Фенологические наблюдения в Учебно-научном центре «Ботанический сад» СГУ (фиксация наблюдений и обработка результатов)
Автор: Серова Людмила Александровна, Петрова Надежда Андреевна, Куликова Людмила Викторовна, Шакина Татьяна Николаевна, Лоскутова Екатерина Алексеевна
Журнал: Hortus Botanicus @hortbot
Рубрика: Информационные технологии для ботанических садов
Статья в выпуске: 16, 2021 года.
Бесплатный доступ
В статье представлены методические аспекты фиксации фенологических наблюдений в коллекциях Учебно-научного центра «Ботанический сад» СГУ и обработки результатов с использованием таблиц и формул MS Excel. Для регистрации фенологических наблюдений разработана электронная форма журнала для большинства коллекций отделов флоры и растительности и интродукции цветочно-декоративных культур. Фенологические даты хранятся на фенологических карточках, каждый лист Excel соответствует одной карточке. Для автоматического перевода даты в непрерывный ряд чисел (за начало непрерывного ряда чисел принято 01 марта каждого года, как и ранее, при обработке вручную) и для обратного перевода числа в дату использована функция ВПР (вертикальный поиск данных).
Обзор, фенология, Ботанический сад СГУ, обработка результатов, таблицы Excel
Короткий адрес: https://sciup.org/147234664
IDR: 147234664 | DOI: 10.15393/j4.art.2021.7765
Текст научной статьи Фенологические наблюдения в Учебно-научном центре «Ботанический сад» СГУ (фиксация наблюдений и обработка результатов)
07.04.2010
07.04.2010
07.04.2010
07.04.2010
01.05.2011
05.04.2011
30.03.2009
30.03.1000
19.03.2008
11.03.2008
07.04.2010
05.04.2011
14.03.2008
14.03.218)8
14.03.2008
Начало
.Массовое
Начало
ГГЧМ11
114.114. Z4MIN
07.07.2008
13.10.2009
25.04.20111
18.06.2010
15.11.2010
20.04.2012
гп:ч1ш клетоиытн ри«ма
Рис. 2. Фрагмент фенологической карточки Iris pumila L.
2884.1 Irix pumila I.. 24369-24290 Iris paaiila I, 29843 Irb pumUa L.
29567 ins pumUa L.
29698 Irix pumila I..
20486 Irix pumila T..
29843 Irfa pumila L.
I 1111ИХ
05.04.2011
05.04.2011
05.04.2011
05.04.2011
11.04.2012
ОХ.О4.20ОЯ
9.(14.20(18| 50 (1.3.05.2008
25.00.200*
ui нарииИ (I2.O9.2OO8
04.04.2008
04.04.2008
U5.04.2008
1*4.04.2(1(18
07.04.2008
18.04.2009
4.04.2009
17.04.2009
24.04.2009
27.04.2009
25.04.2010
25.04.2010
25.04.2010
25.04.201(1
36 01.05.2011
01.05.2011
01.05.2011
14.04.2008
10.04.2008
14.04.2008
1*8.(14.2(108
28.04.2009
28.04.2009
28.04,2009
30.04.2009
29.04.2009
29.04.2010
30.04.2010
29.(14.2010
30.04.2010
30.04.2010
29.04.2010
30.04.2010
01.05.2010
03.05.2011
03.05.2011
03.05.2011
0.1.05.2011
03.05.2011
02.05.2011
21.04.201
19.04.2008 50 12.05.2008
2.04.2(1(181 43 03.05.218*8
12.05.2008
1)3.05.2009 64 11.05.2009
30.04.2009 61 11.05.2009
30.04.2009 61 11.05.21.0*9
03.05.2009 64 11.05.2009
04.05.2009 65 12.05.2009
03.05.2010 64 07.05.2010
U3.U5.201U ft 07Л5.2010 1)3.05.2(110 64 07.05.2010
03.05.2010 64 07.05.2010
03.05.2010 64 07.05.2010
02.05.2010 63 06.05.2010
04.05.2010 65 09.05.2010
04.05.2010 65 09.05.2010
05.05.2011 « 10.05.2011
05.05.20111 66 10.05.2011
1)5.05.2011;
05.05.201
66 10.05.2011
66 10.05.2011
05.05.2011 66 10.05.2011
04.05.2011 Г
23.04.2012
54 30.04.2012
62 08.0.4.*
2 7.06.2008
2 5.06.2008
25.06.2008
25.00.2(818
16.05.2008
2 9.06.2009
29.06.2009
29.06-2009
29.0б.200<1
07.07.2009
30.06.2010
30.06.2010
10.00.201(1
.10.06.201(1
30.06.2010
07.07.2008,
07.07.2008
U7.07.2008
07.07.2008
09.07.2009
09.07.2009
09.07.2009
09.07.2000
15.07.2009
07.07.2010
07.07.2010
07.07.2010
07.07.2010
07.07.2010
30.06.2010
12U
20.09.2008
02.09.2008
U2.O9.2OO8 (12.09.2(818 30.09.2008
13.10.2009
13.10.2009
13.10-2009
13.10.2009
-
Fig. 2. Fragment of Iris pumila L. phenological card.
