Обхват дерева — это измерение окружности ствола дерева. Это одна из самых древних, быстрых и простых мер лесоводов по размеру и учету роста живых и стоящих деревьев. Методы и оборудование были стандартизированы по-разному в разных странах. Популярное использование этого измерения — сравнение выдающихся отдельных деревьев из разных мест или разных видов.
Обхват — это измерение расстояния вокруг ствола дерева, измеренное перпендикулярно оси ствола. В Соединенных Штатах он измеряется на высоте груди или на высоте 4,5 футов (1,4 м) над уровнем земли. [1] [2] [3] В других странах мира он измеряется на высоте 1,3 метра (4,3 фута), [4] 1,35 метра (4,4 фута) [5] 1,4 метра (4,6 фута), [6] [7] или 1,5 метра (4,9 фута). [8] Основание дерева измеряется как по высоте, так и по обхвату как по высоте, на которой сердцевина дерева пересекает поверхность земли под ним или где пророс желудь. [1] [2] На склоне это считается серединой между уровнем земли на верхней и нижней сторонах дерева. Это значение «высоты груди» — измерение, унаследованное от десятилетий применения в лесном хозяйстве. Оно было разработано из-за простоты и легкости измерения. Не существует идеальной высоты для измерения обхвата. Стволы деревьев расширяются наружу у основания. У некоторых деревьев этот раструб или подпорка простирается только на небольшое расстояние вверх по стволу, в то время как у других он может простираться на тридцать футов (9,1 м) или больше вверх по дереву, но измерение все равно проводится на этой стандартной высоте для единообразия. Если раструб у основания дерева простирается выше этой стандартной высоты обхвата, то в идеале следует провести второе измерение обхвата, где это возможно, над базальным раструбом, и записать эту высоту. [ необходима цитата ]
Обхват дерева является одним из параметров, обычно измеряемых в рамках различных программ по деревьям-чемпионам и документирования. Другие часто используемые параметры, описанные в разделе Измерение деревьев , включают высоту, размах кроны и объем. Дополнительные сведения о методологии измерения высоты дерева , измерения кроны дерева и измерения объема дерева представлены в ссылках здесь. Например, American Forests использует формулу для расчета баллов Big Tree в рамках своей Программы Big Tree [3] , которая присуждает дереву 1 балл за каждый фут высоты, 1 балл за каждый дюйм обхвата и ¼ балла за каждый фут среднего размаха кроны. Дерево, общее количество баллов которого является самым высоким для этого вида, коронуется как чемпион в их реестре. Другим обычно измеряемым параметром, в дополнение к информации о виде и местоположении, является объем древесины. Общая схема измерений деревьев представлена в статье Обзор измерений деревьев , а более подробные инструкции по проведению этих основных измерений приведены в "Руководстве по измерению деревьев Восточного общества коренных деревьев" Уилла Блозана. [1] [2]
Деревом с самым большим обхватом был баобаб Гленко (Adansonia digitata) в Южной Африке с диаметром у уровня земли 52,2 фута (15,9 м), что эквивалентно обхвату 164 фута (50 м). В 2009 году полое дерево разделилось на две части. [9] Дерево Туле в Санта-Мария-дель-Туле , Оахака , Мексика ( Taxodium mucronatum ) имеет обхват 119,8 фута (36,5 м) и высоту 116,1 фута (35,4 м), с шириной кроны 144 фута (43,9 м), как измерено доктором Робертом Ван Пелтом в 2005 году. Таким образом, диаметр дерева Туле составляет 38,1 фута (11,61 м), что экстраполировано из значений обмотки лентой. Однако, поскольку дерево сильно укреплено и имеет неправильную форму, расчет номинального диаметра, определяемого как площадь поперечного сечения древесины, выраженная в виде круга, дает этому дереву диаметр на высоте груди 30,8 футов (9,4 м) — гораздо меньшее число, но более точное представление о размере дерева. [10] Некоторые утверждают, что дерево Туле — это многоствольное дерево, состоящее из трех отдельных стволов, выходящих из одной и той же корневой массы, которые срослись, образовав массивное основание дерева, и поэтому его обхват нельзя справедливо сравнивать с деревьями, имеющими только один ствол. Многие из баобабов с большим обхватом также могут быть многоствольными кластерами. Дерево генерала Гранта ( Sequoiadendron giganteum ) в национальном парке Кингз-Каньон в Калифорнии, очевидно, является деревом с одним стволом. Было измерено, что его обхват составляет 91,2 фута (27,80 м) на высоте 4,5 фута (1,37 м). [11] Существуют исторические отчеты о деревьях с чрезвычайно большими обхватами. Их не следует принимать за чистую монету. В этих старых отчетах обхваты часто измерялись на уровне земли и включали значительное базальное расширение у основания дерева. В других случаях измеряемые деревья представляли собой множественные стволовые массы или поросли, рассматриваемые как отдельные деревья при измерении обхвата. [ необходима ссылка ]
