/
Author: Беручашвили Н.Л. Жучкова В.К.
Tags: методы и техника географических и экспедиционных исследований путешествия физическая география география экология ландшафт картография районирование издательство мгу
ISBN: 5-211-03502-X
Year: 1997
Text
II .ЛБеручашвили В.Иучкова
ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИГША
Н. Л. Беручашвили, В. К. Жучкова
МЕТОДЫ КОМПЛЕКСНЫХ
ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Рекомендовано Министерством общего
и профессионального образования Российской
Федерации в качестве учебника для студентов высших
учебных заведений, обучающихся по направлению и
специальности "География"
Издательство Московского университета
1997
ББК 26.82
Б48
УДК 910.25
Рецензент ы
кафедра физической географии Воронстьсксн т
государственного университси;
профессор Э. М. Раковская
Беручашвили Н. Л., Жучкова В. К.
Б 48 Методы комплексных физико-географических исследований.
Учебник. — М.: Изд-во МГУ, 1997. - 320 с.: ил.
ISBN 5—211—03502—X
В учебнике кратко рассматривают ся теоретичен кие и методологические основы
комплексных физико-географических исследований, объект исследований
природные территориальные и природные аквальные комплексы (ПТК и IIAK)
Приводится не имеющий аналоюв в мире отечественный метод ландшафтного
картографирования; его развитие в оригинальной тоилисской нандшафтно-
iеофизической школе соотношение с ландшафтнс теохимическим методом и
применение как базы для геоинформационных систем (ГИС)
Для студентов и аспирантов геотрафических и экологических специальностей
вузов.
ББК 26.82
Beruchashvili N. I., Zhuchkova V. К.
Methods for complex physical-geographical investigations: The manual.
— Moscow University Press. 1997. 320 p.
The manual observer briefly theoretical and methodological basis for complex
physical-geographical investigations, the object of studies natural territorial anaquatic
complexes (NTC and NAC). The method of landscape mapping having no analogoues in
the world, as well as its development in the original Tbilisi landscape- geophysical school
is given,' as well as its relationship to the landscape-geochemical method and its
application as a basis for geoiformationnal system»
The manual is designated for students and post-grad waters of geographic al and
ecological specialties in higher education institutions.
ISBNS 211—03502 X
<5 Бепучашнилм H Л., Жучкова В. К., 1997
ПРЕДИСЛОВИЕ
"Методы комплексных физико-географических исследований" (как
составляющая часть общего курса учебного плана "Методы физико- и
экономико-географических исследований") географических факульте-
тов университетов является вводным курсом, предваряющим целый
ряд других специализированных курсов, имеющих методическую
направленность, как, например, ландшафтное картографирование,
аэрокосмические методы, географический прогноз и другие. Поэтому
мы ограничились преимущественно изложением методов и приемов
полевого изучения природных территориальных комплексов (ПТК),
предпослав этому некоторые теоретические положения (глава 1).
При полевых исследованиях, как правило, в первую очередь
необходимо создать картографическую и текстовую модели природ-
ных комплексов. Методы картографирования и описания ПТК
довольно хорошо уже разработаны и считаются традиционными
это своего рода азбука для начального формирования специалиста
физикогеографа. Им посвящена глава 2. После того как общие черты
структуры природных комплексов описаны и закартографированы,
можно приступать уже к более сложным и специфичным —
геохимическим и геофизическим исследованиям, позволяющим
числом и мерой охарактеризовать процессы, протекающие в них,
связи между отдельными элементами и компонентами, а также одних
комплексов с другими. Ландшафтно-геохимические и ландшафтно-
геофизические методы относятся к новым, сформировавшимся,
соответственно, в 40-х и 60-х годах нашего столетия. При этом
ландшафтно-геохимический подход в комплексных физико- географи-
ческих исследованиях стал уже почти традиционным, и мы сочли
возможным говорить о нем в главах 1 и 2. Геофизика ландшафта
моложе, описываемые методы достаточно оригинальны. Поэтому и
теоретические разделы и описание методов исследования вынесены в
отдельную главу 3. В главе 4 излагаются методы изучения состояний
природных территориальных комплексов. Далее — методы камера-
льной обработки материалов и особо — компьютерной (главы 5,6).
Карта природных территориальных комплексов и их описание
являются как бы основой основ, на чем "достраиваются" другие, более
глубокие и специализированные, виды научных исследований или же
прикладные разработки. Иногда эта последовательность нарушается.
3
и первоначальное изучение строения и пространственного
размещения ПТК производится одновременно с их геохимическим и
геофизическим исследованием или же с прикладными видами работ,
но это случается лишь при вынужденных обстоятельствах. Бывает
также, что выпадает блок картографирования, и исследование ведется
на профилях (катенах, трансектах), но в таких случаях сильно затруд-
няется экстраполяция полученных данных на другие территории.
В учебнике не рассматриваются методы прикладных физико-
географических исследований, преимущественно камеральных (лишь
отчасти полевых), базирующихся на общенаучных исследованиях, но
весьма специфичных в каждом отдельном случае, в зависимости от
того, какого рода практические задачи подлежат решению.
В данной работе Н. Л. Беручашвили написаны разделы 1.4 и 1.5
главы 1, главы 3 и 4, разделы 5.4 и 5.5 главы 5, глава 6.
В. К. Жучковой написаны: предисловие, введение, глава 1 (кроме
разделов 1.2 и 1.3, написанных Н. И. Волковой и разделов 1.4 и 1.5,
написанных Н. Л. Беручашвили), глава 2 ( раздел 2.2 — совместно с
Н. И. Волковой), разделы 5.1—5.3 главы 5, заключение и приложение
(кроме приложения 1, написанного В. Г. Линником и др.).
Авторы выражают глубокую признательность первым
рецензентам учебника Г. А. Исаченко и Э. М. Раковской; коллективу
кафедры физической географии Воронежского государственного
университета и лично В. Б. Михно, К. А. Дроздову, А В. Бережнову,
В. Н. Бевзу за внимательное рассмотрение рукописи и
доброжелательное ее обсуждение; М. А. Глазовской и И. П.
Гавриловой за консультации в области геохимии ландшафта,
В. А. Николаеву за вдохновляющие лекции и беседы о сущности
ландшафта; Н. И. Волковой за авторское участие и помощь в научной
редакции книги — в некотором переосмыслении основ
ландшафтоведения и ландшафтных методов, и в поисках выражения
связей между традиционными методами и геохимией и геофизикой
ландшафта. Авторы благодарны Б. А. Алексееву, без чьей помощи
рукопись едва ли удалось бы довести до издания; А. К. Посыпкину, Н.
Н. Джерпетовой, И. М. Воловик, С. А. Латышеву, а также всем
сотрудникам географических факультетов Тбилисского и
Московского университетов, оказывавших нам содействие в создании
настоящего труда.
ВВЕДЕНИЕ
Взаимодействие природы и общества — одна из самых актуальных
проблем современности, являющаяся предметом изучения многих
наук. Среди них особое место занимает география, в круг научных
интересов которой входят и природа и общество, с его главными
составляющими — населением и хозяйством.
"Природа — общество" — это единая суперсистема, многочислен-
ные элементы которой связаны бесчисленным множеством связей.
С ростом технического прогресса усиливается антропогенный пресс
на природу, что зачастую приводит к непредсказуемым, неблагопри-
ятным для природы и человека, последствиям. В связи с этим
комплексные физико- и экономико-географические исследования
системы "природа — общество" и, в частности, природно-
технических геосистем, становятся главной задачей географии,
социальным заказом.
Такие исследования могут носить коллективный характер и
осуществляться специалистами разного профиля. Изучением при-
родного блока системы занимается физическая география. На гло-
бальном уровне — это изучение всей географической оболочки, на
региональном и локальном — ее отдельных регионов и участков.
При этом географическая оболочка (эпигеосфера, по П. И. Броу-
нову, 1910; А. Г. Исаченко, 1991 и др.) как целостное образование —
объект изучения общей физической географии. Ее покомпонентную
вертикальную структуру, т.е. ее отдельные сферы, изучают отраслевые
физико-географические науки (геоморфология, климатология,
биогеография и др.). Природные территориальные и природные
аквальные комплексы (ПТК и ПАК), составляющие горизонтальную
структуру географической оболочки, ее глобальные, региональные и
локальные единицы, изучает комплексная физическая география, ее
крупные научные направления — физико-географическое райониро-
вание и ландшафтоведение.
Итак, объектом комплексных физико-географических исследова-
ний являются природные территориальные и природные аквальные
комплексы, составляющие географическую оболочку Земли. В свою
очередь, географическая оболочка служит средой для существования и
развития человеческого общества. Внутри нее образовалась сложная
система территориальных производственных комплексов (ТПК),
являющихся объектом исследования экономической географии,
которая вместе с социальной географией (занимающейся населением,
общественными отношениями) обеспечивает изучение блока
"общество" в системе "природа — общество". Эта система
представляет собой высшую степень комплексности географической
оболочки Земли. А совместное, взаимоувязанное изучение системы и
ее конкретных природно-хозяйственных объектов являет собой
высший уровень комплексности географических исследований.
Еще в 70-х годах В. С. Преображенский характерными чертами
современной физической географии, свойственными также всей
географии в целом, называл: 1) усложнение задач, стоящих перед
географией в связи с научно-техническим прогрессом и все возрас-
тающими запросами народного хозяйства; 2) возникновение новых
видов практической и познавательной деятельности, таких как
оценивание природных условий и ресурсов, прогнозирование,
проектирование природно-технических систем и др.; 3) рост техни-
ческой оснащенности исследований: полевые лаборатории, приме-
нение ЭВМ для обработки получаемой информации, создание банков
географических данных и геоинформационных систем; 4) усиление
тенденции к интеграции науки, наряду с продолжающейся
дифференциацией (структурно-системный подход пришел на смену
элементарно-факторному); 5) усиление экологических аспектов
научных исследований.
Последние десятилетия характеризуются дальнейшим развитием
системного подхода, усложнением моделей исследуемых объектов,
стремлением к следованию канонам "точных наук" (Преображенский,
1994), гуманизацией (включая рассмотрение человека в качестве
компонента природы) и экологизацией географии.
Специфика географии по сравнению с другими науками заклю-
чается в чрезвычайном разнообразии элементов объекта исследо-
вания, их разнокачественное™, различном генезисе (гетерогенности),
разновременности (гетерохронности или метахронности), разномас-
штабное™. Всё это требует постоянного систематического контроля
за выбором модели исследования и регулярной ее корректировки.
В подготовительный (предполевой) период исследователь
знакомится с имеющимися моделями объекта и его окружения
(графическими, текстовыми, цифровыми и прочими), сравнивает их
одну с другой и создает свою предварительную модель, без чего
невозможно грамотно осуществлять полевые работы. В поле модель
сравнивается с оригиналом, т.е. с самим объектом исследования,
проверяется, корректируется и обогащается материалами полевых
наблюдений (таким образом создается новая модель), берутся
образцы для последующей обработки и получения дополнительных
сведений об объекте.
Камеральный период — это снова сравнение одних моделей с
6
другими, только уже на новом уровне, с использованием всего того,
что добыто в поле и получено в лабораторных исследованиях, при
математической, картометрической и других видах обработки
материалов.
Задача университетского образования - расширить модельный
парк будущего специалиста исследователя и систематизировать
модели в сознании студента, чтобы обеспечить доступность к ним и
возможность быстрого выбора и корректировки моделей.
Разные типы ландшафтов имеют разные уровни проявления
фрактальности (самоподобия). Много еще неясного остается в
структуре ландшафтов, и методы исследований в различных регионах
различны, но это различия уже второго плана. Главное же остается
везде: выбор точек наблюдения, в первую очередь на доминирующих
ПТК; прослеживание изменений природных комплексов по профилю
(катене); выявление границ ПТК и слагающих их элементов,
характера границ; поиски разновозрастных элементов ПТК и следов
его динамики под влиянием природных и антропогенных факторов.
Овладение теорией и методами науки главнейшая задача
любого специалиста. Наша цель раскрыть содержание методов
комплексных физико-географических исследований как неотъемлемой
части комплексных географических исследований, включающих в себя
также экономико-географические и социальные проблемы.
Наш труд был уже подготовлен к печати, когда появилась новая
интересная книга - К. Н. Дьяконов, Н. С. Касимов, В. С. Тикунов
"Современные методы географических исследований", 1996. Знаком-
ство с нею несомненно будез’ полезным для всех, кто заинтересован в
расширении своих знаний в области комплексных географических
исследований.
ГЛАВА 1. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ—
ПРИРОДНЫЕ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ И
ПРИРОДНЫЕ АКВАЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ И
ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИХ ИЗУЧЕНИЯ
1.1. ЛАНДШАФТ И ЕГО СТРУКТУРА. ИЕРАРХИЧЕСКАЯ
СИСТЕМА ПТК И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
Становление понятия "природный территориальный комплекс"
как целостное единство, сформировавшееся в результате развития и
дифференциации географической оболочки Земли, относится к концу
XIX — началу XX вв. и связано с именами выдающихся ученых
естествоиспытателей В. В. Докучаева, Г. И. Высоцкого, Г. Ф. Моро-
зова, Л. С. Берга, Л. Г. Раменского, Б. Б. Полынова, А. А. Борзова и
др. Многие географы отмечают это время, как знаменательный
переломный момент, когда комплексная физическая география нашла
свой объект исследования.
Если географическую оболочку Земли, самый сложный природный
территориально-аквальный комплекс, считать как общее, то природ-
ные комплексы, входящие в нее, это — частное. Общее и частное
неразрывно связаны между собой — ПТК и ПАК низших рангов не
могут существовать и развиваться вне окружения, составляющего
комплексы более высоких рангов. Те, в свою очередь, входят в еще
более сложные комплексы и т.д. Географическая оболочка является
целостным, единым образованием, но одновременно она и дискретна,
т.е. мозаична и состоиз' из множества частных элементов —
природных территориальных и аквальных комплексов разного ранга.
Таким образом, географическая оболочка (эпигеосфера) представ-
ляет собой генетическое единство противоположностей — общего и
частного, непрерывности (целостности), или континуальности, и пре-
рывистости (мозаичности ), или дискретности, Можно отметить и
другие ее черты: относительное равновесие (стабильность) природных
территориальных и аквальных комплексов и, одновременно, —
непрерывное их развитие; тесное взаимодействие "живой" (биоты) и
"мертвой" (геомы) природы и непрекращающийся круговорот
вещества и энергии; все возрастающее воздействие человека на
8
природные комплексы, приводящее к образованию сложных
природно-техногенных систем.
В физической географии устоялось также понятие о ландшафтной
оболочке (или сфере) как о тонкой "пленке", где наблюдается наиболее
тесная связь всех компонентов географической оболочки и где
сосредоточено не менее 99% живого вещества планеты. О ее границах
нет единого мнения. Например, за нижнюю одни принимают
поверхность Мохо, другие — уровень грунтовых вод или границу
проникновения корней растений. Верхний предел также не установлен
— приземный слой атмосферы, верхняя граница тропосферы...
Отметим особую важность поверхности Земли, ее фотосинтетического
слоя (на суше — не более 100, в океане — 25—175 м). Границы
предмета изучения приходится выбирать в зависимости от целей и
масштабов работ. Так, сколько-нибудь точное измерение геомасс (см.
гл. 3) невозможно без точных границ. Поэтому в неопределенных
случаях возникает потребность в "договорных" границах. Допустим,
договариваются считать, что в ПТК с травянистой растительностью
верхняя граница фации лежит на троекратной высоте ее фитоценоза.
Для физико-географа объектом исследования в большинстве
случаев являются не отдельные компоненты и процессы, а объективно
существующие природные территориальные комплексы, большие и
малые, со всем многообразием их внутреннего строения, с их
взаимосвязями и динамикой; а если же компоненты и процессы, то
только как составные части, состояния, свойства ПТК.
В хозяйственной деятельности человек целенаправленно изменяет
один или несколько компонентов, далеко не всегда учитывая все
взаимосвязи в ПТК и возможные последствия своего вмешательства.
Поэтому комплексный подход к изучению природы имеет непосред-
ственное практическое значение для любой отрасли народного
хозяйства, так или иначе связанной с использованием природных
ресурсов.
"Всеобъемлющий" характер комплексных физико-географических
исследований не снимает необходимости углубленного изучения
отдельных сторон природы специальными дисциплинами, однако,
сумма сведений, получаемых для какой-то территории разными
специалистами, еще не дает полного представления о ее природе и
требует квалифицированного синтеза. Без специальных полевых
исследований он также будет неполноценным.
Опираясь на всю сумму сведений о природе и ее хозяйственном
использовании, физико-географ проводит самостоятельные иссле-
дования, направленные на выявление существующих природных
территориальных комплексов, изучение взаимосвязей между слагаю-
щими их компонентами и между отдельными комплексами, на
установление направленности природных процессов, в их есте-
ственном течении и в связи с хозяйственной деятельностью человека.
При этом пополняются сведения и о компонентах природы.
9
Природные территориальные комплексы могут быть разной
степени сложности и размерности. ПТК не просто набор
компонентов природы, а целостное образование, возникшее и
развивающееся вследствие теснейших взаимосвязей между
слагающими его компонентами. По А. Г. Исаченко (1991,с.6),
"Природный территориальный комплекс можно определить как
пространственно-временную систему географических компонентов,
взаимообусловленных в своем размещении и развивающихся как единое
целое".
Иногда географы употребляют термин геокомплекс, как синоним
природного территориального комплекса. Усиление внимания к
системному рассмотрению своего объекта, присущего физической
географии во все времена, но особенно проявившееся в 60-е годы,
привело к появлению нового термина — геосистема (Сочава, 1963).
Многие этот термин понимают однозначно с природным территори-
альным комплексом. Однако А. Г. Исаченко (1991) справедливо
отмечает, что "геосистема" более широкое понятие, чем ПТК, ибо
последнее применимо лишь к отдельным частям географической
оболочки, ее территориальным подразделениям, но не распространя-
ется на географическую оболочку как целое, поскольку комплексы
Мирового океана не являются территориальными.
Преобразованные человеком ПТК вместе с их антропогенными
элементами нередко называют геотехническими системами, или гео-
техсистемами.
Наиболее простой ПТК называется фацией. По Н. А. Солнцеву
(1949), фация — это такой природный территориальный комплекс, на
всем протяжении которого сохраняется одинаковая литология
поверхностных пород, одинаковый характер рельефа и увлажнения,
один микроклимат, одна почвенная разность и один биоценоз.
Термин "фация" пришел в географию из геологической
литературы. В смысле "природного территориального комплекса" он
был впервые применен Л. Г. Раменским (1935), позже. Л. С. Бергом
(1945) и затем Н.А. Солнцевым (1948). Однако еще раньше, в 1913 г.,
этот термин употребил С. А. Зернов для обозначения элементарных
придонных аквальных комплексов (Петров, 1989).
Обычно фация занимает элемент микроформы рельефа (или же ее
целиком) либо часть элемента формы мезорельефа (реже весь
элемент). В качестве примера фации можно привести неглубокую
блюдцеобразную западину, отличающуюся от окружающего ее
выровненного пространства несколько повышенным увлажнением,
глееватостью почв, более влаголюбивой растительностью. При этом
ровная поверхность междуречья при однородной литологии и
одинаковом почвенно-растительном покрове также будет являться
фацией, хотя и более обширной по своим размерам. Если же западина
увлажнена неравномерно и от центра к периферии в ней сменяется
10
несколько почвенных разностей и ассоциаций растительности, то это
уже природный территориальный комплекс более сложный, чем
фация. Такой комплекс можно назвать уже урочищем. К этой же
категории можно отнести лощину, балку, овраг или отрезок балки
или оврага, отличающийся от соседнего своим строением, долину
ручья, карстовую воронку, выровненное междуречье, центральную
часть поймы, старицу, прирусловой вал и т.д.
Урочищем называется природный территориальный комплекс,
состоящий из генетически связанных между собой фаций и занимающий
обычно целиком всю форму мезорельефа.
Вследствие этого урочища чаще всего четко ограничены и легко
распознаются на местности. Различают урочища простые и сложные.
Простые состоят из одних только фаций, в сложных есть не только
фации, но и подурочища, состоящие из связанных между собою фаций,
занимающих какую-то грань формы мезорельфа. Например,
подурочища: склон балки, придолинный склон одной экспозиции и
крутизны и т.д. На рис. 1.1 приведены примеры фации западины;
простого урочища более крупной западины; сложного урочища
балки.
Характерные сочетания закономерно повторяющихся урочищ
создают более крупные природные территориальные комплексы,
называемые, по Н. А. Солнцеву, ландшафтом.
Ландшафт — зто генетически однородный природный территори-
альный комплекс, имеющий одинаковый геологический фундамент, один
тип рельефа, одинаковый климат и состоящий из свойственного только
данному ландшафту набора динамически сопряженных и закономерно
повторяющихся урочищ.
Близкое к этому по смыслу, но существенно модернизированное
определение ландшафта дает В. А. Николаев:
Ландшафт природная геосистема региональной размерности,
состоящая из связанных генетически и функционально локальных
геосистем, приуроченных к одному типу рельефа, одной морфострук-
туре, и отличающаяся специфическим местный климатом. (Курс
лекций "Основы ландшафтоведения", читаемый на географическом
факультете МГУ для студентов первого курса).
Примером ландшафта может служить Дроковское предополье
(рис. 1. 2), расположенное на правом берегу р.Ипуть, притока р.
Десны и представляющее собой возвышенную равнину с покровом
лессовидных суглинков и супесей, образовавшуюся на приподнятом
цоколе верхнемеловых пород (мергелей и мела). Для этого ландшафта
характерны урочища обширных волнистых междуречий, большей
частью распаханных (в прошлом занятых широколиственными леса-
ми), с дерново-подзолистыми и частично серыми лесными почвами.
II
план
Рис. 1.1. Фация малой западины с разнотравно-злаковым лугом на темно-
серой лесной глееватой легкосуглинистой почве (а). I. Урочище крупной
заболоченной западины; фации; 1 — подводная, 2 — крупноосокового
болота с торфянисто-перегнойно-глеевой почвой, 3 — мелкоосоково-влаж-
На рисунке 1.2 приведена уменьшенная копия, несколько генерали-
зованная. Мы не даем здесь развернутой легенды ПТК, ограничиваясь
их названиями по принадлежности к той или иной генетической
группе комплексов. По размерам Дроковское предополье —
небольшой ландшафт, занимающий площадь около 70 км2.
Урочища, часто повторяющиеся в ландшафте, называются основ-
ными. Среди них различают доминантные — фоновые урочища,
занимающие в ландшафте большие площади (например, плакорные
на рис. 1.2) и субдоминантные, встречающиеся часто, но не преоблада-
ющие по площади (например, балки, овраги и др. на том же рисунке).
Те урочища, которые встречаются в ландшафте не часто и не
занимают большой площади, называются дополняющими. Среди них
выделяются редкие ( несколько урочищ на ландшафт) и уникальные
(по одному урочищу на ландшафт).
Между урочищем и ландшафтом может быть выделена местность,
как наиболее сложно устроенная морфологическая часть ландшафта.
В одном и том же ландшафте одна местность от другой обычно
несколько отличается геолого-геоморфологическим строением и
вследствие этого — набором урочищ. Нередко фоновые урочища
остаются теми же, а изменения касаются субдоминантных или же
дополняющих урочищ.
Вероятно приведенный выше перечень морфологических частей
ландшафта не является исчерпывающим. Особенно это относится к
ландшафтам горных стран с весьма сложной структурой. Так, на
Кавказе между урочищем и местностью выделяется промежуточная
единица — санахи, а в Карпатах — стрия. Впрочем, на равнинах
также нередки ПТК очень сложной морфологической структуры,
например, в поймах, где при крупномасштабном картографировании
явно не хватает промежуточных единиц.
нотравно-злакового луга на перегнойно-глеевой почве, 4 — разнотравно-
злакового луга на темно-серой лесной глееватой легкосуглинистой почве.
II. Урочище балки, подурочища: А. Днище балки, фации: ! — выровненная
основная поверхность, луговая, с дерновыми глееватыми легкосуглинистыми
почвами, 2 присклоновое понижение, осоково- болотное, с перегнойно-
глеевыми почвами, 3 — русло временного водотока. Б. Склон северной
экспозиции, фации: 4 — прибровочная нивальная ниша с изреженным
луговым травостоем на дерновых слаборазвитых легкосуглинистых почвах,
5 — слабопокатый (5—10 °) вогнутый солифлюкционный склон, луговый, с
кустарником на серых лесных легкосуглинистых слабонамытых почвах.
В. Склон южной экспозиции, фации: 6 — крутой склон (20—30°), выпуклый,
со светло-серыми лесными легкосуглинистыми сильносмытыми почвами, с
разнотравно-злаковым лугом с участием ксерофитов, 7 — делювиальный
шлейф, пологонаклонный (2—3°) с темно-серыми легкосуглинистыми
намытыми почвами под злаково-разнотравным лугом. ГД — линия профиля
13
0,5 0 0,5 1,0 1,5 км
границы
— урочищ
— ландшафтов
— местностей
междуречные водноледниковые
равнины лёссовидно-суглинистые
и лёссовидно-супесчаные
плакорные | . | [ ~Е=г ]
склоновые
птк эрозионной сети
террасы и
поймы ручьев
балки
Рис 1.2. Дроковский ландшафт (предополье)
Следуя за Н. А. Солнцевым, А. Г. Исаченко, В. А. Николаевым и
другими, мы считаем ландшафт вполне конкретной, индивидуальной
природной территориальной единицей, также как индивидуальны и
его морфологические части — местности, урочища, подурочища и
фации. Определенный набор морфологических частей создаез’ в
каждом ландшафте свою структуру, по которой хорошо отличается
один ландшафт от другого. Однако это не означает, что эти
природные комплексы нельзя классифицировать (объединять в
типологические группы).
Довольно широко распространено и иное понимание термина
"ландшафт" как общего понятия, которое можно отнести к
природному территориальному комплексу любой сложности и
размерности, т.е. к комплексу любого ранга (Д. Л. Арманд,
Ф. Н. Мильков и др.).
И, наконец, типологическая трактовка термина "ландшафт"
(Н. А. Гвоздецкий) относит его к однородным или однотипным
физико-географическим комплексам, разобщенным в пространстве.
При этом термин "ландшафт" применим к категориям различного
классификационного ранга (пустынный ландшафт, ландшафт
песчаной пустыни, ландшафт сыпучих барханных песков). Ландшафт
является здесь общим понятием, касающимся характера территории.
Термин ландшафт в индивидуальном понимании (по Н. А. Солн-
цеву), по нашему мнению, наиболее конструктивен.
В зависимости от масштаба работ в центре внимания исследо-
вателя могут быть не только ландшафты и их морфологические части,
но и более крупные природные территориальные комплексы: физико-
географические районы, провинции, зональные области (на равнинах) и
горные области (в горах), физико-географические страны. Выше
физико-географических стран могут быть выделены: географические
пояса, субконтиненты, континенты и, наконец, географическая
оболочка в целом, вместе с аквальными комплексами. Приведем
пример иерархической соподчиненности природных геосистем
(табл. 1.1). Физико-географическая страна и ландшафт занимают
пограничное положение между таксонами глобального, регионального и
локального уровней физико-географической дифференциации.
При этом, ландшафт, по мнению многих исследователей, — это
узловая геосистема, в которой реализуются впервые как зональные,
так и местные азональные качества. По фации или урочищу далеко не
всегда можно определить их принадлежность к той или иной
природной зоне, но их совокупность, составляющая ландшафт,
позволяет судить об этом с достаточной достоверностью. То же
касается и морфоструктурных (тектонико-геоморфологических)
особенностей.
Одновременно следует отметить, что специфика более крупных
единиц также определяется особенностями ландшафтов, их слагаю-
щих. Поэтому изучение крупных регионов (на всех уровнях
иерархической лестницы) не может производиться на основе только
компонентного анализа, без внимательного рассмотрения ландшафт-
ной структуры территории.
15
Таблица 1.1
Иерархия природных геосистем ( Николаев, 1978)
Уровень геосистем Иерархические таксоны Сфера научных интересов
Планетарные ландшафтная оболочка географические пояса континенты, океаны субконтиненты общего землеведения
Реиональные физико-географические страны физико-географические (зональные) области физико-географические провинции физико-географические районы ландшафты ландшафтоведения
Локальные местности урочища подурочища фации
В понятие структура ПТК входит не только состав его элементов,
но и связи — вещественные, энергетические, информационные.
Именно связи между элементами геосистемы и создают ее
целостность. Но одновременно каждый ПТК (геосистема) любой
размерности — система открытая, получающая вещество, энергию,
информацию извне (от своей среды, окружения) и передающая их
другим геосистемам. Различают связи прямые и обратные (как бы
ответные). Обратные связи делятся на положительные и отрица-
тельные. При положительных обратных связях эффект внешнего
воздействию усиливается системой и может привести к быстрому ее
разрушению, она сама работает на разрушение. Отрицательная обрат-
ная связь — это, когда эффект внешнего воздействия ослабляется,
"гасится" системой, а сама система продолжает оставаться в пределах
своего инварианта (Сочава, 1963). Отрицательные обратные связи —
это сопротивление системы внешнему воздействию, они олицетво-
ряют более высокую устойчивость геосистемы, т.е. ее способность
оставаться самой собой, несмотря на внешнее воздействие.
Добавим к этому, что каждый из компонентов ПТК, а зачастую и
каждый его элемент, имеют характерное время. Характерным
временем существования ландшафта можно считать время от его
зарождения до перехода в новое качество. Оно складывается из
времен компоненттов, элементов, процессов, в том числе циклических.
16
Отсюда, наличие в любом ландшафте наряду с наиболее типичными,
реликтовых и новых элементов, отсутствие жесткой детермини-
рованности межкомпонентных связей, довольно частая "размытость"
границ, имеющих характер переходных полос экопюнов.
Все это создает значительные трудности для полевых исследова-
ний, но не считаться с этим невозможно и неправильно было бы
стремиться видеть везде лишь четкие границы и жесткие связи.
Отметим, что приведенная выше система таксономических единиц
лишь одна из систем, пожалуй, наиболее распространенная. Вопросы
таксономии продолжают разрабатываться. В публикациях можно
нередко встретить отклонения от приведенной схемы. Преимущест-
венно это касается единиц верхней части иерархической лестницы, но
есть попытки (Арманд, 1975) продолжить таксономический ряд ПТК
и ниже фации. Однако составные элементы фации — парцеллы
(например, болотная кочка или упавшее замоховелое дерево) не могут
считаться полными природными комплексами, включающими, по
Н. А. Солнцеву, пять основных компонентов — земную кору,
атмосферу, воду, растения, животные и производный компонент —
почву, и, тем более, территориальными, из-за ограниченности
размеров занимаемой ими площади.
Основным источником получения новой фактической информа-
ции о природных территориальных комплексах являются полевые
исследования, в центре которых находится ландшафт и его
морфологические части. Однако конкретных индивидуальных
ландшафтов на Земле великое множество. А. Г. Исаченко считает, что
их общее количество должно выражаться пяти- или шестизначной
цифрой. Что же сказать о местностях, урочищах и фациях? Их вообще
не счесть! Поэтому, как и всякая другая наука, география не может
обойтись без классификации изучаемого объекта, которая, также как
и карта, является одним из наиболее распространенных видов моделей
природных комплексов.
Д. Л. Арманд (1975), рассматривая вопросы географических клас-
сификаций, считает необходимым упорядочить употребление таких
понятий, как систематизация, классификация, таксономия, типизация,
группировка. Систематизация — понятие наиболее общее, означающее
установление порядка между частями целого на основании
определенных закономерностей, принципов или правил. Класси-
фикация — разделение на группы предметов, однородных в каком-
либо отношении, так называемое, "горизонтальное" разделение
объектов, равных по рангу. Так можно классифицировать
ландшафты, урочища, но не одновременно те и другие. Таксономией
Д. Л. Арманд называет "вертикальное" разделение объектов, их
подчинение или иерархию. Выше уже приводилась таксономическая
система ПТК разной сложности (см. табл. 1.1). При построении
классификаций также возможна многоступенчатость — выделение
17
2 Зак. 3725
классификационных таксонов но разной (большей или меньшей)
степени сходства. Наиболее приняты наименования таких таксонов:
класс, тип, род, вид. Если классификация не охватывает все
существующие на данной ступени объекты, а только то, что имеется в
данной группе или районе, то такую классификацию предложено
называть типизацией. Этот термин получил широкое
распространение, но нередко классификацией называют и весьма
ограниченные по набору объектов группировки, привязанные к
небольшим площадям. Сам же термин группировка понимается очень
широко, как объединение объектов в каком-либо отношении сходных
или зависимых друг от друга.
Классификацию можно проводить двумя путями: дедуктивно - от
более общих свойств объекта к частным и индуктивно - начиная от
имеющегося фактического материала по конкретным объектам к
более высоким ступеням обобщения.
Предостерегая от логических ошибок, Д. Л. Арманд рекомендует
соблюдать следующие правила деления понятий:
1. Сумма выделенных видов должна быть равна объему класси-
фицируемого родового понятия. (Имеется ввиду философское понятие
рода и вида, а не конкретные ступени географических классификаций
— прим. В. Ж.).
2. В пределах одной ступени данной классификации, подчиненной
одному родовому понятию, должен выдерживаться один классифика-
ционный признак. Иными словами, для каждой ступени может быть
лишь одно основание деления.
3. Группы, выделенные по видовым отличиям, должны исключать
друг друга, чтобы ни один классифицируемый объект нельзя было
отнести к двум группам.
4. В классификации нежелательно пропускать логические ступени.
Не прибегая к приемам классификации, невозможно построить
никакой легенды к ландшафтной карте или к карте физико-
географического районирования, охватывающей сколько-нибудь
значительную территорию. Хорошая это будет легенда или плохая в
большой степени зависит от того, насколько логично она будет
построена.
Классификация, как и сама карта природных комплексов, - это
модель и должна отвечать основным ее качествам , т.е. быть подобной
моделируемому объекту, "замещать" его; быть проще его (чем проще
модель, тем легче с ней работать, конечно, до известного предела,
пока модель сохраняет основные свойства объекта); иметь цечевую
направленность, соответствующую цели исследования; выполнять
функцию трансляции (полученные с помощью модели выводы могут
быть перенесены на исследуемый объект); и наконец, выполнять
эвристическую функцию позволять с ее помощью делать
"открытия" ( Модели в географии, 1971).
18
В качестве примера "открытия", сделанною на основании карто-
1рафической модели (ландшафтной карты), можно привести
вычисленные по ней показатели морфологической структуры
ландшафта: сложности, контрастности, соседства и других, что
невозможно или крайне трудно сделать, изучая непосредственно в
поле реальные ПТК (Николаев, 1978). В то же время, эта информация
может иметь не только научное, но и практическое значение.
Уже накоплен значительный опыт классификации ландшафтов
(Н.А. Гвоздецкий, А. Г. Исаченко, В. А. Николаев и др.). "Всякая
естественная (не искусственная) классификация основывается на
существенных инвариантных свойствах объектов на их генезисе,
структуре, динамике" ( Исаченко, 1991, с.232). В. А. Николаев (1978,
1979) предложил назвать основополагающий принцип классификации
ландшафтов структурно генетическим.
А. Г. Исаченко (1991) приводит следующие примеры классифи-
кационных рядов.
1. Тип: ландшафты бореальные (таежные) умеренно континен-
тальные, восточноевропейские. Подтип: южнотаежные. Класс:
равнинные. Подкласс: возвышенные. Вид: холмисто-моренные на
цоколе карбонатных палеозойских пород.
2. Тип: ландшафты суббореальные экстрааридные (пустынные)
крайне континентальные центральноазиатские. Подтип: северные
пустынные. Класс, горные. Подкласс: высокогорные. Вид: склад-
чато-глыбовые на докембрийских породах с кобрезиевыми
пустошами и каменистыми россыпями.
На высоких ступенях (тип, подтип) разграничение ландшафтов
идет по соотношению тепла и влаги и степени континентальности
климата, в наибольшей степени влияющих на развитие биоты.
Классы, подклассы выделяются по оротектоническим признакам,
виды — по генезису рельефа и геологическому строению.
А. Г. Исаченко отмечает, что между подклассом и видом могут быть и
промежуточные ступени, но считает, что они не имеют принципиаль-
ного значения. В других классификациях ландшафтов таксонов
больше. Часто "класс", "подкласс" ставятся выше "типа", "подтипа", а
геолого-геоморфологические различия ландшафтов служат основа-
нием для выделения родов и подродов, стоящих непосредственно
выше видов (см. табл. 1.2).
Подобно ландшафтам, могут классифицироваться местности,
урочища, подурочища, фации. Чем ниже ранг физико-географической
единицы, тем более крупный выбирается масштаб картографирования
и тем, как правило, меньше сама площадь ландшафтной съемки.
Так, фациальное картографирование может производиться только
в крупных масштабах, не мельче 1:2 ООО (редко 1:5 ООО), сама площадь
картируемых участков при этом обычно очень невелика, — не более
19
Таблица 1.2
Классификационные категории ландшафтов и признаки их выделения
( В. А. Николаев, 1978)
Таксоны Главные основания деления Примеры
1 2 3
Отдел Тип контакта и взаимодействия геосфер в структуре ландшафта Отделы: наземных ландшафтов, водных и др.
Система Энергетическая база ландшаф- тов—поясно-зональные разли- чия водно-теплового баланса Системы: субарктических, бореальных, суббореальных и др. ландшафтов
Подсисте- Секторные климатические Подсистемы суббореальных
ма Класс различия Морфоструктуры высшего порядка (элементы мегарелье- фа) тип природной зональности (горизонтальной или вертика- льной) ландшафтов: умеренно континентальных, континентальных, резко континентальн ых Классы ландшафтов: равнинных, горных
Подкласс Ярусная дифференциация ланд- шафтной структуры в горах и на равнине Подклассы равнинных ландшафтов: возвышенных, низменных, низинных
Группа Тип водно-химического режима, определяемый соотно- шением атмосферного, натеч- ного и грунтового увлажнения, степенью дренированности Группы ландшафтов: элювиальных, полугидроморфных, гидроморфных
Тип Почвенно-биоклиматические признаки на уровне типов почв и классов растительных формаций (зональные для групп элювиальных ландшафтов) Типы ландшафтов: лесостепной, степной, полупустынный, болотный, луговой и др.
Подтип Почвенно-биоклиматические признаки на уровне подтипов почв и подклассов раститель- ных формаций (подзональные для групп элювиальных ланд- шафтов) Подтипы лесостепного типа ландшафтов: лугово-лесной (северная лесостепь), лесо-лугово- степной (сред- няя лесостепь), колочно- степной (южная лесостепь)
Род Генетические типы рельефа Роды степных равнинных ландшафтов: мелкосопочных, плоскоравнинных древнеал- лювиальных, бугристо-гря- довых древнеэоловых и др.
Окончание таблицы 1.2
1 2 3
Подрод Генетические типы и литология поверхностных горных пород Подроды степных древнеаллювиальных равнинных ландшафтов: песчаных, галечниковых, лёссово- суглинистых
Вид Сходство доминирующих урочищ Виды степных равнинных ландшафтов: а)плосковол- нистые древнеаллювиальные равнины, песчаные и супесча- ные с песчано-разнотравно- ковылковыми степями на темно-каштановых почвах; б) пологоволнистые аккуму- лятивные лёссовые плато с разнотравно-ковыльными степями на черноземах южн.
Морфоло- Частные отклонения в морфо- Морфологические варианты
гический логии ландшафтов (главным степного ландшафта вида "а"
вариант образом по составу и соотно- (см. характеристику вида):
(подвид) шению площадей подчиненных урочищ) а* — с дефляционными кот- ловинами, занятыми Серовы- ми солончаками (до 5—7 % площади); а11 -• - с остаточно-эрозион- ными ложбинами, занятыми галлофитно-злаковыми лугами на луговых солонча- коватых почвах (до 10 % площади)
нескольких квадратных километров или нескольких сотен гектар.
Подурочища хорошо изображаются в масштабах 1:10 000 — 1:25 000,
а картируемые в таких масштабах площади могут составлять уже
десятки и сотни квадратных километров. Масштаб урочищного
картографирования примерно 1:50 000 — 1:100 000, т.е. обобщенный
крупный. Местности и ландшафты картографируются в средних
масштабах, от 1:200 000 до 1:1 000 000. Как правило, одновременно
увеличиваются и площади съемки. На картах мелкого масштаба
индивидуальные ландшафты могут быть изображены лишь до
известного предела. На Русской равнине, например, до масштабов
1:1500 000 — 1:2 000 000. Более мелкомасштабные карты могут
отобразить лишь какие-то типологические группы ландшафтов, но не
каждый ландшафт в отдельности.
Создавать всеобъемлющие классификации для малых единиц
трудно, для этого надо было бы покрыть среднемасштабным и
крупномасштабным картографированием всю сушу Земли, или, по
21
крайней мере, иметь закартированные эталонные участки в каждом
виде ландшафта. Поэтому на локальном уровне единиц (морфологи-
ческих частей ландшафта) приходится пока ограничиваться местными
типологическими группировками, хотя в обиходе их нередко
называют классификациями. Непросто классифицировать и ПТК
высоких рангов, но уже по другой причине — ввиду их более ярко
выраженной индивидуальности, непохожести друг на друга.
Так например, физико-географические страны Русская и Западно-
Сибирская равнины схожи друг с другом прежде всего потому, что
обе они обладают равнинным рельефом, расположены в умеренном
климатическом поясе, претерпели неоднократное оледенение, обла-
дают зональной ландшафтной дифференциацией.
На этом, собственно, и кончается их сходство и начинаются
различия, определяющие их индивидуальные особенности.
Русская равнина — платформа с докембрийским основанием и
только в южной части — плита с герцинским основанием. Западно-
Сибирская равнина — палеозойская (в основном герцинская) плита.
Рельеф Русской равнины более расчлененный, поверхность в целом
более дренированная. В Западной Сибири огромные площади заболо-
чены, что, в сочетании с более континентальным климатом
определяет иной, чем на Русской равнине, спектр зональности и т.д.
1.2 ПРИРОДНЫЕ АКВАЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ
Природные аквальные комплексы (ПАК) — это, прежде всего,
комплексы Мирового океана. На суше ПАК занимают сравнительно
небольшую площадь.
Мировой океан — система глобальной размерности в суперсистеме
географической оболочки. Ландшафтная оболочка, представляющая
собой на суше более или менее единую тонкую пленку, как бы
раздваивается или "троится" в Мировом океане, образуя приповерх-
ностные, придонные и внутримассовые ПАК.
В отличие от ПТК, состоящих, по Н. А. Солнцеву, из пяти
основных компонентов ( и шестого, производного, — почвы), в ПАК
этот ряд сокращен. Например, земная кора может считаться
компонентом лишь для придонных ПАК, в то время как в других ее
влияние лишь косвенное. Атмосфера, как компонент, отсутствует и в
придонных и во внутримассовых ПАК, хотя влияние ее , как внешнего
фактора, очень велико, особенно для мелководных ПАК.
С приповерхностными ПАК атмосфера имеет самый непосредст-
венный контакт. Почва в ПАК отсутствует.
Фито- и зоокомпоненты распределены очень неравномерно
большое разнообразие и обилие в приповерхностных ПАК (на
границах различных сред), на мелководьях, в зонах подъема
22
глубинных вод к поверхности океана, и почти полное отсутствие — на
больших глубинах.
Водные массы — главнейший компонент ПАК. Основные
параметры водных масс: температура, соленость (и их распределение),
наличие кислорода, прозрачность, плотность, содержание элементов
минерального питания, динамика водной среды. Последняя выража-
ется в разнообразных течениях: приповерхностных, глубинных,
донных, восходящих (апвелинг) и нисходящих (даунвеллинг), в
волновых перемещениях водных масс, наблюдающихся не только на
поверхности, но и внутри водной толщи (так называемые внутренние
волны).
Вследствие этого ПАК намного динамичнее, чем ПТК. Даже
геоматическая основа придонных природных комплексов может
быстро (иногда катастрофически) меняться. Например,’ во время
штормов в прибрежной полосе; при наличии мутьевых течений; во
время весеннего половодья рек (в подводных дельтах) и т. д. Динами-
ческие процессы повсеместны и очень различны по характеру,
скорости и от места к месту. Поэтому, наблюдая тем или иным
способом ПАК и пытаясь выявить его границы, фиксируют
"сиюминутную" картину. Необходимо еще определить пределы
пространственного изменения комплекса, его вариабельность. Только
массовые данные могут дать представление о среднестатистических
параметрах формы, размерности, размещения и внутреннего строения
ПАК.
Физико-географическая дифференциация Мирового океана
многоступенчата и в некоторых отношениях сходна с дифференциа-
цией суши. На картах природного районирования Мирового океана,
помещенных в "Океанографической энциклопедии" (1974) и в
капитальном многотомнике "География Мирового океана" (том I. ,
1980) есть природные зоны и регионы, подобные секторам материков.
К. М. Петров (1989), рассматривая дифференциацию морских
мелководий на региональном уровне, отмечает, что она отражает три
направления физико-географического процесса: зональное,
азональное и вертикальное Единицы широтной зональности: пояс,
сектор, зона (широтная), провинция; азональной дифференциации —
океанический или морской бассейн, область, подобласть, округ;
глубинной дифференциации ярус, пояс (вертикальный), зона
(вертикальная). Любой ПАК в океане должен рассматриваться в
историческом аспекте как целое, развитие которого совершалось в
определенных условиях вертикальной и широтной зональности и
контролировалось азональными факторами.
Последнюю ступень региональной размерности природных комп-
лексов К. М. Петров, по аналогии с иерархическими единицами ПТК,
называет ландшафтом, а его морфологические части — местностями,
23
урочищами, подурочищами, фациями. По-видимому, для мелковод-
ных комплексов это вполне приемлемо.
Специфика объекта требует от исследователя знания физики моря,
биологии, климатических закономерностей и др. Каждый географ и
эколог должен иметь представление о продуктивности ПАК, о
пустынных зонах Мирового океана и о его "благодатных" местах, о
роли тончайшей поверхностной пленки, через которую море "дышит"
и "питается", и которая так уязвима в отношении загрязнения
(особенно — поверхностно активными веществами, например,
нефтепродуктами), о том, что захоронение техногенных отходов в
океане может принести непоправимый ущерб всей планете.
Методы исследований Мирового океана лишь в небольшой своей
части связаны с использованием водолазной техники (на небольших
глубинах) или специальных подвижных аппаратов. В основном же это
— зондирование глубин с корабля или при помощи постановки
автоматических буев, когда в глубину опускается трос с датчиками и
емкостями для отбора проб. Большое значение имеет применение
методов аэро- и космосъемки (для ограниченных глубин).
В целом, исследование природных аквальных комплексов значи-
тельно сложнее и дороже наземных. Уже само по себе пребывание
человека в чужеродной среде ограничено и требует специальных
технических средств. Упомянутая выше динамичность ПАК зачастую
приводит к невозможности найти повторно изучавшийся ранее
комплекс, из чего напрашивается вывод, что может быть и само
существование ПАК в ряде случаев носит статистический,
вероятностный характер. Направление исследований Мирового
океана в настоящее время существенно изменилось. Совсем недавно
Мировой океан рассматривался как источник неисчерпаемых
ресурсов, и работы по его изучению стимулировались задачей
быстрейшего их выявления. Оказалось, что они вовсе не безграничны,
а во многих случаях недоступны для использования. Сейчас акцент
интересов сместился на природоохранно-экологические аспекты.
Благополучие человека, дальнейшее существование и развитие
человеческого общества оказались в прямой зависимости от
состояния среды не только на суше, но и в неменьшей степени в
Мировом океане.
Ландшафтоведам наиболее близки исследования прибрежных
мелководий и полосы побережий. А. Н. Иванов (1995) предлагает на
приливно-отливной полосе с наличием ПТК и ПАК выделять
территориалъно-аквалъные природные комплексы (ТАПК).
Теория и методы исследования природных комплексов Мирового
океана подробно изложены К. М. Петровым (1989).
Далее в своей работе мы не будем касаться вопросов исследования
аквальных комплексов. Приведем лишь еще одну ссылку на класси-
24
ческий труд Л. Г. Раменского "Введение в почвенное и геоботаничес-
кое изучение земель" (1938), где излагаются методы исследования
наземных (луговых) геосистем и водоемов суши.
Итак, объектом комплексных физико-географических исследова-
ний являются природные территориальные, аквальные а также и
территориально-аквальные комплексы (ПТК, ПАК и ТАПК) разных
таксономических рангов. Углубленное изучение природных комплек-
сов приводит к необходимости их классификации (либо типизации)
по степени сходства и различия. Это имеет как научное, так и
практическое значение, так как близкие по своим характеристикам
комплексы могут обладать сходными ресурсами и условиями для
хозяйственной деятельности, более или менее одинаковой устойчи-
востью по отношению к определенным воздействиям, однотипными
для них могут быть и природоохранные рекомендации.
