Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Угодья – это используемые или пригодные к использованию земли. Ныне хозяйственные цели первичны в отношениях между человеком и другими субъектами природы. Человек доминирует, а биоцентризм требует равенства с другими существами.

В современную эпоху прогнозируемых изменений климата актуальными становятся вопросы изменения условий жизнедеятельности человека [1–3]. А для их решения необходимо вначале рассмотреть распределения земель по 13 видам угодий.

Цель исследования – методом идентификации [4] выявление закономерностей площади на 01.01.2019 [5] несельскохозяйственных видов угодий (s6...s13) в субъектах Сибирского федерального округа по двум принципам: территориальному и экологическому.

Материалы и методы исследования

В [5] имеется приложение 2, из которого нами были выделены восемь видов несельскохозяйственных угодий.

Колебания (вейвлет-сигналы) записываются волновой формулой [4] вида

,

,

, (1)

где y – показатель, i – номер составляющей (1), x – объясняющая переменная, a1...a8 – параметры (1); Ai – амплитуда (половина) вейвлета, pi – полупериод колебания.

Амплитуда y = A при a2 = 0 и a4 = 1 превращается в закон , который в математике называется законом Лапласа, физике – Мандельброта, биологии – Ципфа–Перла и эконометрике – Парето. Модифицированная нами конструкция имеет вид .

Распределение площади земель по территориям происходит по закономерности

, (2)

где s – площадь угодья, тыс. га, R – ранг (R = 0, 1, 2, 3,...), a, b, c – параметры уравнения (2), числовые значения которых ищутся в программной среде CurveExpert-1.40 [4].

Территориальный принцип. Стремление увеличивать свое жизненное пространство (территорию) на основе видовой и межвидовой конкуренции присуще каждому существу (человеку, животному или растению). Поэтому территориальный принцип формулируется так: чем площадь угодий больше, тем лучше. Физически убывающее распределение подчиняется закону (2). Однако по сравнению с кратными фракталами Мандельброта (по целым числам) площадь по рангам убывает по некратным фракталам, то есть по вещественным числам. В этом заключается отличие нашего подхода от кратных фракталов Мандельброта.

В табл. 1 приведены ранги распределения земель, R = 0 присваивается угодьям СФО. Тогда субъекты СФО распределяются по местам.

Ранг является влияющей переменной, а площадь угодий – показателем. Например, Красноярский край в СФО (ранг = 0) занимает первые места по шести видам несельскохозяйственных угодий.

Параметры модифицированного закона Мандельброта (2) даны в табл. 2.

Уровень адекватности показывает, что угодья субъектов СФО подчиняются модифицированному закону Мандельброта (рис. 1). Кроме прочих земель, коэффициент корреляции выше 0,99. А распределения площади лесных насаждений и прочих земель, по табл. 3, сложны (рис. 2) и дополнительно дают волновое уравнение (1).

По остальным видам угодий также заметны малые колебания. Как видно из табл. 3, коэффициенты корреляции с включением колебания становятся больше 0,99995, и это приводит практически к 1,0000. Таким образом, территориальное распределение субъектов Сибирского ФО является вполне закономерным с высокой адекватностью моделей (1) и (2). Это означает, что субъекты федерации по своим земельным угодьям территориально показывают некратное фрактальное распределение по модифицированному закону Мандельброта.

Из-за разных эвристических ориентаций ранги или места по табл. 1 нельзя складывать. При этом складывать можно только относительные величины одной ориентации.

Экологический принцип. По В.И. Вернадскому, живое вещество на Земле по массе примерно одинаковое. Исторически плотность живого вещества, по-видимому, на поверхности суши примерно одинакова при равных климатических условиях. Со временем усиливалась внутривидовая и межвидовая конкуренция.

В табл. 4 даны экологические векторы видов несельскохозяйственных угодий.

Таблица 4

Направленность видов угодий

К природным объектам относят первые три вида угодий, а также болота. Антропогенными являются земли застройки и под дорогами, а также нарушенные и прочие земли. Нарушенные земли могут быть и природными объектами. Прочие земли имеют неопределенность по отнесению к тем или иным видам угодий. Поэтому их следует отнести к отходам неэкологического хозяйства человека. С ними нужно определяться.

По каждому виду доли угодий (табл. 5) вычисляются так: , где j – номер субъекта СФО (табл. 1), k – номер вида угодий (табл. 4); S – общая площадь [5].

По экологическому принципу хозяйствования первое место имеет Красноярский край. Второе место получает Томская область, а третье – Новосибирская область. Нулевые ранги Красноярский край имеет по землям застройки, угодьям под дорогами, затем R = 1 получает по землям под водой и нарушенным землям. Наибольшая доля лесов находится в Иркутской области, а максимальная доля лесных насаждений, не входящих в лесной фонд, находится в Республике Тыва. Таким образом, три из четырех субъектов Ангаро-Енисейского региона имеют хорошие стартовые условия по экологическому потенциалу для прогнозирования и развертывания социально-экономических преобразований.

В табл. 6 (рис. 3 и рис. 4) даны параметры закона (2).

Из значений параметров уравнения (2) по табл. 6 видно, что коэффициент корреляции больше 0,96. В этом случае формула (2) имеет уровень адекватности «сильнейшая связь». Но в изменениях доли площади угодий субъектов Сибирского ФО России по экологическому принципу, что видно из графиков на рис. 3 и 4, возможны колебания.

Как видно из табл. 6, а затем по колебаниям и из табл. 7, чем меньше коэффициент корреляции тренда, тем выше амплитуда колебания. Колебание показывает неосознанность структуры угодий лицами, принимающими решения.

В табл. 7 и на рис. 5 показаны колебания, доводящие коэффициент корреляции более 0,99.

Три члена модели (1) получились у доли лесных насаждений, не входящих в лесной фонд. Аналогичная модель с тремя членами была получена для доли прочих земель (для первых двух членов коэффициент корреляции стал равным 0,9990 и для третьего члена 0,8726).

Заключение

Несельскохозяйственные угодья по субъектам СФО получили фрактальные распределения по модифицированному закону Мандельброта по двум принципам:

1) территориальному с коэффициентом корреляции больше 0,93, а для прочих земель с дополнением колебания все виды угодий получили адекватность более 0,99;

2) экологическому с коэффициентом корреляции больше 0,96, снова с учетом колебаний у нескольких видов угодий адекватность возросла и стала более 0,99.

Территориальный принцип доминирует в землепользовании и поныне. Об этом свидетельствует создание новой Архангельской области путем объединения двух субъектов федерации. Также, например, для выравнивания социально-экономического развития в новый Ангаро-Енисейский регион поместили внутри Сибирского федерального округа ФО Республику Тыва, Республику Хакассия, Красноярский край и Иркутскую область.

Нулевые ранги Красноярский край имеет по землям застройки, угодьям под дорогами, затем R = 1 получает по землям под водой и нарушенным землям. Наибольшая доля лесов находится в Иркутской области, а максимальная доля лесных насаждений, не входящих в лесной фонд, находится в Республике Тыва. Таким образом, три из четырех субъектов Ангаро-Енисейского региона имеют хорошие стартовые условия по экологическому потенциалу для прогнозирования и развертывания социально-экономических преобразований.

Предложенная в статье методика рангового распределения долей видов угодий может быть использована и для других федеральных округов Российской Федерации, а также для всех субъектов федерации в целом по России.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, Правительства Красноярского края, Красноярского краевого фонда науки в рамках научного проекта № 19-45-240004р_а «Прогноз эколого-экономического потенциала возможных «климатических» миграций в Ангаро-Енисейском макрорегионе в меняющемся климате 21-го века».