Фенологические журналы и фенологические карточки были созданы на основе таблиц MS Excel. Полевой журнал составляется на один год наблюдений. В таблицы фенологического журнала сразу (перед распечаткой) заносятся названия видов (с регистрационными номерами, количеством образцов и другой необходимой информацией), названия фенологических фаз, а остальные ячейки таблицы остаются пустыми для заполнения их вручную в поле на распечатанных листах (рис. 1). При наличии планшетного компьютера возможно заполнение таблицы журнала в электронном виде непосредственно в полевых условиях. При обработке результатов бывает необходимо произвести и обратный перевод числа непрерывного ряда в дату, такая формула также имеется, ее можно скопировать и поместить в любую ячейку.
Одной фенологической карточке соответствует один лист MS Excel, при этом в первой графе таблицы указано название вида со всей сопутствующей информацией (регистрационный номер, количество образцов и др.), а на каждую фенофазу отводится два столбца, в один из которых заносится дата начала той или иной фенофазы, а в следующем столбце помещена формула, которая автоматически переводит дату в непрерывный ряд чисел (за начало непрерывного ряда чисел принято 01 марта каждого года, как и ранее, при обработке вручную) (рис. 2).
Поскольку в MS Excel формат даты предусмотрен исключительно с годом, непрерывный ряд чисел расположен рядом с датами на вспомогательном листе, к которому обращается формула. Непрерывный ряд вручную расписан на каждый год, начиная с 1961 года по 2020 год (рис. 3) с возможностью добавлять даты.
|
№ Ы Ъ- с* | ГПАЯНАЯ |
ВСТАВКА |
РАЗИН КА СТРАНИЦЫ ФОРМУЛЫ А =ВПР(О11;Н1>ч!$Д:$а:2:1) |
ДАННОЙ |
РР (ЕНТИРОЙАМИР |
«ИД |
нобле г по фенологии (Режим совместимости" MicroseA Excel |
|||||
|
РАЗРАБОТЧИК |
НАДСТРОЙКИ |
ИМИ РО POXIT READPR PDP |
|||||||||
|
2 3 4 5 6 5 11 12 '4 <5 16 17 18 •9 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 |
01 03.2000 1 02.03.2000 2 03 03.2000 3 04.03.2000 4 05.03.2000 5 06.03.2000 6 07 03.2000 7 08.03.2000 8 09.03.2000 9 10.03.2000 10| 11 03.2000 11 12.03.2000 12 13.03.2000 13 14.03.2000 14 15.03.2000 15 16 03.2000 16 17.03.2000 17 18.03.2000 18 19.03.2000 19 20 03.2000 20 21.03.2000 21 22.03.2000 22 23.03.2000 23 24.03.2000 24 25.03.2000 25 26 0 3.2000 26 27.0 3.2000 27 28 0 3.2000 28 29.0 3.2000 29 30.0 3.2000 30 31.03.2000 31 для печати |
D L-JE- j h G H 1 J Перевод в число из ряда: _ 10.03.2000j 10 | > артс »-_ - - pumila НРЧ i$ |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 |22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 |
01 оз.1 02.03.1 03 оз + 04.03.1 05 03 + 06.03.1 07 03 + 08.03.1 09 03.1 10.03.1 11 03.+ 12.03.1 13.03.1 14 03.1 15.03.1 16 03.1 17.03.1 18.03.1 19.03.1 20 03 + 21.03.1 22.03.1 | 23.03.± 24.03.± 25.03.* 2603.1 27 03.1 2803.1 29.03.1 3003.1 31 03.1 |
О Р Q R S Т U Перевод в дату: |22.03.± 22| |
||||||
|
1 ГОТОВО 5 |
|||||||||||
Рис. 3. Фрагмент листа электронного журнала в формате MS Exсel с непрерывным рядом чисел по Зайцеву, 1964 (НРЧ в названии Рабочего листа MS Excel - непрерывный ряд чисел; первый массив данных (слева) - для перевода дат в непрерывный ряд чисел на Рабочем листе Карточки таксона; второй массив данных (справа) - для перевода значения непрерывного ряда чисел в среднее значение, используемое на Рабочем листе Карточки таксона).
