Difference between revisions of "Šíření kůrovce a jeho regulace (NetLogo)"
(→Přístup k řešení) |
(→Přístup k řešení) |
||
| Line 40: | Line 40: | ||
Předmětem simulace je vymezená část lesa, která bude mít jako výchozí takové množství zdravých stromů a stromů napadených kůrovcem, aby situace odpovídala zvýšenému stavu (viz bod 2). Model představuje zalesněnou plochu 10 201 m<sup>2</sup> (1 ha). Zvýšený stav kůrovce v tomto případě nastane, pokud na modelové hektarové ploše vytěžíme minimálně 0,2 m<sup>3</sup> kůrovcového dříví. To nastane už při počátečním nastavení jednoho kůrovcového ohniska, jelikož uvažovaný objem stromu je roven 2,5m<sup>3</sup> (výchozí nastavení). I když nastavíme na začátku počet kůrovcových ohnisek na minimální hodnotu (1), situace již odráží požadovaný stav. Počet ohnisek je na začátku simulace nastaven o něco vyšší (10), jelikož při nastavení na minimální hodnotu proběhne eliminace kůrovce velmi rychle. Jako místo skládky je totiž vybrána oblast s nejvyšším výskytem kůrovcem napadených stromů. Což by v případě jednoho ohniska vedlo i při vytvoření pouze jedné další skládky k jeho okamžité eliminaci. Takto rychlá detekce kůrovce je v reálném světě nepravděpodobná. | Předmětem simulace je vymezená část lesa, která bude mít jako výchozí takové množství zdravých stromů a stromů napadených kůrovcem, aby situace odpovídala zvýšenému stavu (viz bod 2). Model představuje zalesněnou plochu 10 201 m<sup>2</sup> (1 ha). Zvýšený stav kůrovce v tomto případě nastane, pokud na modelové hektarové ploše vytěžíme minimálně 0,2 m<sup>3</sup> kůrovcového dříví. To nastane už při počátečním nastavení jednoho kůrovcového ohniska, jelikož uvažovaný objem stromu je roven 2,5m<sup>3</sup> (výchozí nastavení). I když nastavíme na začátku počet kůrovcových ohnisek na minimální hodnotu (1), situace již odráží požadovaný stav. Počet ohnisek je na začátku simulace nastaven o něco vyšší (10), jelikož při nastavení na minimální hodnotu proběhne eliminace kůrovce velmi rychle. Jako místo skládky je totiž vybrána oblast s nejvyšším výskytem kůrovcem napadených stromů. Což by v případě jednoho ohniska vedlo i při vytvoření pouze jedné další skládky k jeho okamžité eliminaci. Takto rychlá detekce kůrovce je v reálném světě nepravděpodobná. | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
:1) <b>Základní stav</b> - na 5 ha vytěžíme do 1m<sup>3</sup> kůrovcem napadeného dříví.<br /> | :1) <b>Základní stav</b> - na 5 ha vytěžíme do 1m<sup>3</sup> kůrovcem napadeného dříví.<br /> | ||
| Line 52: | Line 45: | ||
:3) <b>Kalamitní stav</b> - stav lýkožrouta lesklého, kdy dochází k rozsáhlému napadení smrkových porostů.<ref name="stavy">Lýkožrout lesklý - Pityogenes chalcographus (L.) [online]. 2007 [cit. 2016-04-20]. Dostupné z: www.silvarium.cz/images/letaky-los/2007/2007_lykozrout_leskly.pdf</ref> <br /> | :3) <b>Kalamitní stav</b> - stav lýkožrouta lesklého, kdy dochází k rozsáhlému napadení smrkových porostů.<ref name="stavy">Lýkožrout lesklý - Pityogenes chalcographus (L.) [online]. 2007 [cit. 2016-04-20]. Dostupné z: www.silvarium.cz/images/letaky-los/2007/2007_lykozrout_leskly.pdf</ref> <br /> | ||
| − | Průměrná zásoba dřeva v České republice na 1 ha lesních pozemků je 265 m<sup>3</sup>. Výchozí nastavení objemu stromu je rovno 2,5 m<sup>3</sup> dřeva. Pro potřeby modelu jsem vzala průměrné hodnoty z tabulky | + | Průměrná zásoba dřeva v České republice na 1 ha lesních pozemků je 265 m<sup>3</sup>. Výchozí nastavení objemu stromu je rovno 2,5 m<sup>3</sup> dřeva. Pro potřeby modelu jsem vzala průměrné hodnoty z tabulky viz (Tabulka objemu). Dospělý strom je tedy 14 m vysoký a jeho průměr dosahuje 50 cm. Předpokladem je fakt, že kůrovec obsazuje přednostně materiál čerstvě odumřelý (skládky).<ref name="přednost">Lýkožrout lesklý - Pityogenes chalcographus (L.) [online]. 