Воронежская государственная лесотехническая академия (кафедра общей и прикладной физики, заведующий кафедрой)
Воронеж, Россия
Воронеж, Россия
Воронеж, Воронежская область, Россия
Воронеж, Воронежская область, Россия
Россия
УДК 630 Лесное хозяйство. Лесоводство
Суточная динамика разности потенциалов, возникающей в древесине ствола березы повислой (Betula pendula ROTH) при перепадах температуры окружающей среды дает возможность моделирования динамики процессов перераспределения ионов солей в порах. Анализ результатов измерений разности потенциалов в древесине ствола модельного дерева показал, что ее динамика носит релаксационный характер и стремится к некоторому стационарному значению. На базе данных натурных измерений разности потенциалов в рамках классической электродинамики построена формализованная модель динамики относительной разности потенциалов, содержащая три параметра. В результате вычислительного эксперимента, использующего оптимизационную процедуру на основе критерия Нэша-Сатклиффа, рассчитаны параметры вызванного изменением температуры окружающей среды релаксационного процесса формирования вдоль ствола березы устойчивой разности потенциалов. Выявлено, что динамическое равновесие потоков перераспределения зарядов определяется факторами стимулирующих и стабилизирующих процессов внутри стволов древесных растений. Показано, что грамотное сочетание результатов мониторинга разности потенциалов в стволах деревьев и вычислительного эксперимента позволит сформировать обширную базу параметров процессов формирования устойчивого динамического равновесия потоков ионов солей в них в зависимости от особенностей произрастания, суточных и сезонных изменений температуры окружающей среды и состава почвы. Исследование изменения состояния деревьев вследствие отклика на воздействие различных факторов окружающей среды дает возможность расширить спектр инструментов для систем прогнозирования возникновения в лесных экосистемах катастрофических ситуаций.
разность потенциалов, береза повислая, Betula pendula Roth, флуктуации температуры окружающей среды, формализованное моделирование, потоки растворов солей
1. Mahalingam, S. Wireless Sensor Based Forest Fire Early Detection with Online Remote Monitoring / S. Mahalingam, M. S. Deep, K. S. Krishna // International Journal of Engineering and Advanced Technology. - 2021. - Vol. 10, Iss. 5. - pp. 143-145. - DOI: https://doi.org/10.35940/ijeat.E2670.0610521.
2. Мониторинг гидротермического режима почвогрунтов с помощью инструмента Smat-Meter для измерения профилей влажности и температуры почвы / А. В. Базаров, С. А. Кураков, А. С. Базарова, Ю. Б. Башкуев // Метеорология и гидрология. - 2023. - № 3. - С. 129-131. - https://elibrary.ru/item.asp?id=54018972.
3. Applications of low-cost environmental monitoring systems for fine-scale abiotic measurements in forest ecology / J. B. Cannon, L. T. Warren, G. C. Ohlson, J. K. Hiers, M. Shrestha, C. Mitra, E. M. Hill, S. J. Bradfield, T. W. Ocheltree // Agricultural and Forest Meteorology. - 2022. - Vol. 321. - Art. No. 108973. -https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2022.108973.
4. Le, T. S. Application of Remote Sensing in Detecting and Monitoring Water Stress in Forests / T. S. Le, R. Harper, B. Dell // Remote Sensing. - 2023. - Vol. 15, Iss. 13. - Art. No. 3360. - https://doi.org/10.3390/rs15133360.
5. A Review on Early Forest Fire Detection Systems Using Optical Remote Sensing / P. Barmpoutis, P. Papaioannou, K. Dimitropoulos, N. Grammalidis // Sensors. - 2020. - Vol. 20, Iss. 22. - Art. No. 6442. - https://doi.org/10.3390/s20226442.
6. Комплексная оценка состояния лесных генетических резерватов Свердловской области с помощью методов дистанционного и наземного обследования / С. А. Шавнин, В. А. Лебедев, В. А. Галако, В. Э. Власенко // Лесной журнал. - 2017. - № 1. - С. 104-118. - doi: https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2017.1.104. - https://elibrary.ru/item.asp?id=28140796.
7. Determining fuel moisture thresholds to assess wildfire hazard: A contribution to an operational early warning system / J. P. Argañaraz, M. A. Landi, C. M. Scavuzzo, L. M. Bellis // PLoS One. - 2018. - Vol. 13, Iss. 10. - Art. No. 0204889. - doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0204889.
8. On the measurement of microclimate / I. M. D. Maclean, J. P. Duffy, S. Haesen, S. Govaert, P. De Frenne, T. Vanneste, J. Lenoir, J. J. Lembrechts, M. W. Rhodes, K. Van Meerbeek // Methods in Ecology and Evolution / - 2021. - Vol.12, Iss. 8. - pp. 1397-1410. - https://doi.org/10.1111/2041-210X.13627.
9. Rieder, J. S. Monitoring spatiotemporal soil moisture variability in the unsaturated zone of a mixed forest using electrical resistivity tomography / J. S. Rieder, C. Kneisel // Vadose Zone Journal. - 2023. - Vol. 22, Iss. 3. - Art. No. 20251. - doi: https://doi.org/10.1002/vzj2.20251.
10. Electrical resistivity tomography: patterns in Betula pendula, Fagus sylvatica, Picea abies and Pinus sylvestris / A. Bär, M. Hamacher, A. Ganthaler, A. Losso, S. Mayr // Tree Physiology. - 2019.- Vol. 39, Iss. 7. - pp. 1262-1271. - doi: https://doi.org/10.1093/treephys/tpz052.
11. Noninvasive Analysis of Tree Stems by Electrical Resistivity Tomography: Unraveling the Effects of Temperature, Water Status, and Electrode Installation / A. Ganthaler, J. Sailer, A. Bär, A. Losso, S. Mayr // Frontiers in Plant Science. - 2019. - Vol. 10. - Art. No. 1455. - doi: https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01455.
12. A Review on Applications of Time-Lapse Electrical Resistivity Tomography Over the Last 30 Years : Perspectives for Mining Waste Monitoring / A. Dimech, L. Zh. Cheng, M. Chouteau, J. Chambers, S. Uhlemann, P. Wilkinson, Ph. Meldrum, B. Mary, G. Fabien-Ouellet, A. Isabelle // Surveys in Geophysics. - 2022. - Vol. 43. - pp. 1699-1759. - DOI: https://doi.org/10.1007/s10712-022-09731-2.
13. Noninvasive Analysis of Tree Stems by Electrical Resistivity Tomography: Unraveling the Effects of Temperature, Water Status, and Electrode Installation / A. Ganthaler, J. Sailer, A. Bär, A. Losso, S. Mayr // Frontiers in Plant Science. - 2019. - Vol. 10. - Art. No. 01455. - DOI https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01455.
14. İçel, B. Kızılçam (Pinus brutia Ten.) popülasyonlarında odun yoğunluğu ve radyal büyüme performansının Shigometer ile belirlenebilme imkanının araştırılması / B. İçel // Türkiye Ormancılık Dergisi. - 2017. - Vol. 18, Iss. 3. - pp. 241-246. - DOI: https://doi.org/10.18182/tjf.359640.
15. Erazo-Mesa, E. Advances in Hass avocado irrigation scheduling under digital agriculture approach / E. Erazo-Mesa, A. Echeverri-Sánchez, J. G. Ramírez-Gil // Revista Colombiana de Ciencias Hortícolas. - 2022. - Vol. 16, No. 1. - Art. No. 13456. - https://doi.org/10.17584/rcch.2022v16i1.13456.
16. Electrical response of plants to environmental stimuli: A short review and perspectives for meteorological applications / M. V. Randriamandimbisoa, N. A. M. N. Razafindralambo, D. Fakra, D. L. Ravoajanahary, J. C. Gatina, N. Jaffrezic-Renault // Sensors International. - 2020. - Vol. 1. - Art. No. 100053. - https://doi.org/10.1016/j.sintl.2020.100053.
17. Матвеев, Н. Н. Поляризационные явления в кристаллизующихся полимерах и биокомпозиционных материалах в неоднородном температурном поле : монография / Н. Н. Матвеев, Н. С. Камалова, Н. Ю. Евсикова; Воронеж. гос. лесотехн. ун-т им. Г.Ф. Морозова. - Воронеж, 2022. - 311 с. - https://elibrary.ru/item.asp?id=48270456.
18. The possible mechanism for the water transport in the tree trunks in early spring / N. N. Matveev, A. A. Rychkov, N. S. Kamalova, N. Yu. Evsikova // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2019. - Vol. 226. - Art. No. 012047. - doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/226/1/012047.
19. The mechanism of the appearance of a potential difference in the natural high-molecular heterostructures by natural temperature changes / N. N. Matveev, N. S. Kamalova, N. Yu. Evsikova, Yu. A. Litvinova, L. A. Litvinova // Ferroelectrics. - 2018. - Vol. 536, Iss. 1. - pp. 187-193. - doi: https://doi.org/10.1080/00150193.2018.1497413.
20. Биоэлектрохимические системы на основе электроактивности растений и микроорганизмов в корнеобитаемой среде (обзор) / Т. Э. Кулешова, А. С. Галушко, Г. Г. Панова, Е. Н. Волкова, W. Apollon, Ch. Shuang, S. Sevda // Сельскохозяйственная биология. - 2022. - Том 57, № 3. - С. 425-440. - doi: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2022.3.425rus. - https://elibrary.ru/item.asp?id=49168079.
21. Камалова, Н. С. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019665896. Расчетный комплекс по моделированию отклика древесины стволов древесных растений на перепад температуры окружающей среды : № 2019664997 : заявл. 22.11.2019 : опубл. 02.12.2019 / Н. С. Камалова, В. И. Лисицын, Н. Ю. Евсикова; правообладатель: Воронежский гос. лесотехн. ун-т им. Г. Ф. Морозова. - 2019. - https://elibrary.ru/item.asp?id=41532595.
22. Лисицын, В. И. Моделирование динамики хода роста древостоев на основе термодинамического подхода / В. И. Лисицын, М. В. Драпалюк, Н. Н. Матвеев // Известия вузов. Лесной журнал. - 2022. - № 3. - С. 213-225. - https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-3-213-225. - https://elibrary.ru/item.asp?id=48614799.
23. Kamalova, N. S. Justification of the device operation principle for measuring the potential difference in tree trunks / N. S. Kamalova, N. Yu. Evsikova // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - IOP Publishing Ltd, 2020. - Vol. 595, Iss. 1. - Art. No. 012018. - doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/595/1/012018.
