Введение ........................................................ 9
   0.1  Лес как кибернетическая система ......................... 9
   0.2  Цель, задачи и основные результаты проведенных
        исследований ........................................... 12
   0.3  Кибернетика лесных экосистем ........................... 13
1  Лесные экосистемы ........................................... 16
   1.1  Факторы, влияющие на видовое разнообразие и богатство
        лесной экосистемы ...................................... 16
   1.2  Видовое разнообразие ................................... 17
   1.3  Конкуренция ............................................ 18
   1.4  Описание лесного биоценоза ............................. 18
   1.5  Структура фитоценоза ................................... 20
        1.5.1  Вертикальная структура. Ярусность ............... 20
        1.5.2  Горизонтальная структура. Мозаичность ........... 23
        1.5.3  Горизонтальная структура. Оконная динамика ...... 24
   1.6  Атмосфера .............................................. 25
   1.7  Влажность почвы. Засуха. Избыток влаги ................. 26
        1.7.1  Влажность почвы ................................. 26
        1.7.2  Засуха .......................................... 27
        1.7.3  Вымокание ....................................... 28
        1.7.4  Деградация лесов при вымокании .................. 29
        1.7.5  Стадии вымокания мелколиственных лесов .......... 31
   1.8  Биологическая продукция, продуктивность и биомасса
        лесной экосистемы ...................................... 32
   1.9  Доброкачественность .................................... 32
   1.10 Пожары ................................................. 35
        1.10.1 Три вида лесных пожаров ......................... 36
        1.10.2 Влияние пожаров на лес .......................... 37
   1.11 Вырубка лесов .......................................... 38
   1.12 Динамика лесной экосистемы. Сукцессия .................. 38
        1.12.1 Первичные и вторичные сукцессии ................. 39
        1.12.2 Первичные сукцессии ............................. 41
        1.12.3 Вторичные сукцессии ............................. 41
   1.13 Информационные потоки и каналы лесного биоценоза ....... 43
        1.13.1 Понятие информации .............................. 44
        1.13.2 Носители информации в растениях ................. 45
        1.13.3 Носители информации в фитоценозах ............... 46
        1.13.4 Специфика кибернетического описания леса ........ 47
   1.14 Проблемы экологического прогнозирования состояния
        лесных экосистем ....................................... 48
2  Оценка состояния лесной экосистемы .......................... 50
   2.1  Критерии оценки состояния экосистем .................... 51
   2.2  Устойчивость лесной экосистемы ......................... 52
   2.3  Экологический потенциал ландшафта ...................... 54
   2.4  Характеристика экологического потенциала Омских
        лесов .................................................. 55
   2.5  Основные факторы антропогенных воздействий на леса
        Омской области ......................................... 58
        2.5.1  Классификация отраслей экономики по уровню
               отрицательного воздействия на окружающую
               природную среду ................................. 59
        2.5.2  Выбросы в атмосферу ............................. 60
        2.5.3  Пожары омских лесов ............................. 61
        2.5.4  Превышение расчетной лесосеки ................... 63
        2.5.5  Захламление лесов ............................... 63
   2.6  Эколого-ландшафтное районирование Омского Прииртышья ... 63
   2.7  Вымокание омских лесов ................................. 66
        2.7.1  Вымокание березовых (осиновых) колков в
               Называевском лесничестве ........................ 66
   2.8  Выводы ................................................. 71
3  Модели лесных экосистем ..................................... 73
   3.1  Классификация моделей леса ............................. 74
   3.2  Модели роста древесины (growth-yields models) .......... 77
        3.2.1  Модель Берталанффи .............................. 77
        3.2.2  Модель прироста древесины Ферхюльста-Перла ...... 78
        3.2.3  Модель Митчерлиха ............................... 79
        3.2.4  Модели Исаева и др. ............................. 80
   3.3  Экологические модели леса .............................. 81
        3.3.1  Gap-модели лесных экосистем ..................... 81
        3.3.2  Модель лесной экосистемы Глазунова .............. 83
   3.4  Модели сукцессии ....................................... 84
        3.4.1  Модель смены стадии сукцессии ................... 84
   3.5  Теоретико-катастрофические модели лесных биоценозов .... 86
        3.5.1  Катастрофа сборки в динамике природных пастбищ
               в Африке ........................................ 86
        3.5.2  Катастрофа сборки в динамике северо-
               американских древостоев ......................... 86
        3.5.3  Катастрофы   типа   "сборка" системы "лес-
               степь" .......................................... 89
        3.5.4  Моделирование динамики лесной растительности .... 91
   3.6  Выводы ................................................. 94