Во многих, но не во всех списках деревьев-чемпионов, а также для данных, собранных в научных целях, необходимо различать одноствольное дерево и многоствольное дерево. Два меньших ствола, которые растут вместе, достигнут большого объединенного обхвата гораздо быстрее, чем одноствольное дерево, растущее в тех же условиях, поэтому данные будут смещены при объединении в один набор данных. Одноствольное дерево определяется как дерево, которое будет иметь только одну сердцевину , если его срубить на уровне земли. Многоствольное дерево будет иметь две или более сердцевины на уровне земли. В этом определении не имеет значения, срослись ли стволы вместе, являются ли они генетически одинаковыми и растут ли из одной корневой массы. Если у дерева более одной сердцевины на уровне земли, оно является многоствольным деревом. [1] [2] [12] Разделение данных по одноствольным и многоствольным деревьям имеет решающее значение для поддержания действительной базы данных измерений. Данные из обеих форм стоит собирать, но их следует считать разными формами, а количество стволов, включенных в измерение обхвата, следует указывать для тех деревьев, у которых больше одного ствола. [ необходима ссылка ]
Измерение обхвата обычно выполняется путем обматывания измерительной лентой (рулеткой) вокруг ствола дерева в плоскости, перпендикулярной оси, на правильной высоте. Несмотря на кажущуюся простоту обматывания ленты вокруг ствола дерева на высоте груди, ошибки в этом измерении встречаются часто. Наиболее распространенной ошибкой является смешивание измерений одноствольных деревьев с измерениями многоствольных деревьев и неразличение их. Даже у одноствольных деревьев часто встречаются неровности и впадины. У некоторых деревьев низкие ветви, которые разделяются ниже высоты груди. У других деревьев есть эпикормовые побеги , отростки или мертвые ветви. Некоторые стволы деревьев стоят наклонно под углом, а не вертикально. Обхваты деревьев с такими характеристиками могут быть измерены конкурирующими методами разными геодезистами и приводить к различиям. Основные рекомендации по решению вышеуказанных трудностей были разработаны Американскими лесами [3] , и большинство рекомендаций, используемых другими группами по измерению деревьев по всему миру, основаны на рекомендациях Американских лесов. Руководящие принципы измерения Общества коренных деревьев [1] [2] также в целом следуют предписаниям Американских лесов с некоторыми дополнительными уточнениями. У многих деревьев есть наросты, шишки и сучки вдоль ствола. Если они встречаются на высоте измерения обхвата 4,5 фута, включение их в измерение приведет к ложному завышению измерения обхвата. Затем измерение обхвата следует проводить в самой узкой точке под нечетным приростом, а высоту измерения обхвата следует указывать. В некоторых случаях обхват, измеренный чуть выше нечетного прироста, будет более репрезентативным для фактического обхвата дерева. В этих случаях измерение следует проводить там, а высоту над основанием дерева следует указывать. [ необходима ссылка ]
У некоторых деревьев ветви находятся на высоте 4,5 футов (1,37 м) или ниже. Поскольку целью измерения обхвата является получение полной меры ствола дерева, измерения следует проводить в самой узкой точке под любым значительным разветвлением. При измерении обхвата на нестандартной высоте следует учитывать высоту этого измерения над основанием дерева. Эпикормовые побеги, отростки и мертвые ветви можно игнорировать. Некоторые руководства предполагают, что если дерево разветвляется ниже высоты груди, то обхват самой большой ветви следует измерять на высоте груди, игнорируя другие ветви. Однако, если значительная часть объема ствола или площади поперечного сечения была отделена от общей путем измерения над значительным разветвлением, то это не дает полной и справедливой меры обхвата ствола. Если сердцевина ветви не пересекает сердцевину основного ствола над уровнем земли, то это не ветвь, а отдельный ствол, и это дерево следует считать многоствольным деревом. [ необходима цитата ]