1.3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРИРОДНЫХ
И ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ ГЕОСИСТЕМ
С ГЛОБАЛЬНЫМИ ФАКТОРАМИ
На рисунках 1.3. и 1.4 изображены схемы взаимодействия
природных и антропогенно измененных геосистем с глобальными
факторами. Геолого-геоморфологическая основа, являющаяся
главной составляющей геомы, играет особую роль в ПТК: она
квазистационарна для остальных компонентов. Как твердое неживое
тело, она относительно стабильна, и в случае превышения
энергетического порога воздействия разрушается катастрофически.
Разрушения носят необратимый характер, причем, как для разруше-
ния, так и для восстановления требуются максимальные, по
сравнению с другими компонентами, энергетические затраты. Биота
— живая часть геосистемы, вместе с отмершими органическими
остатками образует биому. Геома и биота — главные составляющие
ПТК, при этом вторая гораздо более мобильна, чем первая. Сила
биоты в скорости ее изменения.
Внешние воздействия на геолого-геоморфологическую основу
передаются ею всем другим компонентам ПТК не только непосредст-
венно, сразу (как например, нагрев поверхности солнцем), но большей
частью через какое-то время, в суммированном и значительно
измененном виде (например, изменение морфологической структуры
ландшафта под влиянием эрозии). Геолого-геоморфологическая
основа наиболее самостоятельна (наиболее независима от глобальных
факторов в пределах характерного времени существования большин-
ства конкретных ПТК).
Многими аналогичными чертами обладает в ландшафте почва.
Однако это принципиально другое — биокосное тело, обладающее
25
Рис. 1.3. Схема взаимодействия природной геосистемы (ПТК)
с глобальными факторами (Волкова, 1990):
1 — глобальные факторы; 2 — прямые связи; 3 — обратные связи;
4 — поляризованная модель ПТК, с полярно противоположными
свойствами и существенно различными механизмами связи с внешней
средой: геома — неживая часть ПТК (ее определяющей, наиболее
стабильной частью является геолого-геоморфологическая основа данной
геосистемы); биота — живая часть ПТК ( биоценоз, включающий
растительные, животные и микроорганизмы)
я
1 — отдельный ПТК — геосистема (биполярная модель); 2 — влияние на геосистему; 3 — ответное влияние геосистемы ( ее вклад в
общую систему географической оболочки), 4 — поверхностная "пленка жизни” — среда раздела — "фокус" геосистем; 5 — влияние .«вдоль
пленки жизни"
свойствами как неживого, так и живого вещества. Почва способна к
самовосстановлению (до известного предела), но менее самостоя-
тельна — разрушается не только механически, но и может потерять
биоту ("стерильная" почва). Время инерции почвы (реакции на изме-
нение среды) значительно меньше. Остальные компоненты еще менее
самостоятельны: они постоянно зависят от общей циркуляции атмо-
сферы и влагопереноса. Самое малое время инерции у атмосферы.
Под "давлением жизни" (по выражению В. И. Вернадского) имеется
в виду всеобщая распространенность жизни по поверхности Земли,
способность организмов к размножению, к заселению свободных
мест, к занятию "экологических ниш", иногда даже как бы вопреки
неблагоприятным условиям существования.
"Давление жизни" может быть очень существенным. Например,
быстрое зарастание вырубок в тропических лесах, массовое размно-
жение занесенных из других регионов видов живых организмов
(элодея, амброзия, колорадский жук и т.п.).
На рис. 1.3 показано действие наиболее важных факторов как
неживой природы (солнечная энергия, атмосферное влияние), так и
живой ("давление жизни") на любую геосистему, начиная от всей
ландшафтной оболочки Земли до отдельной фации.
За счет работы механизма обратных связей в цикле биологиче-
ского круговорота, природная геосистема, и особенно, ее "центр",
"фокус" (насыщенная биологическими объектами тонкая среда
раздела земля — воздух), как бы "сама себя строит", создает свою
вертикальную — компонентную и горизонтальную —
морфологическую структуру. Влияние глобальных факторов на
геосистему огромно, но и геосистема, в свою очередь, влияет и на
земную поверхность, и на атмосферу, и на банк организмов. И хотя
это влияние от каждой отдельной геосистемы в короткий промежуток
времени незначительно, оно может суммироваться как в пространстве
(если много геосистем оказывают одно и то же воздействие), так и во
времени, приобретая значение фактора, определяющего дальнейшую
эволюцию ландшафтной оболочки. Именно этот кумулятивный
эффект работы относительно слабых, но устойчивых связей, и привел,
например, к созданию атмосферы и всех геологических осадочных
пород.
В связях отдельных природных геосистем (ПТК) с общим вещест-
венно-энергетическим обменом в масштабе всей Земли управляющим
блоком служит земная поверхность, и содержание картографической
модели этого блока меняется в зависимости от масштаба карты.
С этой точки зрения, районирование и ландшафтное картогра-
фирование — разные операции. Мелкомасштабные карты крупных
регионов (мира, частей света, страны) являются, в первую очередь,
картами районирования. При районировании выделяются крупные
территориальные единицы и преобладает учет планетарных
28
факторов: притока солнечного тепла в зависимости от широты
местности, влаги — от удаленности от океана, орографических
особенностей — от движения земной коры. В то же время, операция
ландшафтного картографирования заключается в выявлении малых
ПТК и поисках закономерностей приуроченности почв и
растительных сообществ к распределению тепла и влаги в
зависимости от конкретных особенностей литогенной основы. В
последнее время созданы ландшафтные карты мира и отдельных
стран, но в них теряется четкость обобщения, свойственная каргам
районирования, и в то же время они не обладают точностью
крупномасштабных ландшафтных карт, раскрывающих конкретную
привязку биоты к геоме. В то же время, именно такая привязка дает
возможность четкого прогноза, поскольку каждый новый вид
организмов распределяется в географической оболочке согласно
заранее созданным ему местообитаниям.
На рис. 1.4 отражено взаимодействие природно-антропогенной
геосистемы (антропогенно измененного ПТК) с глобальными факто-
рами. И также геолого-геоморфологическая основа выделена особо,
как наиболее стабильная часть природно-антропогенного комплекса,
пока еще относительно мало измененная человеком. Остаются и био-
логические законы ("давление жизни"), но в отличие от предыдущей
схемы здесь присутствует мощный глобальный блок антропогенного
влияния: банк видов культурных растений и других организмов, в том
числе, самого человека; энергетическое и вещественное воздействие
(перераспределение вещества и энергии) "социально-экономическое
давление". Под последним имеются ввиду социально-экономические
условия, которые заставляют как человечество в целом, так и
отдельные государства, группы людей взаимодействовать с природой
определенным образом.
Например, невозможно перестать обрабатывать землю вообще,
но можно это делать иначе, в зависимости от научно-технических
достижений и материальных возможностей; можно ослабить нагрузку
на конкретных участках и на определенное время. Можно истощить,
загрязнить землю, а можно добиться ее высокого плодородия и
экологического благополучия — в зависимости от способа
хозяйствования, который определяется социально-экономическими
условиями. Часто (но не всегда) "давление жизни" оказывает действие
противоположное действию "социально-экономического давления" —
таким образом оно как бы "залечивает раны", нанесенные
антропогенным воздействием географической оболочке.
Весь процесс исследования природных территориальных и при-
родно-антропогенных комплексов состоит из непрерывно чередую-
щихся операций анализа—синтеза, анализа—синтеза (например,
покомпонентного разбора и обобщения компонентов с выявлением
ПТК), когда разлагается целое на части, и когда делается попытка
29
осмыслить результирующий эффект взаимодействия отдельных
элементов, составляющих ПТК.
1.4. СОСТОЯНИЯ ПТК
В каждый конкретный момент времени ландшафт и его морфо-
логические части находятся в каком-либо состоянии. Под состоянием
природного территориального комплекса понимается некоторое
соотношение параметров, характеризующих его в какой-либо
промежуток времени, в котором конкретные входные воздействия
(солнечная радиация, осадки и т.п.) трансформируются в выходные
функции (сток, гравитационные потоки, прирост фитомассы и т.д.).
Полевые исследования ПТК производятся в каком-либо регионе и в
какой-то промежуток времени. Таким образом они являются не
просто территориальными, а пространственно-временными.
Изучение состояний ПТК — одна из основных задач современной
физической географии. При этом, в качестве основного (узлового)
объекта исследования мы предлагаем рассматривать стексы —
суточные состояния структуры и функционирования ПТК. Изучение
стексов особенно актуально для тех масштабов времени, в которых
происходит конкретная (ежедневная) хозяйственная деятельность
человека. Безусловно, что это не снижает роли изучения
долговременных изменений ПТК. Существует большое количество
методик изучения процессов и явлений в природных территориальных
комплексах. Из них нами отобраны те, которые, во-первых,
позволяют выделить и комплексно исследовать состояния ПТК и,
во-вторых, сравнительно простыми средствами изучить эти состояния
не только при стационарных, но и при экспедиционных и некоторых
других видах исследований.
1.5. ОСОБЕННОСТИ ИЗУЧЕНИЯ ПТК ПРИ СТАЦИОНАРНЫХ,
ЭКСПЕДИЦИОННЫХ, АЭРОВИЗУАЛЬНЫХ, ДИСТАНЦИОННЫХ
ИССЛЕДОВАНИЯХ
Методики стационарных, полустационарных, экспедиционных,
аэровизуальных и дистанционных исследований состояний ПТК
существенно отличаются по своему содержанию и объему ( рис. 1.5).
При этом аэровизуальные наблюдения отделены нами от собственно
дистанционных, так как первые, как правило, сочетаются с
наземными. Естественно, что наибольшей детальностью отличаются
стационарные наблюдения. Однако во время этих наблюдений
обычно не производится изучение медленно меняющихся во времени
характеристик ПТК, таких как геолого-геоморфологические особен-
ности, количество литомасс, педомасс (см. гл. 3) и др. Это связано с
тем, что они обычно бывают уже детально изучены перед началом
30
Виды исследований Стацио- нарные Полу- стацио- нарные Экспе- дици- онные Аэро- визуа- льные Диста- нцион- ные
Физико-географические
I еологоч еоморфологичес- кие '///////,
Г идро-климатические
Почвенно-биологические
Изучение отдельных геомасс
Литомассы
Педомассы
Гидромассы в почве I идромассы в снежном нокр.
Фитомассы и мортмассы гравянистых растений
Фитомассы и мормассы дре- весных и кусарниковых раст.
— —— —— —— — «
Азромассы и мощность стек-
сового слоя
Зоомассы и фитомассы почв 77/7/77/, 22Z2Zo-
Изучение процессов функци- онирования
I рансформация солнечной
энергии >
B.iai «оборот ’////////s •• • •
Ьногеоцнкл 7/777/7/, ^2>-
Изучение структуры 1 еогорнзон гы п вертикаль- ная еру к гура
Пространственная структура
Прочие наблюдения
Анализ । идромстеоданных ! '///////.
()н тнческие характеристики — /SSSSSS/7/7777/Л
Радиофизические характер. 7/////Л7////Ш
Гекс I ypi ю-структурные хар. Изучение с тексов 7777777. ’77777/7/
7//////Л
Выделение стексов 11 ?уч. стексов и их динамики awzwz W/77/// 77.7/7 7///7/Л rzzzz^- '7777777,
Рис. 1.5 Соотношение объема различных исследований, проводимых при
изучении состояний ПТК разными способами. Толщина стрелок соответствует
относительному объему исследований
стационарных наблюдений. На комплексных физико-географических
стационарах изучение состояний ПТК производится круглосуточно в
течение всего года по жесткой программе, учитывающей, однако,
особенности отдельных состояний. Например, высота и плотность
снежного покрова изучаются лишь в нивальном состоянии.
В отличие от стационарных исследований, полустационарные
наблюдения производятся не круглый год, а лишь в определенные
состояния ПТК. Программа работ при этом строится так, чтобы
охватить все типичные для данного ПТК состояния, свойственные ему
на протяжении года. Также как и при стационарных исследованиях,
относительно мало меняющиеся характеристики ПТК не изучаются.
Изучить все процессы функционирования ПТК на полустационарах
нет возможности по причине дискретности наблюдений.
Экспедиционные исследования состояний ПТК ориентированы, в
основном, на изучение еще малоисследованных ПТК и их состояний.
При этом производится детальное физико-географическое описание
ПТК, ландшафтное профилирование и картографирование,
изучаются как мало-, так и быстроизменяющиеся характеристики.
Изучение процессов функционирования ПТК в это время обычно не
производится. Тем не менее, косвенное представление о них можно
получить на основе анализа геомасс и их состояний.
Наиболее специфичны аэровизуальные наблюдения с борта
вертолета. Во время них изучаются оптические характеристики ПТК,
его текстурно-структурные и некоторые другие особенности.
Дистанционным методам исследований, особенно аэрокосми-
ческим, посвящена обширная литература. В этой работе они не
рассматриваются.
Таким образом, состав наблюдений и их обьем существенно меня-
ются при разных видах исследования Однако сами методики по
своему характеру различаются сравнительно мало, так как изучается
один и тот же объект - состояния ПТК. Поэтому целесообразно
рассматривать не отдельно экспедиционные, стационарные и другие
исследования, а изложить сначала основы методики физико-
географических исследований, связанных с познанием строения ПТК
и их пространственной дифференциации, затем методики
ландшафтно-геохимических, ландшафтно-геофизических и этологи-
ческих исследований, подчеркивая те отличительные черты, которые
характеризуют стационарные, экспедиционные и другие виды
исследования ПТК.
И еще, видимо, долгое время основными приборами при полевых
экспедиционных исследованиях останутся: барометр, компас, лопата,
сантиметр, весы и все то нехитрое снаряжение, которым географы
пользуются в течение многих десятилетий. Однако ясно одно, что
принципиально меняются методы обработки полученного материала.
Все больше и больше появляется работ, посвященных попыткам
увязать экспедиционные и дистанционные исследования с детальным
изучением процессов и явлений на стационарах. Сама сеть
стационаров также все более расширяется. Огромный поток
информации невозможно использовать без мощной вычислительной
техники ( Беручашвили, 1992).
1.6. КЛАССЫ ЗАДАЧ, РЕШАЕМЫХ В ПРОЦЕССЕ КОМПЛЕКСНЫХ
ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Все многообразие задач комплексных физико-географических
исследований, по Э. М. Раковской, может быть сгруппировано в
четыре основных класса в зависимости от того, какой аспект
ландшафтной структуры в каждом конкретном случае наиболее важен
(табл. 1.3).
Таблица 13
Соотношение целей, задач и методов исследования
(Жучкова, Раковская, 1982)
Классы решаемых задач Аспект изучения ландшафтной структуры Цель Основной метод сбора фактического материала Основной специфичес- кий метод решения задачи
1. Изучение свойств и пространст- венного размещения ПТК пространст- венный описание маршрутный ландшафтное картографи- рование
2. Изучение
становления ПТК 3. Изучение генетический объяснение ключевой ретроспекти- вный анализ метод
функциони- рования ПТК 4. Исследова- функциона- льный предсказание стационар- ный комплексной ординации (сопряжен- ный анализ)
НИЯ для прикладных целей прикладной использова- ние камеральный оценочные методы
3 Зак. 3725
33
Первые три класса задач направлены на изучение внутренних
связей ПТК, вещественных, энергетических, информационных, т.е. на
изучение его ландшафтной структуры, и на ее изменение во времени
под действием внутренних и внешних факторов. Они раскрывают
свойства и особенности ПТК как целостных образований, вопросы их
происхождения, специфику функционирования и динамики, тенден-
цию изменения в будущем. Все это общенаучные исследования
пространственно-временной организации ПТК, цель которых — все
более глубокие познание сущности ПТК, безотносительно каких-либо
конкретных требований.
Четвертый класс задач — исследования для прикладных целей.
Здесь изучаются внешние связи ПТК с обществом в рамках сложной
суперсистемы "природа—общество". Природные комплексы любого
ранга выступают уже как элементы в системе более высокого уровня
организации, для изучения связей которого с другими элементами
(структурными подразделениями общества), необходимо кроме
знания свойств самого ПТК, получаемых в результате общенаучного
исследования, учитывать также требования общества к этим
свойствам и способность ПТК их удовлетворять. Это уже аспект не
чисто физико-географический, а в значительной степени экономико-
географический, экономический и социальный.
Класс задач прикладных исследований включает в себя такие
крупные разделы, как оценка природно-ресурсного потенциала,
возможностей и ограничений хозяйственного использования ПТК;
ландшафтно-экологическая оценка современного состояния ПТК,
прогноз развития геотехсистемы, проектировние культурного
ландшафта и другие, а также множество конкретных задач.
Последовательность в перечне основных классов задач не
случайна, она определяется их логической и исторической связью.
Задачи каждого последующего из общенаучных классов могут быть
решены достаточно полно и глубоко лишь на основе использования
результатов предыдущих исследований. Поэтому перечисленные
классы задач могут рассматриваться как определенные этапы все бо-
лее глубокого изучения ПТК.
Что касается прикладных исследований, то они могут "надстраи-
ваться" над любым из этих этапов в зависимости от того, какого рода
знания окажутся достаточными для решения стоящей перед
исследователем практической задачи. Изучение же самой проблемы
прикладных исследований в общем виде, ее методологии и методики
конечно же тоже может считаться общенаучной задачей, в
противоположность конкретным прикладным исследованиям,
которые таковыми не являются.
Ниже, более или менее подробно, освещаются методы решения
первого и третьего классов задач. Изучение становления ПТК
34
(и горой класс задач), несмотря на всю важность этой проблемы, здесь
почти не затрагивается. Дело в том, что представление о генезисе
IIГК, его возникновении и становлении в значительной степени
черпается из геолого-геоморфологических, из специализированных
палеогеографических, палеоботанических и тому подобных работ. В
процессе же полевых экспедиционных исследований, направленных на
решение первого класса задач, сведения о генезисе могут несколько
пополняться. Так, в полевых маршрутах и на точках комплексных
описаний специально фиксируются наблюдения над реликтовыми
•дементами ПТК, проливающими свет на их происхождение. Можно
встретить, например, поверхности выравнивания, поднятые на
большую высоту; ледниковые карры, — намного ниже современной
снеговой границы; погребенные почвы под селевым выносом;
арктические реликты на заболоченных участках сосновых лесов в
лесостепи и т.д. Все это, вместе с почерпнутыми из разных источников
сведениями, позволяет судить о генезисе и возрасте ПТК.
Однако же исследования, специально направленные на решение
второго класса задач, требуют привлечения весьма специфичных
методов палеогеографического анализа, описать которые в кратком
курсе оказалось затруднительным. По этой же причине нами не
рассматриваются методы прикладных исследований, подробно
изложенные А. Г. Исаченко (1980) в книге "Прикладное ландша-
фтоведение" и в ряде других работ (например, Михно, 1995).
1.7. ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЙ ПОДХОД
К ИЗУЧЕНИЮ ПТК
1.7.1. Основные понятия, условия миграции химических элементов,
геохимические барьеры
Ландшафтно-геохимическое направление — новое в физической
географии, зародившееся в сороковых годах нашего столетия
благодаря трудам Б. Б. Полынова и др.
Б. Б. Полынов (1956) назвал ведущим методом ландшафтно-геохи-
мических исследований — сопряженный анализ.
Сопряженный анализ (Терминалогический словарь...., 1993.) — это
специфический метод исследования в геохимии ландшафта, заклю-
чающийся в одновременном изучении химического состава всех
компонентов ландшафта (горных пород, коры выветривания, поверх-
ностных и подземных вод, почв, растительности) и последующем
сравнении полученных результатов между собой как в пределах одного
элементарного ландшафта, так и смежных с ним.
М. А. Глазовская (1964) считает, что это два взаимосвязанных
аспекта в комплексных физико-географических исследованиях:
35
1) сопряженный анализ гомогенного ПТК — фации, при котором
основное внимание уделяется изучению радиальной миграции по
вертикальному профилю ПТК, и 2) сопоставление вертикальных
геохимических профилей фации, образующих сопряженные ряды в
пространственной структуре более сложного гетерогенного ПТК, т.е.
изучение латеральной миграции от автономных ПТК к подчиненным.
Под радиальной (или вертикальной) миграцией подразумевается
перемещение веществ от земной поверхности в глубь почвенного про-
филя и далее. Латеральной (или боковой) миграцией называют два
разных процесса: 1) перемещение (чаще всего сток) веществ по земной
поверхности из одного ПТК в другой, что может происходить гораздо
быстрее вертикального просачивания и 2) диффузное движение
капиллярных и пленочных вод в почвах, которое намного медленнее
радиальной миграции. Во избежание путаницы следует каждый раз
оговаривать, о какой латеральной миграции идет речь.
В. В. Добровольский (1989) обращает внимание на принципиально
различный характер геохимических сопряжений в условиях мезо- и
микрорельефа (рис. 1.6). Если в первом случае ярко выражена
односторонняя направленность миграционных потоков, то во втором
— направленность двусторонняя. Химические элементы, мигрирую-
1.6. Схема геохимического сопряжения (Добровольский, 1989):
а - условия мезорельефа; сток: 1 — поверхностный , 2 — внутрипочвенный ,
3 — грунтовый; б — условия микрорельефа; 4 — движение почвенной влаги
щие с поверхностным стоком в западины, вмываются с фильтрую-
щимися водами и частично обогащают почву. Вместе с тем быстрое
иссушение микроповышений вызывает энергичное подтягивание вод
по капиллярам. При этом почвенные воды микрозападин поступают в
почвы микроповышений и, в свою очередь, приносят определенные
химические соединения. Мы можем констатировать, что в первом
случае четко выделяются автономные и подчиненные природные
комплексы, а во втором — такого полного соподчинения нет. На наш
взгляд, подобная ситуация может сложиться и в условиях
36
мезорельефа, например, в бугристо-западинных урочищах полесских
ландшафтов.
Сопряженный анализ выявляет характерные для элементарных
ПТК химические элементы и позволяет проследить их миграцию
внутри комплекса (радиальную) и от одного комплекса к другому
(латеральную). С его помощью можно получить различные коэф-
фициенты, в том числе, наиболее важные водной миграции и
биологического поглощения. Повторные исследования одних и тех же
ПТК в полустационарных или стационарных условиях позволяют
выявить тенденцию изменения ПТК во времени и, тем самым, дают
представление о характере ритмично повторяющихся процессов и о
тенденции необратимых изменений, без чего невозможно прогнози-
ровать будущие состояния ПТК.
В геохимии ландшафтов своя терминологическая система. Поня-
тие элементарный ландшафт у геохимиков примерно соответствует
фации у ландшафтоведов. Фации, сменяющие друг друга от местного
водораздела к местной депрессии, связанные между собой миграцией
веществ, представляют собой геохимически сопряженный ряд — звено
(Глазовская, 1964) или катену (см. раздел 1.8).
Части звеньев, приуроченные к разным элементам форм рельефа
(вершинным поверхностям холмов, склонам, депрессиям), соответ-
ствуют подурочищам. Для урочищ и местностей, принятых в
ландшафтоведении, в геохимии ландшафтов нет аналогов, но сам
термин местность, местный геохимический ландшафт употреблялся
для обозначения большей или меньшей территории, на которой
наблюдается повторение определенных ландшафтных звеньев (катен).
В современной литературе — это просто геохимические ландшафты
(Гаврилова, 1985.). Среди них различают простые и сложные.
Простые состоят из одних и тех же звеньев и возникают в условиях
однородного состава пород и простого расчленения рельефа. В сло-
жных разные породы и (или) разное расчленение рельефа.
Зоной выщелачивания в геохимии ландшафтов называют ту часть
вертикального профиля элементарного ландшафта (фации), в которой
под влиянием атмоферных осадков происходит перемещение вещества
от поверхности вниз по профилю.
В качестве примера можно привести характерный автономный
почвенный профиль дерново-подзолистой почвы гумидных областей,
где зоной выщелачивания является подзолистый горизонт А2, и
противоположный пример — гидроморфный почвенный профиль
аридных областей, где зона выщелачивания практически отсутствует
(рис. 1.7). На рисунке слева изображен профиль дерново-подзолистой
почвы, сформировавшейся в условиях пермацидного (промывного)
режима. Здесь труднорастворимые элементы (например, Si и Fe)
перемещаются из горизонта А2 в нижележащий горизонт В, более
растворимые (Са) — за пределы почвенного профиля, в почвообра-
37
зующую породу (горизонт С) и, наконец, легко растворимые (Na) —
выносятся еще глубже.
Naj SO4
CaSO,
СаСОз
Уровень
грунтовых
вод
Рис. 1.7. Схема формирования генетических горизонтов профиля авто-
морфных почв (слева) и гидроморфных (справа) ( Добровольский, 1989)
Справа на рис, 1,7 показано, как при близком залегании грунтовых
вод, в условиях импермацидного (непромывного) режима аридного
климата, процессы выщелачивания нисходящим движением вод и
аккумуляции веществ под действием капиллярного поднятия
приводят к отложению наиболее растворимых солей (Na2SO4) на
поверхности почвы или вблизи нее, ниже отлагаются менее
растворимые соли (CaSO4) и еще ниже — еще менее растворимые соли
(СаСО3).
В более развернутом виде это изображено на рис. 1.8. Профиль I
иллюстрирует вертикальный разрез элювиальной фаций полного
профиля, характерный для гумидных условий с пермацидным
режимом. Здесь выделяются: ярус живого вещества; почвенный
пермацидный ярус с горизонтами — элювиальными (выноса) и
иллювиальными (накопления); ярус коры выветривания с горизонта-
ми — выщелачивания, выборочного выщелачивания и частичного
обогащения; ярус катагенетический с горизонтами разной степени
оглеенности.
38
В более сухом климате образуются импермацидные элювиальные
фации или элювиальные фации неполного профиля (рис 1.8, II).
Рис. 1.8. Вертикальные профили элювиальных элементарных ландшафтов
(Глазовская, 1964):
I - пермапидпый, II импермацидный, III — повсрхностно-имперма-
цидный, IV - мерзлотный импермацидный. Ярусы и горизонты: Г— живого
вещества, рп- почвенный пермацидный, рип почвенный импермацидно-
пермацидный, ри — почвенный повсрхностно-импермацидный, рм~ почвен-
ный импермацидный мерзлотный, рмк — почвенный мерзлотный
казагенетический, Уэ — горизонт выщелачивания, Уэ°- выщелачивания и
частичного обогащения, V0— обогащения, Vkg катагенеза с оглеением,
Р/с катагенеза с соленакоплснием, Ag — грунтовых вод, Уи —
импермацидный, — мерзлотный
Атмосферная влага здесь периодически проникает глубже корне-
обитаемого слоя, но не до грунтовых вод. У нижней границы
проникновения вод могут накапливаться и легко растворимые элеме-
нты. Грунтовые воды не испытывают влияния почвообразо-
вательного процесса. Их химизм связан с геологическими породами,
либо также с притоком атмосферных вод из соседних комплексов.
Аридные области характеризуются формированием поверхно-
стно-импермацидных или элювиальных фаций укороченного профиля
(рис. 1.8, III). Для них свойственно наличие так называемого
39
"мертвого" горизонта, расположенного между почвенным имперма-
цидным ярусом, откуда даже легко растворимые соли не могут быть
вынесены, вследствие высокой испаряемости, и зоной влияния грунто-
вых вод. В ярусе катагенеза над грунтовыми водами (в результате их
испарения) происходит накопление легкорастворимых элементов.
Наконец, специфическую группу импермацидных фаций состав-
ляют поверхностно-элювиальные мерзлотные фации (рис 1.8, IV), где
вынос элементов вглубь блокируется вечной (многолетней)
мерзлотой. Элювиальный процесс в таких фациях проявляется в зоне
катагенеза, расположенной над вечной мерзлотой, и только при
условии близкого соседства трансэлювиальных фаций, когда
надмерзлотные воды могут перемещаться в латеральном направлении
по наклонной поверхности вечномерзлого грунта.
Приведенная схема группировки элювиальных фаций по условиям
выщелачивания в действительности может сильно осложняться
сезонными колебаниями погодных условий, развитием сезонной
мерзлоты, резким колебанием уровня грунтовых вод, появлением и
исчезновением верховодки. Все это накладывает свой отпечаток на
условия почвообразования и миграцию химических элементов и
оставляет свои следы в вертикальном профиле фаций. По этим
следам, при их внимательном изучении, можно уловить сезонную
динамику направленности и интенсивности геохимических процессов
(Глазовская, 1964.).
Условия миграции элементов. Вода — главный фактор миграции
элементов. В геохимии ландшафтов все элементы классифицируются
по их отношению к окислительно-восстановительным и щелочно-
кислотным условиям среды. Детальная разработка такой классифи-
кации сделана А. И. Перельманом (1966, 1979 и др.), разделившим все
элементы по интенсивности водной миграции в различных геохими-
ческих обстановках.
Выделяются три типа окислительно-восстановительных условий:
окислительные, восстановительные глеевые и восстановительные
сероводородные. В последних двух случаях в среде нет свободного
кислорода, и обе среды восстановительные, но их свойства в
геохимическом отношении весьма различны: глеевая среда благопри-
ятна для миграции многих металлов (железа, марганца и других); в
сероводородной среде условия для миграции неблагоприятны в связи
с образованием нерастворимых сульфидов.
По щелочно-кислотным условиям все воды делятся на четыре
основных класса, а с учетом окислительно-восстановительных усло-
вий — на двенадцать классов (табл. 1.4).
Сильнокислые воды содержат свободную серную кислоту, образую-
щуюся при окислении пирита и других дисульфидов. В природных
условиях они встречаются в зонах окисления сульфидных место-
40
рождений, в угольных шахтах, в вулканических районах. В таких
водах легко мигрирует большинство металлов, в том числе: Fe, Al, Си,
Zn и др.
Кислые и слабокислые воды весьма характерны для тундровых и
лесных ландшафтов. Их кислотность связана с разложением
органического вещества и поступлением угольной кислоты и других
органических кислот.
Таблица 1.4
Основные геохимические классы вод
Щелочно- кислотные условия Окислительно-восстановительные условия
кислородные глеевые сероводородные
Сильнокислые (рНЗ) сильнокислые окислительные сильнокислые глеевые сильнокислые сероводородные
Кислые и слабокислые (pH 3—6,5) кислые окислительные кислые глеевые кислые сероводородные
Нейтральные и слабощелочные (pH 6,5—8,5) нейтральные и слабощелочные окислительные нейтральные и слабощелочные глеевые нейтральные и слабощелочные сероводородные
Сильнощелочные содовые (pH 8,5) содовые окислительные содовые глеевые содовые сероводородные
В кислых и слабокислых водах легко мигрируют металлы в формах
бикарбонатов и комплексных соединений с органическими
кислотами. Слабокислые воды очень широко распространены в
верхних горизонтах земной коры.
Нейтральные и слабощелочные воды характерны для
лесостепных, степных, полупустынных и пустынных ландшафтов.
Степень щелочности зависит от отношения бикарбоната кальция к
его карбонату или же бикарбоната к СО2 . Условия миграции менее
благоприятны для большинства металлов, которые здесь осаждаются
в форме нерастворимых гидроокислов карбонатов и других солей.
Анионогенные элементы (Si, Ge, As, V, U, Mo, Se и др.), напротив,
мигрируют в них сравнительно легко. Органические кислоты,
которые здесь также образуются при разложении органики,
полностью нейтрализуются СаСО3 и другими минералами кальция,
магния, натрия и калия, которыми богаты почвы и породы.
41
Сильнощелочные воды содержат соду. Встречаются они в некоторых
лесостепных ландшафтах. В содовых водах легко мигрируют Si, Al,
Мо и комплексные карбонатные соединения Си, Zn, Be, V, редких
земель иттриевой группы, Se, Zr и др
Для каждого класса вод характерна своя ассоциация мигрирующих
элементов и ассоциация малоподвижных элементов — "запрещенная"
(Перельман, 1979,1981; Ландшафтно-геохимические основы ..., 1989).
Роль ионного состава вод, минерализации (хлоридные, сульфатные,
гидрокарбонатные, пресные, соленые и другие воды) также
существенно влияет на условия миграции элементов, но меньше, чем
различия в классах вод.
Щелочно-кислотные условия. Типоморфные элементы
Типоморфными являются элементы широко распространенные, но
не все. Роль элемента в ландшафте определяется в большинстве
случаев не столько его содержанием, сколько интенсивностью его
миграции и способностью к аккумуляции (так называемый, принцип
подвижности компонентов). Например, в почвах солончаков кремния
значительно больше, чем натрия или хлора, но типоморфными,
определяющими характерные особенности ландшафта, будут именно
легкорастворимые соли натрия и хлора, а не кремний или аллюминий
(Перельман, 1975).
По типоморфным водным (и воздушным) мигрантам в сочетании
с окислительно-восстановительными условиями, выделяются классы
водной миграции химических элементов в ландшафте (табл. 1.5.).
Таблица 1.5
Основные классы водной миграции химических элементов (на основе
типоморфных элементов, ионов и соединений), по А. И. Перельману, 1975
Щелочно * кислотные условия Типоморфные водные мигранты Типоморфные воздушные мигранты и окислительно-восстановительные условия
О2 (окислите- льная обстановка) СО2, частично СН4(восстано вительная об становка без H2S) H2S (восста- новительная обстановка с H2S)
1 2 3 4 5
Сильнокислые Н+, so?-, иногда Al3+, Fe3+ ЕСернокислый XI. Серноки- слое оглеение XVII. Серно- кислый суль- фидный
н+, сГ. Al3+, Fe3+ II. Солянокис- лый — —
42
Окончание таблицы 1.5
1 2 3 4 5
Слабокислые Н+, органиче- ские кислоты, HCOf III. Кислый (H+) IV. Кислый (H+) на кварцевых песках (H+) V. Кислый переходный к кальциевому (Н+—Са2+ ) XII. Кислый глеевый (Н+—Fe2+) XVIII. Кислый сульфидный
Нейтральные и слабощелоч- ные Ca2+(Na+, Fe2*) VI. Кальциевый (Са2+) VII. Кальци- ево-натриевый (Са2+— Na+) XIII. Карбо- натный глеевый (Са2+— Fe2+) XIX. Ней- тральный карбонат, ный, суль- фидный
Cl". Na+. so42+, Ca2+,SO42- IX. Соле- носный (Na+, СГ- SO42+) VIII. Гипсовый XIV. Соле- носный глеевый XV. Гипсовый глеевый XX. Соле- носно-суль- фидный (Na+ - H2S)
Сильнощелоч- ные OH”, Na+, HCOj-, SiO2" X.Содовый (Na+ - ОН-) XVI. Содовый глеевый XXI. Содо- вый серово- дородный (Na+-OH“- HzS)
Пользуясь приведенной классификацией, мы можем сказать, что,
например, для тундровых ландшафтов весьма характерен кислый
глеевый класс водной миграции (XII), для ландшафтов тайги, хвойно-
широколиственных и широколиственных лесов — кислый и кислый
переходный к кальциевому (III, IV, V), для лесостепных и степных —
кальциевый (VI) и т.д. В каждом ландшафте формируется свой набор
ПТК, разных классов водной миграции химических элементов, в
зависимости от конкретных условий (геологического строения,
рельефа, уровня залегания и состава грунтовых вод и т.д.)
43
Геохимические барьеры. Границы между разными геохимическими
обстановками называются геохимическими барьерами. Различают
макро-, мезо- и микробарьеры. Барьеры в почвах относятся к микро-
барьерам, ширина их измеряется сантиметрами (и миллиметрами).
По типам миграции элементов А. И. Перельман (1966, 1977 и др.)
выделяет следующие типы барьеров: природные — механические,
физико-химические, биологические ; техногенные. В ландшафтных
исследованиях, также как и в геохимии ландшафтов, наибольшее
внимание уделяется физико-химическим барьерам.
Среди физико-химических барьеров А. И. Перельман (1973)
выделяет десять основных классов: А — кислородный, возникающий
при резкой смене восстановительной среды на окислительную; В —
сероводородный или С — глеевый — при смене окислительной среды на
восстановительную, Д — щелочной — при резком повышении pH; Е —
кислый — при резком понижении pH; F — испарительный',
G — сорбционный', Н — термодинамический J — сульфатный',
К — карбонатный.
В зависимости от класса барьера и от состава вод, поступающих к
барьеру, формируются типы концентрации элементов на физико-
химических барьерах (Перельман, 1973, 1975, 1977 и др.).
Биологические барьеры: лесные подстилки, гумусовые горизонты
почв, торф, сами растения и т.д., способные сорбировать различные
элементы и соединения, в том числе радионуклидного загрязнения.
В качестве механического барьера можно считать, например,
перегиб склона, вызывающий осадконакопление.
По направленности миграционного потока различают барьеры
радиальные и латеральные, которые, в свою очередь по способу
переноса веществ подразделяются на диффузные и инфильтрационные
(первые более характерны для аквальных комплексов).
Известны и случаи формирования сплошных двусторонних
барьеров (Касимов, 1972), где воды различного химического состава
движутся к барьеру с разных сторон.
Для комплексных физико-географических исследований представ-
ляет интерес таблица, составленная И. А. Авессаломовой (с исполь-
зованием материалов А. И. Перельмана, М. А. Глазовской и др), где
перечень основных типов и классов геохимических барьеров и
накапливающихся на них элементов, сопровождается указанием
типичного их местонахождения в ландшафтах (табл. 1.6).
М. А. Глазовская (1988) дает широкий спектр барьеров и приводит
общую картину наиболее распространенных геохимических барьеров
в почвах разных зон (рис. 1.9).
Рассмотрим, к примеру, типичный почвенный профиль подзолов
железисто-гумусовых (рис. 1.9, V). Верхний горизонт профиля
44
Таблица 1.6
Геохимические барьеры в ландшафтах (Авессаломова, 1987)
Типы гео химических барьеров Класс барьера Элементы, накапливаю- щиеся на барьере Местонахождение в ландшафтах
Биогеохи- мические фито- барьер C,O,H,N,J,Ca,K,P,B,Sr, Мп и др. растительный ярус
биогеохи- мический Ca,K,P,B,Sr,Mn,Ni,Co и др. гумусовые горизонты, торф
Физико- химические кислорд- ный (окис- литель- ный) Fe, Мп верхние горизонты дерново-глеевых почв и т.п.
восстано- вительный глеевый U, V, Си краевые зоны болот в тайге
восстано- вительный сероводо- родный Ni,Co,Hg,Zn,Pb,Cu в нижней части солон- чаков у границы гидро- илитового горизонта
щелочной Fe,Ca,Mg,Mn,Ba,Sr,Zn, Си Ni, Co.Pb контакт силикатных и карбонатных пород
кислый испарите- льный SI, Mo, Ge Ca,Na,K,F,Cl,S.Sr,Zn и др. по краям березовых колков солончаки, соленые озера, засоленные почвы
сорбцион- ный: отри- цательные коллоиды, положи- тельные. коллоиды Ca,K,Mg,Pb,Zn,Ni,Cu,Co P, S, V, Cr. Mo гумусовые горизонты, иллювиальные гори- зонты, краевые зоны болот влажные тропики
термоди намиче- ский кальцит в форме известковых туфов выходы карстовых вод, ключей
Механиче- ские Au,Pt,Sn,Ti, алмазные россыпи места изменения скоро- сти течения в реках
Примечание: отрицательные коллоиды — гумус, глинистые минералы,
гидроокислы Мп; положительные — гидроокислы А1 и Fe
I~=~ 111
по*
EM J3
пи»
IМ15
ЕЖМ 16
ни*
РНЯ 22
£3 23
ЕЗ24
и»
|%ХЧ 26
Рис. 1.9. Типы сочетаний геохимических барьеров в почвах.
Почвы: I — тундрово-глеевые, II — торфяно-болотные, III — глеево-под-
золистые, IV — подбуры, V — подзолы железисто-гумусовые, VI — под-
золистые, VII — подзолистые и дерново-подзолистые пахотные известкован-
представлен подстилкой (О), которая является мощным биогеохи-
мическим барьером, относящемся к высокоемким окислительным (1).
Далее следует элювиальный горизонт (EI или А2), где в основном идет
вынос различных элементов и коллоидов и только в небольшой
степени — седиментация. Это тоже барьер, но уже физико-
химический, сорбционно-седиментационный кислый, малоемкий
окислительный (7). Ниже расположены горизонты: иллювиально-
гумусовый или альфегумусовый (Bh) (9) и иллювиально-железистый
или ферритный и ферралитный (Bf) (10). Оба они также относятся к
сорбционно-седиментационным. Накопление гумуса и железа может
протекать с разной интенсивностью. Наконец, горизонты С — это
обычно малоемкие сорбционные и седиментационные слабокислые и
нейтральные барьеры (25). Для солончака (рис. 1.9,XVI) характерны
солевые барьеры (21,25), ниже сульфидные (23,24) с постепенным
нарастанием восстановительной обстановки.
М. А. Глазовская отмечает, что накопление торфа в тундровых
ландшафтах свидетельствует о крайне медленном разложении там
органического вещества, в то время как в полупустыне и пустыне этот
процесс протекает в сто раз быстрее. Отсюда вывод, что техногенное
загрязнение ландшафтов нефтепродуктами, пестицидами и другими
органическими веществами гораздо опаснее на севере, чем на юге.
Приведенные на рис. 1.9 профили и табл. 1.6 могут помочь
разобраться в конкретной полевой обстановке, особенно при
описании почвенных разрезов.
ные, VIII — дерново-карбонатные, IX — серые лесные и черноземы, X —
черноземы и каштановые, XI - лугово-черноземные, XII — красноземы, XIII
- бурые пустынно-степные, серо-бурые, XIV — сероземы, XV — солонцы,
XVI солончаки. Почвенно-геохимические барьеры; биогеохимический
кислый: 1 — высокоемкий окислительный, 2 — высокоемкий восстанови-
тельный, 3 умеренно емкий окислительный, 4 умеренно емкий
восстановительный; сорбционно-седиментационный кислый: 5 — умеренно- и
высокоемкий окислительный, 6 — умеренно- и высокоемкий восстанови-
тельный, 7 — малоемкий окислительный, 8 — малоемкий восстановительный,
9 —- альфегумусовый, 10- ферритный и ферралитный, И — умеренно- и
высокоемкий резко восстановительный; биогеохимический нейтральный и
слабощелочной: 12 — умеренно емкий окислительный, 13 — умеренно емкий
восстановительный, 14 -- высокоемкий окислительный, 15 — малоемкий
резко окислительный; сорбционно-седиментационный окислительный: 16 —
нейтральный и слабощелочной, 17 — высокощелочной солонцовый;
карбонатный: 18 окислительный, 19 — восстановительный, 20 —
окислительный гипсовый; солевой: 21— интенсивно испарительный
окислительный, 22 — испарительный окислительный; сульфидный: 23 —
окислительно-восстановительный, 24 - восстановительный; сорбционные и
седиментационные слабокислые и нейтральные барьеры в почвообразующих
породах : 25 — малоемкие и -26 -- высокоемкие
47
1.7.2. Каскадные ландшафтно-геохимические системы
В отличие от элементарных ландшафтно-геохимических систем
(ЭЛГС) или элементарных ландшафтов (фаций), где прослеживаются
исключительно радиальные (нисходящие и восходящие) потоки
химических элементов, в геохимии ландшафтов выделяются каскадные
ландшафтно-геохимические системы (КЛГС), представляющие собой
парагенетические ассоциации элементарных систем, целостность
которых определяется потоками вещества, энергии от верхних
гипсометрических уровней рельефа к нижним (Глазовская, 1976, 1981),
т.е. объединяемые однонаправленными потоками. К каскадным
геохимическим системам применим также термин арены, среди
которых, по соотношению площадей начальных и конечных звеньев,
выделяют: а) линейные, б) рассеяния, в)концентрации (Глазовская,
1976, Солнцева, 1984). Выделяют также КЛГС локальные (топологи-
ческие), совпадающие с водосборами первого порядка (до нескольких
квадратных километров) и региональные — всех прочих размер-
ностей. При этом, даже локальные системы далеко не всегда
оказываются монолитными, т.е. более или менее однородными в
геологическом строении, не включающими в себя реликтовые элеме-
нты прошлых эпох. Чаще они гетеролитны; гетеролитность, а также
гетерохронность — непременная черта всех региональных КЛГС.
В зависимости от поставленных целей исследования выбирается
один из трех типов каскадных систем (табл. 1.7). Первый тип
(функциональные или этологические модели) удобен для изучения
суточных, сезонных, годовых процессов, преимущественно на локаль-
ных, монолитных, синхронных системах, где литология и климати-
ческие условия, а также возраст — относительно постоянны. Такие
модели разрабатываются главным образом на стационарах, реже — в
процессе полустационарных исследований (Снытко, 1978 и др.).
Модели второго типа лишь условно называются миграционными,
так как во всех трех моделях изучается миграция элементов. В этом
типе моделей, в отличие от первого, исследуется суммарный эффект
миграционных процессов продолжительностью десятки, сотни,
первые тысячи лет — т.е. периода, сопоставимого с длительностью
формирования генетического профиля современных почв. При этом
система должна иметь более или менее однородный лито- и
палеогеохимический фон. Именно этот тип моделей часто испо-
льзуется для установления основных особенностей латеральной
геохимической миграции и дифференциации природных зон.
Наиболее распространенный и одновременно сложный для исполь-
зования — третий тип моделей (гетеролитный и гетерохронный),
включающий разнородные геологические отложения и разновозраст-
48
Таблица 1.7
Модели латеральной геохимической дифференциации ландшафтов
(Ландшафтно-геохимические основы1989)
Факторы дифференциации Типы моделей
функциональная этологическая (монолитная, синхронная) миграционная онтогенетическая (монолитная, суб- синхронная) структурной дифференциации (гетеролитная, ге терохронная)
Toi юлогичческие +4- — 4-4-
Л игологические — — ++
Климатологические — + 4-4-
Хронологические — + 4-+
ные элементы ландшафтов, названный моделями структурной
геохимической дифференциации. Исследования с использованием
этого типа моделей позволило перейти к ландшафтно-геохими-
ческому районированию обширных территорий, в том числе для
целей мониторинга
1.7.3. Ландшафтно-геохимическая классификация
О классификации и систематике ландшафтов с позиций геохимии
можно было бы говорить достаточно пространно. Ограничимся лишь
некоторыми сведениями. Первая классификация была разработана
А. И. Перельманом (1964) и использована при построении легенды к
карте Геохимические ландшафты (масштаб 1: 2 000 000), помещенной
в Физико-географическом атласе мира. Позднее эта классификация
дополнялась и расширялась (Перельман, 1966,1975 и др.).
М. А. Глазовская (1964) опубликовала свой вариант класси-
фикации. Существенно иным было то, что М. А. Глазовская
попыталась сразу же разграничить классификацию, так называемых,
местных геохимических ландшафтов ( т.е. природных комплексов
достаточно сложного строения) и простейших единиц — элювиальных
элементарных ландшафтов. К такой необходимости пришел и
А. И. Перельман. Это очень важный момент. Говоря о классификации
ПТК, мы уже отмечали (в разделе 1.1), что построить единую
классификационную систему для разноранговых единиц невозможно.
Ландшафтно-геохимическое картографирование разного масштаба
также требует и разных классификационных построений.
Принципиальная схема классификации геохимических ландшаф-
тов М. А. Глазовской (1993), в частности, также использованная при
построении мелкомасштабной ландшафтно-геохимической карты
мира, приведена в табл. 1.8.
4 Зак. 3725
49
Таблица 1.8
Таксономические единицы классификации геохимических ландшафтов
и критерии их выделения (Глазовская, 1993)
Ранг Т аксономическая единица Критерии выделния
форма движения материи, определяющая
I ряд геохимические черты ландшафта (физическая, химическая, биологическая)
II геохимическая ассоциация соотношение биогеохимического и атмогидрохи- мического круговорота веществ в пределах каждого ряда ландшафтов
III семейство типы и емкость биогеохимического круговорота, показателями которых являются тип растительно- сти и биопродуктивность в пределах геохимичес- ких ассоциаций
IV класс типоморфные элементы ионы водной миграции в пределах семейств
V тип основные ландшафтно-геохимические процессы, проявляющиеся в геохимической структуре и морфологии ландшафтов в пределах классов
VI род соотношение водной и механической миграции и степень сохранности геохимических реликтов в пределах типов
И. П. Гаврилова (1983) считает необходимым для крупномасш-
табного ландшафтно-геохимического катографирования дополнить в
построениях М. А. Глазовской (для элювиальных элементарных
ландшафтов) два нижних таксона — вид и подвид, оставив для вида
основным признаком приуроченность к элементам рельефа, а для
подвида — варьирование почвенно-растительного покрова. В более
высокую родовую ступень предлагается включить основные группы
элементарных ландшафтов - элювиальные, супераквальные, аква-
льные.
В комплексных физико-географических исследованиях широко
употребляются понятия класс, тип, род геохимических особенностей
ландшафтов. Отметим также, что ландшафтная карта может быть
переработана в ландшафтно-геохимическую просто путем добавления
граф в легенду ( Линник, Коробова, 1991 и др). В то же время из
ландшафтно-геохимической карты сделать ландшафтную можно
50
только в том случае, если на первой достаточно полно вскрыта
ландшафтная структура. Все зависит от глубины проработки. Обе
специальности очень близки и взаимно обмениваются методами.