4  Теория катастроф Тома ....................................... 95
   4.1  Равновесные системы, их смена и математическая теория
        катастроф .............................................. 95
   4.2  Типы катастроф ......................................... 98
        4.2.1  Катастрофа "сборка" ............................. 99
        4.2.2  Катастрофа "ласточкин хвост" ................... 101
        4.2.3  Катастрофа "бабочка" ........................... 103
        4.2.4  Катастрофа "вигвам" ............................ 103
        4.2.5  Катастрофа "звезда" ............................ 104
   4.3  Определения экологической ситуации и экологических
        катастроф ............................................. 105
   4.4  Пример. Здоровье человека в лесных экосистемах......... 107
        4.4.1  Экологические катастрофы в экологии человека ... 107
        4.4.2  Описание модели здоровья человека .............. 109
5  Мозаично-ярусная модель лесной экосистемы .................. 116
   5.1  Модель доброкачественного леса ........................ 117
   5.2  Структурная устойчивость модели ....................... 121
   5.3  Измерение факторов α,k,a,m,ω,x ........................ 123
        5.3.1  Измерение  коэффициента взаимовлияния ярусов
               α .............................................. 123
        5.3.2  Измерение фактора конкуренции k ................ 123
        5.3.3  Измерение фактора мозаичности m ................ 125
        5.3.4  Измерение антропогенного фактора α ............. 126
        5.3.5  Измерение фактора влажности ω .................. 128
        5.3.6  Измерение доброкачественности леса х ........... 131
   5.4  Бифуркационные соотношения между внешними факторами ... 133
   5.5  Методика мониторинга лесной экосистемы, направленная
        на прогнозирование экологических катастроф лесных
        экосистем ............................................. 134
   5.6  Методика оценки границ предельного антропогенного
        воздействия на фитоценоз .............................. 135
   5.7  Выводы ................................................ 135
6  Качественная адекватность модели лесной экосистемы ......... 137
   6.1  Катастрофы при вырубке лесов, пожарах ................. 138
        6.1.1  Случай: нет мозаичности, есть сильная
               конкуренция, влажность любая ................... 138
        6.1.2  Случай: нет мозаичности, нет сильной
               конкуренции, влажность любая ................... 139
        6.1.3  Катастрофы при вырубке лесов, пожарах. Есть
               чистая хорошая атмосфера, нет сильной
               конкуренции. Влажность любая ................... 140
        6.1.4  Случай: m = ω = 0, влажность ω = 0 ............. 141
        6.1.5  Наблюдение. Состояния восстановленного леса
               после пожаров .................................. 142
        6.1.6  Наблюдение. Разные состояния леса после
               вырубок ........................................ 145
   6.2  Смена равновесия при вымокании леса ................... 147
        6.2.1  Предсказание модели ............................ 147
        6.2.2  Наблюдение. Равновесия после подтопления
               (вымокания) лесов .............................. 148
   6.3  Катастрофы в плоскости "атмосфера (освещенность) m -
        антропогенный фактор α" ............................... 150
   6.4  Выводы ................................................ 150
7  Количественная  адекватность  модели лесной экосистемы ..... 152
   7.1  Предсказания для конкретных типов лесов ............... 155
   7.2  Сосняки. Саргатский лесхоз Омской области ............. 157
   7.3  Вымокание леса. Омская область ........................ 159
        7.3.1  Вымокание березово-осинового леса .............. 159
        7.3.2  Уменьшение биоразнообразия при вымокании леса .. 168
        7.3.3  Проверка устойчивости текущего равновесия ...... 169
   7.4  Пожары сосновых боров. Омская область ................. 170
        7.4.1  Потенциалы леса до и после пожара .............. 171
        7.4.2  Прогнозирование состояний соснового
               насаждения при пожаре и после пожара ........... 174
   7.5  Выводы ................................................ 178
8  Моделирование сукцессии .................................... 179
   8.1  Стадия сукцессии как равновесие ....................... 180
   8.2  Шестиярусная модель леса .............................. 183
   8.3  Равновесия биоценоза. Сукцессия как последовательная
        смена равновесий ...................................... 186
   8.4  Смены климаксных сообществ ............................ 187
        8.4.1  Бифуркации в плоскости "пожары (вырубка) α -
               влажность ω" ................................... 189
        8.4.2  Бифуркации в плоскости "атмосфера m - пожары
               (вырубка) α" ................................... 189
   8.5  Смена сообщества на фоне межвидовой конкуренции и
        изменения горизонтального распределения деревьев ...... 189
   8.6  Выводы ................................................ 192
9  Динамика лесных экосистем .................................. 194
   9.1  Динамика четырехярусного вымокающего леса ............. 194
   9.2  Динамика пятиярусного вымокающего леса ................ 198

Заключение .................................................... 200
Литература .................................................... 204