Если дерево наклонено, измерьте окружность на уровне 4+1 ⁄ 2 фута (1,37 м) вдоль оси ствола. Расстояние следует измерять вдоль ствола от базовой точки центра дерева. Измерение производится под прямым углом (90 градусов) к стволу. Некоторые группы рекомендуют измерять обхват на высоте груди с верхней стороны, когда дерево находится на склоне, а не от средней точки на склоне. Одним из примеров является Регистр деревьев в Великобритании. [8] У любого варианта есть свои преимущества. Измерение на стороне, направленной вверх по склону, хотя часто проще, оно также выше на дереве и, вероятно, будет включать меньше раструба у основания ствола, а при измерении очень большого ствола на склоне сторона, направленная вверх по склону, петли обхвата всегда будет выше уровня земли. Измерение обхвата от контрольной точки на середине склона также имеет свои преимущества. Подумайте, дерево начиналось как один побег и росло вверх и наружу от этой точки. Это точка, где сердцевина дерева пересекала бы поверхность земли, поддерживающую дерево. Это логическая базовая точка, от которой измеряется высота дерева, и, соответственно, обхват должен измеряться относительно той же базовой точки. Эта точка фиксируется в одном и том же месте с течением времени по мере роста дерева. Кроме того, это контрольная точка, которая присутствует и постоянна для всех деревьев, независимо от высоты измерения обхвата. Даже если обхват измеряется на нестандартной высоте из-за низкого разветвления, большого капа или даже на стороне склона большого обхвата дерева на наклонной поверхности, все высоты все равно можно последовательно соотнести с этой единственной точкой, присутствующей на всех деревьях. Измерение средней точки на склоне является рекомендуемым вариантом. [1] [2] [3]
Деревья с очень большим обхватом, такие как некоторые секвойи, растущие на западе США, также могут создавать проблемы с измерением обхвата. Если они растут даже на пологом склоне, если обхват измеряется на высоте 4,5 фута около того места, где сердцевина дерева выходит из земли, верхняя часть ленты может легко оказаться ниже уровня земли. В этом случае лучшим вариантом будет измерение стандартного обхвата на высоте 4,5 фута над уровнем земли с высокой стороны дерева и отметьте это в описании измерения [13] [17] Высота этой точки измерения над стандартной базовой точкой на середине склона также должна быть указана. Если измерять лес на вершине горы из низкорослых деревьев высотой всего шесть футов, измерение обхвата, сделанное на высоте 4,5 фута, будет бессмысленным. В случае этих низкорослых деревьев обхват, сделанный на высоте 1 фута над основанием, может быть более подходящим. Дело в том, что измерения обхвата следует проводить на стандартных высотах, когда это возможно. Если это измерение не имеет смысла, следует провести дополнительное измерение обхвата в более подходящем месте и отметить эту высоту. [13] Преобразование измерения обхвата в диаметр всегда будет завышать площадь поперечного сечения ствола, поэтому лучше всего записывать необработанные значения обхвата напрямую, а не преобразовывать их в диаметры. Преобразование значений обхвата в приблизительные диаметры всегда можно выполнить позже, если это необходимо для других типов анализа. [ необходима цитата ]
Измерение обхвата дерева напрямую является распространенным образовательным методом, позволяющим учащимся изучать местную среду на практике. [14] Он часто используется в начальной школе для введения таких тем, как измерение, использование чисел и простых вычислений. Простые методы могут использоваться для оценки возраста дерева.
Измерения обхвата могут быть выполнены дистанционно с помощью фотографических средств или с помощью телескопической сетки. В этих случаях диаметр, видимый с позиции геодезиста, фактически измеряется, а обхват вычисляется путем умножения диаметра на π ( пи ).