1.8. Ландшафтная катена
Термин "катена" введен почвоведами (Miln, 1935). Он означал ряд
взаимосвязанных разновидностей почв, расположенных на склоне.
Термин широко вошел в геохимию ландшафтов, обогатившись
представлением о сопряженных природных комплексах, объединяе-
мых однонаправленной миграцией химических элементов.
В современном ландшафтоведении получил признание термин
ландшафтная катена (Николаев, 1990), обозначающая цепочку
закономерно сменяющих друг друга морфологических единиц
ландшафта (фаций, подурочищ, урочищ, местностей) от водораздела
вниз по склону, к его подножию и до ближайшего водоприемного
объекта, связанных однонаправленным потоком вещества и энергии.
Наиболее тесные, непосредственные связи видны на элементарных
(фациальных) катенах или микрокатенах (рис. 1.10), где выделяются
Рис. 1.10. Сопряженный ряд элементарных ландшафтов (Полынов, 1956;
Глазовская, 1964) или ряд фаций (ландшафтная катена): 1 поступление
вещества в геосистему из атмосферы, грунтовых вод; 2 — вынос вещества из
геосистемы в атмосферу, грунтовые воды с поверхностным стоком
।
51
различия между поступлением и выносом веществ в разных фациях.
В элювиальные (автоморфные) фации, расположенные в верхнем
звене катены, поступление веществ происходит только из атмосферы,
вынос через фильтрацию в радиальном направлении и испарение в
атмосферу. В трансэлювиальных фациях, в верхней части склона, к
тем же процессам добавляется латеральный вынос — транзит
материала с поверхностным и внутрипочвенным стоком. В нижней
части склона, в трансаккумулятивных фациях, происходит частичная
аккумуляция принесенного сверху материала. В супераквальных
фациях уровень грунтовых вод приближен к поверхности, и фации
получают дополнительные вещества в процессе капиллярного
поднятия влаги. Наконец, субаквальные (подводные) фации — особые
природные комплексы, режим которых определяется, в первую
очередь, водоемом, но, конечно, и влиянием природных комплексов
его бассейна.
Катена может заканчиваться и без водоема, например, сухой
котловиной или делювиальным шлейфом, и тогда сопряжение будет
неполным Среди элювиальных фаций могут встретиться замкнутые
понижения — элювиально-аккумулятивные фации, по М. А. Глазовской
(1964). Трансаккумулятивные фации часто характеризуются
одновременно и накоплением и выносом материала, и тогда их
правильнее было бы называть трансэлювиалъно-аккумулятивными.
При геохимическом изучении ландшафтных катен в первую
очередь интересно установить характер взаимоотношения между
почвообразующей породой и почвой. Н. С. Касимов (Гаврилова,
Касимов, 1989) различает три типа литогеохимической дифференци-
ации катен: 1 — монолитные, характеризующиеся одинаковым
(монотонным) составом почвообразующих пород; 2 — гетеролитные
с концентрацией элементов в породах подчиненных позиций и 3 —
гетеролитные с обеднением пород от автономных элементарных
ландшафтов к подчиненным (вниз по катене).
Подобно этому, по миграции элементов в почвах, можно выделить
три типа латерально-миграционной дифференциации катен: 1 —
аккумулятивный, с концентрацией элементов в почвах подчиненных
позиций; 2 — без существенных различий в верхнем и нижнем звеньях
катены и 3 — транзитный, с обеднением гетерономных почв относи-
тельно автономных.
Сочетание этих видов дифференциации дает девять возможных
видов латеральной геохимической сопряженности почв и почвообра-
зующих пород в катенах (табл. 1.9). Это характеризует геохимическую
топо- и литосенсорность почв, т.е. их способность изменять свой
химический состав в пространстве в связи с изменением рельефа и
химизма почвообразующих пород.
Виды 1,5,9 отражают сопряженные изменения химического состава
52
почв и пород в катене. Другие виды прямой сопряженности не имеют.
При этом, в зависимости от первоначального соотношения уровней
(.одержания химических элементов в почвах и породах, виды делятся
па подвиды: а) конвергентный, в котором вниз по катене происходит
нивелирование содержания химических элементов в почвах и породе,
и б) дивергентный, в котором вниз по катене это различие нарастает.
)то хорошо прослеживается в табл. 1.9.
Таблица 1.9
Латеральная сопряженность катен (Гаврилова, Касимов, 1989)
Литогеохимическая
дифференциация
______катен (1)____
Концентрация в
породах подчиненных
глементарных
ландшафтов_________
Равномерное
распределен ие
Обеднение пород в
подчиненных элемен-
тарных ландшафтах
Латерально-миграционная дифференциация
катен (h)
Примечание, Дифференциация приводится вниз по катене слева
направо от автономных элементарных ландшафтов к подчиненным; подвиды:
а - -конвергентный, б дивергентный; h - - пунктир, I — сплошная линия.
Например, вид 3 — аккумулятивно-элювиальный. Сплошная линия
показывает, что в породе, вниз по катене (слева направо) происходит
снижение уровня содержания химических элементов. В то же время в
почвах (пунктирные линии) оно нарастает, но, при этом, в подвиде "а"
вниз по катене наблюдается сближение содержания элементов в
почвах и в породе, а в подвиде "б", напротив, различия
увеличиваются. Ниже приводится перечень видов и подвидов
латерально-миграционной дифференциации катен:
1 — аккумулятивно-сопряженный; 2 — аккумулятивно-равномер-
ный с подвидами: а — конвергентный и б — дивергентный;
3 — аккумулятивно-элювиальный с подвидами а и б; 4 — моно-
тонно-аккумулятивный с подвидами а и б; 5 — монотонно-
равномерный сопряженный; 6 — монотонно-элювиальный с
подвидами а и б; 7 — транзитно-аккумулятивный с подвидами а и б;
8 — транзитно-равномерный с подвидами а и б; 9 — транзит-
но-элювиальный сопряженный.
53
Выявление на микрокатенах геохимической сопряженности между
почвой и почвообразующей породой имеет большое значение для
понимания связей между биотой и геомой и тенденций динамики
ПТК.
По-видимому, наряду с микрокатенами, можно говорить и о
ландшафтных мезо-, макро- и мегакатенах. Например, склон
Большого Кавказа, от Водораздельного хребта до предгорий и
прилежащей подгорной равнины, — это мегакатена, но связанная уже
не элементарным плоскостным смывом, а тектоническими, атмосфер-
ными и другими процессами. Другой пример — ополья и полесья юга
лесной зоны Европейской равнины (рис. 1.11). Эта мезокатена, много-
кратно повторяясь (с некоторыми вариациями), образует широкий
пояс полесий и ополий, протянувшийся из Западной Европы до
Предуралья, с многочисленными ландшафтами-аналогами (пред-
полесьями и предопольями) севернее и южнее этого пояса.
2 4 |z-z-| е 1181**1 ю
Рис. 1.11. Региональная ландшафтная катена "ополье — полесье”
(упрощенная модель, Волкова, 1990):
1 — коренные дочетвертичные породы, преимущеезвенно мел, мергель;
четвертичные породы: 2 - суглинистая морена, 3 лёссовидные суглинки, 4
— флювиогляциальные пески; почвы: 5— серые лесные, 6 — дерново-
подзолистые и болотные; 7 — пашня; 8 — сосново-мелколиственные леса с
примесью широколиственных пород; 9 — луга; 10 — болота
54
Ландшафты ополий и полесий имеют разные ландшафтно-
жологические ряды (микрокатены), несводимые один к другому;
принадлежащие к разным каскадным ландшафтно-геохимическим
системам (см. с. 48, а также гл. 5.3) и начинаются с принципиально
разных автономных ПТК (разного биогеохимического цикла).
Ф. Н. Мильков (1974) ввел в географию понятие о склоновой
никрозоналъности ландшафтов. Природные комплексы склонов —
парагенетические системы, тесно связанные в своем происхождении и
развитии однонаправленными склоновыми процессами — это и есть
катены. Считая, что выпукло-вогнутые склоны наиболее широко
распространены на суше, Ф. Н. Мильков выделил на их примере
четыре основных склоновых ландшафных микрозоны: А, В, С, D.
Микрозона А — пологие присетевые и приводораздельные
склоны, где зональные черты ландшафта мало нарушены склоновыми
процессами. Их можно отнести к элювиальным ПТК или же к
трансэлювиальным с преобладанием элювиальных процессов.
Микрозона В — прибровочная часть склона, чаще всего выпуклая,
значительной крутизны, с проявлением процессов энергичного смыва
почв, обычно более сухая — типичные трансэлювиальные ПТК.
Микрозона С — средняя часть склона, где процессы плоскостного
смыва ослабевают, и начинается аккумуляция материала. ПТК этих
участков можно отнести к переходным между трансэлювиальными и
трансаккумулятивными. Микрозона D расположена на стыке склона с
равниной. Здесь образуются делювиальные шлейфы. ПТК этой
микрозоны — трансаккумулятивные.
В зависимости от формы склона микрозоны могут быть развиты
по разному. Например, на крутом выпуклом склоне господствует
микрозона В\ А и D — развиты слабо; С — может отсутствовать
вовсе. На склонах другой формы могут быть развиты все зоны, но
ширина их может оказаться очень различной. Сложные склоны
рассматриваются как совокупность простых, на них, соответственно,
усложняется и чередование микрозон. Например, для древнео-
ползневого склона характерен следующий ряд: А, В, С, В, С, В, С, D, а
для свежего оползневого склона — А, В, D, В, С, D.
Ф. Н. Мильковым и его учениками построены классификации
систем склоновых ландшафтных микрозон с учетом как природных,
так и антропогенных факторов (Бережной, 1983 и др.).
Комплексное ландшафтное профилирование, как самостоятельный
вид работ или как один из методических приемов картографирования
чаще всего является не чем иным, как изучением катенарно сопря-
женных ПТК или склоновой ландшафтной микрозональности,
выявлением свойств склоновых ПТК, пространственного их
размещения, приуроченности к определенным геолого-геомор-
фологическим условиям, особенностей радиальных и латеральных
связей.
глава 2. ПОЛЕВЫЕ КОМПЛЕКСНЫЕ
ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ
ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ
Законченный цикл экспедиционных комплексных физико-геогра-
фических исследований включает в себя три этапа работ: подгото-
вительный, 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 совершен-
ствование методов и приемов полевых работ; все большее увеличение
объема 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 исследо-
ваний); расширение программы камеральных работ за счет усиления
их аналитической части, применения математических методов анализа
полевой документации .
Соотношение этапов исследования по времени может меняться
также в зависимости от задач исследования и масштаба работ.
По А. А. Видиной (1982), при крупномасштабном ландшафтном
картографирования подготовительный, полевой и камеральный
периоды относятся друг к другу в среднем как 2:1:3.
2.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ,
ИЗУЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРНЫХ И ФОНДОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Началом исследования является получение или самостоятельная
постановка задания, из которого достаточно ясно должна быть видна
основная цель исследования, и разработка программы.
Далее производится поиск (мобилизация) материалов, касающихся
избранной территории и направления работ. Все обнаруженные
опубликованные и фондовые источники фиксируются на биб-
лиографических карточках (или иным способом) еще до начала
полевых работ, чтобы избежать ненужного дублирования и более
56
целеустремленно организовать собственные исследования. Большую
помощь может оказать микрофильмирование, ксерокопирование или
же создание компьютерной базы данных, как средства сбора
|рафических, цифровых и текстовых материалов. Портативные
компьютерные аппараты ("записные книжки" Notebuch) с
возможностью автоматической фиксации координат точек (удобные,
как для камеральных работ, так и для поля) пока у нас не
распространены
После мобилизации материалов производится их изучение. Особое
внимание уделяется выявлению закономерных связей между
геологическим строением и рельефом; рельефом и климатом и водами;
рельефом, литологией и почвами; почвами и растительностью и т.д.
Помимо обычного для любой работы конспектирования или
копирования источников производятся сопоставления в указанном
выше плане и, таким образом, уже в подготовительный период
выявляются типичные для территории природные территориальные
комплексы, 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. Имеющийся и необходимый для полевых работ
картографический материал с отображением различных компонентов
природы или природных комплексов следует 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 свой интерес,
особенно при рассмотрении вопроса об изменении природной среды в
результате хозяйственной деятельности человека. При этом о
достоверности источников, их объективности и точности передачи
фактического материала приходится думать 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. Многие материалы уже введены в геоинформационные
системы. Имеются специальные программы для их обработки.
57
Перед полем полезно ознакомиться с гербарием растений, образца-
ми почв и пород, характерных для будущего района исследования.
Завершением предполевого изучения материалов может явиться
предварительная ландшафтная карта или карта физико-географичес-
кого районирования, составленная в камеральных условиях и позво-
ляющая более целеустремленно поставить 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.
Начинать надо с рельефа.
2.2. РАБОТА С ТОПОГРАФИЧЕСКИМИ,
АЭРОФОТО-, КОСМИЧЕСКИМИ И ДРУГИМИ МАТЕРИАЛАМИ
ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ДЕШИФРИРОВАНИЯ ПТК
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 явля-
ется 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 насыщение этих
контуров содержанием и составление легенды. Контуры вырисовы-
ваются, 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.
2.2.1. Работа с топографическими картами
Изображение рельефа в горизонталях, применяемое на топогра-
фических 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 процессов (эрозия, сток) и других. В идеале на
ландшафтной карте лучше было бы совместить оба способа рисовки
рельефа, но это трудно осуществить по техническим причинам
58
и в первую очередь потому, что ландшафтная карга сама по себе
часто получается очень загруженной и трудночитаемой.
Весьма полезно перед началом работы с топографическими
картами просмотреть "Альбом изображения рельефа на топографи-
ческих 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 выделяются речная и эрозионная
сеть (оконтуриваются речные долины, овраги, балки, лощины). Затем
оставшиеся участки междуречий разделяются по степени крутизны на
контуры с примерно одинаковым сгущением горизонталей.
Как показывает практика, труднее всего дается первый шаг:
"оторваться от горизонтали" — понять, что контур эрозионной
формы всегда пересекает горизонтали, а не идет вдоль них.
Последующие страницы текста являются ключом к пониманию азов
техники ландшафтного картографирования. Поэтому студентам
рекомендуется, прочитав их, 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. Эти страницы должны быть
проработаны досконально, включая все подписи к рисункам.
Удобнее всего начинать изучение рисовки контуров, во-первых, на
картах крупного масштаба 1:10 000 (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" несколько таких фрагментов задач, т.е. "выловив" и
оконтурив все эрозионные формы и разделив оставшееся по степени
крутизны, можно начать привлекать аэрофо- и различные отраслевые
материалы, попытаться дать характеристику каждого получившегося
выдела, раскрыть его содержание. С этого момента и начинается
процесс анализа — синтеза; искусство оптимального воплощения в
картографическую модель всех своих знаний. Скорее всего, что
первоначальную рисовку контуров при этом придется несколько
изменить.
59
Формальная рисовка ландшафтных контуров не столь уж сложна
(при приобретении первоначального навыка), и поддается
автоматизации. Разработан и применен на практике для составления
почвенных карт специальный метод "пластики рельефа" (Степанов,
1986), на наш взгляд, прогрессивный, но, в то же время, слишком
формализованный.
Здесь следует обратиться к разработкам А. В. Гедымина ((1992). На
примерах эрозионно расчлененных ландшафтов лесостепи и степи
Русской равнины им кратко и ясно изложена сущность метода
рисовки контуров крупномасштабных почвенных карт по рельефу в
горизонталях, что приемлемо и для составления предварительных
ландшафтных карт.
Приведем его рисунки в горизонталях: склонов различной формы
и крутизны, элементов речных долин, эрозионных форм и другие (рис
2.1, 2.2, 2.3, 2.4), сопровождаемые некоторыми пояснениями.
Рис. 2.1. Склон в профиле: А выпуклый, расстояние между гори-
зонталями уменьшается сверху вниз; скорость движения влаги книзу
возрастает и, следовательно, почвы на нем относительно менее увлажнены и
больше подвержены смыву; Б — вогнутый, расстояние между горизонталями
увеличивается сверху вниз, скорость движения влаги книзу уменьшается и,
следовательно, увлажнение почвы увеличивается; почвенный смыв возможен
лишь в верхней части склона, в нижней - возможен намыв; В — прямой; в
нижней части почвы будут более увлажнены; если даже это пологий склон, но
достаточно длинный, то в его нижней части возможно развитие эрозии
На фрагменте А по густоте горизонталей возможно выделение
трех контуров подурочищ, на фрагменте В — также трех подурочищ
слонов разной крутизны и одного простого урочища лощины.
Фрагмент В по крутизне однороден.
60
Рис. 2.2. Склон в плане: А — вогнутый (ложбина); сгрелки указывают
направление стока воды; стекающая по склону влага концентрируегся в
ложбине (в осевой части); почвы здесь оказываются относительно более
увлажненными; Б — выпуклый, рассеивающий, с относительно менее
увлажненными почвами
Рис. 2.3. Долина реки: А (слева направо) — первая надпойменная терраса
с ее склоном, пойма, русло реки, пойма, склон долины; Б (слева направо) —
склон коренного берега, высокая (древняя) терраса, перекрытая делювиаль-
ным шлейфом, нижняя часть коренного склона, русло реки, пойма
Рис. 2.4. Две балки
с врезанными в их днища оврагами
Далее А. В. Гедымин дает образцы
рисовки элементов рельефа в
контурах с краткой литолого-
морфологической характристикой
и указанием на главные особенно-
сти условий почвообразования
(увлажнение, процессы оглеения,
смыва, намыва).
Приведем один из фрагментов
(рис. 2.5). На нем отчетливо прос-
леживаются контуры днищ эрози-
онной балочной сети (8 на рис. 2.5).
Аналогичный рисунок при более
мелком масштабе картографиро-
вания может быть и для днищ до-
лин ручьев и малых рек.
Рис.2.5. Участок карты элементов и форм рельефа, выделенных по
( оризонталямвсоотвстствии с их перечнем для района, расположенного в ле-
состепной зоне. Сплошными линиями проведены горизонтали, широким
пунктиром полугоризонтали, точечным пунктиром контуры элементов
и форм рельефа (они же контуры ПТК, прим. В. Ж. ). I — очень слабо
62
Все очень просто — контур днища сечет горизонтали в месте их
резкого перегиба, в "замке", и ширина его не должна превышать
ширину "замка". Там, где сливаются две или несколько балок, их
днища соединяются, как правило, под острым углом, хотя места
между горионталями может быть достаточно, чтобы нарисовать
прямой или тупой угол. Это было бы неправильно, так как при
слиянии двух потоков воды они обычно формируют здесь то, что и
реки при впадении одной в другую и что принято называть
"стрелкой".
В верховьях, где повороты горизонталей становится плавными,
днище и балка заканчиваются.
Выше отрисовывается привершинный водосбор (9 на рис. 2.5),
контур которого также сечет горизонтали в месте их плавного
выпуклые водораздельные поверхности, имеющие углы наклона менее 1°,
сложенные лёссовидными суглинками, с нормальным увлажнением;
2- выпуклые и слабо выпуклые водораздельные поверхности, имеющие
углы наклона менее 1°, сложенные лёссовидными суглинками, с пониженным
увлажнением; 3 — выпуклые приводораздельные склоны, с углами наклона
поверхности от 1 до 2,5°, сложенные лёссовидными суглинками, с
пониженным увлажнением, иногда с потяжинами и, как правило, без
почвенного смыва; 4 выпуклые присетевые склоны и склоны балок, с
углами наклона поверхности от 2,5 до 5°, сложенные лёссовидными
суглинками, с пониженным увлажнением, с потяжинами, водороинами, со
слабым или средним почвенным смывом; 5 - склоны балок, с углами
наклона поверхности от 5 до 9° , сложенные лёссовидными суглинками, с
потяжинами, водороинами, иногда промоинами, с почвенным смывом вплоть
до сильного, но иногда задернованные и тогда слабоэродируемые или
неэродируемые; 8 — днища балок, с углами наклона не более 2,5°, сложенные
аллювиально-делювиальными и пролювиальными суглинками, с
периодическим проточным увлажнением; 9 - пологие слабосточные
привершинные водосборы (амфитеатры) балок, с углами наклона
поверхности обычно до 1° (иногда до 2,5°), сложенные лёссовидными
суглинками, иногда перекрытыми маломощным плащем делювиальных
суглинков, с относительно повышенным увлажнением, иногда с водороинами,
частично с намывом почв; 10 — широкие пологие ложбнны (седловины),
пересекающие водораздельную поверхность, вместе с прилежащими к ним
пологими привершинными водосборами (амфитеатрами) балок, с углами
наклона поверхности до 1° (иногда до 2,5°), сложенные лёссовидными
суглинками, иногда перекрытые маломощным плащом их же делювия, с
относительно повышенным увлажнением; 11 - западины, встречающиеся
обычно на водораздельной поверхности, сложенные лёссовидными
суглинками с маломощным плащом их же делювия, с относительно
повышенным увлажнением
Примечание. Номера 6,7 в подрисуночной подписи опущены, так как
соответствующие им контуры не вошли в приведенный на рис. 2.5 фрагмент
63
перегиба. В глубь водораздельной поверхности контур прорисовы-
вается до тех пор, пока прослеживается изгиб горизонталей или чуть
выше последнего изгиба, имея в виду, что нижняя часть прилегающего
к водосборному понижению склона междуречья увлажнена больше,
чем собственно выпуклая привершинная его часть, и по условиям
почвообразования она близка к условиям привершинного водосбора.
Нередко привершинные водосборы двух балок сливаются друг с
другом, образуя широкие седловины (10 на рис. 2.5) с ослабленной
дренированностью в своей средней части.
Если присмотреться, тс можно увидеть, что границы склонов
балок (4, 5 на рис. 2.5), склонов междуречной поверхности (3 на
рис. 2.5) также секут горизонтали, вырисовывая контуры, если не
равной, то близкой крутизны.
Опытный глаз хорошо различает склоны различной крутизны по
расстоянию между горизонталями, но если возникает затруднение в
самом проведении разграничительных линий по заданной крутизне,
то А. В Гедымин предлагает использовать несложное построение
(рис. 2.6). Для этого необходимо заранее на прозрачной основе (на
кальке или пленке) вычертить отрезки, равные заложениям, соответ-
ствующим нужным углам наклона, например, как на рис. 2.5 — I; 2,5;
5 и 9°. Заложения вычисляются по формуле:
d- hctg у,
где d — заложение (в м), Л — высота сечения рельефа на используемой
карте (в м), у — угол наклона. При этом вычисленные для каждого
угла наклона значения должны быть переведены в миллиметры и в
масштаб используемой карты.
На рис. 2.6 (с левой стороны) показан отрезок, равный заложению
горизонталей на склоне
заданной крутизны. С
Рис. 2.6. Фрагмент карты с горизонталями.
В точках А, В, С расстояние между гори-
зонталями равно заложению к1, вычерченному и
построенному заранее для заданного угла
наклона поверхности
помощью этого отрезка,
вычерченного на каль-
ке, были найдены те
места, где расстояние
между соседними гори-
зонталями равно дан-
ному заложению, и, сле-
довательно, средняя кру
крутизна равна задан-
ной. В этих местах были
поставлены точки А, В
и С, и через них. прове-
дена искомая линия,
выше которой поверхность имеет углы наклона меньше, а ниже —
больше заданной.
64
При проведении линии через эти точки учитывалось, что
расстояние между соседними горизонталями (заложение) изменяется
постепенно, а значит постепенно меняется и крутизна склона. Вся
полоса между соседними горизонталями, рсположенная ниже точки С,
меньше (уже) заложения, соответствующего заданной крутизне.
Поэтому крайняя левая часть линии проведена уже как перегиб
крутизны — бровка склона (см рис. 2.7 и 2.8).
На практике всегда хочется проводить бровку и подошву склона
по верхней и нижней горизонталям густого "пучка". Но эту тенденцию
следует преодолевать. Во-первых, потому, что бровка и склон,
(например, долины реки) всегда имеют хотя бы небольшой общий
уклон и, следовательно, не могут совпадать с горизонталями.
Во-вторых, даже если линии бровки или подошвы склона окажутся
горизонтальными, то вероятность того, чтобы одна из плоскостей,
образующих горизонтали, пересекла поверхность земли именно по
этой линии (а не выше или ниже ее) весьма мала. Значит следует
проводить выше или ниже. Вторая трудность возникает в том месте,
где горизонтали начинают расходиться (разреживаться) и их
приходится пересекать. Оба случая рассматриваются на рис. 2.7, 2.8.
На рис. 2.7 дано несколько схематизированное изображение
горизонталями рельефа участка склона долины реки в виде "пачки"
(или "пучка") горизонталей, близко расположенных друг к другу.
В западной части склона — это горизонтали 3, 4, 5, 6, 7, 8, а в
восточной — 2, 3, 4, 5, 6, 7. К северу склон долины четко переходит в
слабонаклонную и довольно ровную водораздельную поверхность, а
к югу — также в слабонаклонную поверхность террасы. Верхняя
горизонталь 8 западной части склона, сделав небольшой поворот
примерно в середине участка, далее следует уже по водораздельной
поверхности, и в восточной части склона верхней его горизонталью
становится соседняя нижележащая горизонталь 7. При этом
горизонталь 8 перед выходом на водораздельную поверхность делает
поворот как раз на бровке склона (точка А). Примерно в этой же
средней части участка происходил смена нижней горизонтали склона:
вместо горизонтали 3 в западной части склона, в восточной —
нижней становится горизонталь 2, проходившая до этого по
поверхности террасы. Все это говорит о том, что и водораздельная
поверхность, и склон, и поверхность террасы, т.е. весь изображенный
участок, постепенно снижаются с запада на восток, что, кстати,
соответствует тому же направлению течения реки, расположенной
южнее изображенного на рисунке участка.
В трех местах на рис. 2.7 проведены кривые линии СЕ, KL и ОР,
пересекающие горизонтали примерно под прямым углом. При этом
линия KL проведена через точку А горизонтали 8, т.е. там, где она
пересекает бровку склона. По этим линиям построены три профиля,
изображенные на рис. 2.8. На нем условно показаны также отрезки
5 Зак. 3725
65
Рис. 2.7. Схематическое изображение горизонталями склона долины реки с
прилегающими к нему участками водораздельной поверхности и над-
пойменной террасы
горизонталей (под профилями) и линии соответствующих им
горизонтальных плоскостей. Места перемены крутизны, т.е. места
поворота самих линий профилей, строились примерно. В этих местах
с некоторым приближением были найдены точки бровки склона (на
профилях СЕ и ОР), а также подошвы (на всех трех профилях). Эти
точки были перенесены на рис. 2.7 и через них и точку А были
проведены сами линии бровки и подошвы. Имея некоторый опыт в
работе, линии бровки и подошвы склона можно проводить прямо по
рисунку горизонталей (но, как показано, не по самим горизонталям),
без предварительного построения профилей.
Очевидно, что полученные путем графических построений линии
бровки и подошвы склона все же являются несколько приближен-
ными. Однако проведение границ между различными почвами
(и ПТК, прим. В. Ж.) прямо по горизонтали искажает действительное
положение этих границ. И здесь возникает вопрос, как вести линию
такой границы в том месте, где одна верхняя горизонталь склона,
отходя от него на водораздельную поверхность, сменяется соседней
нижележащей горизонталью (как на рис. 2.7 на участке около точки
А)? Подобный вопрос неизбежен и при смене нижней горизонтали
склона. Горизонталь при уходе со склона или при входе в него не
всегда делает такой четкий поворот, как в точке А на рис. 2.7.
66
Рис. 2.8. Профили по линиям СЕ, KL и ОР
Например, поворот горизонтали 2 при входе ее в склон с поверхности
террасы не дает такой четкой картины, и точка подошвы на
горизонтали в этом случае определяется менее точно.
Влияние рельефа на формирование ПТК, как указывалось выше,
заключается в первую очередь в перераспределении им влаги и тепла.
При разделении склонов на части по крутизне поверхности встреча-
ются 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. Ее
выделять отдельно нецелесообразно/так как стекающая по поверх-
ности 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 ярче прояв-
ляются на крутых склонах, чем на пологих, и на южных (и
юго-западных), и северных (и северо-восточных), чем на западных и
восточных. Поэтому, при составлении предварительной карты ПТК,
крутым склонам северной и южной экспозиций следует давать разные
номера. Выпуклые склоны, как в профиле, так и в 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 (1974) 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, пологонаклонные или с мелкими
всхолмлениями, а на водноледниковых равнинах будут видны
террасовидные поверхности разных уровней. Впрочем, этот прием
ярусной раскраски по горизонталям может оказаться полезным и на
эрозионно расчлененной территории.
От масштаба карты зависит и ранг ПТК, выделяемого в
самостоятельный контур. Например, на карте масштаба 1:10 000, в
пойме более или менее значительной реки хорошо читается по
горизонталям гривистый рельеф, и можно выделить контуром каждую
гриву и межгривное понижение (урочища); на картах масштаба
68
1:25 000 это уже не всегда возможно и часто выделяется целиком
участок гривистой поймы, т.е. целая совокупность взаимосвязанных
урочищ. На карте же масштаба 1:200 000 даже всю целиком пойму
практически невозможно проследить по горизонталям (сечение
горизонталей 20 м, а относительные превышения террас над поймой
могут составлять 5—10 м).
В этом случае помогают другие косвенные признаки, читаемые по
топокарте. Например, граница луга и пашни (хотя пойма может тоже
оказаться распаханной, а терраса — луговой). Иногда вдоль реки на
карте показана заболоченность, позволяющая "нащупать" пойму. Или
может помочь размещение населенных пунктов. Как правило, они
находятся вне поймы. Во всяком случае, многоэтажной застройки на
пойме не будет нигде, если только это не искусственная насыпь на
бывшей пойме. Шоссейная дорога "без нужды" также не пойдет по
пойме, а пойдет по террасе или коренному берегу. Если же она
пересекает речную долину, то ее отрезок на пойме выделится знаком
насыпи. Скотный двор или водонапорная башня в пойме реки почти
однозначно отмечают островок надпойменной террасы, не выразив-
шийся в горизонталях карты и т.д.
Рисовка контуров ПТК по топографической основе чаще всего
идет параллельно с работой над аэрофото- и космоматериалами, а
также над отраслевыми картами. Так что многие вопросы снимаются.
Отметим лишь, что при работе с топографическими картами среднего
и мелкого масштабов хорошо иметь и более крупномасштабные
карты — для более уверенной и точной рисовки.
2.2.2. Работа с аэрофото- и космическими материалами
и отраслевыми картами
Использование аэрофотоматериалов можно рекомендовать как
для крупного, так и для среднего масштабов исследований.
Космические снимки удобны для работ мелкого и среднего масштабов
а, при условии их увеличения, и для крупного.
Обычно при крупномасштабных исследованиях используются
черно-белые контактные отпечатки аэрофотоснимков разных
масштабов (чаще 1:17 000 и 1:12 000), но возможно и другие — от
1:5 000 до 1:60 000, в зависимости от наличия в фондах Госгеонадзора
готовых негативов, так как заказывать специально новую аэрофото-
съемку редко возможно. Выбираются материалы более свежих
залетов, лучше — начала лета, когда контрастность в увлажнении
разных ПТК наиболее четко фиксируется.
На аэрофотоснимках обычно хорошо просматриваются типы
местностей со специфичной для них урочищной структурой. Можно
распознать на них и подурочища и отдельные крупные фации. На
космических снимках, охватывающих большую территорию, видны
69
уже разные ландшафты, приуроченные к определенным тектониче-
ским структурам, или, может быть, наоборот — "просвечивают”
тектонические структуры через разный рисунок ландшафтов.
По возможности, используются цветные или спектрозональные
снимки, особенно для дешифрирования растительности, а также
(дополнительно) аэрофотоснимки прежних лет (разной давности), по
которым можно проследить скорость протекания некоторых процес-
сов (например, эоловых, эрозионных, заболачивания, зарастания
вырубок , смену угодий, изменений в размещении населенных пунктов
и т.д.).
Практикуется просмотр парных снимков под стереоскопом. На
снимках выявляются контуры, отличающиеся по форме, фототону,
рисунку (структуре) фотоизбражения, его тени.
Выявляются,в первую очередь, естественные границы, связанные с
изменениями природного характера. Резкая смена фотоизображения
по прямолинейным границам часто отражает результаты хозяйствен-
ной деятельности человека (смену угодий, полей севооборота и др.).
Такие границы интересны как границы производных (антропогенных
модификаций) фаций и урочищ, обычно они тоже фиксируются, но не
наравне с природными (например, точечным пунктиром).
При дешифрировании используются как прямые признаки
объектов, непосредственно видимые на аэрофотоснимке, так и
косвенные, базирующиеся на закономерных связях, существующих в
ПТК. Например, если на террасе отдешифрирован сосновый лес, то
вполне вероятно, что она песчаная. Или, если распаханный участок
вблизи бровки балки имеет более светлый тон, чем соседние, то скорее
всего его почвы значительно эродированы и т.д.
Зачастую изменение рисунка или тона вполне объяснимо и
соответствует изменению растительности, либо увлажнения, или же
слагающих поверхность пород, или сразу нескольких компонентов, в
чем можно убедиться, сверившись с топокартой и (или) отраслевыми
природными картами. Но нередко в камеральных условиях объяснить
причину изменения характера изображения на аэрофотоснимке не
удается, и расшифровка его оставляется на полевой период.
Результаты дешифрирования вырисовываются на матовой пленке,
наложенной поверх аэрофотоснимка, мягким простым карандашом и
(или) гуашью. Можно сразу переносить их на топооснову, дополняя
или уточняя те контуры, которые на ней уже были отрисованы по
горизонталям, как формы и элементы форм рельефа. Параллельно
составляется табличная (рабочая) легенда, где для каждого
выделенного и пронумерованного контура раскрывается его основное
содержание: местоположение и рельеф, породы, увлажнение, почвы,
растительность. В примечании указывается, необходимо ли полевое
уточнение свойств ПТК, и в чем именно (в опознании слагающих
пород, почв и т.д.).
Составление предварительной ландшафтной карты среднего
70
масштаба отличается меньшей степенью детальности дешифри-
рования. Известные трудности возникаю! при этом в связи с
разномасштабностью материалов. Как правило, масштаб аэрофото-
снимков намного крупнее составляемой карты. В связи с этим удобнее
пользоваться не отдельными контактными отпечатками, а накидными
монтажами или, еще лучше, фотосхемами, либо увеличенными
космоснимками (и космопланами с нанесенными на них гори-
зонталями), позволяющими обозревать одновременно большую
территорию, выявлять на ней природные территориальные
комплексы, и укладывать их на топографическую основу избранного
масштаба или на наложенную на нее кальку (пленку). Просмотр всей
массы контактных отпечатков аэрофотоснимков под стереоскопом в
этом случае практически невозможен ввиду слишком большого их
количества. Однако в отдельных случаях это вполне целесообразно,
например, при выявлении границ, совпадающих с перегибами склонов
коренных берегов речной долины, террас и др.
Как правило, в учебных планах физикогеографов—ландшафто-
ведов есть специальные курсы по дешифрированию аэрофото- и кос-
мических снимков, поэтому мы не будем на этом останавливаться,
лишь назовем для интересующихся некоторые источники:
Земля — планета людей. Взгляд из космоса. М., 1995; Дешифриро-
вание многозональных аэрокосмических снимков. Сканирующая
система "Фрагмент". Методика и результаты. М., 1988; Альбом обра-
зцов топографического дешифрирования аэроснимков. Вып. 180. М.,
1967; Альтер, 1966;Видина, 1982; Господинов, 1961; Дешифрирование
четвертичных отложений..., 1966. Последний из названных источников
приближается по своему содержанию к пособию по комплексному
ландшафтному дешифрированию. Очень наглядные иллюстрации
дешифрирования аэрофотоснимков (особенно по горным регионам)
приведены М. Н. Петрусевичем (1962).
При любом масштабе работ для наполнения контуров конкретным
содержанием одновременно с анализом аэрофото- и космоматериалов
просматриваются имеющиеся по изучаемой территории специальные
(компонентные) карты: почвенная, четвертичных отложений,
дочетвертичных отложений, структурно-тектонические, гидрогео-
логические, инженерно-геологические, геоморфологические, карты
(планы) лесной таксации и другие, отображающие растительный
покров. Однако растительность — компонент, как правило, наиболее
измененный человеком. Эти изменения могут быть недолговечны и
случайны, а сами карты (и планы) часто слишком мозаичны, что
затрудняет их использование. Поэтому материалы по растительному
покрову территории используются уже после всех других. Особое
внимание обращается на типы местообитаний. Используются шкалы
Л. Г. Раменского, В. В. Погребняка, (в переработке А. А. Видиной,
1974, 1982), экологические ряды С. В. Викторова (1979), для того,
71
чтобы за сегодняшней картиной сильно измененной растительности
разглядеть ее коренные варианты.
В случае несоответствия контуров специальных карт с характером
фотоизображения предпочтение отдается аэрофотоматериалам,
однако возникший вопрос фиксируется для дальнейшего выяснения.
Составленные по аэрофото- и (или) космоматериалам и специаль-
ным картам (геологическим, геоморфологическим и другим)
предварительные ландшафтные карты имеют, как правило, довольно
хорошую рисовку контуров, но схематичную легенду, еще недоста-
точно полную и точную по содержанию.
Однако, несмотря на всю неполноту, легенда предварительной
ландшафтной карты не должна представлять собой хаотичный
перечень контуров различного содержания. Уже в подготовительный
период надо стремиться систематизировать материал, произвести
первоначальную классификацию ПТК, соблюдая структурно-генети-
ческий принцип и избегая логических ошибок (см. гл.1, раздел 1.1,
гл. 5 и приложение).
В процессе полевой работы основная задача заключается в
раскрытии содержания выявленных контуров (по их типологическим
группам) и в выяснении спорных вопросов, возникших при анализе
разнородных материалов. Границы же контуров ПТК обычно мало
изменяются после полевых работ, так как аэрофото- и космома-
териалы позволяют положить их на карту даже с большей степенью
точности, чем при непосредственном наблюдении в поле.
По предварительной ландшафтной карте еще до выезда в поле
рекомендуется разработать сеть маршрутов и наметить точки
комплексных описаний. А. А. Видина (1982) считает возможным для
крупного масштаба работ (1:10 000—1:25 000) в лесной зоне средней
полосы России задавать на однодневный маршрут, протяженностью
2—3 км , одной рабочей паре (специалист и рабочий) 20—23 точки
комплексного описания (полного — на основных точках и
сокращенного — на картировочных). В лесостепной зоне, при
большей сложности описания почвенных профилей серых лесных почв
и черноземов, дневная норма снижается до 12—15 на рабочую пару,
но, одновременно, увеличивается длина полевого маршрута до 3—4
км. Последнее связано, по нашему мнению, с меньшей сложностью
морфологической структуры ландшафтов эрозионно-денудационных
равнин лесостепи, по сравнению с ландшафтами моренных и
моренно-водноледниковых равнин лесной зоны, что позволяет делать
сеть точек более разреженной.
На 1 км2 может быть задано от 2—3 до 20—25 точек. В среднем
необходимая плотность точек на 1 км2 в лесной зоне составляет
Ю—15, в лесостепной — 6—8, а на ключевых участках до 10—12
точек и более. Это несколько более высокие нормы, чем приведенные
нами ниже ( гл. 2, раздел 2.9 ) расчеты, заимствованные из опыта
72
почвенной съемки. Может быть это и правомерно, так как
ландшафтная съемка, по-видимому, сложнее почвенной.
Ландшафтоведы давно уже отказались от практиковавшегося
ранее в отраслевых исследованиях регулярного размещения точек по
сети квадратов, так как использование аэрофотоснимков, хороших
топографических карт и других материалов, и составление предва-
рительных ландшафтных карт позволяет сделать эту сеть более
рациональной — разреженной на крупных контурах относительно
однородной территории и более густой — на площадях с
мелкоконтурными и разными по характеру ПТК
Нормативы отдельных видов работ ландшафтных исследований
еще не выработаны. Для комплексного дешифрирования аэрофото-
снимков при составлении ландшафтной карты масштаба 1:10 000 на
среднеосвоенную территорию средней полосы Русской равнины А. А.
Видина (1974) определяет норму в 5-8 км2 (или 5-8 дм2 в масштабе
карты) на одного человека в день. Наш опыт работы показал, что для
масштаба 1:100 000 можно за это же время отдешифрировать 100 км2
(или 1 дм2 в масштабе карты). Но как бы ни были значительны
затраты времени на составление предварительных ландшафтных карт,
они оправдываются существенным повышением качества всей работы
в целом и более сжатыми сроками полевых работ.
2.3. ПОЛЕВАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
Фиксация материалов полевых наблюдений производится в
полевом дневнике, а также в журналах, бланках и прочих документах,
которые разрабатываются исходя из целенаправленности, масштаба
работ и других специфических особенностей экспедиции.
Дневник (наряду с полевой картой и бланками) — один из основ-
ных документов, требующих тщательного хранения и аккуратного
обращения. На правой стороне страниц простым карандашом ведутся
текстовые записи по ходу наблюдений, на левой — делаются
зарисовки, составляются схематические планы, колонки геологи-
ческих обнажений, записываются фотокадры, вносятся поправки,
относящиеся к тексту правой стороны.
Полевой дневник в первый же день работы должен иметь
заполненный титульный лист, на котором указываются: название
организации, экспедиции, номер полевого дневника, фамилия, имя,
отчество исследователя, дата начала ведения дневника и номер точки,
с которой начата работа, а позже — дата окончания работы и номер
последней точки. В конце титульного листа записывается почтовый
адрес, по которому, в случае утери дневника, нашедший мог бы
связаться с его автором. По окончании дневника, в его начале или в
конце, дается оглавление с названиями маршрутов и перечнем точек,
описанных в каждом из них.
73
Если основная часть полевого материала документируется в
бланках, то в дневниках записываются лишь специализированные
точки (см. гл. 2, раздел 2.5.1), наблюдения по маршруту между
точками, поконтурная характеристика выявленных ПТК, более
сложных, чем фация (она описывается в бланке). Необходим
ежевечерний просмотр полевых записей с целью контроля их полноты
и правильности и первичных обобщений материала.
Обычно, при работе в среднем и, особенно, в крупном масштабах,
наблюдения на точках носят массовый характер и их фиксация
производится в бланках. Преимущество бланков перед полевым
дневником заключается в строго определенном перечне фиксируемых
сведений. Бланк — своего рода сокращенная программа наблюдений.
Чем строже будет соблюдаться требование единообразия и сравни-
мости собранного материала, тем более правильные и точные выводы
могут быть сделаны на основании их обработки. Второе
преимущество — удобство "сортировки" материала по нужным
признакам описанных фаций. Недостатки бланка — его
привязанность к "точке" (фации) и некоторая его "формали-
стичность". Последнее качество уже упоминалось как положительное,
помогающее обработке полевого материала, но жесткая форма не
всегда вмещает в себя все. Обстановка может требовать записей
дополнительных фактов, не предусмотренных графами бланков. Вот
почему, даже при наличии бланков, ведение полевого дневника
остается обязательным для исследователя.
Форма бланка (бланков) вырабатывается в экспедиции в
подготовительный период или заимствуется из имеющихся образцов.
Она может и должна изменяться в зависимости от направления
исследований и от условий района работ.
Применение универсальных бланков "на все случаи жизни"
неудобно. Однако разнообразие форм бланков не должно быть
беспредельным, иначе материалы полевых исследований различных
экспедиций могут оказаться плохо сопоставимыми. Чтобы получить
сравнимые материалы, необходима максимально однородная инфор-
мация. И в дневнике и в бланках нельзя ничего стирать, можно лишь
зачеркивать и писать заново. Нельзя уничтожать бесследно записи,
показавшиеся ошибочными, чтобы не лишить себя возможности
вновь подумать над неясными вопросами. К тому же правка по
стертому может вызвать у кого-либо сомнение в достоверности
написанного.
Полевой бланк, полевая карта, дневник — это документы и
отношение к ним должно быть соответствующим.
74
2.4. РЕКОГНОСЦИРОВКА И ВЫБОР УЧАСТКОВ ДЛЯ
ДЕТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Прежде чем начать полевые исследования, руководство экспедиции
проводит предварительную разведку — рекогносцировку.
Исследования мелкого масштаба, как правило, охватывающие
весьма обширные территории, нередко проводятся без рекогносци-
ровки, так как сами они носят характер маршрутных наблюдений, в
меньшей степени — ключевых. Трудно этим исследованиям предпос-
лать еще более быстрый предварительный осмотр территории. В этом
случае наиболее эффективны аэровизуальные наблюдения с самолета
или с вертолета, но это далеко не всегда возможно.
При среднемасштабных исследованиях рекогносцировка нужна.
Первая ее задача — предварительное ознакомление с территорией
и выбор ключевых участков, подлежащих детальному изучению и
охватывающих, по возможности, все разнообразие ландшафтов,
представленных на изучаемой территории.
Вторая задача — выявление степени соответствия картографичес-
кого и аэрофотоматериала и сведений, полученных из литературных и
фондовых источников, действительной обстановке на местности. Это
может касаться и границ лесных массивов, пашни, луговых угодий, и
наличия или отсутствия дорог и населенных пунктов, и характера
грунтов и т.д. Если в процессе такой проверки окажется, что
имеющиеся материалы полноценны и им можно доверять, то это
существенно облегчит работу и, возможно, позволит сделать неско-
лько более разреженной сеть маршрутов, запланированную ранее.
В противном случае объем работ увеличивается.
Третья задача — выработка единой для всей экспедиции методики
наблюдений и их фиксации, согласование применения терминов и
наименований при определении форм рельефа, цвета пород и
почвенных горизонтов, механического состава почв в пробах на
скатывание, полных названий природных территориальных компле-
ксов и т.д. Для этого очень важно, чтобы в рекогносцировке, кроме
начальника и научного руководителя экспедиции, участвовали по
крайней мере все начальники отрядов, если нельзя обеспечить участия
всех полевых работников. Сам же процесс работы представляет собой
обычно совместные наблюдения на точках и по маршруту, закладку
типичных профилей, пробную съемку одного или нескольких
ключевых участков. Начинающие исследователи одновременно
проходят свою первую стажировку.
При крупномасштабных исследованиях съемка ведется методом
сплошного картографирования, благодаря чему роль ключевых
75
участков здесь менее значительна. В основном же задачи остаются
теми же, которые перечислены выше.
Что касается выяснения степени соответствия материалов действи-
тельности, то при любом масштабе работ в задачу рекогносцировки
не входит сплошная проверка. Выясняется лишь степень соответствия
и наиболее слабые места материалов.
Еще один вид работы начинается во время рекогносцировки, а
позже продолжается в процессе всего полевого периода — сбор
фондовых материалов на местах и получение устных сведений от
местных жителей, специалистов сельского и лесного хозяйства и
других лиц. Чем крупнее масштаб работ, тем больше необходимости в
сборе данных, получить которые в подготовительный период просто
невозможно. Например, книгу истории полей можно увидеть только у
агронома в хозяйстве. Он же может рассказать о многом, что касается
местных различий в сроках полевых работ на отдельных участках, о
конкретной урожайности сельскохозяйственных культур в разных
подурочищах и фациях. Местные жители вспомнят о катастрофи-
ческих половодьях, подскажут собственные названия ручьев, лесных и
луговых урочищ и т.д.
Результатом проведенной рекогносцировки должны быть откор-
ректированные маршруты дальнейшей полевой работы, нанесенные
на предварительной ландшафтной карте, выбранные линии опорных
профилей, переработанная легенда к карте, унифицированная мето-
дика наблюдений, фиксации материалов и сбора образцов. Обычно
также после рекогносцировки еще раз просматривается и корре-
ктируется программа исследований в соответствии с конкретной
обстановкой.
2.5. ТОЧКИ НАБЛЮДЕНИЙ, КЛЮЧЕВЫЕ УЧАСТКИ,
ПРОБНЫЕ ПЛОЩАДИ, УЧЕТНЫЕ ПЛОЩАДКИ,
ПОЧВЕННЫЕ ЯМЫ
2.5.1. Точки наблюдений
Наблюдения на точке дают основной полевой фактический
материал при любом масштабе работ. Различают точки комплексных
описаний: основные, картированные, опорные и точки описания
отдельных объектов и явлений (обнажений, родников, участков
развития дефляции и т.п.), — специализированные.
Каждая комплексная точка характеризует фацию и ее положение в
системе единиц более высокого ранга. Основные точки наиболее
часто употребляются при ландшафтном картографировании. Они
76
выбираются в типичных местах, с тем, чтобы добытые на точке
сведения, могли бы быть распространены на значительную
территорию, либо на небольшие, но часто повторяющиеся ПТК,
иначе — на доминантные или субдоминантные природные
комплексы. На основных точках описывается рельеф, закладываются
и описываются почвенный разрез и геоботаническая площадка,
фиксируется характер и степень увлажнения; при необходимости
уточнения диагностики или характеристики почв, отбираются
образцы; собираются в гербарий незнакомые растения; определяется
полное название фации; записываются некоторые другие данные (см.
приложение 7).
Картировочные точки также предназначены для картирования, но
это точки очень сжатых наблюдений и фиксирования материала в
специальной сокращенной (картировочной) форме бланка или же в
полевом дневнике. Все записи на такой точке сведены до минимума.
Для определения почвы делается лишь небольшая прикопка.
Фитоценоз записывается по доминирующим видам без заложения
площадки. Картировочные точки служат для экстраполяции данных,
полученных на основных точках, на аналогичные по внешнему
облику участки крупного контура, либо на другие подобные контуры,
где основных точек может и не быть.
Опорные точки отличаются от основных и картировочных особой
подробностью наблюдений и описания. При большой мощности
покрова рыхлых поверхностных отложений почвенный шурф может
достигать глубины 3—5 м и сопровождаться ручным бурением на дне
ямы (на основных точках это производится не часто). Но не это
главное, а то, что опорные точки (их нередко называют "ключами")
используются для изучения геофизических и геохимических характе-
ристик ПТК, позволяющих выявлять процессы функционирования и
динамики природных комплексов. На опорных точках, как правило,
берутся образцы на сопряженные анализы (почв и почвообразующих
пород, растений, вод), дается качественная и количественная
характеристика геогоризонтов (см. гл. 3).
Порядок нумерации точек в каждой экспедиции может быть своим,
но обязательно таким, чтобы исключалась путаница в собранных
материалах. Принятый порядок должен строго соблюдаться и при
нанесении точек на карту, и в бланках, и в дневниках, этикетках,
описях образцов. Не рекомендуется, во избежание путаницы, менять
номера точек. Обычно полевым парам "выдаются" свои десятки или
сотни номеров. Если в экспедиции несколько отрядов, то у каждого
может быть своя нумерация, но с добавлением перед номером первой
буквы фамилии начальника отряда или другого индекса. Если же
наложение номеров по какой-либо случайности все же произошло, то
лучше к дублирующим номерам добавить буквенные индексы, чем
менять сам номер. Пропуск в номерах не опасен, но может принести
дополнительные хлопоты (поиск "исчезнувших" точек).
77
Поэтому все случаи пропусков номеров точек описания следует
фиксировать на левой стороне страницы полевого дневника.
2.5.2. Ключевые участки, пробные площади, учетные площадки,
почвенные ямы
Выбранные в процессе рекогносцировки ключевые участки
исследуются более детально, чем остальная территория, а добытые на
них характеристики экстраполируют на менее изученные, сходные с
ключевыми ПТК. Ключевые участки могут совпадать по площади с
площадью изучаемого ПТК (Марткопский стационар). В этом случае,
на ключевом участке производится подробное описание форм
рельефа, растительности, почв, вертикального профиля ПТК и т.п.
Для окрестностей ключевого участка отмечается тип рельефа и
характер морфологической структуры ландшафта, составляется схема
горизонтальной структуры и схема Уитеккера (см. гл. 3 и 5).
В практике комплексных физико-географических исследований,
направленных в основном на ландшафтное картографирование, под
ключевым участком подразумевается площадь, не связанная в своих
рамках с границами ПТК. Он может иметь квадратную, прямоуго-
льную и любую другую форму и располагаться в одном ландшафте
или включать в себя характерные участки других ландшафтов.
Картографирование на ключевом участке производится в более
крупном масштабе и с большей подробностью описаний (почти все
точки основные, а некоторые опорные). Как и в первом случае,
основное назначение — получение более точных и полных сведений о
ПТК с целью их более глубокого познания и экстраполяции
выявленных характеристик на менее изученные ПТК.
Пробные площади закладываются для изучения фитомассы
древесно-кустарниковых растений. На равнине они обычно квадрат-
ные, в горах — прямоугольные с соотношением длины к ширине как
2:1 (ориентированные длинной стороной вдоль простирания склона).
Размеры пробной площади зависят от размеров ПТК и детальности
исследования (табл. 2.1).
Таблица 2. 1
Размеры пробных площадей
Ландшафты Детальность Длина, м Ширина, м Площадь, м2
Ландшафты а 100 100 10 000
СО сложными б 100 50 5 000
лесами в 50 20 1 000
Примечанием — очень летальное исследование, б - - средней дета-
льности, в — пониженной детальности.
78
При закладке пробных площадей в лесных ландшафтах участки
следует подбирать так, чтобы количество деревьев было близко к 50,
так как это обеспечивает, во-первых, достаточную точность исследо-
вания и, во-вторых, не перегружает бланки избыточной информацией.
Размеры самого природного территориального комплекса и его
конфигурация существенно влияют на размеры пробных площадей.
Это связано с тем, что часто встречаются ПТК с размерами
меньшими, чем те, которые указаны в табл. 2.1. В этом случае размер
площадей уменьшается и их форма может изменяться. Например,
вместо прямоугольника или квадрата закладываются площади в виде
круга, треугольника и т.п.
Иногда приходится располагать пробную площадь в пределах двух
или соседних фаций. Это допускается только в том случае, если эти
ПТК вполне аналогичны и характеризуются одним типом
вертикальной структуры.
Все стороны пробных площадей измеряются рулеткой. В углах
полученного после измерения контура устанавливают реперы, либо
ставят кого-то из членов бригады, не занятых собственно таксаци-
онной работой.
Последние ведут запись результатов таксации и определяют
коэффициент формы и высоту деревьев.
Учетные площадки. На них производится укос травяной фитомассы
и мортмассы ветоши, сбор валежника и подстилки. Форма площадок
квадратная: 1x1 или 0,5x0,5 м, реже прямоугольная 1x0,5 или 2x1 м. В
простых ПТК иногда закладывается по одной учетной площадке.
Наиболее часто практикуется трех- пятикратная повторность, реже —
десятикратная.
В пределах пробной площади учетные площадки закладываются в
типичных или резко контрастных местах с повторностью, которая
должна обеспечить достаточную точность наблюдений. Величина
ошибки не должна превышать 10%.
Почвенные ямы (шурфы) служат для описания почвы и отбора
почвенных образцов, а также для определения количества корней,
зоомассы, объемного веса и влажности и других характеристик
почвы, почвообразующей и подстилающей пород.
Для описания почвы закладываются шурфы размером 1,5x0,7x1,5
или 1x0,5x0,5 м. В горах часто выходы горных пород или большая
каменистость почвы не позволяют углубиться даже до 0,5 м, тогда
приходится довольствоваться прикопками глубиной в первые десятки
сантиметров.
Определение количества корней, зоомассы и литомассы на
пробной площади делается по трем —- десяти шурфам размерами
0,5x0,5x0,5 или 0,25x0,25x0,5 м.
Повторность необходима для получения достоверных результатов.
79
2.6. КОМПЛЕКСНОЕ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ
ОПИСАНИЕ
2.6.1. Адресная и физико-географическая привязка
Наблюдения и описания на точках начинаются с того, что
местоположение точки наносится на карту и обозначается номером.
На карте рекомендуется ставить небольшой крестик, наиболее четко
обозначающий положение точки. Одновременно на аэрофотоснимке в
соответствующем месте делается прокол тонкой булавкой, а на оборо-
те снимка место прокола обводится карандашом, ставится номер
точки, и делается схематическая зарисовка положения точки по
отношению к ближайшим ориентирам.
Для правильного нанесения на карту выбранной точки описания,
необходимо хорошо ориентироваться на местности. На первых порах
на это нельзя жалеть времени, так как в спешке неправильная
ориентировка может свести на нет результаты целого дня работы.
Каждый бланк обязательно датируется и подписывается автором
описания. Для этого в бланке отведены специальные графы.
Заполнение бланка производится простым карандашом или
шариковой ручкой. Ни одна графа бланка не должна быть
пропущена. В некоторых графах могут быть проставлены прочерки
или вписаны такие замечания как "нет", "не достигнута", не
наблюдалась". Не должно быть только пустого места, так как
впоследствии, при обработке материалов, пропущенные графы
приводят к ненужным сомнениям и снижают ценность собранных
материалов.
Записав на бланке дату и номер точки, нужно дать ее адрес, т.е.
положение по отношению к двум постоянным ориентирам. Если
направление и расстояние указываются от населенного пункта, то
необходимо обязательно записать, от какой его части: центра,
какой-либо окраины, водонапорной башни, если она показана на
карте. Нельзя давать адрес, опирающийся на предыдущие точки.
Ссылка на них может служить лишь дополнением к основному адресу.
Нельзя также привязывать точку к непостоянным и ненадежным
ориентирам, например, к полевым дорогам, которые часто
перепахиваются.
При крупномасштабном картографировании практикуется давать
адресные данные по системе квадратов. При исследовании лесистой
территории для адресовки удобно дополнительно использовать
нумерацию лесных кварталов. В ряде случаев необходимо также
давать административно-хозяйственную привязку (название лесхоза и
лесничества, сельскохозяйственного предприятия, административного
района, области и т.п.).
Если в бланке не отведено специальных граф, то дополнительно
к адресу даются указания на принадлежность описываемой фации к
80
определенному генетическому типу поверхности, а по возможности, и
к типу (роду) ландшафта или к конкретному ландшафту.
2.6.2. Геологические и геоморфологические наблюдения
Общие сведения о геологическом строении территории собираются
еще в подготовительный период (из опубликованных и фондовых
источников). Широко распространены геологические карты
масштаба 1:200 000 и более мелких масштабов. На многие территории
имеются материалы крупномасштабной геологической съемки.
Полевое описание геологических обнажений (обычно в дневнике)
носит вспомогательный характер.
Геоморфологические характеристики также могут быть получены
из опубликованных и фондовых источников, так как геологические
карты обычно сопровождаются геоморфологическими. Но, как
правило, этого бывает недостаточно и рельеф описывается в поле со
всей тщательностью. Формы рельефа по своей размерности
подразделяются на мега-, макро-, мезо-, микро- и наноформы.
Мегаформы имеют площадь во многие сотни тысяч квадратных
километров. К ним относятся, например, целые горные страны, такие
как Алтай, Урал и другие или же Западно-Сибирская равнина.
Макроформы имеют площадь от сотен до десятков тысяч квадратных
километров (например, хребты и впадины горной страны,
возвышенности и низменности на равнине, долины крупных рек).
Мезоформы обычно занимают площадь в несколько или в несколько
десятков квадратных километров — это овраги, балки, долины
ручьев, междуречные поверхности, моренные гряды, барханы,
озерные котловины и т.д. Микроформы — неровности, осложняющие
поверхность мезоформ, например, карстовые воронки, западины,
эрозионные рытвины. Наноформы — очень мелкие неровности
рельефа, например, приствольные повышения, рябь на поверхности
песчаной дюны, струйчатые размывы и т.д.
В бланке фиксируется положение точки в пределах макро- и
мезоформы рельефа, но основное внимание обращается на описание
элемента мезоформы, в пределах которого заложена точка, и на
микрорельеф. Сама характеристика макро- и мезоформ рельефа и
представление об их генезисе еще не могут быть выявлены по
наблюдению на одной точке. Они формируются из ряда наблюдений
на точках и по маршруту (а также из предварительного ознакомления
с литературой) и фиксируются в дневнике. Однако положение точки
по отношению к элементам крупных форм рельефа должно быть
указано в бланке возможно более точно. Например, плоская
поверхность центральной части междуречья, горная вершина,
вершина холма или увала, склон долины или междуречья, и какая
81
6 {ак. Г72>
именно его часть, основная поверхность террасы, высокая пойма, дно
балки и т.д.
На практике чаще всего приходится иметь дело с наклонными
поверхностями. Для них обязательны указания крутизны (в градусах)
и, при значительных уклонах (более 2—3°) — экспозиции. При этом,
если программой не предусмотрена особая точность, достаточно
указывать экспозицию в восьми измерениях по странам света:
западная, северо-западная, северная и т.д.
Для равнинных стран наиболее употребимы следующие градации
поверхностей по крутизне уклона:
Равнины Плоские Слабонаклонные (очень пологие склоны) Склоны Пологие (наклонные равнины) Слабопокатые Покатые Сильнопокатыс Крутые Обрывистые 0— 1° 1-3° 3 — 5° 5—10° 10—15° 15—20° 20—45° 45—90°
Для горных стран могут быть (Беручашвили, 1983.): приняты иные градации
1 — плоские и почти плоские поверхности 2 — покатые поверхности 3 пологие склоны 4 — склоны средней крутизны 5 — крутые склоны 6 — очень крутые склоны 7 скалистые (обрывистые) склоны 0 — 4° 4—10° 10—20° 20—30° 30—45° 45—60° 60—90°
Кроме экспозиции и крутизны необходимо также описать общую
форму и характер поверхности склона (выпуклый, вогнутый, прямой,
волнистый, террасированный, бугристый, испещренный рытвинами и
т.д.), а также указать, в какой части склона расположена точка
(верхняя часть, средняя, нижняя, у подножия склона, вблизи бровки).
Положение точки на склоне при большой его протяженности не
всегда легко определить без помощи карты. Что же касается
остальных сведений о склоне, то они непосредственно получаются и
записываются из полевого наблюдения.
В характеристике рельефа отмечается также абсолютная и (или)
относительная высота точки над местным базисом эрозии (по
топографической карте или замеренная анероидом и вычисленная с
учетом поправок). Абсолютные отметки всегда необходимы при
работе в горах, где это имеет существенное значение при определении
характера высотной зональности, и где высота нередко может
служить одним из ориентиров для привязки точки.
82
Особое внимание обращается на описание микрорельефа.
Необходимо точно описать форму и характер распределения микро-
повышений, понижений, уступов, прибегая к цифровым определениям
размеров и частоты встречаемости. Например: склон пересекатется
эрозионными рытвинами шириной 1—2 м и глубиной до 50 см; на
участке склона длиной в 1 км насчитывается до 30 рытвин. Или
ровная поверхность испещрена западинами диаметром в 20—30 м,
глубиной до 40 см; площадь, занятая ими составляет около 20%.
Указывая положение точки на элементе рельефа, необходимо
уточнить, расположена ли она на относительно ровном участке или
же в микропонижении (или на повышении) и в какой его части
(в центре, ближе к окраине). Для лучшей наглядности рекомендуется
здесь же сделать небольшую схематическую зарисовку, иллюстри-
рующую положение точки по отношению к элементам рельефа и
микрорельефа. Нередко это предусматривается непосредственно
формой бланка (отводится специальное место для зарисовок).
Для более точного количественного определения размеров и
частоты встречаемости микроформ прибегают к различным способам.
Если микроформы хорошо просматриваются на аэрофотоснимках, то
на опорных точках (или же на некоторых основных) их можно
измерить и примерно подсчитать прямо по снимку.
Можно проделать эту работу непосредственно на точке наб-
людения, применив метод линейной таксации. Небольшая площадка, в
средней части которой находится точка описания, пересекается
параллельными ходами, на протяжении которых делается подсчет
расстояний (обычно пар шагов), пройденных по ровной поверхности
и по микропонижениям (либо повышениям). Затем суммируются все
расстояния, пройденные вне микроформы и по микроформам.
Условно общая длина ходов берется за 100%, а доля ходов,
приходящихся на ровную поверхность и микроформы, — за процент
площади, занятой, соответственно, ровной поверхностью и микро-
формами. Если микроформы имеют линейную протяженность, то
важно, чтобы ходы были заложены поперек этих форм.
В зависимости от необходимой точности наблюдения могут быть
более или менее сложными. Можно, например, предпринять съемку
разбитого вокруг точки участка, глазомерную или даже инстру-
ментальную, и все дальнейшие расчеты производить уже по
полученному крупномасштабному плану.
Однако чаще всего такая степень точности не требуется и нет
возможности уделять таким измерениям много времени. Следует
с самого начала работы узнать длину собственного шага и
выработать наиболее удобную систему измерения расстояний шагами
с простым пересчетом шагов в метры (например, пара шагов — 1,5
или три шага — 2 м). Удобно также сделать на полоске
миллиметровой бумаги переводную линейку (шагов в метры), чтобы
83
ь
не делать всякий раз лишних вычислений. Следует также тренировать
глаз на примерном определении расстояния, высоты, глубины,
крутизны, площади тех или иных объектов. Это нужно не только при
описании рельефа, но и в процессе всей работы, хотя злоупотреблять
глазомерными наблюдениями взамен точных измерений также не
следует.
Не следует применять слишком часто фразу: "микрорельеф не
выражен", за ней нередко скрывается неумение или нежелание видеть
то, что есть в природе. Необходимо, но далеко не всегда просто
определить тип рельефа территории, к которой относится точка
описания. Под типом рельефа понимается сочетание генетически
связанных друг с другом форм рельефа, обладающих сходным
строением и закономерно повторяющихся на определенной
территории (Леонтьев, Рычагов, 1979).
Типы рельефа тесно связаны с морфоструктурами и морфо-
скульптурами. Однако выделение морфоструктур при полевых
исследованиях нецелесообразно, так как представление о них можно
получить из литературных и фондовых источников. В поле же
необходимо тщательное изучение и описание морфоскульптур и
современных геоморфологических процессов. Следует избегать,
однако, категоричного суждения о генезисе форм рельефа, если нет
убедительных тому доказательств.
Общие представления о генетических типах рельефа и о клас-
сификациях форм рельефа можно получить из классического труда
И .С. Щукина (1960, 1964, 1974), работ А И. Спиридонова (1970, 1975,
1985), О. К. Леонтьева и Г И. Рычагова (1979), из геоморфоло-
гических карт и т.д.
Изучению современных геоморфологических процессов, ока-
зывающих сильное влияние на функционирование и состояние
природных территориальных комплексов, уделяется особое внимание.
Наиболее распространенные из них: осыпи, обвалы, сели, снежные
лавины, глубинная и плоскостная эрозия, нивация, карстовые
процессы, оплывание, солифлюкция, дефляция, децерация, абразия и
др. В бланке недостаточно указать только название геоморфо-
логического процесса, необходимо дать его характеристику. Если же
ключевой участок заложен на площади непосредственного действия
процесса, то последний анализируется по полной программе. При
этом характеристики приводятся в графах бланка описания,
посвященных изучению вертикальной структуры, и в разделе по
изучению горизонтальной структуры (приложение 7).
2.6.3. Фиксация режима миграции вещества, увлажнения
Полевые ландшафтно-геохимические исследования могут быть
самостоятельным разделом комплексных физико-географйческих
84
исследований. Однако один из важнейших ландшафтно-геохими-
ческих показателей — режим миграции вещества, тесно связанный с
рельефом, породами и условиями увлажнения, — следует отметить на
каждой точке полного комплексного описания (см. раздел 1.8).
Увлажнение ПТК фиксируется в бланке (дневнике) двумя
показателями — типом (характером) и степенью (интенсивностью).
Выделяются следующие типы увлажнения:
1. Атмосферное.
2. Грунтовое безнапорное и напорное (последнее в случае наличия на
территории ПТК источника).
3. Натечное иди делювиальное (за счет поверхностного стока).
4. Пойменное (за счет половодий и паводков).
Очень часто источников увлажнения два или несколько, при этом
атмосферное присутствует повсеместно и, в случае наличия других
типов и их большой значимости, его можно не указывать. Например,
писать "пойменное" или "грунтово-натечное" вместо "атмосфер-
но-пойменное1 и "атмосферно-грунтово-натечное".
Характер увлажнения в некоторых природных территориальных
комплексах в течение года меняется и зависит от состояний (стексов).
Например, в одни стексы оно бывает атмосферным, а в другие —
пойменным.
Еще в большей степени, чем тип, от состояний зависит степень
(интенсивность) увлажнения. В связи с этим различают:
1.Явно недостаточное увлажнение — почва очень сухая при аридных,
реже семиаридных стексах. (Здесь и ниже см. также раздел 4.1.)
2. Слабое - - почва свежая при семиаридных стексах.
3. Нормальное почва влажная при гумидных стексах.
4. Обильное (или повышенное) — почва сырая при гумидных стексах.
5. Избыточное почва мокрая при экстрагумидных стексах.
При характеристике увлажнения дополнительно указываются
также его режим- постоянное (устойчивое) и переменное (неустой-
чивое), а также глубина залегания грунтовых вод (верховодки), по
появлению воды в стенке или на дне шурфа, либо по близлежащему
колодцу, урезу воды в реке.
2.6.4. Описание растительности
Что раньше описывать — почвенный разрез или растительность,
не имеет особого значения, так как оба компонента теснейшим
образом взаимосвязаны и взаимообусловлены и, в свою очередь, сами
зависят от рельефа, состава пород, увлажнения, местного и
микроклимата. Предпочтительно начинать с растительности только
потому, что почвенный шурф и его отвалы нарушают ботаническую
площадь, хотя бы и на небольшом участке. Часто рытье шурфа
рабочим и описание растительности специалистом или практикантом
производятся одновременно.
85
Методические приемы описания растительности принципиально
ничем не отличаются от приемов, употребляемых при соответст-
вующих отраслевых исследованиях. Они могут быть лишь менее
детальными, да и то не всегда (в зависимости от программы работ).
С классическими приемами изучения растительного покрова и
биоиндикации можно ознакомиться по трудам Л. Г. Раменского (1938,
1971), С. В. Викторова и др. (1979, 1981), С. В. Викторова и
А. Г. Чикишева (1990). Немало работ имеется по геоботаническому
картографированию, например Д. Д. Вышивкин (1977).
На основной точке дается подробное описание ботанической
площади. Для луговой или болотной растительности принятый
размер площади 100 м2 или 10x10 м. Не нужно подходить к этому
формально и стремиться во что бы то ни стало соблюдать квадратную
форму и указанный размер площади. Важно, чтобы она была по
возможности близка к указанному размеру, а главное —
располагалась в пределах одной ассоциации. Нельзя в одну и ту же
площадь включать обычный луг с мезофильным травостоем и мокрую
западину с осокой.
Описание травянистой растительности. Для выбранной площади
составляется список растений, в котором обычно сначала пере-
числяются злаки, потом осоки, бобовые, разнотравье. Однако
строгого порядка здесь соблюсти не удается, так как список
непрерывно пополняется новыми обнаруженными растениями.
Каждое растение записывается двойным названием (род и вид)
по-русски и по-латыни. При плохом знании латыни латинские
названия вписываются в бланк при вечерней обработке материала (из
определителя). В том случае, если растение неизвестно исследователю
или есть сомнение в его определении, то этому растению дается
рабочее название (любое, но такое, чтобы оно хоть сколько-нибудь
соответствовало его внешнему виду и легко запоминалось). Само же
растение берется в гербарий для последующего определения.
Далее записывается высота, обилие, проективное покрытие,
фенофаза, жизненность, характер распределения (последовательность
может меняться в зависимости от избранной формы бланка).
Высота берется средняя для экземпляров данного вида (без ге-
неративных органов) и указывается в сантиметрах либо дается в виде
дроби, где в числителе показана высота всего растения, включая
генеративные органы, в знаменателе— без них.
Обилие обычно отмечается по шкале О. Друде:
сор3 (copiosae — очень обильно) растения сплошь закрывают почву;
сор2 (обильно) - растений много, перекрытия нет; сор, (довольно обильно)
— растений значительно меньше; sp (sparsae рассеянно, в небольшом
количестве) — приходится искать; sol (solitariae единично) — растения
обнаруживаются при тщательном осмотре площади; un (unikum —
единственный экземпляр) на всей площади обнаружено лишь одно
растение данного вида.
86
В качестве дополнительных обозначений после знака обилия могут
ставиться обозначения: soc (sociales) — в том случае, если растения
смыкаются наземными частями или gr (grigarie) если растения
распределены по площади неравномерно и местами образуют
плотные группы.
Можно пользоваться также цифровой шкалой И. Браун-Бланке,
где 1 — соответствует sol, 2 — sp, 3 — сор,, 4 — сор2, 5 — сор3. Сама
методика Браун-Бланке, требующая очень детального флори-
стического описания и флористического анализа, сложна для
ландшафтоведа, но одновременно интересна тем, что она позволяет
восстановить коренные типы ассоциаций, наиболее отвечающие
условиям произрастания сообществ, в том числе в тех случаях, когда
зональные черты природных территориальных комплексов затуше-
вываются особенностями литогенной основы.
Фенофаза отмечается значками или же буквенными обозначе-
ниями, например:
пр — растение прорастает; р — росток; вег — растение вегетирует; б —
бутонизация; Hj — зацветание; ц2 — полное цветение; ц3 — отцветание;
п, — плоды (семена) незрелые; п2 — плоды (семена) зрелые; п3 — осыпание
плодов (семян); отр — отрастание после плодоношения.
Или используется цифровая шкала, по методике, разработанной в
Центре по фитоценологическим и экологическим исследованиям в
Монпелье (Releve..., 1968):
О — прорастание и ранний возраст; 1 - начало и оптимум цветения; 2 —
конец цветения; 3 — начало и оптимум плодоношения; 4 — конец
плодоношения; 5 — конец вегетации; 6 период покоя (для двух- и
многолетников); 7 — возобновление вегетации (для двух- и многолетников); 8
начало облиствения (для двух- и многолетников); 9 — оптимум вегетации
(для двух- и многолетников); 10 — дряхлость и старость.
Жизненность обычно определяют по трехбальной системе: полная
жизненность, (растения имеют нормальный рост, цветут и плодоно-
сят), средняя (растения среднего роста, цветут не все экземпляры) и
пониженная (растения низкорослые, не цветут, имеют угнетенный
вид). Другими словами — состояние: хорошее, удовлетворительное,
угнетенное (плохое). В индексной форме — это, соответственно: без
индекса, О, ОО или же 3,2,1.
Средняя высота травостоя дается в сантиметрах в конце описания,
там же — общее проективное покрытие и покрытие по
доминирующим видам.
Проективное покрытие определяется на глаз и отмечается в
процентах от общей площади описываемого участка. Хорошо иметь с
собой для сравнения рисунки вариантов проективного покрытия для
разных по характеру листовых пластинок растительных сообществ.
В Монпелье для проективного покрытия, определяемого на глаз
или с применением специальной сеточки с 100 ячейками, применяется
87
10-бальная шкала — от 0 до 9 (0—0,9; 1—3,9; 4—8,9; 9—15,9; 16—24,9;
25—35,9; 36—48,9; 49—63,9;64—80,9; 81 % и более).
Вместо обилия и проективного покрытия (или в дополнение)
можно пользоваться показателем мощности вида, совмещающего оба
показателя. Выделяются следующие градации:
р — чрезвычайно редко, с крайне незначительной площадью
покрытия;
+ — редко с незначительной площадью покрытия;
1 — обильно, но с незначительной площадью покрытия или редко,
но с большой площадью покрытия;
2 — весьма обильно или редко, но с площадью покрытия по
меньшей мере 1/20 пробной площади;
3 — площадь покрытия от 1/4 до 1/2 пробной площади;
4 — площадь покрытия от 1/2 до 3/4 пробной площади;
5 — площадь покрытия более 3/4 пробной площади.
Для последних трех градаций количество экземпляров не имеет
значения.
Характер распределения дается словами или цифровым кодом:
1 — растет отдельными пятнами; 2 — дернинами или пучками,
гнездами; 3— небольшими пятнами; 4 — небольшими зарослями;
5 — большими скоплениями.
Можно воспользоваться и значковой шкалой:
1. Регулярное распределение — темный круг; 2. Локальное
(иррегулярное) — круг разделен по вертикали, правая половина
темная; 3. Периферическое — экземпляры описываемого вида
находятся на периферии пробной площади — два круга (маленький —
в центре большого). 4. Центральное — с экземплярами в центре
площади — точка в центре большого круга. 5. Изолированное,
(малочисленные экземпляры) — просто точка.
На опорных точках (не на основных, а выборочно) производится
количественный учет растительной массы. В разных частях площади
выбираются четыре участка размером по 1 м2 (или по 0,25 м2). С этих
участков большими ножницами или садовыми секаторами
выстригаются все растения на высоте 5—7 см над поверхностью
земли. Растительную массу взвешивают: сырую, в сухом виде,
целиком и разобранную по отдельным группам растений (злаки,
осоки, бобовые, разнотравье, несъедобные или ядовитые растения и
Т.Д.).
Затем производится пересчет и определение урожайности луга в
центнерах на 1 га, с поправочным коэффициентом за счет того, что на
лугах никогда не косят так, как можно состричь с площадки.
Поправочный коэффициент и определяется из сравнения полученных
результатов с тем, что известно для данного луга из опыта его
хозяйственного использования.
88
Если определение растительной массы дается не на каждой ос-
новной точке, то, так называемое, кулыпуртех'ническое состояние
угодья надо отмечать на всех основных точках. При этом указывается
закустаренность (в процентах), наличие деревьев, пней, кочек (штук
на 1 га), кротовых куч, пятен выбитой растительности, ядовитых
растений. Отмечается также, как используется участок (под сенокос,
выпас или частично как сенокос, а частично как выпас), произво-
дились ли когда-либо мероприятия по улучшению, когда и какие.
Описание леса производится на площади от 400 м2 (20 х 20 м) до 1
га (100 х 100 м). Видовой состав леса описывается по ярусам.
Для каждого вида указывается формула древостоя с учетом обилия
по 10-бальной системе, например: С8Д2 (сосна обыкновенная — 8, дуб
черешчатый — 2); средняя высота, средний диаметр ствола на высоте
1,3 м; высота прикрепления крон. Для всего древесного полога дается
общая сомкнутость крон в долях от единицы (0,5; 0,8 и т.д.). При
необходимости можно ввести также в бланк оценку класса бонитета
по принятой в лесоводстве системе (класс бонитета отражает
жизненность древостоя) и запаса древесины в м3 на 1 га.
После описания всех ярусов древостоя в бланк заносятся сведения
о подросте (молодых древесных растениях), кустарниковом и травяно-
кустарничковом ярусах (название видов, обилие, высота, фенофаза,
жизненность, характер распределения), о мохово-лишайниковом
покрове (обилие, название видов, жизненность, распределение).
Отмечается также общий характер, облик, проективное покрытие (в
процентах) для каждого из ярусов.
При описании культурных посевов в бланке дается название
культуры, фенофаза, жизненность и особо — перечень сорняков с
указанием степени засоренности культур. Степень засоренности
определяется на глаз, либо взвешиванием. На площади 10 х!0м
выбираются четыре площадки по 0,25 м2. На площадках посев
выстригается и взвешивается. Затем сорняки выбираются и
взвешиваются отдельно. Посев считается слабозасоренным при доле
сорняков до 10%, среднезасоренным 10—25%, силънозасоренным, если
вес сорняков — 25% и более от веса общей массы укоса.
Списки видового состава по шкале Браун-Бланке (и по методике
Центра в Монпелье) составляются следующим образом. Перед
названием вида ставится индекс. В нем первая цифра показывает
мощность, вторая — характер произрастания (распределения).
Кружочки при цифрах показывают степень жизненности (при полной
жизненности кружочки не ставятся).
Например:
4.1 Querqus pubesccns 2.1° Sorbus aria +.1°° Acer campestre.
В первом случае это означает, что дуб пушистый имеет площадь покрытия
от 1/2 до 3/4, (индекс 4), распределение пятнами (индекс 1), жизненность его
полная (без индекса). Во втором- рябина занимает не менее 1/20 площади,
89
распределение пятнами, жизненность средняя. В третьем — клен полевой
встречается редко с незначительной площадью покрытия, отдельными
пятнами, жизненность пониженная.
Приемы описания растительности и перечень фиксируемых сведе-
ний могут изменяться в зависимости от программы работ. В качестве
общей рекомендации можно посоветовать при описании раститель-
ности (особенно на первых порах) меньше доверять глазомерному
определению размеров, частоты встречаемости и т.п. и чаще
производить непосредственные замеры с вычислением средних
величин. В конце описания дается название ассоциации по преобла-
дающим видам и группам растений. Это название может быть двух- и
трехчленным. При этом на последнем месте ставится преобладающее
растение или группа растений: например, разнотравно-мятликовый
луг или мятликово-бобово-разнотравный луг. В первом случае в
ассоциации преобладает мятлик, во втором — разнотравье. Этот же
принцип сохраняется и для названия лесной ассоциации с
дополнительным указанием на особенности мохового, травяно-
кустарничкового покрова или подлеска. Например, дубрава влажно-
травная, липово-дубовый лес с лещиной, ельник-зеленомош-
ник-черничник и т.д.
На карте рядом с точкой дается индекс растительности, состоящий
из нескольких значков. Каждый значок изображает определенный вид
или группу растений, например: дуб черешчатый, кукушкин лен,
мятлик луговой, донник лекарственный, лютик едкий; или: осоки,
злаки, бобовые, разнотравье, широкотравье, зеленые мхи, лишайники
и т.д. Значковые обозначения даются в обратном порядке в отличие
от словесной записи названия ассоциации (на первом месте ставится
значок преобладающего растения, а затем в порядке убывания
два—три других значка).
Система значковых обозначений вырабатывается в экспедиции
перед выездом в поле, а в процессе полевой работы пополняется.
2.6.5. Описание почв
Почва — зеркало ландшафта, компонент, стоящий на грани живой
и мертвой природы, как бы синтезирующий в себе основные
особенности рельефа, литологии, гидрологических и климатических
особенностей территории, ее растительности и, отчасти, животного
мира. Почва более консервативна, чем растительный покров и после
уничтожения или изменения растительности еще долго сохраняет
малоизмененными свои основные свойства.
Изучение и описание почв производится по почвенным разрезам:
ямам (шурфам), полуямам, прикопкам. Можно описывать почву также
по естественному обнажению обрывистого берега реки, склона оврага
или края карстовой воронки и т. д. Однако брать образцы для
90
анализов в таких местах не рекомендуется, так как почвенный
профиль может оказаться не совсем типичным в связи с длительным
процессом боковой миграции элементов. Кроме того, не следует
далеко распространять описанную в обнажении разность почв, так
как эта разность может быть свойственна лишь узкой прибровочной
полосе.
Рекомендуется осматривать и описывать свежие искуственные
выемки — силосные ямы, траншеи трубопроводов, канавы под
фундамент различных построек и др. Безусловно, что эти выемки
могут дать лишь дополнительный материал к заранее намеченной
сети наблюдений на точках, но пренебрегать им нельзя. Траншеи и
канавы могут дать очень интересные данные по изменению почвеннго
покрова в разных условиях рельефа и микрорельефа, а силосные ямы,
заложенные, как правило, на повышенных местах междуречий, дают
обычно глубокий разрез типичных для территории почв и могут
иногда служить вместо опорных шурфов. В пределах населенных
пунктов верхние горизонты почвенного профиля часто бывают
нарушены, и использовать искусственные выемки здесь для описания
почвенных разрезов нецелесообразно.
На равнинах на основной точке закладывается почвенный разрез
глубиной 1,5—2,0 м (до почвообразующей породы), длиной также
1,5—2,0 м и шириной 0,7—0,8 м. Наиболее хорошо освещенная стенка
оставляется прямой (по ней и будет производиться описание разреза),
противоположная — спускается ко дну ступенями. Глубину разреза
можно менять в зависимости от типа почв и породы, можно изменять
и его длину и ширину — они должны быть такими, чтобы удобно
было копать разрез, описывать и брать из него образцы.
Копать разрез надо аккуратно, выбрасывая землю по обеим
сторонам не слишком далеко, чтобы не делать лишней работы и не
засорять большой площади, и не слишком близко, чтобы избежать
обратного осыпания земли. Рекомендуется гумусовый горизонт не
смешивать в выбросах с другими горизонтами, чтобы при закрытии
разреза его можно было снова положить сверху. Копая разрез, не
следует забывать о том, что его необходимо будет также аккуратно
засыпать, чтобы не портить угодий и не создавать опасных мест для
людей и животных. Прямая (лицевая) стенка оберегается от
обрушения и излишнего засорения. В сторону прямой стенки землю не
выбрасывают, не складывают там и полевое снаряжение (обычно оно
лежит в стороне или позади ямы),к ее краю близко не подходят.
В процессе копки разреза последовательно снимают слой за слоем
землю, углубляясь всякий раз на штык лопаты. При этом вскрываются
различные горизонты, что бывает уже очевидным при самом рытье
ямы. Рекомендуется из каждого нового горизонта отложить в сторону
лопату земли — это будет еще не образец для анализа, а просто
материал для предварительного или дополнительного просмотра.
91
Когда разрез готов, с его дна откладывается на бумагу образец,
так как в дальнейшем на дно ямы будет насыпано много смешанного
материала, что затруднит взятие самого глубокого образца.
В условиях близкого стояния грунтовых вод или залегания вечной
(многолетней) мерзлоты глубина почвенного разреза лимитируется
этими факторами, так же как и в горах — близким залеганием
скальных пород или сплошной массы грубообломочного материала.
Выделение генетических горизонтов почв значительно облегчается,
когда исследователь сам копает шурф — тогда все, даже не очень
яркие особенности структуры, плотности, цвета, увлажнения
становятся очевидными. Не останутся незамеченными и включения,
новообразования, которых может быть и немного, так что на стенках
шурфа, при его описании, их можно и не увидеть. Однако это не
может считаться обязательным правилом, но для начинающих
исследователей самостоятельная копка шурфа может быть очень
полезной.
Имея уже готовый разрез, необходимо зачистить его лицевую
стенку (лопатой или ножом, при этом штык лопаты поворачивается в
обратную сторону, чтобы не мешала насаженная на него рукоятка).
Одна сторона стенки сверху донизу препарируется легким втыканием
ножа, чтобы лучше проследить изменение структуры почвы, ее
плотности, цвета по граням отдельностей. Вторая часть стенки для
сравнения остается гладкой.
После этого к верхнему краю лицевой стенки подвешивается на
булавке сантиметр и на ней выделяются (прочерчиваются ножом)
генетические горизонты почвы по совокупности наблюдаемых
признаков (цвет, структура, плотность и т.д.). Весь профиль
проверяется на вскипание от десятипроцентного раствора соляной
кислоты. Это следует делать во всех случаях, в том числе на разрезах с
дерново-подзолистыми почвами, хотя, как правило, карбонаты там
вымыты на большую глубину. Могут встретиться неожиданные
случаи концентрации карбонатов и в дерново-подзолистых почвах,
если близко к поверхности залегает делювий известняка или другие
карбонатные породы, либо имеет место подпитывание почвы
жесткими грунтовыми водами, если не сейчас, то в прошлом.
М. А. Глазовская (1964) рекомендует выделение горизонтов про-
изводить как заключительный этап описания разреза, после того как
каждый из наблюдаемых параметров (цвет, влажность и т.д.) будет
описан в отдельной графе и зарисован также в отдельных колонках.
Рекомендуется, кроме опробывания соляной кислотой, сделать по
всему профилю полевое определение кислотности и легко
растворимых солей (для CI и SO4).
Далее составляется описание почвенного профиля по генетическим
горизонтам. В бланке делается схематическая зарисовка профиля
(желательно с натурными мазками из всех горизонтов) Горизонты
92
индексируются, записывается их мощность (глубина верхней и нижней
траниц от поверхности почвы в см) и далее все дру« не показатели в
следующем порядке: цвет (окраска), влажность, механический состав,
структура, плотность, сложение, новообразования, включения, наличие
и обилие корней растений, следы деятельности животных, мерзлота
(многолетняя или сезонная), граница и характер перехода в
нижележащий горизонт.
Приведем (с небольшими дополнениями) индексировку генетиче-
ских горизонтов почв, разработанную еще В. В. Докучаевым.
Горизонт Ад — верхняя часть почвенного профиля — подстилка,
войлок, грубый гумус, образовавшиеся в результате разложения опада
растений. Этот горизонт, в свою очередь, разделяется на:
Ад1- свежий, не теряющий своей первоначальной формы опад ( мор. по
терминологии французских почвоведов);
Аои- полуразложившиеся органичесие остатки с сильно изменсненной
первоначальной формой (модер);
Ао] 11 полностью разложившаяся гомогенная подстилка.
Горизонт А (Ар А/, Aj11) — гумусовый, наиболее темноокра-
шенный в почвенном профиле, в котором происходит накопление
органического вещества в форме гумуса, тесно связанного с мине-
ральной частью почвы .
Ад - дерновый горизонт часть горизонта А, густо пронизанная кор-
нями травянистых растений;
Ап перегнойный горизонт разложившаяся органическая масса;
Ат - -торфянистый горизонт.
Горизонт А2 — подзолистый или осолоделый, элювиальный,
формирующийся под влиянием кислотного или щелочного разру-
шения минеральной части. Расположен под Ао или Аг Цвет обычно
более светлый. Характеризуется обеднением гумусом и другими
соединениями, а также илистыми частицами за счет вымывания их в
нижележащие слои и относительного обогащения остаточным
кремнеземом. Связан с лессиважем, подзолообразованием и др.
Горизонт АВ соответствует элювиальной зоне (без четких
границ), переходный между элювиальньТм и иллювиальным.
Горизонты Апах — пахотный и А(пах) — бывший пахотный могут
включать в себя как гумусовый, так и ближайшие нижележащие
горизонты.
Горизонт В — располагается под элювиальным горизонтом и
имеет обычно иллювиальный характер. Это бурый, охристо-бурый,
красновато-бурый, уплотненный и утяжеленный, хорошо острукту-
ренный горизонт, где накапливается ряд веществ за счет вымывания
их из вышележащих горизонтов.
В почвах, где не наблюдается существенных перемещений веществ в
почвенной толще, горизонт В является переходным слоем к почвообразую-
щей породе. В этом случае он может записываться в скобках (В). По
гумусовой окраске горизонт В может подразделяться на: В, — с преобла-
93
данием гумусовой окраски, В2 — с более слабой и неравномерной гумусовой
окраской и В3 — подгоризонт окончания гумусовых затеков.
Горизонт Вк — горизонт аккумуляции карбонатов, с вторичным
выделением их в виде новообразований: мучнистой присыпки, налетов,
прожилок, псевдомицелия, белоглазки, дутиков, журавчиков
Горизонт G — глеевый, характерен для почв с постоянным
избыточным увлажнением, с сизой, серо-голубой или грязно-зеленой
окраской, иногда с ржавыми и охристыми пятнами.
Горизонт С — почвообразующая (материнская) порода, не
затронутая специфическими почвообразующими процессами (аккуму-
ляцией гумуса, элювиальным, иллювиальным и др.), на которой (в
буквальном смысле — из которой) сформировалась данная почва.
Горизонт Д — подстилающая горная порода, залегающая под
почвообразующей и отличающаяся от нее по своим свойствам
(главным образом по литологии). Иногда горизонтом Д называют
подстилающие плотные породы.
В случае переходного характера горизонтов, как это отчасти
отмечалось выше, их обозначают комбинированными индексами,
например: А^, А2В, ВС.
Кроме основных индексов применяется еще целый ряд дополнительных
(некоторые из них уже указывались выше):
Индексы, показывающие аккумуляцию: h — иллювиальный гумус; f — ил-
лювиальное железо, t — иллювиальная глина. Индексы, показывающие
следы аккумуляции некоторых солей: са — карбонатов кальция; cs — сульфа-
тов кальция, sa — прочих растворимых солей. Индексы, показывающие
локальную или общую цементацию: сп — наличие железистых, марганцо-
вистых или фосфатных конкреций; m — наличие плотных массивных слоев;
si наличие цементации силикатных продуктов.
Другие индексы, например:
См — почвообразующая порода мерзлая; A2g- подзолистый горизонт с
признаками оглеения; A2(g) — то же, с признаками слабого оглеения;
Bt — иллювиальный горизонт с аккумуляцией глины; Bf — иллювиально-
железистый горизонт; Вк — иллювиальный карбонатный горизонт и т.д.
В случае обнаружения погребенного горизонта индекс последнего
ставится в квадратных скобках или же сопровождается дополнительным
индексом — погр.
Предусмотреть в этой работе все случаи различной индексации так
же как и различных особенностей почв, невозможно. Необходимо до
выезда в поле ознакомиться с диагностическими признаками и
индексацией тех почв, которые могут встретиться в районе работ.
Если же в поле встретится что-то новое или непонятное,
рекомендуется как можно более тщательное описание горизонтов
(пусть временно не индексированных или не совсем правильно
индексированных) и взятие образцов, по которым в дальнейшем
можно будет определить почву.
Мощность горизонта, как указывалось выше, записывается по
положению верхней и нижней его границ по отношению к
94
поверхности в см. Например: Ао 0—2 см, А! 2—12 см, А2 12—25 см и
т.д. По такой же системе указывается в бланке глубина взятия
образцов Если мощность горизонта по лицевой стенке значительно
меняется, то система записи усложняется. Например: А, 2—12(20),
А2 12(20) —25(30) см и т.д.
Приведем порядок описания горизонтов почв по классическому
труду "Почвенная съемка" (1959). В более новых источниках часто
повторяется то же самое, иногда с небольшими вариациями, иногда с
опусканием некоторых подробностей.
Цвет, окраска. Можно рекомендовать следующие наименования
цветов (см. рис. 2.9).
Рис. 2.9. Окраска почвы, по С. А. Захарову.
Основной цвет', черный — интенсивно-черный, серовато-черный, серо-
черный, буровато-черный, буро-черный; белый — желтовато-белый, палево-
белый, розовато-белый, зеленовато-белый; желтый — буровато-желтый,
охристо-желтый, зеленовато-желтый; серый — буро-серый, темно-серый,
светло-серый, белесо-серый, зеленовато-серый, голубовато-серый, сизый;
бурый — черно-бурый, серо-бурый, темно-бурый, светло-бурый, желто-
бурый, красно-бурый, зеленовато-бурый; красный — малиново-красный,
ржаво-красный
95
Цвет почвенного горизонта — очень важный диагностический
признак, зависящий от генезиса почвы: от породы, на которой она
формируется, от климатических условий, от уровня залегания грунто-
вых вод, растительности, словом, от всех факторов и процессов, кото-
рые приводят к возникновению определенных разновидностей почв.
Есть замечательная книга А. Е. Ферсмана — "Цвет в природе
(1936), с которой каждому исследователю природы следует
ознакомиться. О цвете почвы (почвенных горизонтов) хорошо
сказано у В. В. Добровольского (1978). Так, черный цвет и его
интенсивность связаны с процессом разложения органического
вещества и накоплением гумуса, перегноя, торфа; бурый — с
накоплением окислов железа; коричневый — с одновременным
накоплением гумуса и железа; сизый — с закисными соединениями
железа; белесость и белая присыпка могут быть связаны с
элювиальными процессами — выносом растворимых веществ и
накоплением аморфного кварца или же, напротив, с иллювиальными
новообразованиями углекислого кальция — мучнистой присыпки ( ее
легко определить по вскипанию от соляной кислоты или же уверенно
предположить, исходя из общей зональной ситуации).
Кроме названных цветов можно употреблять и другие: корич-
невый, палевый или, например, ржавый, кирпичный, шоколадный.
Желательно иметь в экспедиции образцы цветовой шкалы.
Влажность почвы записывается непосредственно после ( или до )
характеристики цвета, так как цвет почвы меняется при разном
увлажнении. За основу можно принять следующие градации:
сухая почва — пылит; свежая — не пылит, слегка холодит руку;
влажная — обнаруживает признаки влажности, сжимается рукою в
комки, бумага, приложенная к почве, быстро сыреет; сырая — увлаж-
няет руку и прилипает к ней; мокрая — из стенок ямы сочится вода.
Рекомендуется также отмечать погодные условия в момент
описания и незадолго до того. Например, "ясная погода, накануне
был сильный дождь" или "ясная погода, неделю не было дождя".
Механический состав при описании почвенного разреза
определяется обычно пробой на скатывание. Для этого пробу (при
необходимости) слегка увлажняют. На рис. 2.10 показаны следующие
градации механического состава: глинистый, суглинистый, супесчаный,
песчаный. Остается добавить —- скелетный, когда проба состоит из
обломков плотных пород (хряща, щебня, гальки, валунов),
смешанных с мелкоземом. Если отбросить крупные (скелетные)
частицы, то остальная почвенная масса обнаруживает свойства одной
из перечисленных выше групп.
Суглинки делятся на легкие, средние и тяжелые. Последние
приближаются к глинам и могут давать очень тонкие и острые концы
шнура, которые при скатывании долго крутятся, не отрываясь от
основной массы. Для средних суглинков характерны более тупые
96
концы шнура и меньшая пластич-
ность. Легкие суглинки дают ко-
роткий шнур с рваными конца-
ми, слабо пластичный.
Вязкость и пластичность гли-
ны, сыпучесть песка также отно-
сятся к характеристике механи-
ческого состава.
Структура почвы (ее способ-
ность распадаться на отдельно-
сти определенной формы, (рис.
2.11) очень хорошо прослежи-
вается при рытье шурфа, когда
сбрасываемый с лопаты материал
рассыпается мелкими зернами,
угловатыми комочками, плитка-
ми, глыбами и т.д.
Обычно для определения стру-
ктуры берут из каждого горизо-
нта почвы ножом или лопатой
куски почвы и, подбрасывая их
на ладонях или разламывая при
слабом нажатии, смотрят, какую
форму и какие размеры имеют
образовавшиеся отдельности и
насколько они прочны. Струк-
туру можно рассмотреть и при
тщательном препарировании сте-
нки шурфа, а также в выбросах
из него и в отложенных для
просмотра образцах.
На рис. 2.11 изображены три
главных типа почвенных струк-
тур. Первый тип (форма округло-
многогранная, 1—11) — в левой
стороне рисунка; второй (форма
удлиненная по вертикали, 12—
17) — посередине; третий (форма
"приплюснутая", 18—22) — спра-
Рис. 2. 10. Показатели мокрого
способа определения механического
состава почвы, по Н. А. Качинскому:
1 — песок, шнур не образуется;
2 супесь, зачатки шнура; 3
легкий суглинок, шнур, дробящийся
при раскатывании; 4 — средний
суглинок, шнур сплошной, кольца,
распадающиеся при скатывании;
5 — тяжелый суглинок, шнур
сплошной, кольца с трещинами; 6 —
глина, шнур сплошной, кольца без
трещин
ва.
Ниже приводится разверну-
тый перечень типов почвенных
структур с указанием размерностей почвенных агрегатов. Начинаю-
щим полевые исследования необходимо иметь его при себе и не
экономить время на измерение структурных отдельностей. С приобре-
тением опыта необходимость в этом отпадает.
7 Зак. 3725
07
Рис. 2.11. Типичные структурные элементы почв.
I тип: 1 — крупнокомковатая, 2 — среднекомковатая, 3 — мелкоком-
коватая, 4 — пылеватая, 5 — крупноореховатая, 6 — ореховатая, 7 —
мелкоореховатая, 8 — крупнозернистая, 9 — зернистая, 10 — пороховидная,
11 — "бусы" из зерен почвы; II тип: 12 — столбчатая, 13 — столбовидная,
14— крупнопризматическая, 15 — призматическая, 16 — мелко приз-
матическая. 17 — тонкопризматическая; III тип: 18 — сланцеватая
(плитчатая), 19 — пластинчатая, 20 — листоватая, 21 — грубочешуйчатая.
22 — мелкочешуйчатая
Типы почвенных структур:
I тип. Структурные отдельности развиты равномерно по всем трем
перпендикулярным осям (общая форма отдельностей
округло-многогранная).
А. Грани и ребра выражены неясно, отдельности плохо оформлены:
Диаметр
Структура отдельностей, см
Глыбистая —
Комковатая —
крупноглыбистая
мелкоглыбистая
крупнокомковатая
среднекомковатая
мелкокомковатая
более 10
10—5
5—3
98
Б. Грани и ребра хорошо выражены, отдельности ясно оформлены:
Структура
Ореховатая - крупноореховатая
ореховатая
мелкоореховатая
Зернистая крупнозернистая
зернистая
пороховидная
Диаметр
отдельностей, мм
20 10
10- 7
7-5
5- -3
3 1
1- 0,5
II тип. Структурные отдельности более развиты по вертикальной оси
(общая форма отдельностей призмовидная, вытянутая вверх).
А. Верхушки отдельностей закруглены:
Структура
Поперечник
отдельностей, см
Столбчатая крупностолбчатая более 5
столбчатая 5- 3
мелкостолбчатая менее 3
Б Верхушки отдельностей ограничены плоскими гранями:
Структура
Призматическая - крупнопризматическая
призматическая
мелкопризматическая
тонкопризматическая
Поперечник
отдельностей, см
более 5
5—3
3—1
менее 1
III Тип Структурные отдельности более развиты по двум
горизонтальным осям и укорочены по вертикальной оси
(общая форма отдельностей уплощенная).
Структура
Толщина (верти-
кальная ось) мм
Плитчатая
(с хорошо развитыми
горизонтальными пло-
скостями спайностей)
сланцеватая
плитчатая
пластинчатая
.' тая
более 5
5—3
3—1
менее 1
99
Чешуйчатая
(небольшие, отчасти
изогнутые горизонта-
льные плоскости спай-
ности)
Линзовидная
(отдельности снизу и
сверху ограничены
сферическими повер-
хностями)
скорлуповатая
грубочешуйчатая
мелкочешуйчатая
крупнолинзовая
мелколинзовая
чечевичная
более 3
3—1
менее 1
более 10
10—3
менее 3
Примечание. Почвенные агрегаты менее 0,5 мм относятся к
микроструктуре. Почвы с такими мелкими отдельностями в поле условно
считаются бесструктурными.
Плотность почвы также, как и структура, хорошо определяется
при копке ямы и прослеживается по стенке шурфа. При этом можно
руководствоваться следующим:
очень плотная или слитная почва — копать невозможно, приходится
долбить, острие ножа не входит в почву, нож оставляет на стенке тонкую
глянцеватую черту;
плотная почва копается с зрудом, кончик ножа при нажиме входит в
почву на 1—2 см, черта от ножа более глубокая, с тусклым отблеском;
слабоуплотненная почва легко копается и при выбросах рассыпается на
отдельности, нож входит в стенку довольно свободно на несколько
сантиметров, черта от ножа глубокая, ровная или шероховатая, без блеска;
рыхлая почва сыплется;
пухлая почва при надавливании легко сжимается, нога оставляет глубокий
след ( например, свежеобработанные почвы садов и огородов, пухлые
солончаки и т.д.).
Сложение — порозность (или трещиноватость) почвы.
Понятие порозности включает в себя как размер пор или трещин,
пронизывающих почву, так и их обилие.
По размеру пор различают:
Сложение Диаметр
(пористое) пор, мм
Тонкопористое менее 1
Пористое 1—3
Губчатое 3—5
Ноздреватое
или дырчатое 5—10
Ячеистое более 10
трубочки, канальцы
внутри структурных
отдельностей или
сплошной почвенной
массы
100
В том случае, если почва обладает тонкопористым сложением,
удобно пользоваться лупой. По обилию пор различают:
Пористость почвы
(обилие пор)
Слабопористая
Пористая
Сильнопористая
Промежутки между
порами,см
1,5 и более
1
0,5 и менее
По размеру трещин различают:
Сложение Ширина трещин,
мм
Тонкотрещиноватое
Трещиноватое
Щелеватое
менее 3
3—10
более 10
трещины между структурными
отдельностями или в бесструк-
турной почвенной массе
Новообразования возникают в почве в процессе ее формирования и
представляют собой различные формы скопления веществ, выделяю-
щихся на общем фоне почвенной массы. Новообразования сульфатов,
хлоритов, гипса, карбонатов, окисей железа, аллюминия и др., закиси
железа, кремнезема имеют разную окраску и разнообразные формы.
Легкорастворимые соли — хлориды (NaCl, MgCl, КС1) и сульфаты
(Na2SO4 и MgSO4) дают новообразования белого цвета — налеты и выцветы,
корочки, крапинки, "червячки", жилки, щеточки "инея".
Выделения гипса также могут давать белые крапинки, "точки", жилки,
натечные "бородки", кристаллы, друзы и целые прослойки (коры).
Карбонаты (СаСО3 и MgCOj) дают белого цвета "сединку", "плесень",
псевдомицелий (или лжегрибницу), белоглазку, журавчики, дутики, желваки,
"бородки", сплошное или пятнистое пропитывание почвенной массы.
Окислы (FeOj, А1О3, МпО, Р2О5) образуют ржавые, охристые, красные,
бурые и черные образования в виде натеков, примазок, псевдофибров,
рудяковых зерен, дробин, желваков, полос, прослоек и плит (ортштейн,
жерства).
Закиси железа дают сизые или зеленоватые пленки, примазки, разводы,
буреющие на воздухе, или белые жилки вивианита, приобретающие на
воздухе синюю окраску.
Кремнеземы образуют белую "присыпку", пятна, тонкие прожилки и
"бородки".
Несмотря на обилие и разнообразие форм новообразований,
полевое их определение в подавляющем большинстве случаев не очень
сложно. Знание процессов почвообразования и характерных
новообразований для разных зональных условий и разных типов почв
101
позволяет избегать многих ошибок. Кроме того, все новообразования
углекислого кальция (карбонаты) легко распознаются по реакции на
соляную кислоту, а новообразования хлористого натрия — по
соленому вкусу.
Что же касается множества названий, употребляемых для
определения разных форм новообразований, то, в случае затруднений,
следует просто описать своими словами размеры, форму, плотность,
цвет новообразований, не давая им собственного названия.
Включения — валуны, гравий, галька, кости, черепки, кирпичи и т.д.—
предметы, встречающиеся в почве, но не связанные непосредственно с
почвообразованием.
В горных условиях, а часто и на равнине ( в моренных областях, на
зандровых равнинах, в местах выходов на поверхность или близкого
залегания скальных или полускальных пород) наличию в почве
каменистого материала приходится уделять специальное внимание.
При визуальном определении степени покрытия почвы камнем
можно принять следующие градации каменистости почв\
5— 10% — слабокаменистые, 10—20% — среднекаменистые,
20—40% — сильнокаменистые, более 40% — очень сильнокаменистые
Для более точного определения каменистости выбираются учетные
площадки размером 1—4 м2, на которых определяется объем
каменных включений (не менее 5 см в диаметре) в 30-саниметровом
слое почвы.
В "Общесоюзной инструкции. " (1973) предлагаются следующие
разграничения почв по объему каменного материала, находящегося,
как на поверхности почвы, так и в 30-сантиметровом слое: малокаме-
нистые — 5—20 м3/га ; умеренно каменистые 20—50;
многокаменистые 50—100; очень много каменистые — более
100 м3/га.
Следует также указывать размеры каменных включений и их
состав.
Корневую систему и формы жизнедеятельности организмов (ходы
червей и их выбросы — копролиты, ходы грызунов — кротовины и
др.) тоже можно рассматривать как включения. Они могут
описываться как для каждого горизонта, так и в конце, но
обязательно с указанием, где наблюдается наибольшее
сосредоточение корней, кротовин, копролитов и пр. При
ландшафтно-геохимических исследованиях важно определить (хотя
бы ориентировочно) процент корней, содержащихся в каждом
горизонте от общего их объёма.
Например, объем корней в горизонтах А,- 50%, В -30, С—20%,
102
что в сумме составляет 100%.
Мерзлота может быть явлением сезонным либо постоянным.
Наличие и формы проявления мерзлоты указываются в бланке наряду
с другими признаками почвенных горизонтов.
Описание каждого горизонта почвенного профиля заканчивается
указанием на четкость и форму его границы с нижележащим
горизонтом. По степени выраженности границы можно подразделить
на: резкие — изменения происходят в слое менее 5 мм, четкие — 5—25
мм, ясные — 25—60 мм, постепенные — 60—130 мм, расплывчатые
(диффузные) — изменения происходят на расстоянии более 130 мм.
Можно принять и более простую шкалу, переход: 1) резкий — 2—3
см, 2) ясный —3—5 см, 3) постепенный — более 5 см.
По форме границы могут быть: сглаженные — с небольшими
неровностями, волнистые — граничная поверхность имеет широкие
(при их небольшой глубине) относительно правильные "карманы",
неровные — граничная поверхность имеет "карманы", глубина
которых превышает ширину, разорванные — прерывистые границы.
Могут встретиться границы мелкоязыковатые и языковатые —
"языки" вышележащего горизонта (часто А2) могут разрывать
границы нескольких горизонтов, проникая далеко в глубь почвенного
профиля. Такие явления необходимо также фиксировать с указанием
размеров языков.
Все перечисленные свойства почв, определяемые в поле визуально,
дают подробную характеристику, позволяющую по сочетанию
генетических горизонтов и степени их развитости назвать почву.
Полное название должно включать в себя наименование типа и
подтипа почвы; разновидность механического состава по верхнему
горизонту; состав почвообразующей и подстилающей породы, в
случае близкого к поверхности залегания другой породы. Например:
почва дерново-среднеподзолистая супесчаная на флювиогляциальных
песках, подстилаемых моренным суглинком. При почвенной съемке
профиль почвы считается двучленным, когда подстилающая порода
залегает на глубине до 1 м о> поверхности. В ландшафтных
исследованиях подстилание, по возможности, указывается и при
более глубоком залегании другой породы (примерно до 1,5 м) , т.к. и
при такой глубине смена пород оказывает существенное влияние на
процесс почвообразования и на весь природный комплекс.
На карту также наносится индекс почвы по принятой системе.
Например: Пд2 сс/ ПС150 означает — дерново-среднеподзолистая
среднесуглинистая почва на покровных суглинках, глубина шурфа 150
см В случае моренного подстилания индекс может получить
следующий вид: Пд2 сс/ ПС120+Мсугл 150 . Это означает — дерново-
среднеподзолистая среднесуглинистая почва на покровных суглинках,
подстилаемых с глубины 120 см моренным суглинком. Многоточия
103
после цифры глубины ставятся тогда, когда порода не пройдена до ее
нижней границы.
Может встретиться и трехчленный и еще более сложный
почвенный профиль.
При частом чередовании слоев (например, песков, супесей,
суглинков) допустимо выделение всей пачки слоев в один почвенный
горизонт, если по другим признакам ( гумусированности, ожелезне-
нию и т.д.) он не делится на части. Такая ситуация часто встречается в
поймах рек, где могут быть широко распространены пойменные
слоистые легкосуглинистые глееватые почвы на слоистом супесчано-
суглинистом аллювии. Почвенный индекс при этом может иметь
такой вид: Адсл г'лс/Асуглпесч 100
2.7. Прочие наблюдения
Дендрохронологические исследования.
Основы дендрохронологии были заложены в России еще в конце
прошлого века трудами А. Н. Бекетова (1868), Ф. Н. Шведова (1892),
Д. И. Менделеева. Позже это направление успешно развивалось за
рубежом (известная школа американского ученого А. Э. Дугласа и
др.), а затем и в нашей стране.
Из обширного списка литературы, помещенного в первой в
мировой науке монографии по дендроклиматическим исследованиям
Т. Т. Битвинскаса (1974), мы порекомендуем работы: Э.Д.Лобжа-
нидзе(1961), Р. Ю. Пахальниса (1972), "Фитоиндикационные методы в
гляциологии" (1971), С. Г. Шиятова (1970), Н. G. Fritts (1965),
Е. Schulman (1956).
В 1975 г. вышла книга К.Н.Дьяконова "Влияние крупных рав-
нинных водохранилищ на леса прибрежной зоны, где дана методика
дендрохронологических исследований, выполненных с использова-
нием ландшафтного подхода с целью решения географической задачи
влияния затопления и подтопления на лесорастительные условия. В
другой работе (Дьяконов и др., 1980) с помощью дендрологического
метода решается прямо противоположная задача — выявление
влияния осушительных мелиораций на биологическую продуктив-
ность леса (на примере долинно-зандрового ландшафта Мещёры).
В настоящее время появилось достаточно много работ, освещаю-
щих использование дендрохронологического метода в комплексных
физико-географических исследованиях. Можно уже говорить о
появлении нового направления — дендроландшафтологии, наряду с
традиционными — дендрохронологией и дендроклиматологией.
Общей методологической базой исследования (с применением
дендрологического метода), по К. Н. Дьяконову, служит биоцено-
тическое и ландшафтоведческое учение о лесе, как о сложной эколо-
гической системе, в основе которой лежит взаимосвязь и
104
взаимообусловленность компонентов биогеоценоза (фации).
Для изучения временных изменений прироста древесины на
территории Восточно-Европейской равнины чаще всего используется
сосна обыкновенная (Pinus silveStris L.), ель обыкновенная (Picea
excelsa Link.) лиственница сибирская (Larix sibirica Ldb.) и
европейская (L. decidua Mill.). В горных районах — сосна горная
(Pinus montana Mill.), стланниковые древесные породы. В районах
Средней Азии — долголетние виды арчи (можжевельников —
Juniperus sp.). Возможно использование дуба, ясеня, в меньшей
степени — березы, черной ольхи, осины ( в связи с затрудненностью
прослеживания и измерения годичных колец).
У деревьев, растущих в экстремальных условиях (близ северных и
южных границ своего распространения — на равнинах, у верхних
границ — в горах или в подверженных сильным ветрам приморских
районах) наблюдаются случаи выпадения годичных колец. Одновре-
менно у одного и того же дерева, в зависимости от местных и
микроклиматических условий, годичные кольца могут быть асиммет-
ричны. И то и другое несколько осложняет работу.
По Т. Т. Битвинскасу (1974), при закладке пробных площадей
рекомендуется: а) пробные площади закладывать в однородных по
составу, возрасту и полноте древостоях; особенно важно, чтобы
пробные площади были однородны по типу леса и условиям
местопроизрастания деревьев; б) в пробную площадь желательно
включать не менее 200 деревьев; в) для пробных площадей составлять
графики высот, приводить таксационные характеристики, давать
описание мохового, травяного, кустарничкового ярусов, а также
подлеска, рельефа и микрорельефа исследуемых насаждений. Добавим
— подроста и почвенного профиля. Уточним также, что это должна
быть одна фация, в крайнем случае, группа однотипных фаций.
В зависимости от поставленной задачи пробные площади могут
быть привязаны к доминирующим фациям различных ландшафтов. И
тогда по полученным результатам можно будет выявить синхрон-
ность (или асинхронность) колебаний прироста древесины в
изучаемых ландшафтах в зависимости от общих изменений
гидроклиматических условий. Может понадобиться расположить
пробные площади по линии профиля, когда, как отмечалось выше,
основной целью служит выявление реакции древостоя на колебание
уровня грунтовых вод (подтапливание или осушение) и местных или
микроклиматических условий под воздействием геотехнических
систем (водохранилищ или осушительных каналов).
Во всех случаях важно, чтобы выбор площадей и далее —
модельных и учетных деревьев —. был подчинен определенной идее.
(На модельных деревьях анализ годичных колец производится по
спилам, на учетных — по кернам, взятым специальным буром с
живых, не спиленных деревьев.)
105
Дендрологические керны берутся возрастным буром Преслера.
Ограничительный момент — длина его (не более 40 см). Когда
изучается не весь период роста дерева, а его последние годы (десяти-
етия) можно пользоваться более короткими приростными бурами.
Керны (цилиндрики древесины) берутся на высоте 1,3 м от земли
(или от поверхности приствольного повышения, если оно есть).
Желательно выбирать цилиндрическую форму ствола. Для большей
надежности, имея в виду возможность неодинакового прироста по
радиусам, следует брать образцы с разных сторон одного и того же
дерева, начиная с северной и далее (по часовой стрелке) — с
восточной, южной и западной.
Керны очень хрупки. Хранить их надо в специальных пластмас-
совых коробках (разработанных в Латвии), либо в фотографических
кюветах, вставленных одна в другую, с днищами, покрытыми тонким
слоем пластилина, либо просто в картонных коробках, где каждый
керн помещается в специально изготовленный вкладыш. В каждую
коробку можно поместить 20-50 кернов.
По Т. Т. Битвинскасу, расчет средней ширины годичных колец
насаждений по 25—50 учетным деревьям дает показатель точности
7—10%, по 100 деревьям — около 5, по 500 — 2,2% и т.д.
За день (7 ч) рабочая пара (специалист и рабочий) могут взять до
60 длинных (40 см), 120—170 средней длины (20—25 см) или 200—250
коротких (2—5 см) образцов на одном участке.
Модельные деревья берутся значительно реже. Они спиливаются
на небольшой высоте над поверхностью земли. Образцы спилов
отбираются в разных частях ствола. Их назначение — определение
изменчивости в приросте древесины в зависимости от возраста дерева,
а также уточнения общего объема древесины. Для подсчета
количества и ширины годичных колец шероховатая поверхность
спила специально обрабатывается (шлифуется).
Взятие отдельных образцов для дендрохронологических наблюде-
ний можно совмещать с геофизическими исследованиями геомасс
ПТК (см. гл. 5).
Не рекомендуется брать спилы или керны с деревьев больных,
поврежденных или гнилых, за исключением тех случаев, когда
выясняется вопрос влияния вредителей, заболеваний, механических
травм, пожаров и т.п. на прирост древесины.
Существуют и еще нередко применяются традиционные простей-
шие методы подсчета и измерения ширины годичных колец по кернам
с помощью бинокулярной лупы (микроскопа) МБС—1 с 16- или
8-кратным увеличением, позволяющим достигнуть точности 0,1—0,05
мм. Для спилов деревьев более пригоден МБС—2. Работа эта
кропотливая и требует большой тщательности. Для того, чтобы избе-
жать ошибок в подсчете, рекомендуется делать на образце пометку
иглой или химическим карандашом через каждые 5 или 10 колец
106
Один техник за рабочий день (7 ч), пользуясь микроскопом
МБС—2, может сделать от 1700 до 2500 измерений. Для более грубых
расчетов, по пятилетним и другим периодам, можно использовать
миллиметровую линейку.
Б. Эклундом изобретен прибор, состоящий из стереоскопического
микроскопа с макро- и микронаводкой электрического импульсопе-
редаточного механизма и суммирующего устройства, который
записывает ширину каждого кольца и их общую ширину. Б. Винт
дополнил этот прибор приставкой для рисовки графика изменения
ширины годичных колец и установкой, приготавливающей данные
для ЭВМ (в виде перфолент), а также механизмом, выдающим данные
в табличной форме. Сконструированы приборы, позволяющие, кроме
ширины кольца, фиксировать в нем по различию плотности раннюю и
позднюю древесину (Г. Пожье).
Измерения начинаются с внешнего кольца. Если керн брался летом
с живого дерева, то первое кольцо измеряется, но в дальнейшие
расчеты не входит.
При хранении (1—2 и более суток) керны высыхают и укорачива-
ются на 3—5% своей первоначальной длины. Для удобства работы их
следует размочить в воде, и тогда они станут длиннее своего
естественного состояния на 1—2%, что практически не влияет на
точность измерений. В то же время влажные срезы более яркие и легче
зачищаются. Необходимость в зачистке керна возникает в том случае,
если годовые кольца узкие и неясные или же границы между ними
смазаны недостаточно острым буром.
Керны березы, осины, черной ольхи обязательно размачиваются и
еще дополнительно просвечиваются снизу в связи с менее четкой
выраженностью годичных колец.
Дальнейшая обработка и анализ полученных материалов — самая
интересная, но и самая сложная задача. Для разных целей
потребуются разные приемы, учет одних факторов и исключение
влияния других. Различные методы описаны в названых выше
источниках (см. с. 104). Во всех случаях необходимо для расчетов
знать ширину колец и ее изменчивость во времени и пространстве.
Из других видов наблюдений упомянем геологические, микро-
климатические, гидрологические, зоогеографические.
Геологические наблюдения производятся, в основном, на специ-
ализированных точках — естественных обнажениях и карьерах. Их
цель — ознакомление с конкретной геологической обстановкой в
дополнение к сведениям, почерпнутым из литературных и фондовых
источников. Производится описание выходов пород, их состава и
условий залегания, делаются зарисовки. Самостоятельного значения
эти наблюдения, как правило, не имеют, но как дополнение к уже
имеющимся геологическим данным они используются постоянно.
Микроклиматические наблюдения производятся обычно на основ-
107
ных или опорных точках комплексного описания (чаще по профилю
— ландшафтной катене). Для них существует своя методика.
Основной принцип — единовременность определения метеорологи-
ческих элементов на разных точках, расположенных в разных
физико-географических условиях. Это создает известные трудности в
проведении наблюдений (требуется много приборов и людей
одновременно). Поэтому такие наблюдения производятся не одновре-
менно с описанием точек, а специально, по заранее выбранному
профилю, на тех же точках, которые описаны (или будут описаны).
Полученные данные можно с известной уверенностью распространять
на значительную площадь, обладающую аналогичными физико-гео-
графическими условиями.
Методы микроклиматических наблюдений изложены во многих
публикациях: Е. И. Несмелова, М. Г. Филиппова (1996); В. Н. Ада-
менко (1985); Наставление метеорологическим станциям и постам,
1980 и т.д.
Гидрологические наблюдения в полевой период комплексных
физико-географических исследований производятся на малых естест-
венных гидрологических объектах и на колодцах. Большие реки и
озера, как правило, хорошо изучены регулярными наблюдениями
гидрометеослужбы, и разрозненные замеры случайного сезона мало
что могут прибавить к тем систематическим характеристикам, кото-
рые уже имеются по этим объектам. К тому же исследования на них
слишком специальны и не могут производиться одновременно с
комплексным физико-географическим изучением территории, а
требуют особой программы, других видов снаряжения, оборудования
и средств передвижения.
В то же время наблюдения над малыми объектами почти всегда
дают много нового материала, нигде еще не зарегистрированного,
или, может быть, повторяют такие же кратковременные и редкие
наблюдения гидрометеослужбы, и тем самым дают более надежную
характеристику объекта. Для родников записываются условия выхода
вод на поверхность, порода водоносного и нижележащего
водоупорного горизонтов, замеряется расход воды. В ручьях и
небольших речках замеряются скорость течения и расход,
записываются сведения о ширине и глубине водотоков, отмечаются
следы подъема вод в половодье, характер донных наносов, наличие и
видовой состав водных растений.
Для озер описывается форма и глубина, а также донные отложения
и растительность.
Во всех случаях фиксируется цвет, запах, мутность, вкусовые
качества воды. Разумеется, что водный объект нельзя "вынимать" из
окружения, поэтому его характеристика дополняется краткими
сведениями о берегах и прилегающей территории, а также об ант-
ропогенном воздействии, прямом или косвенном.
108
Внимательному наблюдению подвергаются колодцы. В них
замеряется глубина зеркала воды и дна колодца, определяется
качество воды. В отдельных случаях производится пробная откачка
для замера дебита.
Работа над колодцем, более чем всякая другая, может вызвать
недовольство местных жителей. Необходимо получить на нее
разрешение владельца или органа общественной власти.
В зависимости от масштаба работ и программы экспедиции,
водные источники обследуются сплошь по всей территории (крупный
масштаб, мелиоративная ориентация работ) или же выборочно, в
наиболее типичных местах. Записи производятся в дневниках или
специальных бланках, журналах.
Для более глубокого ознакомления с методами гидрологических
исследований можно использовать специализированные источники:
К. К. Эдельштейн (1972); Б. Б. Богословский (1982); В. М. Евстигнеев
(1982); А. А. Лучшева (1983); В Н. Михайлов, А. Д. Добровольский
(1991); Общая гидрология (1991) и др.
Зоогеографические наблюдения могут являться частью комп-
лексных физико-географических исследований, но они также очень
специфичны по своей методике, требуют особой подготовки, так что
и проводятся они обычно не попутно, а специально. Однако
пренебрегать попутными зоогеографическими наблюдениями все же
не следует. Рекомендуется отмечать не только животных, птиц и
других представителей фауны, встреченных на точках описания или
по маршруту, но и следы их пребывания. Например, помет лося или
следы его кормежки (обглоданные стволы и ветки осины и других
деревьев), пятна разрытой кабанами земли, выбросы крота, гнезда
птиц и т.д.
Некоторые источники:
Н. В. Тупикова (1969); Л. В. Комарова (1979); Общая и региона-
льная териогеография. 1988.
Наблюдения на точках дают фактический материал, по мере
накопления которого у исследователя складывается представление об
основных взаимосвязях между отдельными компонентами природы и
между разными ПТК, а также об условиях хозяйственного использо-
вания территории.
Маршрутные наблюдения между точками комплексных описаний
дополняют последние и фиксируются в дневнике. По своему содержа-
нию и объему они могут быть очень различными в зависимости от
масштаба и целевого назначения исследований. При крупном
масштабе точки комплексного описания зачастую закладываются в
соседних комплексах. По маршруту отмечаются те небольшие
изменения, которые удается заметить по сравнению с уже описанной
точкой, размеры и конфигурация ПТК, характер перехода к другому
109
комплексу. Если маршрут проходит через природные территориа-
льные комплексы, в которых не запланировано комплексное описание
точек вследствие того, что аналогичные комплексы уже были описаны
ранее, то по маршруту делается краткая дневниковая запись вновь
встреченных ПТК с элементами сравнения с уже описанными.
Средний и мелкий масштабы работ характеризуются "разбро-
санностью" точек, значительными расстояниями между ними. Роль
маршрутных наблюдений усиливается. Большое внимание уделяется
структуре природных территориальных комплексов, активным
ландшафтообразующим процессам, характеру хозяйственного испо-
льзования и антропогенным изменениям природных комплексов.
2.8. Сбор образцов и других натурных экспонатов
Сбор образцов в поле не может носить случайный характер, так
как каждый образец должен быть документирован (снабжен
этикеткой и записан в бланк или дневник), тщательно упакован,
транспортирован, а это требует и времени и средств. Поэтому надо
всегда определять заранее, для чего и сколько будет собрано образцов
и экспонатов.
Гербарий и образцы растений. Если отряд не имеет особого задания
по сбору гербария для музея, кабинета, лаборатории, то по ходу
самих комплексных физико-географических исследований в гербарий
берутся лишь те виды растений, которые требуют определения.
Каждый вид собирается в нескольких экземплярах (не менее трех) и
укладывается в папку, в стандартные листы бумаги (30—40 см). В
этикетке записывается название экспедиции, номер точки, условия
местообитания, дата сбора и фамилия собравшего. Сушка
производится в туго перевязанных гербарных сетках, подвешенных на
воздухе, в тени. В первое время ежедневно меняются не только
прокладки, но и сами "рубашки", в которых лежат растения (обычно
это сдвоенные листы с клапаном). Позже, когда растения уже
существенно подсохнут, можно ограничиваться сменой только
прокладок. Впрочем, процесс сушки сильно зависит от того, какие
растения засушиваются. Злаки, как правило, высыхают быстро, не
доставляя хлопот, а какие-нибудь суккуленты будут мокнуть, чернеть,
плесневеть и т.д., и бороться с этим очень трудно.
При сборе растений в гербарий следует соблюдать общепринятые
правила: каждое растение берется целиком, включая верхнюю часть
корневой системы; если растение слишком крупное, то в гербарий
закладываются его отдельные характерные части; по возможности, в
гербарий должны попасть и цветы и семена (плоды) или хотя бы что-
то одно.
Собранные растения сохраняются под условными названиями до
полного их определения
ПО
Если можно надеяться определить некоторые растения самим
(стоит только посидеть вечером с определителем или обратиться за
помощью к агроному), то вместо гербария можно принести на базу
образцы в букете, поместив его в полиэтиленовый пакет, чтобы
растения не слишком завяли.
Растения и растительные остатки могут быть собраны и для других
целей. Так, на опорных точках могут браться образцы для
сопряженных геохимических анализов. Могут понадобиться спилы и
керны деревьев для дендрохронологических исследований. Для таких
сборов необходимо ознакомиться со специальными методиками.
Почвенные образцы, как правило, собираются в значительном
количестве. При крупномасштабных исследованиях, ориентирован-
ных на оценку сельскохозяйственных земель, количество образцов,
подлежащих различным видам анализов, определяется инструкцией
почвенной съемки. В других случаях образцы могут быть собраны в
ином объеме, предусмотренном программой работ. Часть образцов
заранее берется только для повторного просмотра на базе (смотровые
образцы). Они могут иметь произвольные размеры и упаковку,
сокращенную документацию. Образцы же, предназначенные для
анализов, должны быть весьма тщательно документированы,
высушены, упакованы.
Почвенные образцы берутся из каждого генетического горизонта,
но не реже, чем через 50 см. В случае большой мощности горизонта из
него берется два, гри образца. Образец вырезается ножом или
насыпается, в случае рыхлой почвы. По вертикали образец не должен
быть более 10 см. Исключение делается только для пахотного
горизонта, который берется на всю его мощность. В бланке
записывается номер образца и глубина от поверхности его верхней и
нижней границы. Например: 1) 0—22; 2) 25—30; 3) 35—45 и т.д.).
Размеры (вес) образца зависят от того, для каких анализов он
предназначен. Если это генетические образцы, которые будут
подвергнуты довольно полному анализу, то их размеры должны быть
не менее кубического дециметра. Если же это массовые агрохими-
ческие образцы, взятые на гумус, кислотность, азот, фосфор, калий из
одного или двух верхних горизонтов, то их объем может быть в два
раза меньшим.
В этикетке записывается название экспедиции, номер точки,
мощность горизонта и глубина взятия образца (в виде дроби), дата,
фамилия собравшего. Этикетка пишется простым карандашом,
свертывается внутрь написанным и кладется так, чтобы она
минимально пострадала при перевозке. Если образец упаковывается в
бумагу (обычно в крафтовую), то этикетка заворачивается в угол
листа или закладывается иначе, но так, чтобы она не соприкасалась
непосредственно с образцом. В мешочках этого избежать не удается.
111
Геологические сборы тоже должны иметь определенную цель.
Образцы могут браться для уточнения (или определения) состава,
генезиса, возраста пород, для сопряженных геохимических анализов.
Часть сборов может иметь временный характер (для повторного
просмотра) Образцы для анализов тщательно документируются и
упаковываются.
Археологические или единичные интересные фаунистические наход-
ки также следует документировать и транспортировать на место
камеральных работ для передачи заинтересованным организациям и
лицам. Если же шурф попал на древнюю стоянку или захоронение, то
раскопок вести нельзя, а нужно сообщить о находке археологам.
Палеогеографические образцы собираются в том случае, если
обследуемое обнажение или разрез представляют особый интерес для
установления стратиграфии отложений и палеогеографии четвертич-
ного периода (ископаемые торфяники, озерные отложения). Здесь своя
методика взятия образцов, с которой надо ознакомиться. Основное же
правило состоит в том, чтобы брать в качестве образца как можно
более тонкий слой породы (для того, чтобы не захватить в один
образец разновозрастные горизонты). Очень велика также
требовательность к чистоте образца (для упаковки используется
пергамент или калька). Большая частота взятия образцов по
обнажению — также необходимое условие полноценности образцов.
Размеры образцов могут быть очень небольшими.
Образцы воды берутся для сопряженных геохимических анализов,
либо просто для характеристики вод территории. Нередко пользуются
стеклянными бутылками объемом 0,5 л. На каждой точке обычно
берется 2 л, т.е. 4 бутылки. Тщательно вымытые бутылки в последний
раз ополаскиваются водой из того источника, откуда будет взята
проба, заливаются доверху и закрываются резиновой соской. К
горлышку привязывается этикетка. Транспортируются бутылки в
обычных деревянных или металлических ящиках с ячейками. В
последнее время стали широко применяться полиэтиленовые
канистры и фляги. Для некоторых видов анализов требуется особая
консервация воды, а иногда и больший объем проб.
Образцы для сопряженных геохимических анализов (почв, пород,
растений, вод) берутся, как правило, не на одной точке, а на
нескольких, по катене — от элювиальных фаций до супераквальных.
Образцы почв, в отличие от описанного выше способа, приме-
няемого в ландшафтном профилировании и картографировании, для
ландшафтно-геохимических анализов берутся не из средней части
генетического горизонта, а по всей его мощности. Рекомендуется
бороздчатый способ, при котором каждый образец выскребается или
вырезается ножом от верхней границы горизонта до нижней. Чем
меньше мощность горизонта, тем шире и глубже должна быть
борозда, с тем, чтобы общий вес образца достиг 0,5 кг. При
112
очень малой мощности горизонта борозды вообще не получается,
приходится выбирать почву ножем по всей ширине лицевой стенки,
строго следя за тем, чтобы не захватить лишнего материала из
смежных горизонтов.
От образца, предназначенного для различных видов анализов
(механического, минералогического, валового химического и других)
отбирается средняя проба весом 50 г для спектрального полуколи-
чественного анализа Отдельно отбираются новообразования, по
возможности в таком количестве, чтобы можно было сделать шлифы
для изучения минералогического состава, а также произвести валовой
и спектральный анализы.
Если в программе работ предусмотрен микроморфологический
анализ, то для него берутся образцы с ненарушенной структурой. Это
должны быть микромонолиты, помещенные в маленькие коробочки.
После просушки образца свободное пространство в коробочке
закладывается ватой или бумагой для сохранения структуры почвы
при транспортировке.
Для каждого почвенного горизонта рекомендуется определить
объемный вес и полевую влажность почвы (Роде, 1960). Знание
объемного веса необходимо при последующих пересчетах данных
химических анализов из весовых процентов в объемные и для
получения величин общего объема отдельных элементов в ярусах
природного комплекса. Определение объемного веса и полевой
влажности позволяет также рассчитать соотношение твердой, жидкой
и газообразной фаз в профиле изучаемой фации.
Образцы растений берутся таким образом, чтооы вес сухой массы
составлял не менее 300 г. Наиболее сложен отбор проб древесной
растительности. Необходимо отдельно отбирать: листья или хвою,
тонкие ветви до 1 см в диаметре, более толстые ветви, кору на высоте
около 1 м от земли, корни ( отдельно тонкие — до 1 см в диаметре и
толстые), шишки, желуди, сережки, образцы древесины ствола.
Последние берутся из модельных деревьев (см. раздел 2.6.6.). Из
каждого отрезка ствола отпиливается для анализов пластинка
толщиной 1—2 см, весом 1,5—2 кг. Она же служит для выявления
процесса роста дерева (по годовым кольцам). Образцы кустарников
берутся по тому же принципу, как и древесных пород.
Для определения аналитических данных смешанного травяного
покрова можно использовать укосы пробных площадок. Однако,
помимо этого, представляет интерес взятие проб отдельных видов
растений, особенно доминантов. Из более редких растений предпо-
чтение отдается тем, у которых развита глубокая корневая система.
При этом, у кустарничков и полукустарничков с одревесневшими
стеблями стебли берутся отдельно от листьев.
Корни лучше собирать после срезания надземной массы растений.
Их осторожно подкапывают и вытаскивают, несколько раз (по мере
113
8 Зак. 3725
< ушки) отряхивают от земли, чистят мягкой щеткой, но не моют,
обы избежать выщелачивания части веществ. Толстые и тонкие
корни, как отмечалось, берутся отдельно. Все образцы этикируются,
сушатся, затем измельчаются ножницами или руками.
Пробы воды берутся из шурфа, а также из родника, ручья, реки,
озера, расположенных в нижней части изучаемой катены.
Донные отложения и образцы водных растений (и животных)
отбираются после комплексного описания водоема (с профильной
ирисовкой). Они быстро просушиваются, чтобы остановить микро-
биологические процессы, могущие повлиять на результаты анализов.
Фотографии, сделанные в поле, могут служить дополнительным
документальным фактическим материалом. Основное требование при
гом — точная привязка и датировка кадров (где и когда сделан
снимок). Эти сведения обычно записываются в дневнике вместе с
амечаниями о содержании кадра. Поседние необходимы, так как то,
тго мы ясно видим в поле, не всегда отчетливо видно на снимке.
Возможности получения точной документальной информации
/тем фотографирования непрерывно возрастают вместе с развитием
г ехники фотографирования (различные системы фотоаппаратов,
широкоугольные объективы, телеобъективы, насадочные кольца для
г акросъемок, цветная фотография, приспособления для получения
омелтального фотоизображения и т.д.). Начинает применяться кино-
и видеосъемка.
2.9. Ландшафтное профилирование
андшафтное профилирование — один из основных методов
омплексных физико-географических исследований. На комплексных
профилях, как нигде более ярко выявляются ландшафтные катены —
ряды сопряженных фаций и урочищ, составляющих морфологическую
1 груктуру ландшафтов, определяются доминирующие, субдоминант-
‘ ые и дополняющие урочища и их приуроченность к формам рельефа,
л ттологии, уровню залегания грунтовых вод и т.д. По конкретным
наблюдениям на профиле возможно выявить закономерности, прису-
щие более крупным ПТК.
Составление комплексных физико-географических профилей, изу-
чение на их примере сложных и многосторонних взаимосвязей в
природе, истории развития и современной динамики ПТК может
явиться либо самостоятельной задачей, либо вспомогательным
этапом работ в целях ландшафтного картографирования или
физико- географического районирования.
Выбор линии профиля производится с тем расчетом, чтобы
поофиль пересек все наиболее характерные для исследуемой
территории формы рельефа, учитывается также разнообразие
еслогического строения и современного растительного покрова.
Наиболее типичное заложение профиля, по М. А. Глазовской,— от
местного водораздела к водоприемнику (ручью, речке, озеру)
изображено на рис. 2.12.
Рис. 2.12. Схема расположения ландшафтно-геохимических профилей и
мест заложения вертикальных профилей фаций (элементарных ландшафтов):
I — элювиального, II — трансэлювиального, III — трансэлювиально-
аккумулятивного, IV — супераквального, V — субаквального; 1 — коренные
породы, 2 — обломочная кора выветривания, 3 — глинистая кора выветри-
вания, лежащая in situ, 4 — делювий, 5 — аллювий, 6 — шурфы описания и
отбора образцов почв, пород, вод
М. А. Глазовская (1964) рекомендует закладывать необходимый и
достаточный минимум точек, где помимо комплексных описаний
отбираются образцы для сопряженного геохимического анализа.
Такие точки необходимо разместить в элювиальных условиях — одну
при хорошей дренированности междуречной поверхности, или две, в
случае чередования элювиальных и элювиально-аккумулятивных
(часто гидроморфных) фаций. На склоне закладывается две точки — в
трансэлювиальной и трансэювиально-аккумулятивной фациях — или
одна, если аккумуляция не выражена. Ниже располагаются точки в
супераквальной фации поймы и далее — в субаквальной фации
водоема. Если есть надпойменная терраса, как минимум одна точка
выбираеся на ее основной поверхности (неоэлювиальная фация).
Всего на профиле, в зависимости от сложности его строения, может
быть от четырех до десяти точек, на которых будут отбираться
образцы. Большее количество точек может отвлечь на детали и
115
8*
затушевать основную картину изменения распределения элементов в
вертикальном профиле катенарно сопряженных фаций.
Традиционные ландшафтные профили выбираются по такому же
принципу, но помимо точек отбора образцов для сопряженных
геохимических анализов (эти точки очевидно следует считать
опорными) закладывается ряд основных точек полного комплексного
описания, с тем чтобы охватить все разнообразие встречающихся по
профилю ПТК. Профиль может включать не одну, а несколько катен,
и тогда для геохимических исследований надо будет выбрать
наиболее типичную для данной местности, а на других ограничиться
комплексным описанием и отбором почвенных обазцов на некоторых
из точек.
Гипсометрическая кривая профиля, к которой привязываются все
данные наблюдений, в зависимости от заданной точности, может
быть составлена по топографической карте (с полевым уточнением)
или получена путем инструментальной съемки.
Точки комплексных описаний закладываются на основных
элементах рельефа, полученные на них данные записываются в
бланках и наносятся в условных обозначениях на гипсометрическую
кривую профиля. При прохождении профиля важно не только
произвести описания на точках, но также выявить все природные
территориальные комплексы в их иерархическом соподчинении.
Описание комплексов, более сложных, чем фация, также как и
характера границ производится в полевом дневнике как дополнение к
бланковым описаниям фаций.
Сам профиль изображается в дневнике схематически, но непре-
менно с нанесением на него всех точек комплексных описаний, данных
о геологическом строении, почвах и почвообразующих породах,
растительности, грунтовых водах, а также границ ПТК. При вечерней
обработке материалов на базе (или временной стоянке) линия
профиля вычерчивается в избранном масштабе на миллиметровке и
нагружается всеми имеющимися данными с учетом данных буровых
скважин и других материалов.
Профиль может быть дополнен плановой полосой с изображением
на ней природных территориальных комплексов. На комплексном
профиле могут быть произведены микроклиматические наблюдения,
являющиеся одним из традиционных видов геофизических исследова-
ний. Нанесенные в соответствующем порядке над линией профиля
данные помогут выявить закономерности изменения ПТК, связанные
с экспозицией и крутизной склонов, относительными превышениями.
В зависимости от масштаба работ изменяется и характер профиля,
его протяженность, частота расположения точек описания и взятия
образцов на анализы. При мелком и среднем масштабах исследования
профиль может сопровождаться на отдельных участках фрагментами
116
более крупного масштаба, более детально вскрывающими связи
между компонентами природы и комплексами Крупномасштабные
профили сами по себе достаточно детальны, но при необходимости и
они могут "раскрываться" более подробно на отдельных характерных
участках.
Главная цель составления профилей — выявление взаимосвязей
внутри природных территориальных комплексов и сопряженности
комплексов друг с другом. Эти задачи наиболее успешно могут быть
решены с применением геофизических и геохимических методов
исследований. Окончательные ответы зачастую зависят от
результатов обработки полевых данных.
2.10. Полевое ландшафтное картографирование
Ландшафтные карты (при крупном и среднем масштабах работ)
или карты физико-географического районирования (при мелком
масштабе) являются нередко основным результатом комплексных
физико-географических исследований. Методика крупномасштабного
ландшафтного картографирования хорошо описана у А. А. Видиной
(1962) и К. А. Дроздова (1989).
Начинается эта работа с заложения на местности опорного
ландшафтного профиля. На этом профиле производятся наиболее
тщательные и детальные наблюдения (почти все точки этого профиля
основные и одна или несколько — опорные). В зависимости от
сложности строения территории может быть заложен один или
несколько опорных профилей.
Дальнейшая работа по картографированию заключается в закла-
дке менее детально изучаемых рабочих профилей и в равномерном
заполнении территории точками наблюдений, поставленных в
типичных фациях, в рисовке или в проверке отдешифрированных
ранее контуров ПТК и в описании природных комплексов более
сложных, чем фация. Маршруты строятся таким образом, чтобы они
равномерно покрыли территорию и пересекли все типы выявленных
контуров. Если предварительного дешифрирования не производилось
или отдешифрированные контуры недостаточно дробны, в поле
производятся поиски и нанесение границ ПТК. Задача эта не всегда
простая, так как степень выраженности природных границ может быть
очень разной и порой совсем не резкой (особенно на сильно
окультуренных территориях).
По степени выраженности различают границы: резкие, ясные и
неясные (постепенные переходы). Резкие границы природных
территориальных комплексов обычно совпадают с геолого-
геоморфологическими рубежами. Такие границы хорошо видны на
местности, и вся задача заключается в том, чтобы как можно точнее
положить их на карту. Допустимая погрешность в случае резких
117
границ составляет 2 мм, однако, при хорошей картографической
основе возможно их нанесение с графической точностью — до 0,2 мм.
Ясные границы наносятся на карту с точностью до 4 мм. Неясные — до
10 мм.
На местности неясные границы могут быть установлены методом
сближения точек наблюдения. Посредине расстояния между двумя
точками, характеризующими разные природные территориальные
комплексы, закладывается третья. Третья точка по своей харак-
теристике будет близка либо к первой, либо ко второй, и тем самым
интервал для поиска границы сократится вдвое. Посредине
оставшегося для поисков участка закладывается следующая точка, и
так до тех пор, пока расстояние между соседними точками на
местности не уменьшится на карте до 10 мм. После этого поиски
границы прекращаются, а сама граница проводится на карте либо
посредине оставшегося отрезка, либо ближе к одной из точек с учетом
пусть даже слабо выраженного изменения фототона или рисунка
изображения на аэрофотоснимке, небольшого перегиба в рельефе,
заметного на глаз, по смене растительности или цвета пашни и т.д.
Практически метод сближения точек для поиска границ применяется
очень редко.
При полевом картографировании нужно преодолевать тенденцию
"оттягивания" момента проведения границы. Полевые (или прове-
ренные в поле ранее отдешифрированные границы) не подлежат в
последующем изменениям. В виде исключения может быть допущено
изменение контуров, если лабораторные анализы показали, что один
контур надо разбить на два или же необходимо уточнить границу
между соседними комплексами.
Как должны проходить маршруты и сколько точек потребуется
заложить на единицу площади, ориентировочно определяется еще до
выезда в поле и при рекогносцировке, исходя из масштаба работ,
степени сложности территории, качества картографической основы и
наличия или отсутствия достаточно качественных аэрофотомате-
риалов.
Основное требование при этом — достаточное количество точек,
нанесенных на карту для характеристики всех контуров, изображение
которых рационально для данного масштаба.
Разрешающая способность изображения мелких контуров на
крупномасштабных картах очень велика, и практически использовать
ее до конца не всегда рекомендуется, так как при этом создается
излишняя дробность контуров, учитывать которую в хозяйственной
деятельности не представляется возможным. Из мелких природных
территориальных комплексов на карту следует наносить (либо в
масштабе, либо внемасштабными значками) лишь те, которые
характерны для ландшафта или выделяются в лучшую или худшую
сторону по возможности хозяйственного использования.
118
Из табл. 2.2 следует, что при крупномасштабной съемке не
рекомендуется до конца использовать разрешающую способность
карты, чтобы не перегружать ее излишне мелкими контурами. В то же
время, средний и мелкий масштабы даются уже с полной нагрузкой.
Отметим, что в атласах, где преобладают мелкомасштабные карты,
нередко допускается изображение природных контуров мельче
"достижимых" величин.
