Задачи выделения групп (типов) растений, так или иначе связанных с их функциональной ролью в экосистеме, имеют давнюю историю в экологии (обзор дан в
Pillar & Orloci, 1993). Функциональный тип растений определяется чаще всего (см., например,
Stеffen et al., 1992) как группа растений, образованная без учета их филогенетических связей, но с учетом сходства свойств видов и/или сходства их отношений к определенным внешним переменным, например, абиотическим факторам среды или степени нарушенности местообитаний. При этом различают функциональные группы отклика (functional response groups) и функциональные группы эффекта (functional effect groups) (
Lavorel, Garnier, 2002). Для формирования первых важен «отклик» видов на изменение экосистемных параметров, а для формирования вторых важна степень воздействия видов на экосистему (например, через продукцию биомассы или разложение опада). Используемая нами в проекте отечественная концепция эколого-ценотических групп более соответствует функциональным группам отклика, поскольку группы видов формируются по сходству экологических и ценотических условий, в которых они произрастают.
Поскольку функциональные группы видов служат для обобщенного, генерализованного описания растительности, это делает их крайне удобным инструментом, прежде всего, при моделировании динамики экосистем с учетом воздействий разного рода. Так, например, они используются при построении моделей, связанных с воздействием пожаров на растительный покров (
Franklin et al., 2001;
Bradstock, Kenny, 2003;
de Groot et al., 2003,
Lloret, Vila, 2003), при моделировании динамики ландшафтной структуры (
Pausas, 2003), островных экосистем (
Wardle, Zackrisson, 2005), эффектов вырубок леса (
Godefroid et al., 2005), моделировании различных режимов землепользования (
Lloret, Vila, 2003;
Rusch et al., 2003), рубок (
Ramovs, Roberts 2005,
Ханина и др., 2006,
Khanina et al., 2006, in press), выпаса (
Louault et al., 2005) и др.. Также функциональные группы используются для оценки различных аспектов биоразнообразия – инвазии нежелательных видов (
Pokorny et al., 2005), моделировании оценки влияния опада на биоразнообразие (
Wardle et al., 1997,
2002) и др.. Группы выделяются, в основном, экспертно, путем просмотра таблицы видовых свойств. При этом состав и число групп зависят от конкретной задачи и определяются для небольшого (до нескольких сотен, чаще десятков) числа видов, для ограниченной территории. Обычно это уровень одного лесного массива, небольшого модельного региона (национального парка и т.п.).
Вместе с тем, существует целый ряд работ, посвященных разработке формальных методов выделения функциональных групп растений (обзор дан
в Смирнов, 2007). В этих работах отмечается основная методическая проблема, которая состоит в поиске и отборе тех видовых свойств, которые являются наиболее существенными для тех или иных конкретных задач выделения групп видов, а также в выборе подходящих методов классификации. В математическом отношении задача обычно сводится к одновременному или последовательному (независимому) анализу трех матриц: 1) матрицы видовых свойств (морфологических, физиологических, экологических и др.); 2) матрицы описаний сообществ, т.е матрицы видовых обилий (или встречаемости) видов на площадках; 3) матрицы средовых характеристик.
При решении задач, поставленных в проекте, мы также используем две первых матрицы: экологические шкалы Элленберга как 1-ю матрицу экологических свойств видов и 2-ю матрицу геоботанических описаний сообществ (заметим, что 3-ю матрицу мы получаем из первых двух путем взвешенного усреднения обилия видов на площадках). Однако, далее мы решаем не задачу формального выделения групп видов на основе их экологических и ценотических свойств, а задачу уточнения и анализа группировки видов, предложенную экспертами a priori, до формального анализа свойств видов. Такая постановка задачи позволяет нам применять дискриминантный анализ и метод классификационных деревьев для совместного анализа объединенной матрицы - экологических баллов видов и координат видов в ординационном пространстве описаний - с экспертным контролем получаемых групп видов на каждом шаге анализа. Кроме того, этот подход позволяет добавлять в анализ новые как количественные, так и качественные (категориальные) переменные (например, жизненные формы видов).
Таким образом, результаты уточнения и анализа экспертного разделения видов на ЭЦГ получены в проекте с использованием современных адекватных задаче методов. При этом специфика постановки задачи определяется богатым опытом российской геоботанической науки, который позволяет нам ставить и решать, по сути, обратную задачу – не поиска существенных свойств видов и выделения типов растений с учетом особенностей растительных сообществ и среды, а уточнения уже развитой и хорошо себя зарекомендовавшей функциональной классификации видов (
Сукцессионные процессы..., 1999,
Оценка и сохранение..., 2001,
Восточно-европейские леса..., 2004). Разработанные в ходе выполнения проекта функциональные эколого-ценотические группы растений могут быть использованы в целях моделирования лесных экосистем, а также для оценки структурной организации травяно-кустарничкового покрова на других объектах, расположенных в сходных природно-экологических условиях.