Fig. 3. Fragment of the electronic data entry form in the MS Exсel Worksheet with a continuous row of numbers (according Zaytsev, 1964) (НРЧ in the name of the MS Excel Worksheet - a continuous series of numbers; the first dataset (left) is used to translate the dates into a continuous row of numbers on the Worksheet of the phenological card of plant taxon; the second dataset (right) - to translate the value of a continuous series of numbers into the average value used on the Worksheet of the phenological card of plant taxon).
При построении формулы перевода даты в непрерывный ряд данных и обратно использованы функции MS Excel ВПР (вертикальный поиск данных). Функция ВПР ищет значение в крайнем левом столбце таблицы и возвращает значение ячейки, находящейся в указанном столбце той же строки (exceltable.com).
Формула перевода даты в непрерывный ряд чисел (рис. 3) имеет следующий вид: =ВПР(D11;НРЧ!$A:$B;2;0).
В поле слева от «искомого значения» – ячейка с датой наступления фенофазы (D11). Само «искомое значение» (ячейка E11) – это то значение, которое MS Excel должен найти в таблице перевода даты в непрерывный ряд чисел на листе НПЧ. Следующий аргумент – «Таблица». Это таблица перевода даты в непрерывный ряд чисел на листе НРЧ (из двух столбцов А и В). Показываем, какие значения функция должна сопоставить. Чтобы MS Excel ссылался непосредственно на эти данные, ссылку нужно зафиксировать. Выделяем значение поля «Таблица» и нажимаем F4. Появляется значок $. В поле аргумента «Номер столбца» ставим цифру «2». Здесь находятся данные, которые нужно «подтянуть» в нужную ячейку. «Интервальный просмотр» – 0 (или ЛОЖЬ), так как нам нужны точные, а не приблизительные значения.
Формула перевода рассчетных значений в календарную дату выглядит следующим образом: =ВПР(N11;НРЧ!$I:$J;2;0).
В поле справа от «искомого значения» – ячейка с числом из непрерывного ряда чисел. Само «искомое значение» – это то значение, которое MS Excel должен найти в таблице, обратной переводу даты в непрерывный ряд чисел на листе НРЧ. Следующий аргумент – «Таблица». Это таблица перевода из непрерывного ряда чисел в даты на листе НРЧ (из двух столбцов М и N). Показываем, какие значения функция должна сопоставить, ссылку фиксируем. В поле аргумента «Номер столбца» ставим цифру «2». Здесь находятся данные, которые нужно «подтянуть» в нужную ячейку. «Интервальный просмотр» – 0 (или ЛОЖЬ).
Для полученных значений чисел, соответствующих каждой фенофазе, по построенным формулам (стандартным для MS Excel) рассчитываются среднее арифметическое, среднее квадратическое отклонение, ошибка средней арифметической (то есть проводится первичная обработка фенонаблюдений). Затем средние округляются и переводятся в обычные календарные даты с помощью описанной ранее формулы. Ошибки средних арифметических также округляются до целого числа, умножаются на 3 и записываются со знаком «±» рядом со средней арифметической (знак «±» указан в массиве данных (справа) для визуального отличия значений даты от получаемых значений средних значений дат). Таким образом устанавливается средняя фенодата. Иногда, в зависимости от поставленной задачи, за среднюю принимают медиану ряда (Зайцев, 1978), что тоже возможно путем построения стандартной формулы MS Excel.
***
На этапе первичной обработки фенонаблюдений получают количественную оценку надежности исходных данных. Результаты первичной обработки фенодат могут быть использованы как справочный материал по фенологии данной местности (Зайцев, 1978).
С использованием формул Excel возможны и более сложные расчеты, а именно, расчеты с большим массивом данных по определенной совокупности видов для получения, например, информации для шкалы оценки несоответствия фенологии интродуцентов климату вторичного ареала или какой-либо иной информации (Зайцев, 1981). На втором этапе обработки может быть выдвинуто предположение о существовании причинной связи между двумя фенофазами, степень силы которой устанавливается методами корреляционного или дисперсионного анализа. На втором этапе может изучаться также динамика временного ряда фенофаз с целью планирования частоты посещаемости участков для фиксации фенодат или для выяснения связи общего хода фенофаз с климатическими факторами данной местности (Зайцев, 1978).
Таким образом, применение стандартных формул и функций MS Excel для обработки фенологических данных позволяет сократить время обработки данных и статистической обработки в электронном виде.