Таблица 2.2
Рациональные наименьшие контуры на картах
в зависимости от масштаба съемки
Масштаб съемки Наименьшая величина контуров
"достижимая" рациональная "достижимая" рациональная
на карте в натуре о на карте, cmz в натуре
1 : 200 1 м2 около 1 4 м2
1 : 500 для всех мае- 5 м2 1 25 м2
1 : 1 000 штабов карт 20 м2 1 100 м2
1 :2 000 принята рав- 80 м2 1 400 м2
1 : 5 000 ной 0,2 см2 или 2x10 мм 500 м2 1 2500 м2
1 : 10 000 при удлинен- 0,2 га 0,5 0,5 га
1 : 25 000 ной конфигу- 1,25 га 0,5 3 га
1 : 50 000 рации конту- 5 га 0,5 12 га
1 : 100 000 ра или 5 мм в поперечни- ке при окру- 20 га 0,5 50 га
1 : 200 000 глой форме 0,8 км2 0,2 0,8 км2
1 : 500 000 контура 5 км2 0,2 5 км2
1:1 000 000 20 км2 0,2 20 км2
Методика составления карт разных масштабов различна.
Крупный масштаб — это сплошная съемка. Начинается она с
заложения опорного комплексного профиля и осуществляется далее
путем пеших маршрутов с заложением дополняющих профилей и
отдельных точек фациальных описаний (основных и картировочных)
с последовательной отработкой всех участков картируемой терри-
тории. Размещение точек при этом должно быть лишь относительно
равномерным. Важно, чтобы не оставалось крупных "белых пятен" и
чтобы каждый вид ПТК был надежно охарактеризован описаниями.
На участках со сложной морфологической структурой густота
заложения точек, естественно, возрастает. Материалы аэрофото-
съемки достаточно ярко выявляют однородные или неоднородные в
природном отношении участки территории и помогают рационально
разместить точки описаний.
Средний масштаб — это съемка на детально исследуемых
ключевых участках (также с применением профилирования) и
119
маршрутные исследования, в процессе которых выявляются (или
проверяются ранее отдешифрированные) границы ПТК и состав-
ляются характеристики природных комплексов по пути следования.
На остальнную территорию карта составляется в полукамеральных
условиях на базе экспедиции с использованием полевых наблюдений и
имеющихся картографических и аэрофотоматериалов.
При мелком масштабе работ карта составляется практически
целиком в камеральных условиях. В поле лишь выявляются или
проверяются те участки границ, которые могут быть пересечены
маршрутом. Сеть точек на местности гораздо более разреженная.
Способ размещения точек по регулярной сети квадратов в общем-
то неприемлем для ландшафтного метода. Во-первых, в ячейки
квадратов могут "провалиться" малые субдоминантные или допол-
няющие ПТК, без которых характеристика вмещающего их комплекса
будет неполноценной. Во-вторых, на доминирующих ПТК, обширных
по площади, густота сетки квадратов может оказаться избыточной и
приведет к излишней трате времени и средств. Кроме того, надо
дифференцировать автономные и подчиненные (аккумулятивные)
комплексы (см. гл. 1.8). Сетка квадратов применяется в особых
случаях, когда необходимо абстрагироваться от уже известной нам
ландшафтной структуры (исследовать как бы неизвестную терри-
торию или с незаданными параметрами), либо, наоборот, когда
территория очень хорошо известна. Например, геоинформационные
системы представляют собой сетки квадратов, в которых каждый
квадратик (пиксела) охарактеризован во всех слоях ГИС. И тем не
менее, лучше и для ГИС использовать ландшафтную карту — она
придает осмысленность, способствует выявлению связи структуры с
функционированием ландшафта, хороша для согласования контуров
отраслевых карт (см. приложение 1).
Для почвенной съемки принята выработанная в процессе
картографирования (в основном сельскохозяйственных земель)
определенная степень обеспеченности точками наблюдений при
разных масштабах работ в условиях различной сложности строения
территории. Эту же степень обеспеченности, весьма ориентировочно,
можно принять и для комплексных физико-географических иссле-
+дований (табл. 2.3).
Разделение территории по степени сложности почвенной съемки (в
порядке нарастания сложности) имеет следующий вид:
I категория: степные и пустынно-степные территории с равнинным,
очень слабо расчлененным рельефом и однообразным почвенным покровом.
Контуры почвенных комплексов (участков с мелко раздробленным
сочетанием разновидностей почв) занимают не более 10% от площади
обследования.
II категория: а) степные территории с рельефом, расчлененным на ясно
обособленные элементы с однообразным на них почвенным покровом.
Контуры почвенных комплексов занимают не более 10%;
120
Таблица 2.3
Размеры площадей, характеризуемых одной точкой
комплесиого описания
Квадратные километры на местности
Масштаб съемки Категории сложности территории
I II III IV V
1:2 000 0,03 0,02 0,018 0,015 0,01
1:5 000 0,10 0,08 0,06 0,05 0,04
1:10 000 0,25 0,20 0,18 0,15 0,10
1:25 000 0,80 0,65 0,50 0,40 0,25
1:50 000 1,15 1,30 1,11 0,80 0,50
1:100 000 6,00 5,00 4,00 3,00 1,50
1:200 000 15,00 12,00 9,00 7,00 4,00
Квадратные сантиметры на карте
Масштаб Категории сложности территории
съемки I II III IV V
1:2 000 75,0 50,0 44,0 37,0 25,0
1:5 000 40,0 32,0 25,0 20,0 16,0
1:10 000 25,0 20,0 18,0 15,0 10,0
1:25 000 12,8 10,4 8,0 6,4 4,0
1:50 000 6,0 5,2 4,4 3,2 2,0
1:100 000 6,0 5,0 4,0 3,0 1,5
1:200 000 3,7 3,0 2,3 1,7 1,0
б) территории 1 категории с площадью почвенных комплексов 10—20%.
III категория', а) степные и лесостепные территории с волнистым
расчлененным рельефом, разнообразными почвообразующими породами,
неоднородным почвенным покровом; б) территории 1 категории с площадью
почвенных комплексов 20—40%; в) зврритории II категории с площадью
почвенных комплексов 10—20%; г) лесные районы, значительно освоенные
под земледелие, с ясно расчлененным рельефом и наличием заболоченных
площадей не более 20%.
IV категория', а) лесные районы, мало освоенные под земледелие,
с наличием 20—40% заболоченных мест; б) степные и пустынно-степные
территории с сильным развитием комплексности почвенного покрова
(40—60% комплексов); в) поймы, плавни, дельты рек с несложным почвенным
покровом, с залесенностью и закустаренностью меньше, чем на 20% площади;
г) незалесенные горные и незалесенные сильно расчлененные предгорные
территории; д) тундры.
V категория', а) лесные территории с большим количеством болот (более
40%); б) залесенные горы и предгорья; в) поймы, плавни, дельты со сложно
неоднородным почвенным покровом (пестрый механический состав,
засоление, заболоченность) или с залесенностью более 20% площади.
121
Определение категорий сложности территории для целей
ландшафтной съемки по приведенным критериям не просто,
поскольку у исследователя могут отсутствовать данные о степени
комплексности почвенного покрова. Поэтому следует пользоваться и
другими материалами. Так, топографическая карта дает хорошее
представление о рельефе территории, степени лесистости,
заболоченности. Ее анализ позволяет сразу же "отсечь" одну—две
категории, например, первую и пятую. Если еще использовать карты
физико-географического районирования и ландшафтные (обычно
более мелкого масштаба), то выделить контуры оставшихся трех
категорий окажется несложно.
Опыт показал, что общее число точек на единицу площади
примерно соответствует тому, что указывается для почвенной съемки.
Ландшафтоведам необходимо выработать свои критерии слож-
ности территории, исходя из сложности морфологической структуры
ПТК. Такие попытки имеют место, но в виде утвержденных
инстукций они пока отсутствуют. Так что для предварительных
расчетов потребного времени и средств для ландшафтной съемки
можно пользоваться разработками почвоведов. Однако комплексное
описание фации сложнее, чем описание почвы, поэтому средняя норма
выработки на ландшафтной съемке будет меньше, чем на почвенной.
Впрочем, нормы эти тоже еще не разработаны и не установлены.
А. А. Видина (1962, 1983) считает, что, работая в крупном масштабе,
один съемщик может сделать в день 10—12 полных комплексных
описаний (см. рис. 2.13), а вместе с картировочными точками — до
Рис. 2.13. Полесская озерно-водно-ледниковая равнина.
Фрагмент отдешифрированных контуров для ландшафтной карты мас-
122
20—23. Количество описаний точек сокращается до 7 8, в случае
необходимости совершать значительные переходы. В обоих случаях
имеется в виду, что съемщик обеспечен рабочим.
При среднем и мелком масштабах работ, когда значительное время
затрачивается на переезды и наблюдения между точками, количество
ежедневно описываемых точек еще более сокращается.
С примером расчета времени и средств, необходимых для
ландшафтной съемки масштаба 1:50 000 в средней полосе Русской
равнины можно ознакомиться в книге В. К. Жучковой (1977,
приложение, составленное совместно с Н. И. Волковой). Принципи-
альную схему этого расчета можно использовать для подобных
расчетов любого масштаба картографирования любой территории.
Отметим, что разные ландшафты (равнинные или горные,
пустынные или тундровые, плакорные или пойменные и т.д.)
обладают разной степенью иерархической организации, т.е. разной
фронтальностью. В одних случаях выявляется одно количество
соподчиненных единиц (фаций, урочищ, подурочищ и т.д.), в других
— картина оказывается более простой, выпадают какие-то единицы
(например, подурочища или местности). Или же, напротив, строение
усложняется, и уже не хватает каких-то промежуточных единиц, пока
еще не вошедших в принятую иерархическую систему ПТК.
В последнем случае не следует "втискивать" реально выявленную
сложность строения ландшафта в заведомо тесные для него рамки, а
найти способ, чтобы различная степень фрактальности все же нашла
свое отражение на карте и в пояснительном тексте.
штаба 1:15 000. Ландшафтное дешифрирование выполнено по черно-белому
аэрофотоснимку июльского залета масштаба 1:14 000.
Показана сеть намеченных точек наблюдений: крестиком основные
точки полных комплексных описаний, треугольником картировочные
точки сокращенных описаний, квадратиком точки визуальных наблюдений
(уточнение 1раниц, правомерности экстраполяции и т.д.). Пример
однодневного маршрута показан точечным пунктиром. Сплошными линиями
оконтурены ПТК отчетливо прослеживающиеся на аэрофотоснимке,
пунктиром — выделенные условно. Отрезками прямых линий обозначены
намеченные линии комплексных полуинструментальных профилей. Цифры и
индексы внутри контуров соответствуют номерам рабочей легенды.
Например: 1 —котловины древнеозерные; торф верховой и переходный;
увлажнение грунтово-атмосферное, избыточное, застойное; почвы болотные
верховые торфяные мощные и болотные низинно- верховые торфяные
среднемощные и мощные; растительность - редкостойный сосняк с
примесью березы, с болотными кустарничками, пушицей и сфагнумом.
Расшифровки других индексов здесь не приводятся (см. Видина, 1983). Со
знаком ? показан неопознанный контур, характеристика которого целиком
переносится на полевые наблюдения
глава 3. ПОЛЕВЫЕ ЛАНДШАФТНО-
ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПТК
И ИХ СОСТОЯНИЙ
3.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОМАСС
3.1.1.Понятие элементарной структурно-функциональной части
ПТК — геомассы
Элементарные структурно-функциональные части ПТК —-
геомассы — характеризуются определенной массой, специфичным
функциональным назначением, а также скоростью изменения во
времени и (или) перемещения в пространстве.
Они являются теми элементарными "кирпичиками", из которых
складывается структура ПТК (вертикальная и горизонтальная).
Рассматриваемые части имеют различное функциональное
назначение, т.е. играют различную роль в процессах, протекающих в
ПТК. Для одних это будет активный фотосинтез, дыхание и
транспирация, для других — вынос минеральных элементов,
постепенное обогащение органическим веществом и, одновременно,
его минерализация и т.д. Геомассы могут перемещаться в
пространстве, увеличиваться или уменьшаться в своем количестве, т.е.
быть активными; не перемещаться в пространстве и не изменяться в
своем количестве (в доступных для измерения пределах), т.е. быть
стабильными, но принимать участие в процессах функционирования
ПТК; либо, будучи стабильными, быть инертными и не принимать
(или "почти не принимать" — все в природе взаимосвязано в той или
иной степени) участие в функционировании в данном состоянии ПТК.
Одной из основных характеристик этих элементарных структурно-
функциональных частей ПТК является их масса — количество
вещества элементарных частей ПТК. Она может иметь различный
агрегатный состав, соответствующий составу отдельных компонентов
природы. По аналогии с растительными и животными веществами —
фитомассами и зоомассами — можно говорить о литомассах,
гидромассах, педомассах и других геомассах. Более дробные названия
можно строить исходя из этих терминов. Например, фитомасса
транспортно-скелетных органов, педомасса среднегумифицирован-
ного тяжелого суглинка и т.п., а для всех этих элементарных струк-
124
турно-функциональных частей употреблять собирательный термин
"географическая масса" или просто "геомасса". Это один из
интегральных показателей, которым можно характеризовать все
части ПТК и все его состояния. Ценность понятия "геомасса" не в том,
что это какой-то специальный труднообъяснимый интуитивно-эмпи-
рический термин, обозначающий новое специфическое "географиче-
ское вещество" (в таком случае можно ли применять стандартные
физические методы измерения?). Особого "географического вещества"
нет (так же как нет и "географической формы движения материи").
Это обыкновенная физическая масса (мера количества вещества)
элементарной структурно-функциональной части ПТК. Однако это и
не компонент. Приставка "гео" подчеркивает, что произведено
разделение на структурные части, выполняющие определенную
функцию (или ряд функций); в этом смысле геомасса неотделима от ее
функций и связей.
Введение понятия геомассы не отрицает значения компонентов
ПТК в их традиционном понимании, но открывает новые
возможности применения ландшафтных методов, в частности, для
ландшафтно-экологических исследований.
3.1.2. Основные характеристики геомасс
Геомассы и их элементы. Геомассы хотя и являются
"элементарными", но, в свою очередь, состоят из определенных
элементов, каждый из которых имеет свои метрические характе-
ристики — длину, ширину, высоту (толщину), площадь, объем, форму,
ориентацию, объемный вес (плотность), вес (массу), цвет, спектра-
льную отражающую способность, характерное время. Между геомас-
сами и их элементами имеются определенные различия. Геомасса —
это собирательное, общее название всех элементов, обладающих теми
свойствами, которые были названы выше как необходимые для их
выделения. В то же время, элемент — это часть геомассы,
относительно или полностью обособленная от других элементов.
Например, в геомассе мезофильных листьев выделяется множество
отдельных листьев, каждый из которых является элементом. Эти
элементы отделяются друг от друга аэромассами или транспортно-
скелетными органами. К элементам отностятся структурные
отдельности почвы. Каждый из этих элементов пронизан и
разделяется порами и трещинами, в которых содержатся аэромассы,
гидромассы, фитомассы. В то же время, отдельные зерна минералов
горных пород не являются элементами, так как тесно связаны друг с
другом, и между ними не находятся другие геомассы. Более того, если
"извлечь" из породы какой-либо минерал, то его свойства могут
существенно отличаться от свойств породы в целом. К элементам
горных пород будут относиться их пласты, отдельности и другие
125
обособленные части, возникающие в результате делимости (трещи-
новатость, кливаж, сланцеватость и др.). Однако существуют
рыхлообломочные породы, в которых четко выделяются отдельные
элементы (песок, алеврит, пыль, дресва, гравий, щебень, галечник,
валуны, глыбы).
По характеру связности элементов выделяются следующие группы
геомасс:
1. Полностью обособленные элементы одних и тех же геомасс не
соприкасаются друг с другом. Например, отдельные валуны в пределах
почвы, листья большинства древесно-кустарниковых растений.
2. Слабосвязанные — элементы одной и той же геомассы частично
соприкасаются друг с другом. Например, листья многих травянистых и
некоторых древесно-кустарниковых растений (так называемые "сложные
листья").
3. Среднесвязанные (зернистые) — элементы имеют вид достаточно
плотно упакованных зерен, комков или глыб, между которыми, тем не менее,
остаются свободные пространства, занятые другими геомассами. Например,
зернистая структура почв, наслоение песка, подстилка с плотно уложенными
листьями.
4. Сильносвязанные — элементы одной и той же геомассы разделены
только лишь трещинами, порами или другими видами делимости. Например,
солонцовые горизонты почв, пласты кристаллических сланцев и др.
5. Аморфные — геомассы, в которых невозможно выделить отдельные
элементы. К ним относятся воздушные и водные массы, некоторые плотные
магматические, метаморфические и осадочные породы (базальты, известняки,
мрамор и др.).
Форма элементов геомасс. Существует большое число возможных
классификаций форм элементов геомасс. Однако наиболее
приемлемой является классификация, основанная на соотношении
метрических характеристик: длины, ширины и высоты (толщины), а
для некоторых элементов еще и радиуса или диаметра. В таком случае
форма элементов будет являться интегральной метрической
характеристикой.
Выделяются следующие основные формы элементов геомасс:
1. Листовидные линейные (листья и стебли злаков, хвоя сосны, пихты).
2. Листовидные вытянутые (листья ивы, рододендрона).
3. Листовидные, близкие к округлым (листья липы, цветы некоторых
растений).
4. Листовидные, дробно рассеченные (листья клена, герани).
5. Уплощенные (элементы плитчатой, чешуйчатой, линзовой структуры
почв).
6. Призматические (элементы столбчатой и призматической структуры
почв).
7 Цилиндрические (стволы деревьев, некоторых кустарников).
8. Цилиндрические ветвящиеся, с сильно меняющимся диаметром (ветки,
корни).
9. Многогранные (элементы призматической, комковатой, зернистой,
ореховатой структуры почв).
126
10. Эллипсоидные округлые (галька, некоторые генеративные органы).
11. Обломочные (щебень, другие обломки литомасс).
12. Неопределенные формы.
Размеры элементов. Для разных форм применяются разные
критерии размеров элементов. Для игольчатых, лиственных, цилинд-
рических и цилиндрических ветвящихся элементов — их длина; для
уплощенных — высота (толщина), для призматических — ширина,
округло-многогранных и обломочных — средний диаметр.
Применяются следующие градации размеров:
1) очень малые
2) малые
3) небольшие
4) средние
5) большие
6) очень большие
меньше 1 мм,
1— 10 мм,
1— 10 см,
10—100 см,
1— 10 м,
10—100 м.
При описании элементов геомасс используются либо названия этих
градаций, либо их численные индексы, либо абсолютные размеры.
Для вертикальной структуры часто указывается не абсолютный, а
относительный размер элементов, т.е. размер элемента по отношению
к мощности геогоризонта. Например:
т ’
где Р — относительный размер элемента, / — средняя длина
однотипных элементов, т — мощность геогоризонта.
Ориентация основных элементов. Выделяются шесть основных
видов ориентации элементов геомасс (по отношению к поверхности
земли):
1) вертикальная с углом наклона 80—90°; 2) субвертикальная — 60—80°;
3) наклонная или диагональная — 30—60°; 4) субгоризонтальная — 10—30°;
5) горизонтальная — 0—10°; 6) неориентированная или неопределенная.
В некоторых случаях можно указать, как наклонены элементы. Например:
поверхность наклонная ориентирована вверх.
3.1.3. Классификация геомасс
Классификация геомасс должна исходить из важности признаков,
на основе которых производится выделение ее элементарных
структурно-функциональных частей.
Наиболее важными являются агрегатный состав геомасс и
связанные с ним основные структурно-функциональные особенности.
На основе этих признаков геомассы подразделяются на наиболее
крупные классификационные единицы — классы геомасс:
127
1) аэромассы (А); 2) фитомассы (Р); 3) зоомассы (Z); 4) мортмассы
(М); 5) педомассы (S); 6) литомассы (L); 7) гидромассы (Н).
В пределах классов следует различать подклассы по тому, в каком
виде они находятся: в воздушном, жидком или твердом. Например:
водяные пары, вода, снег, лед.
Типы геомасс выделяются в пределах классов на основе различий в
функциональном назначении геомасс, их массе, роли в структуре ПТК
и скорости изменения во времени и перемещения в пространстве. Если
в принятой индексации геомасс классы обозначаются заглавными
буквами, то типы — первой строчной буквой, следующей сразу же за
индексом класса геомасс. Например, Pf — фитомасса листьев
листопадных древесно-кустарниковых растений; Sa — педомассы
глинистые и др.
Роды геомасс различаются в пределах типов главным образом на
основе интенсивности процессов функционирования, или более
мелких по значимости различий в структуре и массе. В индексах
геомасс для обозначения родов применяется вторая строчная буква.
Например, Pfm — фитомасса листопадных мезофильных листьев; Sss
— педомасса суглинка среднего и т.п.
Наконец, виды геомасс выделяются, преимущественно, на основе
метрических характеристик (формы, размеры, ориентации и т.п.),
определяющих ряд мелких текстурно-функциональных особенностей
геомасс.
Названия и индексация элементарных структурно-
функциональных частей ПТК (геомасс)
Аэромассы (А):
Ag — криотермальные, температуры отрицательные;
Ап — нанотермальные, 0—5° ;
Ак — микротермальные, 5—10°;
As — мезотермальные, 10—15°:
Ат—макротермальные, 15—22°;
At — мегатермальные, выше 22°.
Фитомассы (Р):
Pf— листья однолетние древесно-кустарниковых растений:
Pfm — мезофитные,
Pfg — । игрофитные,
Pfx — ксерофитные;
Р1 — листья многолетние древесно-кустарниковых растений:
Р11 — лавровидные,
Pld — жестколистные,
Р1е —вересковидные,
Р1р — чешуйчатые;
Ph — хвойные листья:
Phm —многолетние мезофитные,
Phx — многолетние ксерофитные,
Phi — однолетние мезофитные;
128
Pi - листья и стебли травянистых растений:
Pih - гидрофитные,
Pig — гигрофитные,
Pim мезофитные,
Pix ксерофитные;
Рх листья и выполняющие их функцию зеленые побеги ксерофигных
полукустарников и полукустарничков:
Рхс - - фотосинтезирующие колючки,
Pxs — листовые суккуленты,
Рха — листья ксерофитов;
Pm — таллофиты:
Pmb — лишайники,
Pmm -мхи;
Pt — транспортно-скелетные органы древесно-кустарниковых растений:
Pte — стволы кроновых деревьев,
Ptb ветки кроновых деревьев,
Ptl — лианы,
Ptv стволики и ветки кустарников,
Ptm — метаморфозы побега;
Ps - - корни:
Psc — стержневые,
Pstn мочковатые,
Psp - корнеплоды;
Pg генеративные:
Pgc — цветы,
Pgp — плоды;
РЬ - листья и выполняющие их функцию побеги криофитных
полукустарников и полукустарничков.
М о ртмассы (М):
Md - сухостой и мертвые, еще не упавшие ветки:
Mdc - сухостой,
Mdv мертвые ветки;
Мт - ветошь:
Mmm — собственно ветошь,
Mml — старая ветошь;
Mv - валежник и другой скелетный материал на поверхности почвы;
Мо —мор;
Mt - - торф;
Ml подстилка:
М1р - опад древесно-кустарниковой растительности этого года,
Mlf — опад древесно-кустарниковой растительности прошлого
года,
Mlm — свежая подстилка травяная,
Mlg подстилка-перегной,
МП — степной войлок;
Ма аморфное органическое вещество, не связанное с минеральной
частью почвы.
Педомассы (S):
Sa — глинистые;
Ss — суглинистые:
Sas — тяжелосуглинишые.
9 Зак. 3725
129
Sss — среднесуглинистые,
Ssa — легкосуглинистые;
Sc — супесчаные;
Sp — песчаные;
Sk* — кальциевые мюллевые;
SI — лесные мюллевые;
Sm — модерные;
S'"— высокогумусовые;
S" — среднегумусовые;
S' — малогумусовые.
Литомассы (L):
Ls — силикатные и прочие некарбонатные породы;
Lk — карбонатные породы и породы с высоким содержанием легкорас-
творимых солей;
Lb — породы кор выветривания и выветрелые горные породы.
Гидромассы (Н):
Нр — в атмосфере;
Нп —снежные;
НЬ — в виде льда;
Нт — в болотах;
Hf — в различных водоемах;
Hs — в почве:
Hs'" — избыточное содержание влаги,
Hs" - оптимальное,
Hs' — недостаточное.
Индекс педомасс уточняется в соответствии с механическим составом
Функциональные категории геомасс
=> — латеральные (горизонтальные) перемещения активных геомасс;
ТТ— радиальные (вертикальные) перемещения активных геомасс снизу
вверх;
4-4- — то же, сверху вниз;
Т — увеличение количества активных геомасс;
4- - уменьшение количества активных геомасс;
-> — трансформация вещества и энергии в данную геомассу;
<---то же, но из данной геомассы в другую;
~> — опосредованное влияние данной геомассы на другую.
3.1.4. Методы исследования массы (количества вещества)
элементарных структурно-функциональных частей
Среди характеристик геомасс основная роль принадлежит их
массе. Количество масссы выражается не в абсолютных единицах, т.е.
тоннах, граммах и т.д., а соотносится с единицей площади. Это
сделано для того, чтобы иметь возможность сравнивать отдельные
ПТК и их состояния по этому важнейшему ландшафтно-
геофизическому параметру.
130
Наиболее часто употребляются две единицы измерения массы,
деленной на площадь: тонн/гектар и грамм/кв. метр (т/га и г/м2).
Зная массу и метрические характеристики (площадь и объем),
легко высчитать: объемный вес геомассы в единице объема ПТК —
измеряется в г/см3 или т/м3; плотность (удельный вес) геомассы — вес,
отнесенный к объему, который занимает данная геомасса, так же как
и объемный вес измеряется в г/см3 или т/м3.
Определение количества аэромасс
Определение верхней границы ПТК. Количество вещества аэромасс
зависит от двух факторов: плотности воздуха и мощности надземной
части вертикального профиля ПТК. В подземной части ПТК
количество вещества аэромасс на два—три порядка ниже, чем в
надземной. Поэтому в большинстве случаев ими можно пренебречь.
Методика расчета аэромасс в почве сводится к определению
пористости и свободных от влаги пор.
Верхняя граница ПТК проходит по той высоте, до которой еще
чувствуется его влияние на состояние аэромасс. Это влияние выража-
ется в возмущающем действии растительности и поверхности почвы
(горных пород, льда и т.п.), создающих градиенты.
Обычно эти градиенты резко изменяются в пределах "деятельного"
слоя и постепенно уменьшаются выше него, переходя в общие
"макроградиенты", характерные уже для нижней части тропосферы.
Для температуры, как известно, "макроградиенты" колеблются в
пределах 0,4—0,7° на каждые 100 м высоты. Микроградиенты условно
принимаются на один порядок выше, чем макроградиенты, т.е.
ориентировочно 0,05° на 1 м или 5° на 100 м по высоте.
Следовательно, по температурным данным верхняя граница фации
лежит там, где в полдень (в период, когда лучше всего выражено
влияние подстилающей поверхности на аэромассы) температура
изменяется менее, чем на 0,05° на каждый метр высоты. Эта граница
зависит от конкретных состояний природных территориальных
комплексов. В дождливые и ветреные дни, когда ПТК находится под
сильным воздействием "внешних" для него процессов, граница
проходит по верхушкам наиболее высоких растений, а в ясные
солнечные дни — по двукратной высоте растительности.
Для определения верхней границы ПТК надо провести детальные
градиентные исследования температуры и влажности воздуха,
скорости ветра во все состояния. Эти наблюдения даже на
стационарах наладить крайне трудно. Поэтому, во время
экспедиционных исследований, за верхнюю границу ПТК условно
принимается двукратная высота растительного покрова в период его
максимального развития. Например, для фации с лугово-степной
9*
131
растительностью, с максимальной высотой растений 1,0 м, верхней
границей ПТК считается уровень 2,0 м.
Для ПТК, лишенных растительности (скалы, пустыни, ледники),
верхняя граница условно принимается также за 2,0 м.
Плотность воздуха. Плотность сухого воздуха рассчитывается по
формуле:
Р
RT
Р
R(273+t)
где р — плотность воздуха,
Т—те-
мпература воздуха по шкале Кельвина, t — температура воздуха по
шкале Цельсия, R — универсальная газовая постоянная, равная
8,31 х106 Дж / (моль К), Р— давление в миллиметрах ртутного
столба.
Количество водяного пара в воздухе обычно колеблется в пределах
до одного процента от массы сухого воздуха. Поэтому при
ориентировочных расчетах оно не учитывается.
Давление зависит от высоты местности, скорости и направления
ветра, температуры и др. Из этих параметров наиболее существенно
изменение плотности воздуха с высотой над уровнем моря. В связи с
большой ошибкой определения верхней границы ПТК, остальными
зависимостями можно пренебречь и для самого первого приближения
пользуются следующими значениями плотности воздуха на разных
высотах над уровнем моря (табл. .3.1).
Таблица 3.1
Изменение плотности воздуха в связи с высотой над уровнем моря
Абсолютная высота, м Плотность, kt/mj
0 1,1250
1000 1,1117
2000 1,0066
3000 0,9093
4000 0,8194
5000 0,7364
Расчет количества аэромасс. Имея данные о мощности надземного
слоя и высоте ПТК над уровнем моря, можно рассчитать количество
аэромасс (А) по формуле: A. = Phk, где Р — плотность воздуха,
которая определяется по табл. 3.1; h — мощность надземной части
ПТК, к — переходный коэффициент, позволяющий определить
количество аэромасс в тоннах на гектар. Если h измеряется в
сантиметрах, то к=0,1, а если в метрах, то к-10.
Определение количества фитомасс и мортмасс
Методики измерения фитомассы и мортмассы следует рассмотреть
вместе, так как они, во-первых, имеют много общего и, во-вторых,
изучаются на одних и тех же учетных площадях одновременно.
В то же время, методы измерения травянистой, кустарниковой и
древесной растительности существенно различаются, поэтому они в
132
мом разделе рассматриваются отдельно. В сложных сообществах,
например, лесах с кустарниковыми и травяными ярусами, следует
применять разные методики.
Определение количества фитомассы и мортмассы травянистой
растительности. Для определения сырой массы в зависимости от
детальности и характера исследований закладывается от 1 до 10 (чаще
3—5) учетных площадок размером обычно 0,5x0,5 или 1x1 м. При ста-
ционарных исследованиях иногда применяется круг площадью 0,1 м2.
В природных территориальных комплексах с фитомассой и
мортмассой травянистой растительности менее 100 г/м2, необходимы
площадки больших размеров, обычно 1x1 или 2x5 м.
На учетных площадках при высоте травостоя менее 20—30 см
производится срезание травянистых растений "под корень", т.е. на
уровне чуть выше подстилки (обычно 2— 3 см выше почвы).
Срезанную фитомассу тут же взвешивают на весах с точностью
до 1—2 г, и эти данные записывают на полях бланков наблюдений
под индексом Е РМ.
Затем делается разбор на фракции: листья и стебли травянистых
растений (Pf), генеративные органы (Pg) и ветошь (Мт). При
детальных исследованиях рекомендуется различать собственно
ветошь (Mmm) и старую ветошь (Mml). После разбора, отдельные
фракции вновь взвешивают и записывают в графу Pj в журналах
стационарных или полустационарных наблюдений или в графу
"сырая фитомасса" бланков описания состояний ПТК.
Во время рекогносцировочных наблюдений количество отдельных
фракций можно оценивать на глаз (при достаточном навыке).
Например, писать, что ветошь составляет 30% от суммарной массы.
При травянистой растительности выше 20—30 см ее укосы
производятся по секциям. Рекомендуются следующие градации: более
70; 50—70; 40—50; 30—40; 20—30; 10—20; 0—10 см (иногда последняя
секция разбивается на две: 0—5 и 5—10 см). Укос по секциям
производится следующим образом. После того, как оконтурена (при
помощи шаблона или колышков) учетная площадка, в одном из ее
углов устанавливается рейка (сантиметр) с нанесенными на нее
делениями, соответствующими секциям. Нулевая отметка
расположена в 5—7 см от заостренного конца рейки. Этим концом
она вдавливается в почву так, чтобы отметка "0" совпадала с
поверхностью почвы. Затем производится укос фитомассы по секциям
сверху вниз. Например, если высота растений составляла 50 см, то
сперва срезается слой 40—50 см, затем 30—40 см и т.д. Каждая секция
разбирается на фракции фитомассы и мортмассы, которые
взвешиваются так же, как и при исследовании суммарной массы
растений.
При сокращенных экспедиционных исследованиях число учетных
площадок уменьшается от 3—5 до 1.
133
Данные по фитомассе определяются за декадный период. В этот
срок отбирается 10—30 проб. Это вполне достаточная повторность,
которая обеспечивает небольшую величину ошибки (менее 5—10%).
После отбора и полевого взвешивания (S РМ), собранная
фитомасса и мортмасса разбирается на фракции и взвешивается на
весах с точностью до 1 г. Затем она полностью высушивается в
термостатах при температуре 100—110° до постоянного веса.
Время сушки зависит от стекса, в котором была отобрана
фитомасса, и колеблется от 3 до 8 ч. После высушивания фракции
фитомассы и мортмассы вновь взвешиваются (с точностью до 1 г), и
полученные данные заносятся в графу Р2.
Содержание влаги в фитомассе и мортмассе (Рп) рассчитывается по
формуле: Pn = Р, - Р2, где Р,— вес какой-либо фракции в сыром виде, а
Р2— в сухом виде.
р
Коэффициент усыхания Ку определяется по формуле:Ку = — %.
Ч
Иногда определяется влажность фитомассы К„, которая
рассчитывается так же как и влажность почвы. При этом применяется
Р -Р
формула: Kv = 1 2 %.
*2
После высушивания и последнего взвешивания берется навеска на
золу (50—100 г), которая сжигается в муфельных печах при
температуре 400—500°. Зола взвешивается на аналитических весах с
точностью до 0,01 г и упаковывается в специальные пакетики для
дальнейших химических анализов. Зольность (3) определяется по
р
формуле: 3 = ——°/о, где Р3— количество золы, в граммах, а Рпр —
вес навески на золу, в граммах. По секциям срезается одна — две
площадки, на остальных площадках производится укос "под корень".
После укоса фитомассы, с учетной площадки выбирается
подстилка, которая при детальных исследованиях подразделяется на
свежую подстилку травянистых растений (Mlm) и собственно
подстилку (МП) — степной войлок. В некоторых природно-
территориальных комплексах вместе с подстилкой попадаются
таллофиты — мхи и лишайники, которые тут же выбираются из
подстилки и учитываются как отдельные геомассы. Подстилка, мхи и
лишайники взвешиваются отдельно и записываются в соответст-
вующие графы (₽! или "Сырые мортмассы и фитомассы") журналов
наблюдений и бланков описаний.
Особенности исследования фитомассы и мортмассы на стационарах
зависят от ряда причин природного и организационного характера.
134
В субтропических и более теплых ландшафтах исследования
фитомассы проводятся круглогодично. В умеренных и более
холодных ландшафтах — лишь во время вегетационного периода.
На многих стационарах предпочитают отбирать пробы фито-
массы (5—10 проб и более) один раз в 10 дней (иногда и за больший
промежуток времени). На других стационарах, в связи с организа-
ционными особенностями, принята другая методика.
Так, исследование фитомассы и мортмассы на Марткопском
стационаре производятся ежедневно в течение круглого года. Каждые
сутки отбирается 1—3 пробы размером 0,25 и 0,1 м2. Количество проб
зависит от ПТК и состояния, в котором он находится. Например,
зимой отбирается одна проба, тогда как в остальные времена года и, в
особенности, в весенние и осенние состояния — 3 пробы. При прочих
равных условиях, в случае большой микрокомплексности, количество
проб увеличивается до 5, а при простой — уменьшается до 1.
Особенности исследований при полустационарных и экспедицио-
нных наблюдениях. При полустационарных исследованиях пробы
фитомассы берут с наибольшей повторностью — 5—10 учетных
площадок. Это связано с тем, что величина ошибки не должна
превышать 10—15%. В противном случае изучение динамики
фитомассы и мортмассы не имеет смысла, так как величина ошибки
может превышать разницу в количестве фитомасс.
Точность экспедиционных исследований меньше (ошибка может
достигать 15—20%), количество учетных площадок можно сократить
до трех. Первая площадка берется в микрокомплексах со средним
проективным покрытием, вторая — с минимальным, а третья — с
максимальным. Правильное расположение учетных площадок требует
навыка, позволяющего располагать их так, чтобы количество
фитомассы было бы близким к среднему для данной фации.
При детальных исследованиях для каждой учетной площади
определяется проективное покрытие травянистых растений. При
расчете средней величины фитомассы (Рср) используют следующую
формулу. Рср=Ру^^> где Ру=(Р1+Р2+Р3 -Рп); Р’Р2,Р3...РП —
фитомасса каждой отдельной учетной площадки; п — число этих
площадок. /7/7ср— среднее проективное покрытие всего описывае-
мого участка; ППу— то же учетных площадок.
При полустационарных и стационарных исследованиях прихо-
дится учитывать то, что большая повторность учетных площадок
может привести к изменению естественной растительности, или даже к
ее уничтожению (если площадь исследуемой фации мала). Поэтому,
увлечение большой повторностью взятия учетных площадок так же
вредно, как и их недобор.
135
После взвешивания сырой фитомассы и мортмассы из нее
отбирается проба для определения коэффициента усыхания (Ку).
Проба берется для каждой фации в отдельности и обычно имеет вес
или 100 г, или 30 г. 100-граммовые пробы отбираются при
полустационарных исследованиях. Они закладываются в полиэтиле-
новые мешочки и этикетируются. 30-граммовые пробы берутся при
экспедиционных исследованиях и заворачиваются в бумагу вместе с
этикеткой. На этикетках пишется номер участка, фация и вес сырой
пробы фитомассы и мортмассы, число и фамилия исследователя.
Все пробы должны быть доставлены в возможно более короткий
срок в лабораторию и высушены. После повторного взвешивания
определяется коэффициент усыхания (К ).
Для определения сухого веса (Р2) той или иной фракции
фитомассы или мотрмассы сырой вес (Р]) умножается на коэффициент
усыхания данной фракции (Ку):
Р2 = РЛУ-
Определение количества корней травянистых растений произво-
дится методом монолитов (Шалыт, I960) В учетных площадках, с
которых срезана фитомасса и выбрана подстилка, с помощью
шаблона закладывается шурф размером 25x25x50 см. Из шурфа по
10-сантиметровым секциям вынимается почва, которая высыпается на
клеенку. Из почвы производится отбор крупных и средних корней,
которые тут же взвешиваются. После этого берется проба в 5—10 кг,
которая тщательно промывается через сито с диаметром 1 мм
Таким образом добираются корни, не учтенные при ручной
разборке. Количество этих корней обычно не превышает 15—20%
суммарного веса корневой системы. После этого корни высушиваются
до абсолютно сухого веса в термостате. (При экспедиционных
исследованиях высушиваются только пробы весом 30- 100 г)
При стационарных исследованиях корни берутся 1—3 раза в
декаду, что обеспечивает величину ошибки определения корней в
месяц менее 20—25%. При экспедиционных исследованиях корни
отбираются с 3—5 учетных площадок. Это повышает ошибку
определения корней до 30%.
Определение количества фитомассы и мортмассы кустарниковых
растений. Существует несколько методов определения количества
кустарниковых растений. Рассмотрим их по отдельности.
Прямой метод (метод учетных площадок). Выбирается учетная
площадка размером 1 х 2; 2 х 2; 2 х 5 м. На этой площадке под корень
вырубаются все кустарники, которые тут же взвешиваются. После
взвешивания производят разбор на фракции: однолетних (Pf) или
многолетних (Р1) листьев, хвои (Ph), листьев или выполняющих их
функции зеленых побегов ксерофитных полукустарников или
полукустарничков (Рх), стволиков и ветвей, кустарниковых растений
136
(Ptv), одревесневших органов кустарничков, полукустарников и
полукустарничков (Ptk), а так же сухостоя (Mds) и мертвых веток
(Mdv). Фракции тут же взвешивают с точностью 1—2 г для фракции
весом менее 1 кг и 10—20 г для фракции с большим весом. Из
каждой фракции берут 100 г или 30 г пробы, которые в лабораторных
условиях высушивают до постоянного веса при температуре 100—110°
Обработку полученных данных и расчет сухого веса производят по
той же методике, что и для травянистых растений.
Сокращенный метод. После определения суммарной массы
кустарников, фракционный состав исследуется не у всех, а только у
модельных кустов. Обычно отбирается 5—10 модельных кустов,
которые разбираются на отдельные фракции, а в случае
необходимости — и секции. Затем производится определение веса той
или иной фракции в процентах от суммарной надземной массы
исследуемой модели. На следующем этапе рассчитывается процентное
содержание фракции на основе осреднения данных всех модельных
кустарников.
Среднее процентное содержание фракции и суммарный вес
надземной части кустарников позволяет рассчитать количество той
или иной фракции на учетной площадке.
Иногда составляют график зависимости веса отдельных фракци-
онных частей от диаметра или длины стволиков кустарников. Эти
графики используют для более точных расчетов фракционных частей.
Расчетный метод имеет наименьшую точность (ошибка может
достигнуть 25% и более). Применяется он при сокращенных
экспедиционных исследованиях в высоких (более 3 м) кустарниках
или же низколесьях, криволесьях.
На площадках размером 10 х Юм проводится таксация всех куста-
рников, и для каждого отдельно стоящего ствола или стволика
определяется его высота (Н) и диаметр (D). Расчет объема стволов
производится по табл. 3.2.
Дальнейший расчет отдельных фракций производится так же, как
и для лесной растительности. При этом следует помнить то, что
надземная фитомасса кустарников приблизительно равна по весу
корням, а стволики кустарников редко составляют более половины
веса надземных органов.
Таким образом, рассчитанная таксационным методом фитомасса
стволиков кустарников составляет менее четверти всей фитомассы
кустарников. Несмотря на меньшую точность метода им приходится
пользоваться довольно часто, так как сокращенный метод, а тем
более прямой (метод учетных площадок) — весьма трудоемки.
137
Таблица 3.2
Расчет объема стволов и стволиков низкорослых деревьев и кустарников, м3
Диаметр D, см В ы с о т а Н, м
1 2 3 4 5 6 7
1 0,00002 0,00004 0,00006 0,00008 0,00010 0,00012 0,00014
2 0,00016 0,00018 0,00024 0,00032 0,00040 0,00048 0,00056
3 0,00018 0,00036 0,00054 0,00072 0,00090 0,00108 0,00126
4 0,00032 0,00072 0,00096 0,00128 0,00160 0,00192 0,00224
5 0,00050 0,00100 0,00150 0,00200 0,00250 0,00300 0,00350
6 0,00072 0,00144 0,00216 0,00288 0,00360 0,00432 0,00504
7 0,00088 0,00176 0,00264 0,00352 0,00440 0,00528 0,00616
Определение количества фитомассы и мортмассы древесных
растений. Существует большое количество методик определения
фитомассы древесных растений. Из них рассмотрены лишь те,
которые наиболее приемлемы при ландшафтно-геофизических
исследованиях. Прежде чем определить фитомассу, необходимо
произвести таксацию участка.
Таксация древесной растительности. Для проведения таксации
закладывают пробные площадки, расположенные поперек склона и
имеющие вид прямоугольников с шириной не менее средней высоты
деревьев. На этой площадке для каждого дерева определяется вид
(порода), диаметр, высота и коэффициент формы.
Диаметр определяется при помощи мерной (таксационной) вилки
(в см) на уровне груди (1,3 м). Иногда вместо диаметра сантиметровой
лентой определяют окружность, и уже по ней рассчитывают диаметр.
Высота определяется либо при помощи эклиметра, либо
ориентировочно ("на глаз"). В последнем случае один из наблюда-
телей (желательно высотой около 180 см) становится около
измеряемого дерева, а второй отходит на расстояние 20—30 м и,
используя первого наблюдателя как мерку, откладывает его рост
снизу вверх. Исследования показали, что до высоты 10 м следует
учитывать реальный рост первого наблюдателя. Для деревьев 10—20
м следует рост наблюдателя высотой 180 см принимать равным 2 м,
при высоте 20—30 м также считать равным 2 м, но прибавлять к
полученному результату еще 2 м, а при высоте больше 30 м
прибавлять 4 м. Например, если высота дерева получилась равной 12
ростам наблюдателя высотой 180 см, то высота дерева будет равна
12 х 2 + 2 = 26 м.
Коэффициент формы q2 представляет собой отношение диаметра
на высоте половины дерева (Z)os) к диаметру на уровне груди (£^3),
А 5
т.е. q2 = —— Например, если высота дерева равна 30 м, диаметр на
^.з
половине высоты дерева (т.е. на 15 м) равен 60 см, а диаметр на
138
уровне груди (т.е. на 1,3 м) равен 100 см, то коэффициент формы q2
с 60 .
будет равным: д2 = —— = 0,6,
Точно измерять коэффициент формы удается лишь на срезанных
деревьях. Однако, при наличии опыта, его можно определить и по
растущему дереву . При этом следует учитывать, что лишь баобабы и
бутылочные деревья имеют д2 больше единицы. Телеграфные столбы
и "мачтовые" деревья имеют д2= 0,9; очень "стройные” и прямые —
0,8; деревья средней "стройности" — 0,6—0,7; относительно корявые
0,5 и, наконец, сильно искривленные, ветвистые деревья — 0,4. В
природе существуют отдельные породы, имеющие д2 меньше 0,4,
однако редко, и в таксационных таблицах данных для подобных
деревьев не приводится. Им условно приписывается коэффициент
формы 0,4.
Расчет объема стволов. По диаметру, высоте и коэффициенту
формы можно рассчитать объем стволов. Расчет производится для
каждого дерева в отдельности одним из двух способов; по формуле
или при помощи таблиц Е. П. Никольского(1968).
1. В первом способе применяется формула: V = 0,534HD2q2, где V—
объем ствола, в м3; Н — высота в м; D — диаметр в м; д2 —
коэффициент формы. При расчетах не следует забывать, что диаметр
надо перевести из сантиметров в метры.
2. Наиболее удобно определение объема по таблице Е. П. Николь-
ского. Сначала по коэффициенту формы отыскивается нужная
страница (коэффициент подписан на верхнем поле страницы), затем
на пересечении данных по диаметру и высоте определяется объем.
Определение количества фитомасс методом модельных деревьев.
Это трудоемкая задача, требующая много времени и участия не менее
5 исследователей. Но данный метод единственный при изучении
фитомассы малоисследованных районов или участков, имеющих
редко встречающиеся, еще мало изученные породы деревьев.
После таксации и определения суммарного объема деревьев
каждой породы этот объем делится на количество деревьев и, таким
образом, рассчитывается объем среднего дерева. При более детальных
исследованиях определяются объемы трех или пяти деревьев разной
толщины так, чтобы их средний объем был бы равен среднему объему
деревьев всего участка. После этого по данным таксационной
таблицы подбирают дерево (деревья), объем которого близок к
рассчитанным средним. Определяют высоту и диаметр этого дерева
(деревьев) и находят его (их) на участке. Эти деревья и являются
модельными. Потом переходят к детальному их изучению.
Определяют площадь проективного покрытия кроны модельного
дерева, и во время детальных исследований производят в его
окрестностях парцеллярную съемку. После этого дерево рубят (или
139
спиливают), стараясь завалить его так, чтобы ветки были
минимально обломаны и не произошло существенной потери листвы.
Для придания кроне формы, близкой к естественной, поваленное
дерево, в случае необходимости, устанавливают на специальные
козлы. Дерево размечают на одна- или двухметровые секции. Из
каждой секции в ее основании берется спил, на котором по годовым
кольцам подсчитывается возраст. Спил и отделенная от него кора
взвешиваются для определения процентного соотношения этих двух
фракций. Из спила вырезается куб или любая другая геометрическая
фигура, позволяющая легко узнать ее объем. Эта проба (фигура)
взвешивается и определяется объемный вес (плотность) древесины в
сыром виде. Впоследствии проба высушивается до абсолютно сухого
состояния в лаборатории и вычисляется плотность сухой древесины.
Затем обрубаются ветки, иногда с подразделениями на крупные
(более 5 см) в диаметре, средние (2—5 см) и мелкие (менее 2 см),
обрываются листья, молодые побеги этого года и, если имеются,
генеративные органы. Все фракции взвешиваются и данные заносятся
в специальный журнал.
Ввиду того, что листья быстро высыхают, желательно их вес
определять не только путем непосредственного взвешивания, но и при
помощи простых расчетов. Для этого сперва взвешивают все ветки с
листьями, затем листья обрывают, и ветки вновь взвешивают. По
разности весов определяют вес листьев.
При сокращенных исследованиях из каждой секции отбирается
5—10 модельных веток. Для них определяют суммарный вес и вес
листьев. Рассчитывают процент веса листьев от суммарного веса
веток с листьями. Остальные ветки без обрывания с них листьев
взвешивают. По процентному соотношению, определенному для
модельных веток, рассчитывают количество листьев и веток.
