цикла онтогенеза с волновой составляющей у биотехнической закономерности по четырем первичным параметрам (длина, ширина, периметр, площадь) учетных листьев.

Расстояние от края дороги до локальной зоны в кроне березы на висячей ветви влияет на рост и развитие группы из не менее пяти учетных листьев по четырем параметрам аналогично влиянию азимута, поэтому при многофакторном анализе измеренные значения азимута по четырем сторонам света исключают. После выявляют закономерность динамики поведения за весь цикл онтогенеза группы учетных листьев по измеренным 20 учетным листам по всему дереву березы, а также по четырем группам листьев в разных локальных зонах по сторонам света по максимальным значениям параметров учетных листьев.

Формула изобретения

1. Способ анализа динамики роста в онтогенезе загрязненных листьев березы около автомобильной дороги, включающий укладку подложки с белой поверхностью снизу на измеряемый лист, а сверху - прозрачной палетки для картографических измерений, причем продольную ось листа растения совмещают с одной из линий сетки палетки, затем лист через прозрачную палетку с сеткой фотографируют, после фотография помещается в память компьютера, а измерения параметров листа выполняют по клеткам сетки палетки на увеличенном изображении листа, отличающийся тем, что на обочине автомобильной трассы с интенсивным движением выбирают учетное дерево березы и замеряют перпендикулярно дороге расстояние от середины корневой шейки до кромки бордюра, расположенной со стороны дороги, затем внутри кроны дерева на удобной для измерений высоте выделяют локальные зоны на висячих ветвях примерно по сторонам света, причем на каждой висячей ветви березы выбирают группу из не менее пяти учетных листьев, каждый из которых отмечают меткой, затем до примерного центра каждой из четырех локальных зон на висячих ветвях рулеткой измеряют расстояние по радиусу кроны от вертикальной оси ствола дерева, расположенной в середине корневой шейки, а также миллиметровой линейкой измеряют высоты у группы учетных листьев от поверхности почвы, после этого с учетом угла наклона линии бордюра к северному направлению рассчитывают расстояния от дороги до вертикальной линии у каждой группы учетных листьев на висячих ветвях, затем статистическим моделированием выявляют многофакторные закономерности влияния высоты расположения учетного листа над поверхностью почвы, расстояния от дороги на изменение четырех параметров учетных листьев в виде длины и ширины листа, периметра и площади листа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что за вегетационный период по суткам от начала распускания почек листьев до конца вегетационного периода каждого учетного листа выполняют фотографирование через прозрачную палетку с сеткой 22 мм, а затем за период онтогенеза у каждого учетного листа принимают продолжительность времени с даты начала распускания почек до даты опадения каждого из учетных листьев.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что по всем не менее 20 учетным листьям, принятым на четырех локальных зонах внутри кроны дерева на висячих ветвях по сторонам света, статистическим моделированием выявляют среднестатистические закономерности динамики онтогенеза в четырех группах учетных листьев по сторонам света по четырем параметрам учетных листьев: длины и ширины листа, периметра и площади листа.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что из измеренных данных по динамике роста учетных листьев выбирают параметры листьев с максимальными значениями, относительно которых совместно с периодом онтогенеза от распускания почек до опадения каждого учетного листа выполняют полный факторный анализ, а также выполняют рейтинг отдельных учетных листьев по качеству и пяти показателей по добротности измерений.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что рассматривают среднюю динамику поведения групп из не менее пяти листьев березы, расположенных на висячих ветвях по сторонам света, в онтогенезе в зависимости от расстояния от края автомобильной дороги и высоты расположения каждой группы листьев над поверхностью почвы, причем внутри кроны дерева березы можно выделять разные локальные зоны на висячих ветвях с учетом сторон света, азимут принимается примерно по сторонам света: 0 для севера, 90 градусов для востока, 180 градусов для юга и 270 градусов для запада, при этом принятие с одной локальной зоны на одной висячей ветви не менее пяти учетных листьев достаточно для идентификации тренда цикла онтогенеза с волновой составляющей у биотехнической закономерности по четырем первичным параметрам (длина, ширина, периметр, площадь) учетных листьев.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояние от края дороги до локальной зоны в кроне березы на висячей ветви влияет на рост и развитие группы из не менее пяти учетных листьев по четырем параметрам аналогично влиянию азимута, поэтому при многофакторном анализе измеренные значения азимута по четырем сторонам света исключают.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что выявляют закономерность динамики поведения за весь цикл онтогенеза группы учетных листьев по измеренным 20 учетным листам по всему дереву березы, а также по четырем группам листьев в разных локальных зонах по сторонам света по максимальным значениям параметров учетных листьев.

Изобретение "СПОСОБ АНАЛИЗА ДИНАМИКИ РОСТА В ОНТОГЕНЕЗЕ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ЛИСТЬЕВ БЕРЕЗЫ ОКОЛО АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ" (Мазуркин Петр Матвеевич, Кудряшова Анастасия Игоревна) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога