Анотація до роботи:

Балалаєв О. К. Еколого-мікроморфологічна оцінка едафотопів лісових екосистем Степового Придніпров’я (стан, охорона, прогноз). – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія. Дніпропетровський національний університет. – Дніпропетровськ, 2005.

Дисертація присвячена комплексній екологічній оцінці мікроморфо-логічної будови порового простору та структуроутворення у лісових едафотопах у степових умовах. Знайдено статистично достовірну відмінність мікроморфометричних ознак видимих субмакро- , макро- і мезопор. Оцінено екологічні масштаби і спрямованість трансформації ґрунтової мікроструктури і перебудови порового простору під впливом лісових екосистем в умовах степу. Виявлено тенденцію достовірного зниження фрактальної розмірності ґрунтових зображень гумусових горизонтів. Розроблено візуалізовану комп’ютерну модель, що імітує варіанти процесів синтезу ґрунтового скелета з часток різного розміру, форми й орієнтації.

1. Для застосування кількісної еколого-мікроморфологічної оцінки ґрунтів показано високу чутливість програмних алгоритмів до виявлення достовірних змін мікроморфометричних показників порового простору едафотопів, що неможливо знайти візуально. На практиці перевірено високу ефективність і точність застосованих нових комп’ютерних методів.

2. Визначено статистично достовірну відмінність субмакро- , макро- і мезопор різних генетичних горизонтів едафотопів шляхом парного порівняння значень геометричних ознак. Найбільша відмінність характерна для субмакропор лісових біогеоценозів.

3. Установлено, що у всіх досліджуваних ґрунтових зображеннях виділяється максимум розподілу ширини вздовж скелета пор. Зазначений пік значно ширший у лісових едафотопах порівняно зі степовими ґрунтами, що відбиває розширення екологічних функцій порового простору лісополіпшених ґрунтів.

4. На основі спектральної і кратномасштабної оцінки ґрунтової мікроструктури виявлено особливості структуроутворення і різний ступінь агрегованості кожного едафотопу. В умовах степової цілини ймовірність утворення ґрунтових агрегатів понад 3 мм значно нижче, ніж у лісових едафотопах.

5. Оцінка коефіцієнта анізотропії і рози орієнтації показала слабку орієнтацію і неістотні відмінності ступеня ізотропності структурних елемен-тів досліджуваних ґрунтових об’єктів; тільки окремі групи пор деяких горизонтів ґрунтових профілів мають достовірні відмінності середнього кута нахилу.

6. Достовірно встановлено велику екологічну значущість впливу лісової рослинності на дисперсію порових ознак у профілі порівняно з впливом гумусованості генетичних горизонтів, а також виділено основні незалежні латентні фактори, що визначають геометричні особливості сформованого порового простору.

7. За результатами двовимірного шкалування багатовимірних порових ознак досліджуваних об’єктів дано узагальнену екологічну оцінку ступеня впливу штучних і природних лісових екосистем, генетичних близьких едафотопів на структурну організацію порового простору.

8. Визначено мультифрактальні властивості і масштабну ієрархічну підпорядкованість ґрунтових мікроструктур; у всіх розглянутих едафотопах спостерігається достовірне зниження фрактальної розмірності в гумусованих горизонтах, що відбиває збільшення структурної розмаїтості ієрархічної організації ґрунту.

9. На прикладі рекультивованих едафотопів Західного Донбасу проведено інформаційний аналіз різних варіантів насипок, наведено оцінку декількох видів інформаційних ентропій, показано достовірне зниження структурних ентропій і підвищення впорядкованості ґрунтових мікроструктур чорнозему порівняно з лесовидним суглинком і шахтною породою.

10. Створено і застосовано візуалізовану комп’ютерну модель, що імітує різні процеси синтезу ґрунтового скелета з часток різного розміру, форми й орієнтації, перевірка адекватності результатів моделювання показала в цілому позитивні результати.

11. Модельні експерименти наочно продемонстрували більшу залежність основних показників структури порового простору від способу формування ґрунтового скелета, ніж від розміру елементарних ґрунтових часток, а також велику залежність від особливостей форми ґрунтових часток, ніж від їхніх розмірів.

12. На формування мікроструктурної розмаїтості ґрунтового профіля в умовах Степового Придніпров’я переважно впливають два фактори: 1) дія підстеляючої і ґрунтотвірної породи, 2) активність ґрунтової та наземної біоти.

Публікації автора:

1. Балалаев А. К. Материалы к моделированию лесной подстилки как структурного элемента биогеоценоза (БГЦ) // Вісник Дніпропетр. ун-ту. – Вип. 3. Біологія. Екологія. – Д.: ДДУ, 1997. – С. 201-206.

2. Балалаев А. К. Опыт применения компьютерных технологий в морфометрических исследованиях почвенных микрошлифов // Ґрунтознавство. – 2002. – Т. 2, № 1-2. – С. 88-96.

3. Балалаев А. К. Основные принципы статистического анализа и обра-ботки многомерной информации в почвенной микроморфометрии // Вестник ДНУ. Биология. Экология. – Вып. 10, т. 1. – Д.: ДНУ, 2002. – С. 60-66.

4. Балалаев А. К., Иванько И. А. Анализ влияния световых структур фитоценозов на физико-химические свойства лесных эдафотопов с использованием многомерных статистических методов // Екологія та ноосферологія. – 2002. – Т. 12, № 3-4. – С. 72-79.

5. Балалаев А. К., Яковенко В. Н. Анализ связи экологических характеристик почв и пространственных показателей почвенных агрегатов // Ґрунтознавство. – 2002. – Т. 3, № 3-4. – С. 27-39.

6. Балалаев А. К. Исследование фрактальных свойств почвенных микроструктур естественных степных биогеоценозов // Екологія та ноосферологія. – 2003. – Т. 13, № 1-2. – С. 151-157.

7. Балалаев А. К. Опыт компьютерного моделирования структуры порового пространства почвы методом Монте-Карло // Ґрунтознавство. – 2003. – Т. 4, № 1-2. – С. 19-25.

8. Балалаев А. К., Котович А. В. Изучение влияния абиотических факторов на режим грунтовых вод в условиях степной зоны левобережной Украины // Екологія та ноосферологія. – 2003. – Т. 14, № 3-4. – С. 62-72.

9. Белова Н. А., Балалаев А. К. Развитие компьютерных методов в экологической микроморфологии при исследовании эдафотопов степной зоны Украины // Екологія та ноосферологія. – 2003. – Т. 14, № 3-4. – С. 40-47.

10. Балалаєв О. К. Особливості використання методів спектрального аналізу зображень у дослідженнях ґрунтової мікроструктури // Науковий вісник Чернівецького університету: Зб. наук. праць. – Вип. 194. Біологія. – Чернівці: Рута, 2004. – С. 139-147.

11. Балалаев А. К. Экологическая интерпретация геометрических характеристик модельного порового пространства эдафотопа // Ґрунто-знавство. – 2004. – Т. 5, № 1-2. – С. 107-127.

12. Балалаев А. К. Варианты вычисления информационной энтропии цифровых почвенных изображений для эколого-микроморфологического анализа // Екологія та ноосферологія. – 2004. – Т. 15, № 1-2. – С. 96-112.

13. Балалаев А. К. О вычислении метрических признаков видимых пор по цифровым изображениям прозрачных почвенных микрошлифов // Ґрунтознавство. – 2004. – Т. 5, № 3-4. – С. 89-97.

14. Балалаев А. К. К вопросу об оптимизации степени экологического соответствия искусственных лесонасаждений лесораститедьным условиям степной зоны Украины // 3 Международная конференция «Франція та Україна: науково-практичний досвід у контексті діалогу національних культур». – Д., 1996. – С. 4-5.

15. Балалаев А. К. К решению проблемы исследования динамики лесной подстилки как подсистемы БГЦ // Матеріали конференция молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы ботаники и экологии». – Х., 1996. – С. 8.

16. Балалаев А. К. К методике исследования микроморфологического строения лесных почв // Структура и функциональная роль животного населения в природных и трансформированных екосистемах: Тез. 1 Междунар. конф., 17–20 сент. 2001 г. – Д.: ДНУ, 2001. – С. 56-57.

17. Балалаев А. К. Применение компьютерной морфометрии почвенных микрошлифов в изучении процессов фиторекультивации нарушенных земель Западного Донбасса // Промислова ботаніка: стан та перспективи розвитку: Матеріали 4 Міжнар. наук. конф. (м. Донецьк, 17–19 вер. 2003 р.). – Донецьк, 2003. – С. 19-20.