Сложнее обстоит дело с хвойными породами. Если отделение
хвоинок вызывает большие сложности, то отбирают модельные ветки,
которые взвешивают и под навесом высушивают до воздушно-сухого
состояния. После сушки хвоя опадает и ее взвешивают. Считается, что
соотношение хвои и веток в свежесрубленном состоянии равно
соотношению хвои и ветвей в воздушно-сухом. Если вес ствола менее
10 кг, то его взвешивают, если же больше, то его объем (У)
рассчитывают по формуле Губера: V = у I, где у — площадь сечения
на половине длины обрубка (секции), в м2, / — длина секции, в м.
Затем, на основе объема и плотности находят вес секции. Если в
какой-либо секции имеются сухие ветки, лианы, мхи, лишайники,
эпифиты и другие фракции, их также учитывают и заносят в соответ-
ствующие графы бланков описаний.
Из каждой фракции каждой секции берется проба весом 30—100 г
на определение коэфициента усыхания. Пробы высушиваются в
140
шбораторных условиях при температуре 100 110° в сушильных
шкафах до постоянного веса. На основе этих данных, так же как и для
|равянистых растений, определяется коэффициент усыхания. С помо-
щью этого коэффициента рассчитывается сухой вес всех фракций, всех
секций.
На следующем этапе определяется суммарный вес отдельных
фракций. Если исследовано не одно, а несколько деревьев, то
рассчитывается средний суммарный вес всех фракций. Далее
определяется процент отдельных фракций от веса стволовой части
деревьев. Зная плотность стволов, нетрудно рассчитать суммарный
вес стволов на участке. Для этого плотность в сыром или абсолютно
сухом виде умножается на объем стволов этой породы на участке,
определенный на основе таксации. Имея вес стволов и проценты
отношения веса отдельных фракций фитомассы и мортмассы к весу
стволов, можно рассчитать суммарный вес этих фракций на участке.
А путем перемножения на переходный коэффициент (получаемый от
деления 10 000 м2 — 1 га — на площадь участка) определить вес
отдельных фитомасс в пересчете на 1 га.
Существуют и другие методы расчета фитомассы древесной
растительности, например по региональным лесотаксационным
таблицам, позволяющим обходиться без оценки коэффициента формы
деревьев.
Определение массы кустарнников и грав в лесных ПТК. В лесных
сообществах кроме деревьев часто встречаются кустарники и травы.
Их количество рассчитывается по методике изучения фитомассы и
мортмассы травянистых и кустарниковых растений, описанной выше.
Для определения подстилки и мортмассы мелких опавших веточек,
плодов и шишек применяют учетные площадочки размером в 1 или
0,25 м2. Они закладываются с пяти- и десятикратной повторностью,
обычно там же, где происходит изучение фитомассы травянистой
растительности. С этих площадочек, после укоса фитомассы вручную,
выбирают всю подстилку (иногда с подразделением ее на свежую и
старую), а также опавшие веточки, плоды и другие фракции, которые
тут же взвешиваются. Если имеется мох, лишайники или грибы, они
выбираются и также взвешиваются. Из этих фракций берутся навески
по 30 или 100 г для определения коэффициента усыхания и
последующего расчета сухого веса.
При сокращенных исследованиях подстилку, в отличие от других
фракций, собирают не со всей, а с 1/4 учетной площадки.
В хвойных лесах большой интерес имеет определение количества
мора, который отбирается вручную на тех же учетных площадочках,
что и подстилка.
Определение веса корней древесных растений в лесных фитоценозах
ведется обычно методом среднего дерева. Вокруг пня срубленного
дерева разбивают площадку в виде круга. Площадь ее равна средней
141
площади питания, которая определяется делением 1 га на число
деревьев. С площадки выкапываются все корни. Для облегчения работ
рекомендуется (Методика...,1978) выкапывать две взаимоперпенди-
кулярные траншеи шириной 0,5 м и глубиной — до границы
распространения корней. Из этих траншей вручную отбираются все
корни, которые тщательно отряхиваются от земли и взвешиваются.
После обработки траншей выдергивают пень с комлем и корневыми
лапами, которые отделяют друг от друга и взвешивают. Отбор корней
в траншеях ведут по 10-сантиметровым секциям глубины. Из каждой
секции берут ведрами почву, которую промывают через сито, с
ячейками диаметром 1 мм для опредедения количества мелких корней.
Таким образом определяют процент неучтенных при ручной разборке
корней. Все перечисленные подфракции корней суммируют. Из каж-
дой подфракции отбирают пробу для определения коэффициента
усыхания и последующего расчета сухого веса корней. Определение
фитомассы корней травянистых растений было рассмотрено выше.
Определение веса фитомассы растений расчетным путем. В послед-
нее время все чаще прибегают к определению фитомассы древесных
растений расчетным путем. Это связано с тем, что накопилось
большое количество литературного материала по анализу связи
отдельных фракционных частей фитомассы с таксационными харак-
теристиками и весом наиболее легко определимой фракции стволов.
На основе наших полевых материалов, а так же данных, приводимых
в научной литературе, посвященной этому вопросу (Родин и
Базилевич, 1965; Базилевич и др., 1986; Ресурсы биосферы, т.1, 1975;
Смирнов, 1971; Молчанов, 1974; Лазу, 1972; Дювиньо и Танг, 1968;
Малиновский, 1975; Биологическая продуктивность Карпат, 1975;
Kittrige, 1974; Kitasaba, 1959 и др.) были разработаны методы,
позволяющие с помощью расчетов определять фитомассу и ее
отдельные фракционные части. Эта методика для лесных сообществ
слагается из следующих этапов.
1. Таксация участка и определение объема стволов для каждой
породы в отдельности, в пересчете на 1 га.
2. Определение веса стволов производится путем умножения
объема древесной породы на вес 1 м3 в тоннах (т.е. на плотность
древесины). Плотность пород определяется по табл. 3.3.
Определение веса отдельных фракционных частей. В монодо-
минантных древостоях на Кавказе при детальных исследованиях
применяются графики, приведенные на рис. 3.1—3.3, где по оси абс-
цисс отложен вес стволовой фракции в т/га, а по оси ординат —
процент веток, листьев (или хвои) и корней от веса стволов.
В сложных древостоях, а так же при упрощенных расчетах
применяется табл. 3.4, позволяющая ориентировочно определить
процент отдельных фракций от веса стволов. Характер кривых
зависит от возраста, бонитета, вертикальной структуры древостоя.
142
Т а б л и ц a 3 .3
Плотность некоторых пород деревьев
Название породы Объемный вес, t/mj
Русское латинское в сыром виде в сухом виде
Бук Fagus 0,968 0,600
Граб Carpinus 0,988 0,630
Каштан Castanea 0,915 0,570
Ольха Alnus 0,900 0,450
Самшит Buxus 1,232 1,020
Лавровишня Lauroserasus 0,980 0,600
Клен Acer 0,960 0,630
Ясень Fraxinus 0,980 0,600
Дуб Querqus 0,980 0,600
Береза Betula 0,880 0,550
Кизил Cornus 1,000 0,700
Земляничное дерево Arbutus 0,950 0,600
Ива Salix 0,880 0,500
Сосна Pinus 0,860 0,400
Можжевельник Juniperus 0,980 0,630
Ель Picea 0,830 0,400
Пихта Abies 0,830 0,400
Вяз Ulmus 0,950 0,600
Тополь Populus 0,850 0,450
Лина Tilia 0,850 0,450
Орешник Corilus 0,950 0,600
Рябина Sorbus 0,900 0,550
Лиственница Larix 0,833 0,610
Таблица 34
Процент листьев, веток, корней от веса стволов
Порода Листья Ветки Корни
Бук, клен, ясень, вяз 2,4 16 28
Дуб 2,5 24 32
Граб, каштан 2,6 26 29
Другие лиственные, (ольха, тополь) 2,5 17 27
Грабинник, держи-дерево 8,0 70 30—50
Высокогорные березы 7 30 50 35
Ель, пихта 11,5 14 18
Сосна 4,2 9 13
Скальные сосны, можжевельник 22 50 100 40—50
Самшит 22 35 30
Для определения количества той или иной фракции вес стволов
умножается на процент этой фракции, определенной либо на основе
рис. 3.1 —3.3 , либо по табл. 3.5 и делится на 100.
Доля ассимилирующих органов в общей массе (сухом веществе)
растений приведена в табл. 3.5 , а на рис. 3.4, 3.5, 3.6 показано
соотношение запасов фитомассы и ее фракционных частей в
различных природных зонах СНГ.
143
Рис. 3.1. Связь количества фитомассы корней (Ps) с массой стволов (Pt) в
абсолютно сухом состоянии : 1 — граб; 2 — дуб; 3 — бук;4 - - ель; 5 — сосна;
6 — другие лиственные древесные породы
Рис. 3.2. Связь количесгва фитомассы веток (Ptv) с массой стволов (Pt) в
абсолютно сухом состоянии Условные обозначения см. к рис. 3.1
Рис. 3.3. Связь количества фитомассы листьев (Pf) и хвои (Ph) с массой
стволов (Pt) в абсолютно сухом состоянии Условные обозначения 1—6 см. к
рис. 3.1., 7 - сосна на равнине
Таблица 3.5
Доля ассимилирующих органов, стеблей и корней в общей массе (сухом
веществе) растений (Лархер, 1978)
Группы растений Зеленая масса (фото- синтетичес- ки активные органы), % Только дышащие органы
надземные одревеснев- шие стебли, % корни и надземные побеги, %
Вечнозеленые деревья тропи- ческих и субтропических лесов 2 80—90* 10—20*
Лиственные деревья умеренной зоны 1—2 80* 20*
Вечнозеленые хвойные деревья тайги и горных лесов 4 5 75* 20*
Стланцы на границе леса 25 30* 45*
Молодые хвойные растения 50—60 40—50* 10*
Вересковые кустарнички 10—20 20* 60—70*
Злаки 30—50 50—70
Степные растения: влажные годы 30 70
сухие годы 10 90
Пустынные растения 10—20 80—90
Растительность арктической тундры: листостебельные растения 15—20 80—85
споровые растения Высокогорные растения 95 10—20 80—90
* Большая часть фитомассы — мертвые механические ткани.
Определение суммарной фитомассы производится на основе
суммирования отдельных фракций по разным породам.
При расчете фитомассы древесных растений следует иметь в виду,
что коэффициенты усыхания для стволов и листьев разные. Для
первых — в среднем 0,6, а для вторых 0,2—0,4 (в зависимости от
сезона года, погодных условий и т.д.). Поэтому реальный смысл
имеют лишь данные по весу листьев в сухом состоянии.
Количество листьев зависит от стексов. Зимой невечнозеленые
породы вообще не имеют листьев. Плотность листьев повышается от
весенних стексов к позднелетним.
Приведенные данные относятся к позднелетнему периоду, для
которого характерен максимум развития листьев как вечнозеленых,
так и листопадных древесных пород.
10 Зак. 3725
145
Рис. 3.4. Соотношение фитомассы (Р) и подземных органов (Ps) в
экосистемах полярного пояса (Базилевич и др., 1986): 1 - полярные пустыни;
1 ундры: 2 арктические, 3 — субарктические северные, 4 — субарктические
। редние, 5 субарктические южные; 6 — горные, 7 лесотундра, в том
числе горные редколесья
Для свежесрубленных деревьев определяется фитомасса на основе
средней высоты деревьев этой породы, диаметра и коэффициента
формы древостоя (старые пни относятся к мортмассам). Для сухостоя
определяется лишь вес стволов и корней. Эти данные заносятся в
графы мортмасс.
При расчетном методе фитомасса и мортмасса кустарников и трав
определяется по расчетным формулам, а также на основе эмпириче-
ских зависимостей количества фитомассы от высоты и проективного
покрытия травянистых растений и кустарников.
Определение сухого веса растений расчетным методом. В настоящее
время идет быстрое накопление материала по коэффициентам
усыхания, характерным для различных ландшафтов в разные стексы.
Хотя обработка этих материалов еще не закончена, можно для
опробования и сравнения применять таблицу ориентировочных
коэффициентов усыхания, составленную для листьев и стеблей
травянистых растений и листьев древесных растений в разных
ландшафтах в разные стексы (табл. 3 6).
146
Рис. 3.5. Соотношение запасов фитомассы (Р) и ее фракций в различных
лесах СССР (Базилевич и др., 1986): I — европейская территория: а —
темнохвойные, б — хвойно-широколиственные; II — азиатская территория:
а — полидоминантные темнохвойные, б — светлохвойные; III — европейская
и азиатская территории: а широколиственные, б - мелколиственные; 1—
«спекая масса, 2 — многолетняя одревесневшая масса, 3 - подземные органы
10*
Р, т/га
Определение количества педомасс
Для определения количества педомасс необходимо знать
объемный вес почвы, который определяется либо путем непосред-
i г венных измерений, либо — расчетов.
Определение при помощи буров. Обычно используют бур БП50.
При помощи бойка и направителя специальные полые цилиндры
обьемом в 250 или 500 см3 вбиваются в почву, обычно на глубины
0 5, 5—10, 10—20, 20—30, 30—40, 40—50, 60—70, 90—100 см и т.д.,
до полного их заполнения почвенной массой. До глубины 30 см пробы
отбираются с трехкратной повторностью, а ниже — с двукратной.
После этого цилиндры извлекаются, закрываются нижней и
верхней крышками, и тут же взвешиваются с точностью до 1 г.
Цилиндры могут вдавливаться либо сверху вниз, т.е. после взятия
первого образца, расчищается площадка для взятия второго, а затем
третьего и т.д., либо путем вдавливания в стенку, заранее
подготовленного почвенного разреза.
Далее почва из цилиндра высыпается на клеенку и из нее тут же
берется проба на влажность почвы. Из пробы выбираются все
литомассы, а так же корни и почвенные животные.
При детальных исследованиях выборка происходит путем
просеивания через сито с диаметром ячеек 1 мм, при упрощенных —
вручную.
Эти геомассы тут же взвешиваются и полученные данные
заносятся в соответствующие графы журналов и бланков. Расчет
объемного веса сырой почвы ведется по формуле:
Рб ~Рк,
V
где Д — вес цилиндра с сырой почвой в г, Д, — вес цилиндра (бюкса)
с крышками в г, Д— вес камней (литомассы) в г, V объем
цилиндра в см3 ,ОВ — объемный вес почвы в г/см3,.
При определении объемного веса сухой почвы применяется та же
формула, но вместо веса сырой почвы употребляется вес сухой почвы
(Р2). Последний определяется по формуле:
р 100Д + ЕРРб
2 100+ W ’
где W — влажность почвы в процентах, остальные обозначения те же.
Вместо бура БП50 при упрощенных исследованиях можно
применять обыкновенные металлические бюксы. Однако ошибка
определения педомасс в этом случае увеличивается с 10% до 25%.
В каменистых почвах объемный вес определяется по методике,
разработанной Ф. Р. Зайдельманом (1970).
149
Коэфициеиты усыхания в различных фракциях фитомассы и мортмассы в разных ПТК и в разные стексы
2 4>
ш 5 ООО ООО 0 0.0 ООО
плю льь ООО о o~ о - - ~ о о о о о о”
g й
= ё 1 . о о 1 S 1 I S I ? vn гл О
S О £ S 8 s - к о о 1 о- 1 о о о~ о о
<и § S 3 X 5x8 ± п и 3 & н О М-J О ООО о о о о ООО
О Я а “ 5 о у с cl О £ & о" о о" о" о” о о” о~ о" о" о~ о" о~
* о семиарид- ные 1 1 1 0,60 о о о о »Л 40 СП \©^ оо о о ООО 40 40 о о" о
о ние дные Q О' V) о о о о о о
лет гуми оГ о" о~ o' o' о о~ о о сГ о о~ о
® = X £
X | * НИЯ стр туры О «о о <S сП TJ- о о «п о о о о 00 «л о
О S О 8 й 5 ВО О >, О ООО ООО о о’' о' o' о" о о
-л он -ЖЭ1 ЭНН S о . о о । S 1 1 S I о о о
S О 3! = о 2 № о CL о о 1 £ 1 1 X- S о о о" о~ о
о I
S X X й Pi Мт Ml Pi Мт Ml
е
3 J3 Л 5 § о О
•е- <s з >ie субнив жие и суб ские ные лесиь паданием х лесов) ные леснь ладанием х лесов) о-степны< 4 шибляк!
fct X х )s g CL S g О E= C L* X $ 5 J9 рои W О В кнегор : преоб 5уковы едгорн пастиер
«=: X 03 О О о о о и " Ни> (с f о
m x
Объемный вес зависит от влажности почв, степени их
। рещиноватости, промерзания и т.д. Поэтому в течение года он
испытывает динамику, отличаясь в разных состояниях в среднем на
I -5%. Для того, чтобы уловить эту динамику, необходима большая
повторность взятия проб — не менее 5—10 из каждого горизонта.
Определение объемного веса расчетными методами. Объемный вес
различных почв земного шара хорошо изучен. Поэтому сведения о
нем можно получить из книг, посвященных почвенному покрову
исследуемой территории, а также из разных агрофизических и
агрохимических справочников.
При ориентировочных расчетах объемный вес определяется при
помощи табл. 3.7. В ней приведены основные генетические горизонты
почв и интервалы объемного веса в этих горизонтах. Ошибка
составляет 15—30%.
Таблица. 3.7
Объемный вес генетических горизонтов почв
Название
Горизонт А
Горизонт В
Г оризонт С
Солонцовый
Такыр
Торф
Объемный вес,
г/см^
0,9- 1,3
1,2 1,4
1,3 1,6
1,5- 1,7
1,7 1,9
0,3- 0,5
При прочих равных условиях более тяжелые по механическому
составу почвы имеют больший объемный вес. Например, для
горизонта А в табл. 3.7. приведен интервал 0,9—1,3. Если этот гори-
зонт в исследуемой почве — супесь, то объемный вес следует прини-
мать равным 0,9 г/см3, легкий суглинок 1,0 г/см3, средний суглинок
— 1,1 г/см3, тяжелый суглинок — 1,2 г/см3, глина — 1,3 г/см3.
Расчет количества педомасс. Для определения количества педомасс
(S) необходимо объемный вес (ОВ) умножить на объем расчетного
слоя почвы (Г) и на процент содержания педомасс в этом слое (Р), т.е.
S = OBFP.
Если объемный вес измерить в г/см3, проценты взять в целых
числах, а вместо объема употреблять величину толщины слоя, в
котором определяется педомасса, в сантиметрах, то при умножении
этих трех показателей получается вес педомасс в т/га. Например, если
ОВ = 1,0 г/см3, содержание педомасс — 50%, а толщина слоя — 10 см,
то количество педомасс будет равно 500 т/га.
При содержании в почве разных педомасс (например, в горизонте
А — тяжелый суглинок, а в горизонтах В и С — средний суглинок)
расчет их количества ведется для каждой из них в отдельности.
151
Расчеты заканчиваются определением суммарного количества
педомасс. Подсчет сумм производится: в пределах вырытого шурфа,
или в горизонтах А и В (без горизонта С), или же в пределах
какого-либо условного слоя.
Для сравнения разных ПТК наиболее целесообразно вести подсчет
педомасс последним способом. Учитывая, что в горах мощность
почвы обычно не превышает 1 м, за условный слой можно принять
верхние 100 см и в этих пределах производить все расчеты. Если
почвенный шурф не был вырыт по каким-либо причинам до глубины
100 см, то условно считается, что объемный вес педомасс в
неисследованном слое равен таковому в самой нижней части шурфа.
Процент педомасс от общего объема горизонта определяется методом
экстраполяции. Для этого строится график (рис. 3.7), на оси абсцисс
которого показано количество педомасс, а на оси ординат —
глубины.
На этот график наносится точками измеренное процентное
содержание педомасс в различных слоях почвы. Эти точки
соединяются плавной кривой. Так как количество педомасс не может
быть меньше нуля, полученная кривая не должна пересекать ось
ординат. С полученной кривой снимается среднее значение
содержания педомасс в неизученном слое.
Рис. 3.7. Пример расчета процентного содержания педомасс в нижних
неисследованных горизонтах почвы
152
Если в описании почвенного разреза указывается, что он
переходит в горизонт D (геогоризонт L), или же, что количество
педомасс у нижней границы шурфа меньше 10%, то считается, что в
неисследованной части шурфа педомасс не содержится.
Определенные трудности вызывает расчет количества педомасс в
аридных районах, сложенных глинами и суглинками. Так как
иедомассами называется мелкозем почвы вместе с гумусом, то в этих
случаях следует за педомассы считать те слои почвы, в которых
содержание гумуса больше 0,1—0,2%. Однако в полевых условиях
определить количество гумуса невозможно. Поэтому ориентировочно
«а нижнюю границу педомасс можно считать границу
распространения основной массы корней растений. Кроме того,
можно использовать опубликованные данные по содержанию гумуса
и близких по морфологическому профилю почвах.
Определение количества литомасс
Литомассы в почве. Так же, как и для педомасс, существуют две
методики определения количества литомасс в почве: путем
непосредственных измерений и расчетная.
При непосредственных измерениях из шурфа размером 0,5 х 1,0 м
(повторность взятия шурфов в зависимости от точности исследования
колеблется от 3 до 5) выбирают слои почвы (0—5, 5—10, 10—20,
20—30, 30—50, 50—70 и 70—100 см). Эти слои просеиваются через
сито и все обломки горных пород (относительно слабовыветрелые)
выбираются и взвешиваются с точностью до 1 г. Ориентировочно
количество литомасс (размером менее 2—3 см) можно определить на
основе разбора проб, взятых цилиндрами (бюксами) для определения
объемного веса педомасс. Однако величина ошибки в этом случае
увеличивается от 10 до 25%.
Расчетный метод определения литомасс заключается в том, что
ориентировочно "на глаз" определяется содержание литомасс в
процентах от общего объема горизонта (ошибка обычно составляет
10—25%). Для уменьшения ошибки рекомендуется высыпать отдель-
ные слои почвы на клеенку и разбирать ее вручную. Сумма процент-
ного содержания литомасс и педомасс должна быть равна 100%, так
как остальные геомассы в почве занимают обычно объем меньше 1%.
На следующем этапе выясняется плотность обломков горных
пород, слагающих тот или иной горизонт. Для этого обломки породы
взвешиваются на весах и погружаются в мерный сосуд с водой. По
количеству вытесненной воды судят об объеме обломков. Их
плотность определяется путем деления веса обломков на их объем.
Ориентировочно плотность породы можно определять при
помощи табл. 3.8.
153
Для подсчета литомасс определяется толщина слоя (в см), в
котором они распространены, процент объема литомасс от
суммарного объема слоя и плотность литомасс (в г/см3).
Таблица 3. 8
Классификация литомасс и плотность горных пород
Название пород Плотность, г/см3 Название пород Плотность, г/см^
интервал средняя интервал средняя
Силикатные и прочие некарбонатные Карбонатные породы и породы с высоким
породы содержанием легкорастворнмых солей
С высокой плотностью — - более 2.5 С большой и средн, плотное тью 2,1—2,7
Гранит 2,5—2,8 2,7 Изестняк 2,1—2,6 2,5
Сиенит 2,5—2,8 2,8 Мергель 2,6 2,6
Порфирит 2,5—2,8 2,7
Диорит 2,7—2,9 Метаморфические с высокой плотностью
Габбро 2,8—3,3 3,0 более 2,5
Базальт 2,6—3,1 2,8 Мрамор 2,7 2,7
Диабаз 3,0—3,1 Гипсовые и другие породы с высоким
Дунит 3,2—3,3 3,3 содержанием легкорастворимых солей
Гнейс 2,7 2,7 с малой плотностью 1 ,0—2,0
Андезит 2,6—2,9 2,7
Сланец 2,6—2,8 2,7 Вывез релые горные породы и породы кор
Аргиллит, выветривания
алевролит 2,6—2,7 2,7
Скальный
ЭЛЮВИЙ 2,0—2,5
Со средней плотностью 2,0—2,5 Обломоч-
НЫЙ ЭЛЮВИЙ 2,0—2,5
Лнпарит 2,1—2,6 Мелкоземи-
Трахеит 2,4—2,6 стый карбо-
Обсидиан 2,2—2,4 натный элю-
Песчаник 2,1—2,5 2,3 ВИЙ 1,0—2,0
Глина 2,0—2,5 2,3 Мелкоземи-
Тяжелый стый сиали-
туф 2,0—2,5 2,4 тный элю-
Дацит 2,4—2,5 2.4 ВИЙ 1,0—1,2
Туфобрек- Оглиненный
чии 2,3—2,6 ЭЛЮВИЙ 1,5—2,5
Конгломе- Ферритный
раты 2,4—2,5 2,5 ЭЛЮВИЙ 1,5—2,5
Глинистый Галечник,
сланец 2,4—2,6 щебень,
гравий 1,5—2,5
С малой плотностью 1,0—2,0 Глинистый
элювий 2,0—2,5
Песок 1,9—2,0 1,9
Грубый ил 1,4—1,6 1,4
Легкий ил 1,4—2,0 1.8
С очень малой плотностью менее 1,0
Пемза 0.3—0,9 0,7
154
Так же, как и для подземной части, путем умножения этих трех
величин получают количество литомасс в надземной части ПТК
(в т/га).
Количество литомасс (L) на единицу площади определяется по
формуле: L = PLPPh , где PL — плотность литомасс (в г/см3), РР —
процент литомасс от объема слоя толщиной h (в см).
В результате взаимного сокращения умножение этих трех чисел
дает количество литомасс (в т/га).
Суммарное количество литомасс в почве определяется так же, как
и для педомасс для слоя 100 см. При этом расчет литомасс в
неисследованных частях шурфа производится по методике, описанной
выше для педомасс (рис. 3.7).
Литомассы в надземной части ПТК. В надземной части
вертикального профиля ПТК литомассы могут содержаться в виде
гальки или щебня на поверхности почвы, отдельных глыб, валунов
или выходов коренных пород.
Литомассы в виде горных пород. В тех случаях, если известна
нижняя граница ПТК (она обычно проходит на глубине 10—25 м),
можно подсчитать количество литомасс в виде горных пород. Для
этого достаточно среднюю плотность умножить на толщину слоя, в
котором встречаются только литомассы (коренные породы).
Определение количества гидромасс
Гидромассы в подземной части ПТК. Для расчета содержания
гидромасс в почве необходимо знать их влажность. Существует
большое количество методов определения влажности почвы
(Базыкина, Роде, 1976), однако до сих пор основным остается весовой
метод.
Во время стационарных и полустационарных исследований при
помощи стандартных буров (обычно буры Измаильского) образцы
почвы берутся сначала из одной скважины (она закладывается в
месте, где до этого был произведен укос фитомассы), на глубинах
0—5, 5—10, 10—15, 15—20, 25—30, 35—40, 45—50, 55—60, 65—70,
75—80, 85—90, 95—100 см, затем закладываются две малые скважины,
где пробы отбираются на глубинах 0—5, 5—10. 10—15, 15—20, 25—30
см. Эти пробы немедленно высыпаются в почвенные алюминиевые
стаканчики — бюксы, которые приносятся в лабораторный домик
(или палатку) и взвешиваются с точностью до 0,01 г. Бюксы должны
быть предварительно взвешены, и их вес с точностью до 0,01 г
записан в журнал наблюдений. При стационарных исследованиях
после взвешивания открывают крышку бюкса, надевают ее снизу и
ставят в сушильный шкаф. При полустационарных исследованиях эту
операцию делают после приезда в лабораторию, в которой имеется
сушильный шкаф и лабораторные технические весы.
155
Сушку и дальнейшие расчеты производят следующим способом.
1. Холодный сушильный шкаф начинают разогревать до
температуры 100—105° и производят сушку в течение 5—7 часов.
2. Вынимают несколько (3—5) стаканчиков по возможности с
наиболее влажной почвой, быстро закрывают крышками и дают им
охладиться. Взвешивают и результаты записывают на отдельном
листке. После этого их снова открывают и ставят вместе с остальными
в сушильный шкаф.
3. Продолжают сушку в течение одного часа, вновь вынимают
стаканчики (уже взвешенные ранее), охлаждают и взвешивают. Если
вес отличается от предыдущего не более чем на 0,02 г, сушка считается
законченной.
4. После окончания сушки все стаканчики взвешивают (с закры-
тыми крышками).
5. Открывают крышки бюксов, размельчают пробы и высыпают
почву на сито или на картон и производят отбор — либо путем
просеивания через сито, либо вручную — всех литомасс, имеющих
диаметр более 3 мм.
6. Взвешивают литомассы с точностью до 0,01 г и полученные
данные заносят в специальную графу.
7. Производят расчет влажности почвы по формуле :
где Р| — вес сырой почвы с бюксом, Р2 — вес сухой почвы с
бюксом, Р6 — вес бюкса, Рк — вес камней (литомасс) диаметром
более 3 мм. При определении влажности почв, содержащих щебень
влагоемких пород, например, сланцев, известняков, мергеля, мела,
доломита, методика усложняется. Описание этой методики можно
найти в книге "Принципы организации и методика..." (1976).
При стационарных исследованиях иногда применяют специальные
методы. Наиболее распространены методы измерения влажности почв
на основе изменения электропроводности почв при помощи
переносного влагомера "Днестр" и нейтронными влагомерами
ВПГР—1 и ВНП—1 "Электроника". Измерение влажности почвы
первым методом дает низкую точность исследований. При измерении
"Днестром" определяется не влажность почв, а процент от ее полной
влажности и только в рыхлых почвах (обычно на сельхозугодьях).
Нейтронные влагомеры пока еще стоят дорого. Кроме того, иногда
применяется карбидный метод определения влажности.
Однако все эти методы уступают традиционному весовому методу.
При экспедиционных и иногда полустационарных исследованиях
пробы почвы берутся по несколько иной методике. Обычно глубины
отбора образцов те же, что указывались выше. До глубины 30 см
отбор производится с двукратной повторностью, а ниже — с
156
однократной (повторные пробы дополнительно обозначаются штри-
хом, например, 0—5').
Отбор проб совершается сразу же после того, как выкопан шурф.
Пробы переносятся в специальные резиновые пакетики, которые
засыпаются до половины почвой и потом перевязываются. Этикетку с
обозначением индекса участка, глубины взятия пробы и даты закла-
дывают в оставшуюся половину пакетика. Последний вновь перевязы-
вают. Все резиновые пакетики, взятые с одного участка, закладывают
в один полиэтиленовый мешок с общей этикеткой, на которой
подписан индекс участка, дата и фамилия исследователя (бригадира).
При отборе проб почв из стенки шурфа следует учитывать, что
почва в нем высыхает быстро. Поэтому пробы следует брать из
углублений в 3—5 см. При этом первая порция почвы (до расстояния
3—5 см от стенки шурфа) выбрасывается. Отбор проб и их упаковку
следует делать по возможности быстро.
Пробы почв на влажность, также без промедлений, доставляются
в лабораторию, где они пересыпаются в бюксы, закрываются
крышками и взвешиваются. Порядок сушки тот же, что и для проб
почвы, взятой при стационарных исследованиях. Использование бюкс
возможно и непосредственно для взятия образцов из стенки шурфа.
При этом необходимо обеспечить, чтобы этикетки к образцам в
бюксах не могли бы перепутаться и чтобы сами бюксы не
подвергались опасности погнуться, либо раскрыться.
После получения данных по влажности почвы необходимо
провести их контроль. Статистические методы здесь вряд ли могут
дать объективные критерии для выявления недостоверных величин.
При контроле необходимо исходить из соображений, вытекающих
из характеристики процессов, приводящих к определенной влажности
той или иной фации. В первую очередь анализируются данные
повторностей в одном и том же слое. Отмечаются явно выпадающие
значения. Потом данные сопоставляются в вертикальном ряду и,
наконец, в хронологическом (последняя операция производится
только при стационарных исследованиях). Лишь после сравнения и
анализа полученных данных можно судить о достоверности "сомни-
тельной величины" и элиминировать ее (Роде, 1968).
На следующем этапе происходит определение средней влажности
почвы в том или ином ее слое. Толщина слоев соответствует
мощности генетических горизонтов, либо так называемым "секциям".
Чаще расчет ведется по секциям 0—10, 10—20, 30—50, 50—100 см.
Все данные по влажности почвы суммируются, и затем
определяется средняя влажность почвы генетического горизонта,
геогоризонта или секции.
Расчетные методы определения влажности почвы. Ориентировочно
(ошибка 10—25%, а иногда и больше) влажность почвы можно
определить на основе градаций гидромасс в почве (табл. 3.9).
157
Таблица 39
Ориентировочный расчет влажности почв
Механический состаав почв Индексы педомасс Градации гидромасс, %
Hs'" Hs" Hs'
Глинистый Sa 35—45 25—35 15—25
Суглинистый Ss 22—33 17 -30 17—20
Супесчаный Sc 17—22 6—17 4—6
Песчаный Sp 7—17 3 -7 1 3
Hs'" избыточное содержание влаги в почве — состояние от
полной до капиллярной влагоемкости почвы, в полевых условиях
соответствует градации мокрой и сырой почвы. Влага свободно
фильтруется в нижние горизонты. В некоторых случаях ее избыток
может отрицательно сказываться на биофункционировании.
Hs" — оптимальное содержание влаги — почва свежая. Можно
выделить две подгруппы: собственно оптимальное — 0,7—1,0
капиллярной влагоемкости; семигумидное (со слабым дефицитом) —
от 0,7 капиллярной влагоемкости до влажности устойчивого
завядания растений.
Hs' — недостаточное содержание влаги — ниже влажности
устойчивого завядания растений — почва сухая. Незначительное
содержание влаги отрицательно сказывается не только на биофун-
кционировании, но и на других процессах функционирования ПТК:
происходит быстрое уменьшение интенсивности испарения, скорости
разложения минеральных остатков и т.п.
Расчет гидромасс в почве. Определение количества гидромасс (HSi)
в почве производится по формуле:
Ун&=^,
100
где Si — количество педомасс в расчетном слое (методику расчета
педомасс см. выше), ITi — влажность почвы в этом слое.
Для определения общего веса гидромасс все данные по их
количеству в отдельных слоях почвы суммируются. Количество
гидромасс так же, как и других геомасс, определяется в т/га.
Гидромассы в надземной части ПТК. В надземной части
вертикального профиля природных территориальных комплексов
гидромассы содержатся в виде водяного пара, снежного покрова и др.
(природные аквальные комплексы мы не рассматриваем).
Для расчета количества водяного пара применяется формула:
216,7
а =----е ,
Т
где а — абсолютная влажность воздуха, Т — температура воздуха по
шкале Кельвина, е — упругость водяного пара в мб. Например, при
температуре воздуха 20°С и влажности 100%, при которых е = 23,4 мб.
158
= 216^7 =j /m
293
Для того, чтобы от размерности г/м3 перейти к расчету в т/га,
применяется формула:
Нр = 0,01дЛ,
|де Нр — количество гидромасс в виде водяного пара в т/га в слое
мощностью h (в м) и при абсолютной влажности воздуха, измеренной
и г/м3.
Для определения гидромасс в снежном покрове необходимо знать
его плотность (Рс) и толщину (высоту) (Л). Тогда количество
। идромасс (Нп) определяется по формуле:
Hn = Pc h S,
где 5 — площадь (обычно 1 га).
На исследуемом участке производятся 20-кратные измерения
высоты и 5-кратные измерения плотности снежного покрова. Высота
определяется снегомерной рейкой, а плотность — при помощи
весового плотномера. Этим плотномером берется объем снега,
который тут же взвешивается на рычажных весах, приложенных к
плотномеру.
Плотность вычисляется по формуле:
Рс =--,
ЮЛ
где т — отсчет по линейке весов (в мм), h— толщина (высота) снега
(в см), Рс — плотность снега. Одновременно фиксируется высота
снега. Если высота снега более 30 см, то берется суммарная плотность
из отобранных послойно через каждые 10 см.
Некоторые характеристики снежного покрова, в том числе его
плотность, можно определить на основе градаций снежных гидромасс:
Нпс — свежевыпавший снег - - имеет малую плотность (0,05—0,1 г/см^),
высокую отражательную способность (альбедо - 70—90%), характеризуется
большой рыхлостью и очень малой теплопроводностью. Нп1 — лежалый снег
ориентировочная плотность от 0,2 до 0,4 г/см^, альбедо 30 70 % и
теплопроводность выше, а рыхлость ниже, чем у свежевыпавшего снега.
Hnk — смерзшийся снег — может наблюдаться как на поверхности, так и в
толще снега. К этой группе относятся также ледяные и фирновые корки.
Плотность 0,4—0,8 г/см . Hnf — фирн — снег предыдущих лет. Плотность —
от 0,35 до 0,8 г/см , альбедо — 30—40%.
Определение количества зоомасс
Зоомасса является одним из наиболее важных компонентов как
экосистемы, так и природного территориального комплекса. Однако
ее исследование в методическом отношении наиболее трудоемко
159
Учитывая, что обычно более половины зоомассы составляет
почвенная мезофауна, особенно важен именно ее учет, который уже
позволяет получить представление о порядке величины этой геомассы
в целом.
Методика исследований почвенной мезофауны детально описана
(Программа и методика биогеоценологических исследований, 1974).
Эти исследования производятся обычно при стационарных, реже —
полустационарных и очень редко — экспедиционных исследованиях.
Пробы закладываются обычно с трех- пятикратной повторностью.
Площадь пробы — 0,5 х 0,5 м2. Так как более 90% почвенной
мезофауны сосредоточено в верхнем 50-сантиметровом слое, ее учет
производят именно до этой глубины.
После того, как намечена площадь пробы и произведен укос
фитомассы, тщательно (вручную) перебирается подстилка, в которой
учитываются все найденные животные (и все корни растений в этой
же пробе).
После удаления подстилки приступают к выкапыванию почвы,
обычно по 10-сантиметровым секциям: 0—10, 10—20,...,40—50 см.
Выкопанная почва выбрасывается на клеенку, разложенную рядом.
Из почвы берутся небольшие порции земли, которые тщательно
перетираются между ладонями. При этом внимательно просматри-
вается вся ссыпаемая на клеенку земля и отбираются обнаруженные
животные (дождевые черви, многоножки, личинки хрущей, щелкунов,
жужелиц и др.).
Животных отбирают в пробирки или баночки с соответ-
ствующими этикетками, на которых указывается индекс участка,
глубина взятия пробы, дата и ориентировочное название групп
животных. Желательно хищных животных помещать в отдельные
пробирки.
В лабораторных условиях на аналитических весах ВЛА—200 эти
пробирки взвешиваются с точностью до 0,0001 г. После взвешивания
животные удаляются, и пробирка (вместе с вложенной в нее
этикеткой) вновь взвешивается. По разности определяется вес
животных. Лишь после этого исследуемые объекты фиксируются в
формалине, и их видовой состав определяется специалистами
зоологами.
Учет надземной биомассы можно производить при помощи
биоценометров (Программа и методика..., 1974). Однако этот метод
очень трудоемок и при исследованиях состояний ПТК применяется
редко. Там же дана методика расчета количества зоомассы на основе
ее метрических характеристик.
Методика исследования микроорганизмов при географических
исследованиях описана в монографии "Принципы и методы
геосистемного мониторинга" (1986).
160
3.1.5. Исследование метрических характеристик геомасс
Форма, размер и ориентация элементов геомасс. Из основных
характеристик геомасс большое значение имеют метрические
характеристики их элементов. Изучение этих характеристик обычно
не вызывает больших трудностей. Форма элементов, размер и
ориентация описываются на основе принципов, приведенных в
параграфах, посвященных основным характеристикам геомасс.
Площадь листовой поверхности. От площади листовой
поверхности зависит ряд ландшафтно-геофизических процессов:
проникновения солнечной радиации и осадков, степень трансфор-
мации метеорологических элементов и т.д. Поэтому исследование
пой характеристики представляет большой интерес. Существует
несколько методов определения площади листвы, из которых
наиболее часто применяются два.
Первый метод заключается в подсчете площади листа при помощи
миллиметровой палетки, или путем нанесения контуров листа на
миллиметровку. После определения таким образом площади
поверхности, лист взвешивается и рассчитывается площадь листа на
единицу веса. Таким образом обрабатывается от 10 до 50 листов и
полученные данные осредняются. Имея данные о весе листвы пробной
площади, нетрудно рассчитать ее поверхность на этой площади или
на 1 га.
Второй метод — метод высечек — заключается в том, что 10—20
листьев складываются вместе и из них заточенным металлическим
патроном или трубкой с заранее определенной площадью делаются
высечки, которые потом взвешиваются и на основе количества
листьев, их веса и суммарной площади высечек определяется площадь,
занимаемая 1 г фитомассы листьев.
Для определения площади хвои сосны в книге "Методика изучения
биологического..." (1978) предлагается из каждого образца хвои,
отобранной из каждой секции, взять 10 хвоинок и замерить их длину,
ширину и толщину. Для вычисления поверхности 1 г хвои подсчиты-
вают число хвоинок в нем. Далее площадь хвоинок (S) определяют по
формуле:
5 = 3,14 г I,
где г — среднее арифметическое из толщины и половины ширины
хвоинки в ее середине (в мм), а I — длина хвоинок в см.
Для хвоинок ели применяется иная формула:
S = 2hja2-b2,
где I — длина хвоинки; а и b — взаимо перпендикулярные диагонали
поперечного сечения на ее середине.
161
11 Зак. 3725
Проективное покрытие определяется для геомасс, в которых длина
и ширина резко преобладают над высотой (толщиной). К таким
геомассам относятся листья и хвоя растений, а также геомассы,
имеющие уплощенную форму. Однако проективное покрытие, в
случае необходимости, может быть определено и для любой другой
геомассы. Для определения проективного покрытия применяют
специальную палетку. Эта палетка представляет из себя лист картона
размером 20 х 20 см. В центре этого картона вырезан квадрат 10x10
см. Этот квадрат перешит проволокой или нитками в виде сетки с
ячейками размером 1 х 1 см. Всего в квадрате имеется 100 ячеек и,
таким образом, каждая соответствует 1% проективного покрытия.
Наблюдатель отходит от измеряемой геомассы на достаточное
расстояние и подсчитывает по палетке, сколько квадратиков
занимают ее элементы. Это число и будет равным проективному
покрытию геомассы.
Проективное покрытие, если имеется достаточный опыт, можно
определить и на глаз. При этом рекомендуется использовать рис. 3.8,
на котором приведена диаграмма для определения проективного
покрытия.
Для стволов по их диаметру можно подсчитать площадь
поперечного сечения (S) по формуле:
nD2
О — ,
4
где D — диаметр ствола на исследуемом уровне.
В отличие от лесной таксации этот уровень может быть не только
на уровне груди, но и на уровне того или иного горизонта.
Особенно трудно определить проективное покрытие веток.
Точных методов для этого показателя не существует и его приходится
ориентировочно определять на глаз. При этом следует помнить, что
определяется проекция этих геомасс на плоскость, поэтому даже в
самых густых древостоях и зарослях кустарников проективное
покрытие веток не превышает 3—5%. В этом интервале и приходится
фиксировать показатели проективного покрытия веток для деревьев и
кустарников.
Объем геомасс определяется либо расчетными методами, либо при
наличии достаточного опыта глазомерно.
В первом случае расчет ведется на основе подбора близкой по
форме к исследуемому элементу геомасс геометрической фигуры и
определению ее объема по формулам, применяемым в стереометрии.
Для стволов, как уже говорилось, определение объема осуществляется
методами таксации.
Объем литомасс определяется погружением модельных экземпля-
ров в мерный сосуд с водой. Количество вытесненной воды будет
равно объему литомасс.
162
Объем педомасс (Vs) рассчитывается по формуле
К = 100 '. V,- кр к,,
। иг К, объем литомасс в 0» от общего объема горизонта, Кр
1)6 ьем корней (определяется глазомерно) и VA объем пор.
Пористость рассчитывается по разности между объемным и удельным
ИЛОМ почвы. Методика определения объемного веса почвы описана в
рд .деле, посвященном педомассам.
3.1.6. Исследование внутренней энергии геомасс
Количество внутренней энергии обычно определяется для
и. домасс, литомасс, фитомасс и мортмасс
Определение внутренней энергии литомасс и педомасс сводится к
расчету энергии кристаллической решетки минералов. Для этого
каловой (силикатный) анализ почвы и горной породы представляется
। виде суммы окислов. Величина энергии решетки окислов приведена
и 11бл. 3.10. Расчет производится по формуле:
С4п = ю-2£л/д,
। ле L’dn удельная внутренняя энергия минеральной части почвы
и ш горной породы в слое и; М, процентное содержание окисла по
। шным валового (силикатного) анализа; Ul энергия
кристаллической решетки окисла.
Таблица 3.10
Величина энергии решетки окислов
Окислы Энергия окислов, кДж/моль Окислы Энергия окислов, кДж/моль
Н2О 1572 MgO 3908
SiO2 12515 К2О 2286
ТЮ2 12310 Na2O 23224
А12О3 15123 СО2 17138
Fe2O3 16005 о3 28428
FeO 3929 МпО 3799
CaO 16005 Р2О5 41470
Зная удельную внутреннюю энергию, можно рассчитать и запас
>нергии (17п) в том или ином слое по формуле:
U = SHnDmUdtt,
• де 5 — площадь слоя; Нп — его мощность; Dyn — объемный вес
почвы слоя п
163
Для определения внутренней энергии фитомасс и мортмасс можно
пользоваться табл 3.11.
Таблица 3.11
Содержание энергии в сухом органическом веществе растений
(Лархер, 1978)
Растительный материал Содержание энергии, кДж/г
Планктоновые водоросли Бурые водоросли Лишайники, мхи Большинство травянистых листостебельных растений: побеги корни семена Бобовые Листостебельные эпифиты Листопадные деревья: листья древесина ствола корни Лиственные деревья вечнозеленых тропических лесов: листья древесина ствола корни Средиземноморские склерофиты: листья древесина ствола корни Вечнозеленые хвойные деревья: хвоя древесина ствола Вересковые кустарнички: листья оси побегов Пустынные кустарники: листья оси побегов Кактусы: кора ксилема Различные вещества растений: глюкоза крахмал, целлюлоза сырой белок жир лигнин изопрен 19,3—20,5 18,4—18,9 14,2—19,3 15,9—18,0 13,4—19,7 18,4—21,0 18,4—20,5 15,9—16,8 16,3—20,1 17,6—19,3 16,8—19,7 16,9—17,2 16,3—17,6 16,3—18,6 20,1—21,8 18,9—19,7 17,6—19,7 20,5—21,0 19,7—20,1 21,0—23,5 21,4—24,3 20,5—22,6 18,9—21,0 15,5—16,8 17,6—19,7 15,5 17,6 23,0 38,9 26,4 46,9
Полевое же определение производится при помощи "калориметри-
ческой бомбы" типа СКБ52. В ней 1 г обезвоженной пробы сжигается.
По выделенному теплу можно судить о количестве внутренней
шергии. Для ориентировочных расчетов принято, что растительная
масса имеет калорийность равную 4 ккал/г (16,7 кДж), а зоомасса —
5 ккал/г (209 кДж). Определение с помощью табл. 3.11 более точно.
Содержание зольных элементов. С количеством внутренней энер-
пи тесно связана зольность растений, на основе которой иногда
предлагают рассчитывать "минераломассы" — зольные вещества.
Количество зольных веществ в фитомассе различных растений
(нльно колеблется. Ниже приведено среднее содержание золы в сухом
веществе различных растений (табл. 3.12.). Наименьшую зольность
имеют листья и отчасти кора древесных растений (3—4%). Наиболь-
шая зольность характерна для некоторых галофитов (15—25%).
Таблица 3.12
Среднее содержание золы в сухом веществе бактерий и различных
растений (Лархер, 1978).
Бактерии, растения Зольность, %
Бактерии 8—10
Грибы 7—8
Планктонные водоросли —
скелетного вещества 5
Диатомовые водоросли до 50
Бурые водоросли 10—20
Мхи 2—4
Папоротники 6—10
Злаки 6—10
Травянистые двудольные 6—15
Галофиты 15—20
Кактусы 10—16
Лиственные деревья:
ЛИСТЬЯ 3—4
древесина 0,5
кора и корка 3—8
Хвойные деревья:
ХВОЯ 4
древесина 0,4
кора и корка 3—4
3.1.7. Оптические характеристики геомасс
Изучение оптических свойств ландшафта имеет более чем
полувековую историю. Необходимость детального исследования этих
свойств была вызвана широким развитием в 30-х годах нашего
столетия работ по аэрофотосъемке.
Первые же попытки дешифрирования аэроснимков привели к
165
изучению отражательных свойств природных объектов. Поэтому в
работах по аэрофотосъемке появились публикации по спектральной
отражательной способности природных объектов Среди них осо-
бенно следует отметить исследования Е. Л. Кринова (1934,1947).
Интересно, что в развитии оптики ландшафта существенная роль
принадлежит астрофизикам, в связи с поисками жизни на других
планетах, в частности на Марсе. Изучались оптические свойства
растений и особенно тех, которые живут в экстремальных условиях.