2007 [cit. 2016-04-20]. Dostupné z: www.silvarium.cz/images/letaky-los/2007/2007_lykozrout_leskly.pdf/</ref> V případě výskytu kůrovce v určitém okolí skládky (uvažován okruh o průměru 15 m) se již dále lýkožrout nešíří. Tato situace nastává při obsazení skládky jak chráněné tak nechráněné. Jelikož v případě skládky s ochrannou sítí nastává smrt kontaminovaných brouků a v případě nechráněné skládky se ze skládky stává lapač. Čili skládka se při prvním náletu mění na napadenou (lapač) a kůrovci svými feromony přilákají další jedince. Taková skládka je preferovaná před zdravými stromy. Tato preference platí i pro chráněnou sládku, jelikož ochranná síť je pro potřeby nalákání kůrovce napuštěna feromony. Pokud není v určité vzdálenosti skládka, kůrovec se šíří tak, že napadá zdravý náhodný strom. Přičemž přes 50 % brouků napadá stromy do 40 metrů, do 500 metrů létá 98 % brouků. To je také vzdálenost, která se pokládá za dostatečnou ochrannou vzdálenost před napadením kůrovcem.<ref name="50%">Tak malý a tak obávaný – lýkožrout smrkový [online]. 2009-10-22 [cit. 2016-05-20]. Dostupné z: www.ekolist.cz/cz/publicistika/priroda/tak-maly-a-tak-obavany-lykozrout-smrkovy/</ref> V modelu je nastavena ještě 3% pravděpodobnost vyhynutí kůrovce na daném stromě, kdy se strom ubránil díky zvýšené produkci pryskyřice. Lýkožrout se totiž snaží, aby jich ve stromě bylo více a při překročení kritického množství už se strom neubrání a uschne.<ref name="Nelson mat_modely">Nelson WA, Lewis MA. Connecting host physiology to host |
| + | resistence in the conifer-bark beetle system. Theoretical Ecology. 2008 [cit. 2016-05-21]. | ||
| + | Průběh simulace je ovlivněn nastavitelnými parametry. Cílem simulace je regulace kůrovcem napadených stromů pomocí vhodného nastavení vstupních parametrů. Klíčovým parametrem je <i>% skládek zabalených do ochranných sítí</i>, s čímž se pojí pořizovací náklady. Ty jsou kontrolovány tak, aby se množství ochranných sítí ještě vyplatilo.<br /><br /> | ||
<b>Parametry</b><br /> | <b>Parametry</b><br /> | ||
Revision as of 15:33, 5 June 2016
 | Práce zatím není kompletní! |
Zadání
Název simulace: Šíření kůrovce a jeho regulace
Předmět: 4IT495 Simulace systémů (LS 2015/2016)
Autor: Bc. Agata Janeczková
Typ modelu: Multiagentní model
Modelovací nástroj: NetLogo
Definice problému
Simulace se bude zabývat aktuálním problémem přemnožení lýkožrouta smrkového (dále jen kůrovce) v českých lesích. Velký vliv na jeho šíření mají skládky vytěženého dříví, které kůrovec přednostně obsazuje. Za dlouhodobé skladování dříví v lese může jeho nedostatečný odbyt, popřípadě špatné plánování vytěžování dřeva a jeho následného exportu. Jako výchozí bod simulace je zvolena situace, kdy se v lese objevila první kůrovcová ohniska. Je možné uvažovat jako začátek tzv. zvýšený stav kůrovce. Ten nastane, vytěžíme-li více jak 1 m3 kůrovcového dříví na 5 ha lesa. Simulací bych chtěla nastínit, jak by bylo možné v takovém případě postupovat, aby les utrpěl minimální ztráty. Uvažovaný princip regulace je následovný. K ochraně skládek budou použity insekticidní sítě (modré skládky), které brouka při kontaktu kontaminují a ten během relativně krátké doby umírá. Regulace kůrovce probíhá primárně díky použití těchto ochranných sítí na stanovené procento nově vytvářených skládek. Dále je například možné nastavit množství vyváženého dříví (počtu skládek), množství přidávaných skládek v jednom kole, parametry týkající se průměrného objemu a stáří dospělého stromu, či způsob vysazování mladých stromků. Přitom jsou průběžně sledovány příjmy plynoucí z exportu vytěženého dřeva v závislosti na jeho kvalitě a také náklady na ochranné sítě tak, aby se jejich zavedení ještě vyplatilo. Model abstrahuje od detailního procesu rozmnožování a vývoje kůrovce.
