Ландшафтно-экологические методы исследований 
Лабораторный анализ собранных в поле образцов и дальнейшая интерпретация
полученных результатов позволяют раскрыть палеогеографическую историю
территории исследования в целом. Для того же, чтобы проследить историю
определенных ПТК, необходимо палеогеографические материалы дополнить ретроспективным
анализом современной структуры изучаемых комплексов. Таким образом,
генетический аспект изучения ПТК ориентирован на восстановление особенностей их
формирования и развития, на установление возрастных стадий комплексов, на
объяснение их современного состояния, но в то же время позволяет сделать и предположение
о перспективах развития комплексов. Однако для более точного предсказания
будущего развития ПТК генетический подход должен сочетаться с функциональным,
направленным на изучение современных процессов, протекающих в ПТК, их
функционирования и динамических изменений.
Третий класс задач. В основе решения задач этого класса лежит функциональный
аспект изучения ПТК. Он позволяет глубже проникнуть в сущность взаимосвязей
и взаимодействий в комплексе. Решение задач данного класса получило развитие
лишь с 60-х гг. XX столетия, когда появился ряд комплексных физико-географических
стационаров. Это связано с тем, что изучение функционирования комплексов и
динамических циклов краткой продолжительности требует регулярных наблюдений,
обеспечить которые возможно лишь в условиях стационаров.
Некоторый материал для изучения современных природных процессов
исследователь может, конечно, собрать и в экспедиционных условиях. Например,
при маршрутных исследованиях могут быть зафиксированы некоторые следы стихийных
явлений: прохождения лавин (по наличию сломанных и вывернутых с корнем
деревьев, ориентированных вниз по простиранию склона) или селей (по наличию
конуса выноса грязекаменного потока), появления новых оползней (по свежим
стенкам отрыва), усиления линейной эрозии после ливня или весеннего снеготаяния
(по наличию свежих эрозионных форм, обвалов в верховьях оврагов или на их склонах)
и т.д.
На ключевых участках могут быть поставлены более или менее продолжительные
микроклиматические наблюдения, а также наблюдения над процессами стока. На
фиксированных геохимических профилях можно отобрать образцы в установленной
повторности для изучения биогенной и водной миграции химических элементов.
Однако все эти эпизодические наблюдения не дают возможности познать
функционирование НТК, а также медленно протекающие процессы средней и большой
продолжительности, обусловленные воздействием внешних факторов.
Чтобы проследить нормальное функционирование ПТК, не вызывающее
заметных изменений, нужны длительные регулярные наблюдения. Чем больше
длительность периода наблюдений, тем надежнее и достовернее получаемые выводы.
Поэтому наблюдения ведутся на постоянных специально выбранных точках в пределах
определенных комплексов.
Сбор и обработка материалов стационарных наблюдений очень трудоемкий
процесс, поэтому число точек наблюдения на любом стационаре ограничено и очень
важно их рациональное размещение. Чтобы экстраполировать полученные результаты,
нужно хорошо знать, какие ПТК они характеризуют и на какой стадии развития эти
ПТК находятся. Это значит, что предварительно должно быть проведено выделение и
систематизация ПТК, составлена ландшафтная карта территории стационара и
прилегающего района, а также установлены возрастные стадии изучаемых
комплексов, т.е. решены задачи первого и второго классов.
Основной метод изучения функционирования и динамики ПТК - метод
комплексной ординации, разработанный сотрудниками Института географии СО
РАН, позволяющий количественно характеризовать взаимосвязи между отдельными
компонентами внутри ПТК и между различными комплексами, изучать
пространственные и временные изменения различных природных процессов.
Накапливаемые массовые данные обрабатываются и систематизируются
при помощи статистических методов и метода балансов.
Детальное изучение функционирования и динамики ПТК позволяет
познать сущность комплексов и дать надежный прогноз их дальнейшего развития.
Таким образом, последовательное рассмотрение различных аспектов
ландшафтной структуры природных комплексов дает возможность постепенно
углубляться в познание сущности ПТК: от описания современных свойств и
пространственного размещения комплексов через познание путей их становления к
выявлению и количественной характеристике связей и взаимодействия (объяснению),
а далее к функционированию комплексов и предсказанию путей их дальнейшего
развития. Так осуществляется тщательное и всестороннее изучение комплексов,
являющееся надежной основой для оптимального их использования человеком.