Монокуляр с сеткой — это телескоп со встроенной шкалой, который можно использовать для точного измерения ширины объектов, таких как диаметры деревьев, на расстоянии. При визировании через монокуляр ширина объекта может быть считана как определенное количество единиц шкалы. Чем дальше объект находится от геодезиста, тем меньше он будет казаться в телескопе, а ширина будет считана как меньшее количество единиц на шкале. Это изменение постоянно с расстоянием. Расстояние до цели можно измерить с помощью лазерного дальномера. Расстояние от измеренного участка ствола, умноженное на показание сетки и разделенное на оптический коэффициент, дает диаметр цели. Для получения наилучших результатов коэффициент масштабирования следует проверить и рассчитать для каждого отдельного устройства, а не просто использовать значение по умолчанию производителя. Этот процесс можно применять к измерениям объема, как указано ниже, в дополнение к основным измерениям обхвата. Различные производители предлагают разнообразные монокуляры с сетками. Их можно использовать как ручные приборы, но более точные показания можно получить, установив их на штатив. [15] Некоторые более совершенные электронные геодезические устройства, такие как Criterion RD 1000, имеют электронную версию шкалы сетки, встроенную в устройство, и могут использоваться для измерения диаметров. Фотографии деревьев могут использоваться для определения обхвата или других измерений, если на фотографии есть что-то известного размера, чтобы обеспечить масштаб. Для приблизительного измерения необходимо знать следующую информацию: 1) расстояние от камеры до дерева, 2) расстояние от камеры до шкалы и 3) размер объекта, который будет использоваться в качестве шкалы. Электронная таблица Excel может использоваться для определения скорости изменения видимого размера шкалы с расстоянием, и это значение может использоваться для расчета диаметра дерева, учитывая, что дерево имеет круглое поперечное сечение и расстояние до передней стороны дерева известно. Затем обхват вычисляется путем умножения диаметра на число пи. Этот метод может использоваться для расчета обхвата деревьев на исторических фотографиях, где истинные размеры неизвестны. Необходимо сделать предположения о расстояниях и размерах людей на фотографии, но разумные оценки возможны. [16] Предварительные испытания проводятся NTS для применения фотографического процесса к объемному моделированию деревьев. [17] [18] Ключевым соображением для многих людей является то, что для выполнения этих расчетов требуется лишь минимальное количество оборудования: лазерный дальномер, эталонный объект (линейка), цифровая камера и Excel. Телескопическая сетка не нужна. Для получения более точных данных для оценки объема требуются фотографии с разных углов. Этот процесс будет менее точным, чем измерения, выполненные с помощью телескопической сетки, но сможет генерировать значимые близкие приближения объема дерева. [1] [19]
Многоствольные деревья являются наиболее распространенной формой после одноствольных деревьев. Часто они представляют собой отдельные стволы, растущие из одной корневой массы. Это часто происходит у некоторых видов, когда исходный ствол был поврежден или сломан, и на его месте из исходной корневой массы вырастают два или более новых побега. Они генетически одинаковы, но поскольку их форма роста отличается, их следует рассматривать как другую категорию измерений, чем одноствольные деревья. Эти многоствольные деревья обычно растут вместе, образуя большую объединенную массу у основания и разделяясь на отдельные стволы на большей высоте. Если это отдельные стволы на высоте груди, то отдельные стволы можно измерить отдельно и рассматривать как отдельные одноствольные деревья. Если они выросли вместе на высоте груди, то измерение их объединенного обхвата должно быть сделано на этой высоте, количество стволов должно быть включено в указанное измерение обхвата. Если дерево резко расширяется наружу на высоте груди, то обхват следует измерить в самом узком месте между высотой груди и землей, и эта высота должна быть отмечена.
Другие рекомендации по измерению обхвата, изложенные для деревьев с одним стволом, такие как низкие ветви и капы, применимы и к обхватам с несколькими стволами. Высота самого высокого ствола в многоствольном образце будет тогда высотой многоствольного образца, а объединенный размах кроны всех отдельных стволов многоствольного образца в совокупности будет размахом кроны с несколькими стволами. Если один из отдельных стволов значительно больше всех остальных, его можно рассматривать как одноствольное дерево. Его обхват измеряется там, где он выходит из объединенной массы, а высота и размах кроны этого конкретного ствола измеряются индивидуально. [ необходима цитата ]