Краткое ознакомительное сообщение по данной тематике было доложено и обсуждено в рамках круглого стола на Совете ботанических садов Урала и Поволжья в 2018 году.
|
SEROVA Lyudmila Alexandrovna |
Saratov State University, Ac. Navashin str., 1, Saratov, 410010, Russia laserova@mail.ru |
|
PETROVA Nadezhda Andreevna |
Saratov State University, Ac. Navashin str., 1, Saratov, 410010, Russia nasch-1@yandex.ru |
|
KULIKOVA Lyudmila Victorovna |
Saratov State University, Ac. Navashin str., 1, Saratov, 410010, Russia kulikovaluda064@mail.ru |
|
SHAKINA Tatiana Nikolaevna |
Saratov State University, Ac. Navashin str., 1, Saratov, 410010, Russia shakinatn@mail.ru |
|
LOSKUTOVA Ekaterina Alekseevna |
Saratov State University, Ac. Navashin str., 1, Saratov, 410010, Russia loskutova.kateryna@yandex.ru |
Summary: The article presents the methodical aspects of fixing phenological observations in the collections of the SSU Botanical Garden Education and Research Center and processing results using MS Excel tables and formulas. An electronic form for the registration of phenological observations has been created for most collections of departments “Flora and vegetation” and “Introduction of floral and decorative crops”. Phenological dates are stored on phenological cards, each Excel sheet corresponds to one card. The function of VPR (vertical data search) is used for automatically translation the date into a continuous series of numbers (the start of a continuous series of numbers is March 1 of each year, as well as before, when processing manually) and for reversing the number to date.
Is received: 31 january 2021 year
Is passed for the press: 14 july 2021 year
Список литературы Фенологические наблюдения в Учебно-научном центре «Ботанический сад» СГУ (фиксация наблюдений и обработка результатов)
- Зайцев Г. Н. Опыт применения биометрических методов в географии растений // Бот. журн. 1964. Т. 49. № 9. С. 1248—1261.
- Зайцев Г. Н. Обработка результатов фенологических наблюдений в ботанических садах // Бюллетень ГБС АН СССР. 1974. Вып. 94. С. 3—10.
- Зайцев Г. Н. Фенология травянистых многолетников. М.: Наука, 1978. 150 с.
- Зайцев Г. Н. Фенология древесных растений. М.: Наука, 1981. 120 с.
- Лазарева С. М. Использование методик обработки данных фенологических наблюдений (на примере представителей семейства Pinaceae Lindl.) // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология». 2011. Т. 4. № 2. С. 56—65. URL: http://isu.ru/izvestia .
- Методика фенологических наблюдений в ботанических садах СССР / сост. П. И. Лапин. М., 1975. 27 с.
- Поликарпова Н. В., Макарова О. А. Фенологический атлас растений / под ред. А. В. Кравченко. На русск. и анг. яз. Рязань: НП «Голос губернии», 2016. 236 с.
- Серова Л. А., Степанов М. В., Петрова Н. А., Куликова Л. В. Особенности ритма сезонного развития и перспективы интродукции некоторых видов рода Pulsatilla Adans. в Ботаническом саду СГУ // Экологические проблемы промышленных городов: сборник научных трудов по материалам 8-й Международной научно-практической конференции. Саратов: Изд-во СГТУ, 2017. С. 362—368.
- Соловьев А. Н. Сезонные наблюдения в природе. Программа и методика регионального фенологического мониторинга. Киров, 2005. 96 с.
- Федотова В. Г. Современное состояние отечественной фенологии // Общество. Среда. Развитие. 2009. № 4. С. 166—176.
- Шакина Т. Н. Интродукция пиона гибридного в УНЦ «Ботанический сад» СГУ // Ландшафтная архитектура в ботанических садах и дендропарках: мат. VI Междун. науч. конф. Ялта, 2014. С. 97.
- Шакина Т. Н. Ритмы сезонного развития некоторых сортов гладиолуса гибридного в условиях Нижнего Поволжья // Бюллетень Ботанического сада Саратовского государственного университета. 2009. Вып. 8. С. 192—199.
- Шакина Т. Н., Климова М. А. Клематисы в коллекции УНЦ «Ботанический сад» // Науч. труды Чебоксарского филиала ГБС им. Н. В. Цицина РАН. Чебоксары: Чебоксарский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Главного ботанического сада им. Н. В. Цицина Российской академии наук. Чебоксары: Изд-во «Новое время», 2020. Вып. 15. С. 80—83.
- Шакина Т. Н., Серова Л. А., Петрова Н. А. Некоторые представители рода Paeonia L. в коллекции УНЦ «Ботанический сад» СГУ // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: сборник научных статей по материалам XVII международной научно-практической конференции (24–27 мая 2018 г., Барнаул). Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2018. С. 524—527.
- Шилова И. В., Панин А. В. К истории отдела флоры и растительности Учебно-научного центра «Ботанический сад» Саратовского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского // Бюллетень Ботанического сада Саратовского государственного университета. 2008. № 7. С. 14—23.