Пути использования предполагают постановку конкретных прикладных
исследований четвертого класса задач.
Далее в лекциях более или менее подробно освещаются методы решения
первого, третьего и четвертого классов задач. Изучение становления ПТК (второй
класс задач), несмотря на всю важность этой проблемы, здесь почти не
затрагивается. Дело в том, что представление о генезисе ПТК, его возникновении
и становлении в значительной мере базируется на геолого-геоморфологических,
палеогеографических, палеоботанических, палеофаунистических, археологических и
тому подобных материалах. В процессе же полевых экспедиционных исследований
сведения о генезисе могут лишь несколько пополняться, например, по наблюдениям
за реликтовыми элементами ПТК, проливающими свет на их происхождение. Кроме
того, исследования, специально направленные на решение задач второго класса,
требуют привлечения весьма специфичных методов палеогеографического анализа,
дать которые в кратком курсе оказывается затруднительным, а число исследователей,
занимающихся их решением, не столь велико. Большинство физико-географов решает
задачи остальных трех классов, которые мы и рассматриваем.
Лекция 3
Законченный
цикл экспедиционных комплексных физико-географических исследований включает в
себя три этапа работ: подготовительный, полевой и камеральный. По
продолжительности эти этапы традиционно относились друг к другу примерно как
1:1:2.
В
последние десятилетия проявилась тенденция к сокращению сроков полевых работ и
удлинению подготовительного и камерального периодов.
Этот
процесс вполне закономерен. Он отражает растущую техническую оснащенность
экспедиций и дальнейшее совершенствование методов и приемов полевых работ. Все
больше увеличивается объем информации, которую можно использовать в процессе
подготовки к полевым работам (более подробные и качественные топографические
карты, аэрофото- и космические материалы, материалы предшествующих отраслевых и
комплексных исследований); расширяется программа камеральных работ за счет
усиления их аналитической части, применения математических методов анализа
полевой документации, использования компьютеров для математической обработки
материалов и построения различных графических моделей, включая составление
ландшафтных карт и карт физико-географического районирования.
Соотношение
этапов исследования по времени может меняться и в зависимости от задач
исследования, и масштаба работ. Так, по А.А. Видиной, для крупномасштабного
ландшафтного картографирования подготовительный период (предполевой), полевой и
камеральный (послеполевой) относятся друг к другу в среднем как 2:1:3.
Это
значит, что примерная доля полевого периода, традиционно составляющая 25 %
общего объема работы, в условиях более высокой обеспеченности различными
материалами при крупномасштабном картографировании может составлять уже около
15 %. Вероятно, среднемасштабное ландшафтное картографирование, а тем более
мелкомасштабное, может производиться с еще более сокращенным полевым периодом.
Началом исследования является получение или самостоятельная постановка
задания, которое достаточно ясно определяет основную цель исследования и
разработку программы.
Далее производится поиск (мобилизация) материалов, касающихся
избранной территории и направления работ. Все обнаруженные опубликованные и
фондовые источники фиксируются на библиографических карточках (или иным
способом) еще до начала полевых работ, чтобы избежать ненужного дублирования и
более целеустремленно организовать собственные исследования. Большую помощь
может оказать микрофильмирование, ксерокопирование, сканирование, создание
компьютерной базы данных, содержащей графические, цифровые и текстовые
материалы. Для непосредственного фиксирования полевого материала уже начали
применяться портативные компьютерные аппараты Notebook («Блокноты» или
«Записные книжки»), в том числе с дополнительными устройствами для
автоматической фиксации координат точек, удобные как для камеральных работ, так
и для поля.
После мобилизации материалов производится их изучение. Особое
внимание уделяется выявлению закономерных связей между геологическим строением,
включая тектонику, и рельефом; рельефом, климатом и водами; рельефом, литологией
и почвами; почвами и растительностью и т.д. Помимо обычного для любой работы
конспектирования или копирования источников производятся сопоставления, как
указано выше, и, таким образом, уже в подготовительный период выявляются
типичные для территории природные территориальные комплексы (ПТК), а при
наличии соответствующих сведений отмечается и их хозяйственное использование.
При изучении литературных и фондовых источников разного времени и
разных авторов неизбежно встречаются противоречивые данные. Такие случаи
берутся на заметку для полевой проверки.
В составляемых конспектах важно фиксировать не только наличие на
изучаемой территории тех или иных объектов (природных комплексов, форм рельефа,
типов почв, характерных пород, видов растений и т.д.), но и их физиономическую
характеристику, чтобы узнавать их в поле. Необходимый для полевых работ
картографический материал с отображением различных компонентов природы или
природных комплексов следует отсканировать либо ксерокопировать,
сфотографировать или скопировать на кальку, если нет возможности взять в поле
оригинал. Предпочтение отдается более новым картам и картам по масштабу более
близким к масштабу исследования. Впрочем, старые источники нередко представляют
интерес, особенно при рассмотрении изменения природной среды в результате
хозяйственной деятельности человека. При этом о достоверности источников, их
объективности и точности передачи фактического материала приходится помнить
всегда - и при использовании старых источников, и при знакомстве с новыми материалами.
Вместо копирования картографического материала можно рекомендовать
также «укладку» этого материала на основы, приготовленные для работы в поле.
Это занятие более сложное, чем простая копировка, но целесообразное, так как
сводит разрозненные материалы к одному масштабу, облегчая их сопоставление. На
эти же карты можно наносить некоторые данные, взятые из текстовых описаний. Все
это можно с успехом делать с помощью компьютера. Многие материалы уже введены в
геоинформационные системы. Имеются специальные программы для их обработки.
Перед работой в поле полезно ознакомиться с гербарием растений,
образцами почв и пород, характерных для будущего района исследования.
Завершением предполевого изучения материалов может явиться предварительная
ландшафтная карта или карта физико-географического районирования, составленная
в камеральных условиях и позволяющая более целеустремленно проводить полевые
исследования.
Процесс составления ландшафтной карты - это многократно повторяющиеся
циклы анализа и синтеза: анализ компонентов и процессов и синтез природных
территориальных комплексов как целостных систем с постоянной корректировкой их
контуров.
Рельеф является главным фактором перераспределения тепла и влаги
на поверхности Земли. К литогенной основе, и, в первую очередь, к рельефу
приспосабливается биота, от него же зачастую прямо зависит и характер
почвообразующих процессов. Поэтому границы ПТК очень часто совпадают с
границами форм или элементов форм рельефа. Отсюда и особый интерес к анализу
топографической карты при подготовке к ландшафтному картографированию.
Основой составления предварительной ландшафтной карты является
перевод изображения рельефа поверхности Земли с помощью горизонталей, как это
делается на топографических картах, в другую модель - в изображение рельефа
контурами, свойственное большинству отраслевых карт. Затем производится
наполнение этих контуров содержанием и составление легенды. Контуры вырисовываются,
в первую очередь, по топографической основе, а также по аэрофото- и
космоснимкам и корректируются по отраслевым картам. По этим же материалам
раскрывается, насколько это возможно в камеральных условиях, и их содержание.
Изображение рельефа горизонталями, применяемое на топографических
картах, - замечательный способ передачи объемов на плоскости, своего рода
непрерывное изображение, тогда как карта форм рельефа в контурах - чисто
плоскостное дискретное изображение. По ней сложнее оценить динамику, особенно
гравитационных (эрозия, сток) и других процессов. В идеале на ландшафтной карте
лучше было бы совместить оба способа рисовки рельефа, но это трудно осуществить
по техническим причинам, и, прежде всего, потому, что ландшафтная карта сама по
себе часто получается очень загруженной и трудно читаемой.
Весьма полезно перед началом работы с топографическими картами
просмотреть «Альбом изображения рельефа на топографических картах» (1968), где
каждый фрагмент карты сопровождается еще стереопарой аэрофотоснимков и текстом.
Примечательно, что по топографической карте в сочетании с аэрофотоснимками
зачастую хорошо читается не только строение поверхности, но и состав пород,
генезис отложений и форм рельефа.
Краткое содержание метода поконтурного изображения рельефа
Сначала на топографической основе выделяют речную и эрозионную
сеть: оконтуривают речные долины, овраги, балки, лощины. Затем оставшиеся
участки междуречий разделяют по степени крутизны на контуры с примерно
одинаковым сгущением горизонталей.
Как показывает практика, труднее всего дается первый шаг: «оторваться
от горизонтали», т.е. понять, что контур эрозионной формы всегда пересекает
горизонтали, а не идет вдоль них.