Не все деревья имеют один ствол, а другие одноствольные деревья создают дополнительные проблемы измерения из-за своего размера или конфигурации. К необычным формам относятся те формы, которые выросли из-за необычных обстоятельств, которые повлияли на дерево, или те деревья, которые просто имеют необычную форму роста, не наблюдаемую у большинства других видов деревьев. Фрэнк [13] предложил систему классификации для различных форм деревьев: 1) одноствольные деревья; 2) многоствольные деревья; 3) клональные поросли; 4) клональные колонии; 5) соединенные и обнимающиеся деревья; 6) упавшие деревья; 7) комплексы деревьев и 8) баньяноподобные деревья; 9) деревья с большими воздушными корневыми системами; и 10) эпифитные деревья. Эта первоначальная структура продолжала развиваться в обсуждениях в рамках NTS, но дает начальное начало и предложения о том, как подходить к измерению этих различных форм роста деревьев. Поскольку большинство этих деревьев уникальны или необычны по своей форме и не поддаются простому измерению, рекомендуемый подход заключается в написании подробного повествовательного описания дерева с указанием того, какие измерения можно провести для усиления и лучшего освещения описаний. Эти деревья следует документировать, даже если результаты представлены в форме письменного повествования, а не набора числовых измерений. [20] Есть некоторые параметры, которые следует последовательно измерять, когда это возможно, например, высота. Площади поперечного сечения, занимаемые стволами и кроной, также являются параметрами, которые обычно поддаются измерению. Другие измерения можно проводить там, где они, по-видимому, дополняют повествовательное описание этого конкретного дерева. Местоположение GPS следует брать, когда это возможно. При отсутствии прибора GPS местоположения следует извлекать из Google Maps или топографических карт. Помимо этих основных значений, следует записывать такие значения, как количество стволов, превышающих предписанное значение, максимальный обхват самого большого ствола и все, что кажется подходящим для этой конкретной группы деревьев. Фотографии этих необычных деревьев важны, поскольку они могут значительно улучшить понимание того, что описывается, и помочь другим визуализировать дерево. Необходим процесс или система, посредством которых фотографии конкретного дерева могут быть связаны с описанием дерева в заметках исследователя. Целью повествования и измерений является документирование дерева или группы деревьев. [20]
Необходимо разработать подход, подходящий для каждой из этих необычных форм. Например, клоновые колонии, такие как осина Пандо, могут занимать много акров. Площадь, занимаемая колонией, должна быть измерена, а также размер самого большого отдельного присутствующего ствола. Деревья, похожие на баньяны, также состоят из нескольких стволов, разбросанных по большой площади. Во многих из этих образцов внутренние стволы нелегко доступны, если доступны вообще. Подход к их измерению будет заключаться в измерении площади, занимаемой множеством стволов, площади, занимаемой кроной дерева, высоты дерева и любых других измерений, которые исследователь сочтет подходящими. Затем эти измерения будут дополнены повествовательным описанием и фотографиями. Целью во всех этих случаях деревьев с необычными формами является документирование их характеристик. [13] Обхват также можно рассматривать как по сути моментальный снимок поперечного сечения дерева на одной конкретной высоте. В некоторых случаях основание дерева может быть настолько сложным, что простое обертывание ленты вокруг основания будет искажать истинный обхват древесины или характер дерева. Примером этого может служить Большое дерево Туле в Санта-Мария-дель-Туле, Оахака, Мексика [10] , описанное выше. Дерево Туле имеет диаметр 38 футов 1,4 дюйма (1161,8 см), измеренный с помощью обмотки лентой, но из-за его неровности площадь поперечного сечения древесины, выраженная в виде круга, дала эффективный диаметр всего 30 футов 9 дюймов (937 см). Основание дерева было нанесено на карту в трех измерениях с использованием техники рамочного картирования. Прямоугольная рамка была натянута по периметру дерева. Серия измерений от опорных линий до края ствола отображала неровности поверхности дерева и преобразовывалась в декартовы координаты x - y . Процесс повторялся на разных высотах для создания трехмерной модели дерева. [21] Этот процесс картирования можно автоматизировать. Тейлор [22] [23] разрабатывает процесс картографирования облаков с использованием технологии оптического сканирования параллакса, при котором вокруг ствола дерева производятся тысячи измерений. Их можно использовать для воссоздания трехмерной модели ствола, а данные об обхвате и диаметре входят в число значений, которые можно рассчитать. [ необходима цитата ]
Для долгосрочного мониторинга обхвата необходимо отметить точную точку на дереве, чтобы гарантировать, что измерение проводится в одном и том же месте каждый сеанс. Данные лесного хозяйства показывают, что замедление роста диаметра коррелирует с соразмерным замедлением роста объема, но эта связь не является прямой, когда вся масса дерева рассматривается в отличие от коммерческой части ствола. Диаметр представляет собой линейный рост, а объем - это рост в трехмерном контексте. Замедление темпов радиального роста может происходить без замедления соответствующей площади поперечного сечения или роста объема. Например, исследование Леверета [24] показало, что даже старые деревья белой сосны продолжают добавлять значительные объемы древесины, при этом 11 контролируемых деревьев в среднем добавляют 11,9 кубических футов (0,34 м 3 ) в год. Напротив, (примерно) 300-летняя сосна Айс-Глен в Стокбридже, Массачусетс, показывает примерно половину годового темпа роста деревьев в возрасте от 90 до 180 лет, в среднем всего 5,8 кубических футов (0,16 м 3 ) в год за пятилетний период мониторинга. Объем увеличился в результате увеличения как высоты, так и обхвата. [ необходима цитата ]