Typy agentů
- strom
- skládka
- cílový bod
- Barevně odlišení agenti
- strom
- mladý strom
- strom napadený kůrovcem
- suchý strom
- skládka (vytěžené dřevo)
- červená skládka (napadená, slouží jako lapač)
- modrá skládka (ochranná síť)
- cílový bod (skrytý)
Přístup k řešení
Předmětem simulace je vymezená část lesa, která bude mít jako výchozí takové množství zdravých stromů a stromů napadených kůrovcem, aby situace odpovídala zvýšenému stavu (viz bod 2). Model představuje zalesněnou plochu 10 201 m2 (1 ha). Zvýšený stav kůrovce v tomto případě nastane, pokud na modelové hektarové ploše vytěžíme minimálně 0,2 m3 kůrovcového dříví. To nastane už při počátečním nastavení jednoho kůrovcového ohniska, jelikož uvažovaný objem stromu je roven 2,5m3 (výchozí nastavení). I když nastavíme na začátku počet kůrovcových ohnisek na minimální hodnotu (1), situace již odráží požadovaný stav. Počet ohnisek je na začátku simulace nastaven o něco vyšší (10), jelikož při nastavení na minimální hodnotu proběhne eliminace kůrovce velmi rychle. Jako místo skládky je totiž vybrána oblast s nejvyšším výskytem kůrovcem napadených stromů. Což by v případě jednoho ohniska vedlo i při vytvoření pouze jedné další skládky k jeho okamžité eliminaci. Takto rychlá detekce kůrovce je v reálném světě nepravděpodobná.
- 1) Základní stav - na 5 ha vytěžíme do 1m3 kůrovcem napadeného dříví.
- 2) Zvýšený stav - vytěžíme-li více jak 1 m3 kůrovcového dříví a nalezneme-li již ohniska ("kůrovcová kola") v mladších porostech.
- 3) Kalamitní stav - stav lýkožrouta lesklého, kdy dochází k rozsáhlému napadení smrkových porostů.[1]
Průměrná zásoba dřeva v České republice na 1 ha lesních pozemků je 265 m3. Výchozí nastavení objemu stromu je rovno 2,5 m3 dřeva. Pro potřeby modelu jsem vzala průměrné hodnoty z tabulky viz (Tabulka objemu). Dospělý strom je tedy 14 m vysoký a jeho průměr dosahuje 50 cm. Předpokladem je fakt, že kůrovec obsazuje přednostně materiál čerstvě odumřelý (skládky).[2] V případě výskytu kůrovce v určitém okolí skládky (uvažován okruh o průměru 15 m) se již dále lýkožrout nešíří. Tato situace nastává při obsazení skládky jak chráněné tak nechráněné. Jelikož v případě skládky s ochrannou sítí nastává smrt kontaminovaných brouků a v případě nechráněné skládky se ze skládky stává lapač. Čili skládka se při prvním náletu mění na napadenou (lapač) a kůrovci svými feromony přilákají další jedince. Taková skládka je preferovaná před zdravými stromy. Tato preference platí i pro chráněnou sládku, jelikož ochranná síť je pro potřeby nalákání kůrovce napuštěna feromony. Pokud není v určité vzdálenosti skládka, kůrovec se šíří tak, že napadá zdravý náhodný strom. Přičemž přes 50 % brouků napadá stromy do 40 metrů, do 500 metrů létá 98 % brouků. To je také vzdálenost, která se pokládá za dostatečnou ochrannou vzdálenost před napadením kůrovcem.[3] V modelu je nastavena ještě 3% pravděpodobnost vyhynutí kůrovce na daném stromě, kdy se strom ubránil díky zvýšené produkci pryskyřice. Lýkožrout se totiž snaží, aby jich ve stromě bylo více a při překročení kritického množství už se strom neubrání a uschne.<ref name="Nelson mat_modely">Nelson WA, Lewis MA. Connecting host physiology to host resistence in the conifer-bark beetle system. Theoretical Ecology. 2008 [cit. 2016-05-21].
Průběh simulace je ovlivněn nastavitelnými parametry. Cílem simulace je regulace kůrovcem napadených stromů pomocí vhodného nastavení vstupních parametrů. Klíčovým parametrem je % skládek zabalených do ochranných sítí, s čímž se pojí pořizovací náklady. Ty jsou kontrolovány tak, aby se množství ochranných sítí ještě vyplatilo.
Parametry
- rychlost šíření kůrovce
- frekvence vysazování mladých stromků
- frekvence těžby dřeva
- frekvence vyvážení skládek (vytěženého dříví)
- % skládek zabalených do ochranných sítí
- % úbytku kůrovcového dříví v blízkosti skládek zabalených do ochranných sítí (--> kontaminace a smrt brouka)
Zdroje
- ↑ Lýkožrout lesklý - Pityogenes chalcographus (L.) [online]. 2007 [cit. 2016-04-20]. Dostupné z: www.silvarium.cz/images/letaky-los/2007/2007_lykozrout_leskly.pdf
- ↑ Lýkožrout lesklý - Pityogenes chalcographus (L.) [online]. 2007 [cit. 2016-04-20]. Dostupné z: www.silvarium.cz/images/letaky-los/2007/2007_lykozrout_leskly.pdf/
- ↑ Tak malý a tak obávaný – lýkožrout smrkový [online]. 2009-10-22 [cit. 2016-05-20]. Dostupné z: www.ekolist.cz/cz/publicistika/priroda/tak-maly-a-tak-obavany-lykozrout-smrkovy/