Последующее изложение является ключом к пониманию азов техники
ландшафтного картографирования. Поэтому рекомендуется, прочитав его,
попробовать самостоятельно выполнить подобную работу, при необходимости снова возвращаясь
к изучению текста и иллюстраций. Полезно иметь несколько вариантов учебных карт
на плотной бумаге, где мягким карандашом можно было бы опробовать разные
варианты решений. Этот текст должен быть проработан досконально, включая все
подписи к рисункам.
Удобнее всего начинать учиться рисовать контуры, во-первых, на картах
крупного масштаба 1: 10000 (или крупнее), в крайнем случае - на 1:25 000 и,
во-вторых, на картах с изображением эрозионного рельефа, где хорошо показана
балочная сеть и ярко выражены уклоны.
Для учебных занятий обычно готовят несколько вариантов
карт-бланковок, где вся топографическая нагрузка снята, кроме рельефа в
горизонталях. Таким образом, снимаются все факторы, кроме эрозионного. Это
делается, чтобы быстрее приобрести навыки формальной рисовки сначала без
привлечения других отраслевых карт и аэрофотоснимков. Научиться «чувствовать
рельеф» полезно для географов всех специальностей.
«Решив» такую задачу на нескольких фрагментах топокарт, т.е. «выловив»
и оконтурив все эрозионные формы и разделив остальную территорию по степени
крутизны, можно начать привлекать аэрофото- и различные отраслевые материалы,
попытаться дать характеристику каждого полученного выдела, раскрыть его
содержание. С этого момента и начинается процесс анализа-синтеза - искусство
оптимального воплощения в картографическую модель всех своих знаний. Скорее
всего, первоначальную рисовку контуров при этом придется несколько изменить.
Формальная рисовка ландшафтных контуров не столь уж сложна (при
приобретении первоначального навыка), и поддается автоматизации. Однако, на наш
взгляд, только карты самого крупного масштаба дают более или менее реальное
изображение рельефа и соответственно выделенных контуров ПТК. На картах же
среднего и мелкого масштабов генерализация топографической основы и рисовка по
ней контуров природных компонентов или комплексов приводят к искажению как
характера самих контуров, так и соотношения площадей различных видов
картографируемых природных объектов.
Влияние рельефа на формирование ПТК, как указывалось выше, заключается
в первую очередь в перераспределении им влаги и тепла.
Поэтому, если при разделении склонов на части по крутизне поверхности
встречаются случаи, когда какой-то значительный участок склона мог бы быть выделен
по крутизне в определенную категорию, но в его средней части имеется небольшая
полоска более пологого склона, выделять эту полоску отдельно нецелесообразно,
так как стекающая по поверхности влага не успеет существенно уменьшить скорость
движения и как бы проскочит эту полоску. Также нецелесообразно выделять отдельную
небольшую полоску склона с большей крутизной, оказавшейся внутри значительной
его части, выделяемой в категорию с меньшей крутизной.
Экспозиционные различия по теплообеспеченности на крутых склонах
проявляются ярче, чем на пологих, на южных (и юго-западных) и северных (и
северо-восточных) лучше, чем на западных и восточных. Поэтому при составлении
предварительной карты ПТК крутым склонам северной и южной экспозиций следует
давать разные номера. Выпуклые склоны как на профиле, так и плане отличаются от
вогнутых по увлажнению, и это тоже надо учитывать при рисовке контуров ПТК.
Мы рассмотрели лишь частные примеры выявления контуров форм и
элементов рельефа в условиях эрозионных равнин средней полосы Русской равнины при
крупном масштабе картографирования. В иных физико-географических условиях
возникнут новые вопросы. Например, в условиях холмисто-грядового моренного
рельефа, чередующегося с водно-ледниковыми поверхностями, где эрозионная сеть
может быть слабо развитой, для первого, наиболее общего разграничения
территории на разные природные комплексы А.А. Видина рекомендует раскрасить
карту в горизонталях по разным высотным уровням. И действительно, этот прием
позволяет без особого труда разобраться в сложном «переплетении» моренных и
водно-ледниковых образований. На моренных холмах могут выявиться вершинные
поверхности, полого-наклонные или с мелкими всхолмлениями, а на водно-ледниковых
равнинах будут видны террасовидные поверхности разных уровней. Впрочем, этот
прием ярусной раскраски по горизонталям может оказаться полезным и на
эрозионно-расчлененной территории. В обоих случаях это позволяет выявить
ярусность ПТК, в частности склоновую микрозональность.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
|
|