Это привело к зарождению и развитию vпeциaльнoгo направления —
астроботаники (Тихов, 1947, 1949).
Наиболее детальные исследования оптических свойств
ландшафтов провел Ю. С. Толчаинов (1974), который оптику ландша-
фта рассматривает как учение о взаимодействии солнечного излучения с
геосистемами суши и считает, что в задачу этой дисциплины входит
изучение оптических характеристик компонентов и элементов
ландшафта и их динамики, а также выявление факторов, влияющих
на эти характеристики.
Как известно, отражательную способность объектов характеризует
несколько параметров.
Важными геофизическими характеристиками оптических свойств
геомасс являются: цвет, альбедо, спектральная отражательная
способность и др. Эти характеристики и исследует специальный
раздел геофизики ландшафта — оптика ландшафта.
Рассмотрим полевые методы изучения различных оптических
свойств геомасс ландшафта и наиболее часто применяемые при этом
приборы.
Цвет при полевых исследованиях указывается для фитомасс,
педомасс и литомасс. Для этих геомасс он имеет существенную роль
как характеристика их состояния. При двойных и тройных названиях
преобладающий цвет ставится на последнее место. Например, в буро-
желтом преобладает желтый цвет. Цвет зависит от влажности
поверхности, поэтому при полевых наблюдениях, фиксируя цвет,
необходимо проследить наличие записи о состоянии влажности
поверхности изучаемого элемента (компонента).
В свою очередь цвет природных объектов в большой степени
влияет на их отражательную способность.
Альбедо. Отражательную способность объектов характеризует
несколько параметров, из них прежде всего — альбедо.
Альбедо (А) или коэффициент полного отражения можно выразить
формулой:
Fo
где F световой поток, отражаемый данным объектом по всем
направлениям, Fo полный исток, поступающий на данную
поверхность.
166
Для этих исследований выпускают альбедометры, которые в паре с
гальванометром ГСА-1 позволяют исследовать отражение любой
I со массы, имеющей достаточно большую поверхность (несколько
,1<‘сятков квадратных сантиметров).
При измерении альбедо альбедометр направляют в сторону иссле-
| мото объекта и снимают отсчеты (обычно 20—25), каждый раз
н'- колько сдвигая альбедометр по отношению к предыдущему
шмерению. Например, при исследовании альбедо относительно одно-
, дной травянистой растительности наблюдатель, записав первый
। чет, делает один шаг и вновь на новом месте измеряет альбедо, и
uiK 20—25 раз. Перед началом и в конце измерения альбедо,
лльбедомегр переворачивается и используется как пиранометр,
определяющий величину суммарной радиации. Довольно часто в
полевых условиях используют люксметр — прибор, предназначенный
для измерения освещенности (в люксах). Так же как альбедометр,
чатчик люксметра переворачивается и направляется на измеряемый
юъект. Однако люксметром измеряется не полное (энергетическое)
.льбедо, а только отраженные этим объектом световые видимые лучи.
Гораздо более грубую картину можно получить при исполь-
зовании фотоэкспонометра, который работает по принципу
люксметра, но он измеряет освещенность не в абсолютных единицах
(люксах), а в относительных. Тем не менее, сравнение данных
жспонометра, направленного вверх и вниз (в сторону объекта)
позволяет ориентировочно судить об альбедо по освещенности.
От альбедо следует отличать коэффициент яркости (г), пред-
ставляющий собой отношение яркости объекта в данном направлении
(В) к яркости идеально рассеивающей поверхности, имеющей
коэффициент отражения равный единице, и находящийся в тех же
условиях освещения и наблюдения (Во):
Коэффициенты спектральной яркости. Так как природные объекты
в общем случае обладают избирательным поглощением, то отра-
женное от них излучение спектрально селективно. Спектральную
отражательную способность описывают набором коэффициентов
спектральной яркости (г), которые определяют из отношений
спектральных яркостей объекта и идеально рассеивающей поверхно-
сти, находящихся в одинаковых условиях освещения и наблюдения.
Методика изучения оптических характеристик ландшафта хорошо
разработана. Полевой спектрофотометр — основной прибор,
измеряющий коэффициенты спектральной яркости объектов в
отдельных точках рабочего диапазона спектра (400—900 нм), со
спектральным разрешением 10—20 нм. Кроме него применяются
аэроспектрометры, устанавливаемые на летательных аппаратах,
телефотометры, отличающиеся от предыдущих приборов тем, что
167
яркость регистрируется не в одном канале, а сразу в нескольких.
Применяется также специальная аппаратура, устанавливаемая на
космических летательных аппаратах. Однако дистанционными мето-
дами измеряются оптические характеристики не отдельных геомасс, а
их группировок, образующих ПТК.
3.1.8. Радиофизические характеристики геомасс
Радиофизика ландшафта — одно из самых новых направлений в
геофизике ландшафта (Некое, 1986; Некое, Бутенко, 1988; Ромин,
1989). Ее возникновение связано с развитием методов радиолокацио-
нного зондирования ПТК и с необходимостью изучения закономер-
ностей формирования вторичного, собственного радиоизлучения
природных объектов в СВЧ- диапазоне.
Развитие радиофизических исследований связано в основном с
дистанционными методами. При этом исследуются свойства не
отдельных геомасс, а ПТК в целом. В отдельных случаях радиофи-
зические измерения производятся и наземным методом, и изучаются
отдельные геомассы.
Одной из важнейших радиофизических характеристик является
радиояркостная температура, рассчитываемая на основе показаний
радиометров. Этот интегральный показатель зависит от температуры,
влажности и текстуры геомасс.
3.1.9. Параметры состояния геомасс
К параметрам состояния, в первую очередь, относится температура
и влажность некоторых геомасс.
При этом температура геомасс (педомасс, фитомасс, зоомасс и
мортмасс) измеряется контактным способом, чтобы получить све-
дения не о температуре воздуха, определяемой при помощи обыкно-
венных термометров, применяемых в метеосети, а о температуре
самой геомассы.
Для этих целей лучше всего подходит радиационный термометр,
который измеряет длинноволновое излучение подстилающей поверх-
ности в диапазоне волн 8—14 мкм. Если пренебречь влиянием
отраженной длинноволновой радиации, которая также попадает в
приемник радиационного термометра, то можно полагать, что
радиационная температура адекватна истинной температуре подсти-
лающей поверхности.
При ландшафтно-геофизических исследованиях влажность указы-
вается только для фитомасс и мортмасс, так как коэффициент
усыхания является одной из важнейших характеристик именно этих
геомасс. Он исследуется путем взятия проб на влажность (см. гл. 3.1.4).
168
Важной качественной характеристикой состояния геомасс является
фишологическое состояние. Эта характеристика при полевых
н< < педованиях указывается для фитомасс и зоомасс. Она включает не
нни.ко фенофазу, но и способность живых организмов производить
фтиологические процессы (дыхание, фотосинтез и т.п.).
3.1.10. Другие характеристики геомасс
Кроме вышеперечисленных имеется целый ряд характеристик
еомасс, которые изучаются при специальных исследованиях, здесь
они не рассматриваются. Отметим только, что к ним относятся:
шектрофизические исследования горных пород, почв и растений,
и 1учение магнетизма отдельных геомасс, применение радиоизотопных
методов (при исследовании горных пород, почв, растительности и
др.).
В качестве информации по изучению геофизических свойств
иптомасс можно рекомендовать "Краткий справочник по полевой
1еофизике" (1977). В нем рассмотрены основные методы и приемы, а
шкже аппаратура, применяемая при магниторазведке, гравиразведке,
шектроразведке, сейсморазведке и др.
Физические свойства педомасс рассмотрены в монографии
Л. Ф. Вадюнина и 3. А. Корчагина (1986). В ней раскрываются
|радиционные методы изучения: физики твердой фазы почвы
(гранулометрического и механического состава, ее удельной поверх-
ности, плотности и порозности); физико-механических свойств
(пластичности, набухания, усадки, липкости, твердости); гидрофизики
(влажности, гидрологических характеристик, энергетического
состояния и передвижения почвенной влаги, водопроницаемости почв
и грунтов), аэрофизики (методов изучения воздушных свойств и
состава почвенного воздуха), теплофизики (радиационного и
теплового баланса, теплофизических характеристик). Также рассмот-
рены электрофизика почв, магнетизм и радиоизотопные методы.
В электрофизике почв детально анализируются ее электрокине-
тические свойства (электрокинетический потенциал, поверхностная
проводимость, электроосмос, потенциал протекания), электропрово-
димость (электросопротивление, диэлектрическая проводимость) и
методы ее измерения. При рассмотрении магнетизма анализируются
вопросы магнитной восприимчивости, остаточной намагниченности,
спектроскопия ядерного и электронного резонанса. Для радиоизото-
пных исследований приводятся характеристики радиометрической
аппаратуры, рассматриваются вопросы радиоактивности почв и ее
измерения.
Физические свойства аэромасс исследует метеорология и физика
атмосферы, гидромасс -— гидрология и гидрофизика, живых
169
организмов — биофизика. Кроме того существуют такие науки как
физиология и возникшая на контакте с экологией новая дисциплина
экофизиология. Каждая из этих дисциплин имеет свой арсенал
методов изучения физических (и не только физических) свойств
отдельных геомасс. Однако являются ли эти характеристики
комплексными ? Относится ли их изучение к компетенции геофизики
ландшафта ? О многих специальных отраслевых характеристиках мы
должны иметь представление, но необходимо каждый раз проверять,
что они могут дать для изучения именно геосистемы в целом.
3.1.11. Изменение во времени геомасс
и вопросы моделирования этих изменений
Изменение во времени геомасс характеризует функционирование
ПТК и смену его состояний. Например, пожелтение мезофитных
листьев и их опад свидетельствуют, с одной стороны, о процессе
биогеоцикла, а с другой, — о смене летних стексов стабилизации на
стексы упрощения структуры.
В то же время каждая геомасса в определенный момент времени
имеет некое состояние.
Под состоянием геомассы следует понимать такое соотношение ее
зекстурно-структурных особенностей с внешними (по отношению к
данной геомассе) воздействиями, которое в какой-либо момент
времени определяет специфичный характер функционирования
геомассы.
Выше уже говорилось о том, что в самом общем виде выделяются:
активные, стабильные и инертные состояния геомасс. Однако
подобное деление недостаточно для решения вопросов моделирования
динамики геомасс. Поэтому эти состояния подразделяются на более
дробные.
Важными свойствами геомасс являются их возраст и характерное
время. Возраст — это время, прошедшее после формирования иссле-
дуемой геомассы. Под характерным временем обычно понимается:
а) длина периода — для циклических процессов, б) средняя длина
периода - для квазипериодических процессов и в) время, необходи-
мое для восстановления квазиравновесия, нарушенного внешними
воздействиями - для трендовых процессов.
Характерным временем геомассы следует считать среднее время ее
существования. Например, для мезофитных листьев — 3—5 месяцев.
3.2. СТРУКТУРА ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ
И МЕТОДЫ ЕЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Обычно структурой называют определенную взаимосвязь, взаимо-
расположение составных частей; строение, устройство чего-либо.
170
Существует множество структур природного территориального
комплекса: функциональная, временная и т п. Из них следует
выделить пространственные структуры, которые, в свою очередь,
целятся на латеральную, вертикальную и морфологическую.
1десь мы должны оговориться, что, несмотря на некоторые
неудобства, мы не стали унифицировать понятийный аппарат и
<>• овили в этой главе и геофизических разделах других глав
ерминологию автора ( Н. Л. Беручашвили ). Так например, термины
"латеральная" и "вертикальная" структура ландшафта при изучении
। софизических характеристик употребляется в ином смысле, чем это
ныло предложено в гл. 1.
3.2.1. Латеральная структура
Латеральная ("внутрифациальная’) структура связана с объеди-
нением геомасс в некоторые "микрокомплексы", имеющие меньшую
площадь, чем элементарный ПТК фация. При изучении этой
структуры основное внимание уделяется взаиморасположению,
взаимосвязи этих микрокомплексов.
Подобный синтез геомасс чаще всего бывает связан с дифферен-
циацией биогенного компонента на синузии, консорции и парцеллы,
i.e. с биогенными модификациями фаций. Иногда микрокомплек-
I иость бывает связана и с другими компонентами ПТК, например, с
гак называемыми "карманными почвами" и т.п.
Мы, как и подавляющее большинство географов (Солнцев, 1962;
Исаченко, 1979; Сочава, 1978 и др.)*, на современном этапе исследова-
ний принимаем фацию за предельный уровень морфологического
анализа при ландшафтном изучении территории, а исследование
микрокомплексов относим либо к компетенции отраслевых дисцип-
лин (геоботаники, почвоведения и т д.), либо — биогеоценологии.
В то же время, изменение латеральной структуры очень часто
лужит надежным индикатором сложных динамических процессов,
охватывающих весь профиль природного территориального ком-
плекса. Это особенно относится к болотным и тундровым
комплексам.
3.2.2. Вертикальная структура и ее изучение
Вертикальная структура рассматривается как взаиморасполо-
жение, взаимосвязь геогоризонтов. Поэтому вначале рассмотрим
методику выделения и основные характеристики геогоризонтов, а уже
после этого — методику изучения вертикальной структуры.
Геогоризонтами называются сравнительно однородные слои,
характеризующиеся целым рядом ландшафтно-i еофизцчс-кчх при-
)7!
знаков, из которых наиболее важны специфичный набор и соотно-
шение геомасс.
Для выделения геогоризонтов наиболее удобно использовать
зарисовку вертикального профиля ПТК, на которой цветными
карандашами или фломастерами показываются различные геомассы
(изображением схожим с натурой или путем отдельных условных
обозначений). Например, транспортно-скелетные органы (ветки и
стволы) наносятся коричневым цветом, мезофитная хвоя —
темно-зеленым, листья и стебли травянистых растений — блед-
но-зеленым. Пример подобной зарисовки (в черно-белом варианте)
показан на рис. 3.8.
Для одних ПТК при составлении зарисовки используется один и
тот же масштаб для всего вертикального профиля. В других
комплексах приходится делать две зарисовки: одну — для всего
профиля, а другую (в более крупном масштабе) — для припочвенного
(приповерхностного) слоя ПТК. Иногда для подземной части
вертикального профиля употребляется один масштаб, а для
надземной — другой. Допустимо применение логарифмических
масштабов, однако при этом наглядность зарисовки уменьшается.
После того, как сделана зарисовка, приступают к ее анализу.
Появление новой или исчезновение существовавшей геомассы на
профиле свидетельствует о смене одного геогоризонта другим, так как
по определению они, в первую очередь, различаются по набору
геомасс. Сложнее обстоит дело при дальнейшей дифференциации
геогоризонтов на основе преобладания (при одном и том же наборе)
той или иной геомассы, например, дифференциация на геогоризонты с
преобладанием либо аэромасс, либо фитомасс. Обычно подобное
разделение происходит уже в камеральных условиях после
соответствующих расчетов. Однако, при наличии достаточного
навыка исследований, эту дифференциацию удается уловить и
визуально. Например, опыт показал, что в буковых лесах среднего
бонитета с фитомассой 250—400 т/га эта граница проходит обычно
на высоте прикрепления кроны.
Кроме набора и соотношения геомасс, в процессе выделения
геогоризонтов большое значение имеют их текстурно-структурные
особенности, которые связаны с формой, размером, и ориентацией
геомасс. Например, смена кроны стволовой частью у большинства
ПТК свидетельствует о смене геогоризонтов.
При анализе зарисовки выделяются параллельные земной поверх-
ности слои — геогоризонты, которые отличаются друг от друга
набором геомасс; различием в соотношении отдельных геомасс
(например, преобладанием аэромасс над фитомассами или наоборот);
текстурно-структурными особенностями.
Определенный опыт позволяет выделять геогоризонты с одной и
той же детальностью, т.е. одного классификационного ранга.
172
Рис. 3.8. Зарисовка вертикального профиля ПТК: РГ - фитомасса
однолетних листьев древесно-кустарниковых растений; Pt — транспортно-
скелетные органы; Pi — листья и стебли травянистых растений; Pg —
генеративные органы; Ml — мортмасса подстилки; Sss педомасса
среднесуглинистая; Sas — педомасса тяжслосуглинистая; Lb выветрелые
литомассы; Hs — почвенные гидромассы; А — аэромассы
Классификация геогоризонтов не отличается сложностью, так как
она основана на принципе соответствия с классификационными
единицами геомасс: класс геогоризонтов выделяется на основе набора
и соотношения классов геомасс, тип геогоризонтов типов геомасс и
т.п.
Индексация геогоризонтов После того, как на зарисовке верти-
кального профиля выделены геогоризонты, приступают к их
индексации. При этом соблюдают определенные "грамматические"
правила. Заглавными буквами всегда пишутся классы геомасс (лито-,
педо-. фито- ЗОО-, гидро- и аэромассы). Они не разделяются запятой,
тогда как индексы более дробных подразделений — типов и родов
геомасс, которые состоят из одной или двух строчных букв, пишутся в
пределах соответствующих классов и разделяются запятыми
(формулы геогоризонтов с видами геомасс получаются слишком
громоздкими и неудобными для чтения, поэтому они составляются
редко). В формуле геогоризонта классы геомасс располагаются в
порядке уменьшения их веса. На первое место ставится самая
"тяжелая" геомасса, затем вторая по весу и т.д. В пределах классов
1 ипы и роды геомасс также располагаются в порядке уменьшения их
веса.
Для каждой геомассы в виде верхнего индекса ставится число,
обозначающее для фитомасс и мортмасс проективное покрытие в
процентах, а для литомасс и педомасс их объем в процентах от объема
геогоризонта. Для аэромасс и гидромасс ни проективное покрытие, ни
объем не указываются, так как они аморфны (не имеют формы).
В конце формулы за разделительной чертой ставятся цифры,
обозначающие верхнюю и нижнюю границы геогоризонта.
Приведем пример формулы геогоризонта:
25
Am Pt1, f60 | 15.
Как видно из формулы, геогоризонт состоит из двух классов
геомасс, аэромасс (А) и фитомасс (Р).
Первый класс представлен только одним типом — макротермаль-
ными аэромассами (Ат), тогда как второй двумя типами:
транспортно-скелетными органами (Pt) с проективным покрытием 1%
и однолетними листьями (Pf) с проективным покрытием 60% (в
формуле индекс класса Р опущен и индекс типа f отделен от
предыдущего типа t запятой). Верхняя граница геогоризонта
проходит на высоте 25 м, а нижняя - 15 м.
Рассмотрим другой пример;
0,08
SawLk8 HsPs2 10,20.
Формула изображает педолитогоризонт с участием гидромасс и
фитомасс, । ir Sa глинистые педомассы, занимающие 90% объема
174
I I < и оризонта; Lk — карбонатные литомассы с 8% объема горизонта;
11 гидромассы в почве; Ps - корни с проективным покрытием 2%.
Игреняя граница проходит на глубине 0,08 м, а нижняя — 0,20 м.
При составлении формул геогоризонтов следует избегать их
громоздкости. В формулу выносятся лишь геомассы, имеющие более
I' веса от суммарной массы геогоризонта или занимающие более 5%
объема или проективного покрытия геогоризонта. Остальные геома-
< > 11 в формулу не попадают, но учитываются при описании.
Если некоторые свойства гебмасс повторяются в различных
(согоризонтах, то они указываются лишь там, где в первый раз
ь.лретились. Например, то, что в надземной части аэромассы
иакротермальны, следует указывать лишь в верхнем геогоризонте,
»<ида как в нижних достаточно указать лишь индекс класса геомасс
( \) Подобная редукция не допускается, если в пределах одного класса
выделяется несколько типов или родов геомасс.
Если дифференциация видна уже на уровне типов или родов
<еомасс, не следует давать более дробные видовые или родовые
индексы геомасс. Например, если выделяется тип горизонта:
APtl,f60
25
10
и род - APt1, fm60
25
10
в одном ПТК с одними и теми же границами, то следует писать
наиболее редуцированную формулу:
APt1, f60
25
10.
При составлении формул следует учитывать следующие правила:
1 В большинстве ПТК с лесной растительностью кроновые
геогоризонты отличаются преобладанием аэромасс, тогда как
горизонты со стволами деревьев и кустарников, напротив, домини-
рованием фитомасс. Поэтому в таких ПТК в верхней части
вертикального профиля преобладают аэрофитогоризонты (АР), а в
нижней — фитоаэрогоризонты (РА).
2. В ПТК с травянистой растительностью смена горизонтов класса
АР на горизонты РА происходит при проективном покрытии
фитомассы более 70—90%.
3. Так как литомассы имеют в 2—3 раза большую плотность, чем
педомассы, то при объеме более 30% от общей массы горизонта, их
индекс следует ставить на первое место. Если в почве содержится
среднее количество гидромасс (Hs”), а литомасс от 10 до 30%, то в
формуле геогоризонта литомассы ставятся на второе место после
педомасс, но перед гидромассами (например, Sa Lk Hs" Ps). Следует
учитывать , что если литомассы занимают 1% объема геогоризонта,
то и в этом случае их больше, чем корней.
4 В надземной части, в связи с относительно малой плотностью
175
аэромасс , даже при объеме литомасс в геогоризонте более 1—3%, они
преобладают по массе.
5. Транспортно-скелетные органы, несмотря на небольшое проек-
тивное покрытие, имеют большую массу, чем листья. Поэтому в
подавляющем большинстве случаев в формулах горизонтов на первое
место ставится индекс транспортно-скелетных органов, а на второе —
листьев.
Отметим, что навыки правильного составления формул приходят
постепенно, после работы в различных типах ландшафтов и, что
главное, в результате последующей обработки материалов в
камеральных условиях.
Описание геогоризонтов начинается с качественной характери-
стики их состава. Указывается, из каких горных пород он состоит или
какие виды растений его слагают и какими своими фракционными
частями (кроной, генеративными или транспортно-скелетными
органами) они входят в этот горизонт. Принципиально важно указать
соответствие или несоответствие с генетическими горизонтами почвы,
ярусами растительности, пластами горных пород.
Важными характеристиками горизонта являются его текстура,
структура, тип функционирования, а так же признаки отдельных
геомасс. Методика описания основных элементов геомасс (индекс,
название, форма, размер, регулярность, ориентация, проективное
покрытие, объем, цвет, влажность, физиологическое состояние,
изменение во времени и т.п.) была рассмотрена в разделе 3.1
настоящей главы. На функционировании мы остановимся в
последующем разделе — 3.3. Здесь же рассмотрим лишь вопросы,
связанные с изучением текстуры и структуры геогоризонтов.
Текстура геогоризонтов
Текстура — одна из важнейших характеристик геогоризонта, от
которой зависит не только распределение и пространственная
организация геомасс, но и многие процессы функционирования.
Например, проникновение солнечной радиации,-перехват осадков и
т.п.
Исследование текстуры не является новым вопросом для
географии. Структура почвы в традиционном понимании при
ландшафтно-геофизических исследованиях может рассматриваться
как текстура ее отдельных геогоризонтов. Геометрии, фитометрии и
архитектонике растительного покрова посвящено большое количе-
ство работ ботаников.
При ландшафтно-геофизических исследованиях текстура рассма-
тривается, во-первых, с единых позиций (в системе единой
классификации), во-вторых, комплексно. Например, в почвенных
горизонтах существует не только текстура педомасс (комковатая.
176
। ныбистая, зернистая и др.), но и корней (цилиндрическая с сильно
меняющимся диаметром, стержневая и т.п.), а так же, в некоторых
•. нучаях, еще и текстура литомасс (например, галечная в аллюви-
.1ИЫ1ЫХ почвах).
Основные характеристики текстуры и понятия элементарных и
составных текстур
Гекстура горизонта, в основном, зависит от следующих
характеристик элементов геомасс: 1) формы, 2) размера, 3) ориента-
ции, 4) связности.
На основе сочетания этих характеристик и строится классифи-
кация элементарных текстур. При этом под элементарной понимается
1скстура, сложенная элементами одного класса геомасс, имеющих
одну форму и тип связности, хотя размер и, в особенности, ориен-
I ация этих элементов могут отличаться друг от друга.
Из элементарных складываются составные текстуры. Если один
класс геомасс имеет две разные элементарные текстуры, то говорят о
тоставных текстурах средней сложности, три — сложных, а 4 и более
очень сложных составных текстурах.
Текстура характеризует один класс геомасс, не более. Если в
пределах геогоризонта выделяются несколько классов геомасс, то
каждый из них будет иметь свою текстуру (или текстуры), а
совокупность текстур разных классов геомасс будет характеризовать
уже структуру (а не текстуру) геогоризонта.
Аморфные геомассы — аэромассы и гидромассы, часто являются
как бы "заполнителями" других текстур, например, фитотекстуры или
педотекстуры. В этих случаях их не учитывают. Видимых
невооруженным глазом зоомасс обычно так мало, что они крайне
редко образуют отдельные текстуры. Мортмасса иногда имеет
(сохраняет) текстуру фитомассы (например, свежая ветошь).
Классификация наиболее часто встречающихся
элементарных текстур
Текстуры фитомасс: А, Б, В (I—IX — 49 видов, рис. 3.9).
А. ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ. I. Стволовые: 1) прямоствольные; 2) с неровными
стволами; 3) криволесные. II. Сгеблевидные: 4) высокотравные; 5) вертика-
льные и субвертикальные; 6) наклонные; 7) субгоризонтальные и горизон-
тальные; 8) разноориентированные.
Б. ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ С СИЛЬНО МЕНЯЮЩИМСЯ ДИАМЕТРОМ.
III. Кроновые древесные (без четко выраженного центрального ствола): 9) с
преобладанием горизонтальных элементов; 10) обращенные вниз (тип ели);
11) обращенные вверх (тип дуба); 12) разноориентированные; 13) с наклон-
ными и горизонтальными элементами. IV. Корневые: 14) мочковидные с
177
12 Зак. 3725
IV
14 15 16 17
38 39 40 41
вид сбоку______вид сбоку_______вид сбоку______вид сверху
/ V ' гч'к'хки?
42 43 44 45
вид сбоку вид сбоку вид сбоку вид сверху
'Л II’ V \\[/ llv »Ь/
46 47 48 49
Рис. 3.9. Элементарные текстуры фитомасс
к. 1>шкальными, субвертикальными элементами; 15) мочковидные решетча-
ч.к- 16) мочковидные с наклонными и субвертикальными элементами;
I/) корневые с центральным корнем. V. Кустарниковые (без четко
|и.||ыженных стволов): 18) куртинно-розеточные; 19) с преобладанием
орнюнтальных и вертикальных элементов; 20) стланниковые; 21) кустар-
никовые и разноориентированные; 22) зонтичные; 23) подушечные.
В. ЛИСТОВИДНЫЕ. VI. Листовидио-лииейные: 24) узловые (из одной
|<>чки выходит 2—10 стеблей); 25) дернинные (из одной точки выходит более
ч.-м 30 стеблей); 26) дискретные (из одной точки выходит 1—2 стебля);
’/) куртинные (из одной точки выходит 10—30 стеблей); 28) ветошные;
.’9) подстилочные; 30) хвойные мутовчатые; 31) хвойные разноориентиро-
н.। иные; 32) хвойные разноориентированные уплощенные.
VII Листовидные вытянутые; 33) узловые; 34) куртинные; 35) ветошные;
И>) подстилочные; 37) розеточные (цветочные); 38) с преобладанием
। оризонтальных элементов; 39) с наклонными элементами; 40) с
। уовертикальными элементами; 41) с разноориентированными элементами.
VIII Листовидные округлые: 42) с наклонными и субвертикальными
। цементами; 43) с субгоризонтальными и горизонтальными элементами;
11) с разноориентированными элементами; 45) розеточные (цветочные).
IX. Листовидные дробнорассечеиные: 46) с наклонными и субвертикальными
ысментами; 47) с субгоризонтальными и горизонтальными элементами;
IX) разноориентированные; 49) розеточные (цветочные), листовидные, дроб-
иорасчлененные.
Для педомасс характерны текстуры Г, Д, Е (X—XVI — виды
S0 -76). Этот раздел классификации заимствован из почвоведения
(см. также гл. 2). Иногда подобного рода текстуры встречаются и в
других геомассах, например, в снежном покрове, в некоторых
питомассах.
Г. УПЛОЩЕННЫЕ СИЛЬНОСВЯЗАННЫЕ. X. Уплощеииые плитчатые:
S0) сланцевые; 51) плитчатые; 52) пластинчатые; 53) листоватые. XI. Чешуй-
чатые: 54) скорлуповатые; 55) грубочешуйчатые; 56) мелкочешуйчатые.
XII. Лиизовидиые: 57) крупнолинзовые; 58) мелколинзовые; 59) чечевидные.
Д. ПРИЗМОВИДНЫЕ. XIII. Столбчатые: 60) крупностолбчатые; 61) столб-
чатые; 62) мелкостолбчатые.
Е. ОКРУГЛО-МНОГОГРАННЫЕ. XIV. Округлые (глыбистые и комкова-
ние): 66). крупноглыбистые; 67) мелкоглыбистые; 68) крупнокомковатые;.
69) комковатые; 70) мелкокомковатые. XV. Призматические: 63) крупно-
призматические; 64 призматические; 65) мелкопризматические. XVI. Миого-
раиные (ореховатые и зернистые): 71) крупноореховатые; 72) ореховатые;
73) мелкоореховатые; 74) крупнозернистые; 75) мелкозернистые; 76). порохо-
видные.
Последние разделы классификации — Ж, 3 (77—85) характеризуют
гекстуру литомасс.
Ж. ЭЛИПСОИДНЫЕ ОКРУГЛЫЕ: 77) валуны; 78) галечные; 79) гравийные;
80) песчаные.
3. ОБЛОМОЧНЫЕ: 81) скальные; 82) глыбистые; 83) щебнистые;
84) дресвяные; 85) песчаные.
I ’
17"
Исследование текстур имеет большое значение, так как с ними
связана интенсивность протекания многих процессов функциони-
рования ПТК. Если набор и соотношение геомасс определяют общий
характер (набор) процессов функционирования, то с текстурными
особенностями связаны их конкретные числовые характеристики.
Например, наличие мезофитных листьев древесно-кустарниковых
растений определяет такие процессы, как фотосинтез, транспирация,
дыхание, задержание солнечной радиации, перехват осадков и т.д.
В то же время разные текстуры геогоризонтов определяют разную
интенсивность этих процессов. Так, при наличии узких вытянутых
субвертикальных листьев, процент задержания солнечной энергии и
перехвата осадков будет существенно ниже, чем в геогоризонтах с
округлыми листьями, расположенными субгоризонтально или же
горизонтально.
При описании текстур вместо названий обычно употребляются
порядковые номера. Например, для листовидных дробнорассеченных
с субгоризонтальными и горизонтальными элементами пишется
порядковый номер 47.
Простые текстуры, состоящие из одной элементарной текстуры,
встречаются редко. Значительно чаще наблюдаются составные текс-
туры. Из последних наиболее распространены: 1) цилиндрические и
кроновые; 2) кроновые и листовидные; 3) цилиндрические, кроновые,
листовидные и др.
Структура геогоризонтов
Структура геогоризонтов — пространственное (горизонтальное и
вертикальное) соотношение текстур. Выделяются типы структур:
1. Гомогенная, например, колхидский подлесок, сомкнутые кроны
монодоминантных лесов и т.п.
2. Гомогенно-гетерогенная, например, некоторые буково-темно-
хвойные леса, в которых после определенного количества деревьев
бука следует опять же определенное количество деревьев пихты, затем
снова бука и т.д. Важно, чтобы этот порядок был бы заранее
предсказуем, т.е. при наличии одной текстуры можно было бы
предсказать другие.
3. Гетерогенно-гомогенная состоит из двух и более текстур,
имеющих хаотичное распространение. Например, горизонты типа Lk
Pt, Sa с хаотичным распределением выходов скальных пород на
дневную поверхность.
Важной характеристикой структуры является ее регулярность.
Различаются:
1. Регулярные по высоте и горизонтали структуры с одной или
несколькими текстурами, имеющими одну мощность и один тип
чередования в пространстве.
180
2. Регулярные по горизонтали и иррегулярные по высоте —
i остоят из одной или нескольких текстур, закономерно чередующихся
и пространстве, но имеющих разную высоту.
3. Регулярные по высоте и иррегулярные по горизонтали — с
одной или несколькими текстурами с одной высотой, но хаотично
распределенные в пространстве.
4. Иррегулярные как по высоте, так и по горизонтали, характерные
обычно для гетерогенных текстур.
Камеральная обработка результатов исследования геогоризонтов
Камеральная обработка базируется на анализе распределения
отдельных геомасс и на результатах описания геогоризонтов.
Наиболее прост расчет количества аэромасс. Их плотность
необходимо умножить на мощность горизонта. Аналогично, для
определения количества литомасс и педомасс необходимо подставить
мощность исследуемого горизонта h в см.
Гидромассы в почвенных горизонтах определяются по формуле:
Нл = ^,
100
1 де Hs — количество гидромасс в т/га, W — влажность исследуемого
I оризонта в процентах, aS — количество педомасс в т/га.
При изучении травянистой растительности ее укос производится
но геогоризонтали или секциям. В первом случае сразу же получаются
данные по количеству фитомассы в исследуемых геогоризонтах; во
втором — иногда требуется пересчет. Если геогоризонт охватывает
несколько секций, то данные по ним просто суммируются. Если же их
границы не совпадают то данные по фитомассе секции раскиды-
ваются по геогоризонтам пропорционально их мощности.
В лесах, по данным таксации участка, для каждого вида определя-
ется объем среднего дерева, равный суммарному объему, деленному
на количество деревьев данной породы. Из данных таксации участка
подыскивается 3—5 "моделей", имеющих близкий к "среднему" объем.
Для этих деревьев выписываются их высота, диаметр и коэффициент
формы. Данные моделей осредняются и по таблицам Е. П. Николь-
ского определяется объем ствола, а также его диаметр и объем в
метровых секциях.
При упрощенных расчетах можно применить график рис. 3.10
определения распределения веса стволовой фракции в % от общего
веса ствола (Беручашвили, 1983). Этот график составлен для средних
модельных деревьев, имеющих коэффициент формы 0,6. На оси
абсцисс нанесена высота деревьев в метрах, а на оси ординат —
процент от общего веса стволов. Линиями показаны деревья с одина-
181
Рис. 3.10 График для определения веса стволовой фракции
в % от общего веса
ковыми ступенями высоты (2—4, 5—9, 10—14, 15—19, 20—24, 25—29,
30—35 м).
Графиком пользуются следующим образом. Предположим, необ-
ходимо узнать, сколько процентов от суммарного веса стволов
приходится на геогоризонт с верхней границей, проходящей на высоте
20 см и нижней — 10 см, в древостое высотой 25—29 м. Для этого от
точки пересечения линии высоты деревьев 25—29 м с перпен-
дикуляром, восстановленным от оси абсцисс с отметкой 20 м,
восстанавливают перпендикуляр на ось ординат и берут отсчет. В
данном случае он равен 7%. Аналогичную операцию делают для
высоты 10 м и получают 43%. Разность между этими двумя
величинами ( 43 — 7 = 36 ) и составляет то количество процентов от
суммарного веса стволов, которое приходится на горизонт 20—10 м.
182
Зная этот процент и суммарный вес стволов гой или иной породы
п<1 исследуемом участке, легко подсчитать количество фитомассы
< г волов>приходящееся на исследуемый геогоризонт. Величина ошибки
расчета фитомассы этим методом составляет 20—30%.
Верхний график на рис. 3.10 показывает, как по возрасту (наклон-
ные линии) и высоте (ось ординат) дерева можно определить его
козфициент стройности.
Ориентировочно количество фитомассы веток и листьев в исследу-
емых геогоризонтах можно определить следующим образом. Если
анализ описания геогоризонта показал, что в нем сосредоточена вся
крона (а следовательно, и все ветки и листья) той или иной породы, то
нес этих веток и листьев прямо переносится в данные, характери-
,ующие геогоризонт. В том случае, если эти фракции находятся в двух
или нескольких геогоризонтах, то вес веток и листьев ориентировочно
распределяется между горизонтами пропорционально проективному
покрытию этих фракций и мощности горизонта. Величины ошибок
существенны — 20—40%. Ошибку можно уменьшить, если в поле в
том или ином геогоризонте "на глаз" определять процент веток и
листьев от их общего количества.
Например, в горизонте APt,fm^ 80% листьев и 30% веток бука.
Расчет распределения геомасс по высоте позволяет произвести
полную индексацию геогоризонтов. В этих формулах показываются
не только геомассы, их проективное покрытие или объем, но и
суммарный вес геогоризонта (в т/га) и процент каждой геомассы от
этого веса. Например:
424Pt5! 5fm203 11,5 °A450fg
Из этой формулы следует, что рассматриваемый горизонт имеет
вес 424 т/га и распространен в слое 4,0—1,8 м. В горизонте преобла-
дает фитомасса, при этом транспортно-скелетные органы (Pt) состав-
ляют 51,5% от суммарной массы геогоризонта, мезофитные листья
(Pfm) — 2,0%, а лавровидные (Р11) — 1,5%. Вес аэромасс (А) — вто-
рого компонента геогоризонта, составляет 45% от суммарной массы.
Исследование вертикальной структуры. Основными характеристи-
ками вертикальной структуры являются ее мощность, сложность,
напряженность и состав геомасс и геогоризонтов. Из них для изучения
состояний ПТК наиболее важен состав, т.е. набор специфичных для
данного природно-территориального комплекса геомасс и
геогоризонтов. Именно этот набор определяет основные черты не
только структуры, но и функционирования ПТК.
При дифференциации ПТК по мощности, т.е. расстоянию от
верхней до нижней границы, за основу деления был взят логарифми-
ческий масштаб по основанию два (т.е. 2°= 1, 21=2, 22=4 и т.д.).
В связи с этим выделяются следующие градации мощности:
0. Крайне маломощные (наноструктуры) — менее I м;
1. Незначительной мощности (микро-мезоструктуры) 1—2 м;
183
2. Маломощные (мезоструктуры) — 2—4 м;
3. Средней мощности (мезо-макроструктуры) — 4—8 м;
4. Повышенной мощности (макро-мезоструктуры) — 8—16 м;
5. Большой мощности (макроструктуры)— 16—32 м;
6. Очень большой мощности (мегаструктуры) — более 32 м.
Под сложностью вертикальной структуры мы понимаем
количество геогоризонтов. Выделяются следующие градации слож-
ности:
1) примитивные структуры (2—3 геогоризонта);
2) простой сложности (4—5 геогоризонтов);
3) средней сложности (6—7 геогоризонтов);
4) повышенной сложности (8—9 геогоризонтов);
5) большой сложности (10—11 геогоризонтов);
6) очень большой сложности (12 гсогоризонтов).
По напряженности — количеству геогоризонтов на 1 м вертикаль-
ного профиля выделяются три градации ПТК:
1. С малой напряженностью вертикального профиля — на 2 м вертикаль-
ного профиля приходится меньше одного геогоризонта.
2. Со средней напряженностью — один геогоризонт на 1—2 м вертика-
льного профиля.
3. С большой напряженностью на 1 м вертикального профиля
приходится больше одного горизонта.
Названия типов вертикальных структур строятся на основе специ-
фических геомасс и геогоризонтов. Затем указывается мощность,
сложность, напряженность вертикальных структур. Так как многие
особенности вертикальной структуры тесно связаны с набором
геогоризонтов, обусловлены различной растительностью и почвой,
для краткости можно использовать такие названия, как мезофитные
лесные, мезоксерофитные лесные и т.п. структуры.
Классификация вертикальных структур. Наиболее крупная клас-
сификационная единица — класс вертикальных структур —-
выделяется на основе того, какой класс геомасс определяет всю
структуру ПТК в целом в данном состоянии.
Выделяются следующие основные классы:
1. Фитогснные — связанные с доминирующей ролью растительного
покрова, в формировании вертикальной структуры, с двумя подклассами:
а) собственно фитогенные с активными фитомассами (т.е. даже с незначите-
льным увеличением этой геомассы); б) фитоскелетные, обусловленные, в
основном, транспортно-скелетными органами, находящимися в пассивном
состоянии со стабильным или уменьшающимся количеством фитомасс.
2. Постфитогенные (мортмассовые), связанные, в основном, с мортмассой
растений — ветошью, подстилкой, сухостоем и т.д., которые определяют
характер вертикальной структуры ПТК.
3. Гидрогенные, со следующими подклассами: а) нивальные — с одним
или несколькими снежными горизонтами; б) криогенные — с одним или
несколькими мерзлыми горизонтами; в) собственно гидрогенные — с
геогоризонтами с преобладанием гидромасс ( например, при наводнениях);
г) болотные; д) ледниковые.
184
4. Педогенные — структура с основной ролью педомасс (например,
ipyKiypa поля пшеницы после ее уборки).
5. Литогенные — с доминированием в характере вертикальной структуры
пиюмасс (например, скальные, обвально-осыпные, пляжные).
Довольно часто встречаются переходные типы. Например, фито-
нпно-постфитогенные, фитогенно-литогенные и т.п. структуры.
В пределах этих классов по набору основных геомасс и геогори-
юптов выделяются типы вертикальных структур. Более мелкие
особенности (мощность, сложность и напряженность) служат основой
дифференциации на роды и виды.
3.2.3. Формы морфологической структуры ландшафтов
Существует много методов изучения морфологической структуры
ландшафтов, остановимся лишь на показателях этой структуры.
При характеристике морфологической структуры ландшафтов
учитываются следующие показатели:
А. Сложность — количество морфологических единиц в
ландшафте. В связи с этим выделяются: 1) простые ландшафты с
морфологической структурой, состоящей только лишь из фаций и
урочищ; 2) средней сложности — с фациями, урочищами и местно-
стями; 3) повышенной сложности — с фациями, подурочищами,
урочищами и местностями; 4) очень сложные — с дополнительными
морфологическими единицами (пока еще они не имеют названия).
Б. Разнообразие — количество различных одноранговых ПТК в
пределах одного ландшафта. Например, среднегорно-лесные
ландшафты хр. Ялно не являются разнообразными, так как в них
преобладают ПТК склонов средней крутизны с буковыми лесами, а
предгорно-степные, напротив, весьма разнообразны. В последних
наряду со степными ПТК встречаются шибляковые, фригановые,
луговые и даже ПТК лощин с лесными дериватами.
В. Дробность — количество контуров в пределах ландшафта.
Дробность и разнообразие не являются синонимами. Отдельные
ландшафты могут иметь небольшое разнообразие — несколько
различных ПТК, но из-за их частого чередования — большую
дробность.
Г. Характер рисунка — распределение более дробных ПТК.
Распределение комплексов и характер их рисунка может быть
широтным, меридиональным, радиальным, мозаичным, перистым,
полосчатым, хаотичным и т.д.
Составление схемы Уитеккера. Схема Уитеккера (рис. 3.11)
показывает характер распределения природных территориальных
комплексов в пределах ландшафта в связи с высотой над уровнем
моря (ось ординат) и рельефом (ось абсцисс).
185
Высота, jh
Днища Гребни Скалы,
ущелий оьнаже-
склон ы ния
разных экспозиций
fW? Kvb рттДб
Рис. 3.11. Схема Уитеккера для среднегорно-лесных карстовых колхидских
ландшафтов (на примере Гагринского хребта)
Увеличение высоты сопровождается понижением температуры.
Формы рельефа на оси абсцисс расположены в порядке увеличения
сухости ПТК: днища ущелий; склоны: северные, восточные, западные
и южные; гребни, скалы, обнажения. Таким образом, схема Уитеккера
показывает еще и распределение природноых территориальных ком-
плексов в связи с гидротермическими условиями.
На схеме каждый ПТК наносится сплошным, разорванным или
перекрывающимся с другими, ареалом. Для обозначения комплексов
применяется штриховка, значковые обозначения, цветовым фоном
можно нанести их состояния в тот момент времени.
3.3. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ
КОМПЛЕКСОВ И МЕТОДЫ ЕГО ИЗУЧЕНИЯ
3.3.1. Дефиниции, общие замечания
Функционированием называют совокупность всех процессов
обмена и преобразования вещества и энергии в ПТК (Исаченко, 1979).
Из этих процессов можно выделить следующие основные:
^трансформация солнечной энергии; 2) трансформация энергии,
186
< вязанной с силой тяжести; 3) влагооборот; 4) биогеоцикл; 5) грави-
। енные потоки.
Кроме них существенное значение имеют латеральные переме-
щения воздушных масс, процессы, связанные с миграцией биогенного
компонента и др.
Многие элементарные процессы функционирования природного
1ерриториального комплекса тесно связаны с перемещением геомасс в
пространстве и (или) изменением их количества во времени. Более
юго, при ланшафтно-геофизическом подходе большинство процессов
обмена и преобразования вещества можно представить как изменение
количества отдельных геомасс (Беручашвили, 1990).
Их можно разбить на элементарные потоки и увязать с основными
функциональными категориями геомасс. Детальные исследования
функционирования разных ПТК позволили выдвинуть важное
теоретическое положение "геомасса—процесс". Оно является резуль-
татом тесной связи функциональных процессов с элементарными
структурно-функциональными частями ПТК. Согласно этому
положению, по геомассам, и, в частности, их функциональным
категориям, можно с достаточной точностью судить о функцио-
нировании ПТК.
Исследование функционирования ПТК производится, в основном,
при стационарных наблюдениях. Во время полустационарных и
экспедиционных исследований изучаются лишь отдельные легко
измеримые потоки вещества и энергии в ПТК, а представление об
остальных процессах получается на основе анализа геомасс и
положения "геомасса—процесс".
В этой главе очень кратко рассмотрим ту методику исследования
процессов функционирования, которая применяется на Марткопском
стационаре. Более подробно эта методика описывается в тех
руководствах и публикациях, ссылки на которые приводятся в
соответствующих разделах данной главы. Надо отметить, что
методика, разработанная на Марткопском стационаре, наиболее
апробирована и базируется, в основном, на стандартных приборах.
Это важно для сравнения с другими данными и в связи с тем, что
позволяет организовывать подобные исследования практически на
любой учебной базе университета со средними материальными
возможностями.
3.3.2. Трансформация солнечной энергии
Трансформация солнечной энергии — важнейший процесс в
природных территориальных комплексах. Как видно из рис. 3.12, он
включает в себя целый ряд физических процессов прихода и расхода
энергии, в том числе и преобразование солнечной энергии в биоген-
ных и других компонентах.
187
Рис. 3.12. Общая схема трансформации солнечной энергии в ПТК:
Cs — суммарная радиация (состоит из Csp — прямой и Csr — рассея-
нной); Са - отраженная радиация; Се - -эффективное излучение; Сг
радиационный баланс; О — затраты тепла на испарение ( Of — физическое
испарение и Clt — транспирацию); Cf — затраты тепла на фотосинтез, в том
числе Cff — на чистый прирост фитомассы; Cz затраты тепла на прирост
зоомассы, в том числе Czz — на чистый прирост зоомассы; Ст —
трансформация энергии в мортмассу, в том числе Cms — переход энергии из
мортмассы в педомассы; Cd — затраты тепла на дыхание, в том числе Cdm —
мортмассы, Cdp — фитомассы и Cdz — зоомассы.
Отдельные геомассы: Р — фитомасса, в том числе ДР — прирост
фитомассы; Z — зоомасса, в том числе AZ — прирост зоомассы; М —
мортмасса; S — педомасса
Исследование трансформации солнечной энергии
Актинометрические наблюдения на стационарах обычно проводя-
тся приборами, по методике и в сроки, принятые в гидрометеосети
(Руководство по актинометрическим исследованиям, 1962).
Исследование проникновения солнечной радиации в ПТК связано с
определенными трудностями. Некоторые авторы (Раунер, 1966; 1972;
188
1974; Раунер, Ананьева, 1967) рекомендуют производить измерения
при помощи микротермоэлектрического балансомера, пиранометра
Козырева и аналогичных им приборов. Несмотря на ряд преимуществ
в первую очередь, малый размер приемников радиации — они
имеют существенные недостатки. Эти приборы не серийны, имеют
большой и к тому же плавающий температурный коэффициент,
1ребуют частой поверки, и имеют невысокую чувствительность.
В связи с этим, сравнение данных приборов со стандартными,
применяемыми в гидрометеосети, обычно вызывает определенные
ьчтруднения. Поэтому исследования проникновения солнечной
радиации производились при помощи стандартных пиранометров
(альбедометров) Янышевского и гальванометров ГСА-1. Эти
приборы размещаются на различных высотах в растительном
покрове. При этом, естественно, из-за большой величины приемника
радиации в травянистых сообществах их геометрическая структура
частично нарушается. Поэтому подобные наблюдения производились
только в густых травостоях, где наблюдатель старался создать
условия, соответствующие естественной структуре растительности.
Серии отсчетов должны иметь большую повторность (30—50 в одну
серию). В этом случае полученные данные, несмотря на некоторую
несовершенность методики, отличаются статистической репрезента-
тивностью и дают представление о распределении солнечной
радиации в рассматриваемых ПТК.
Исследование проникновения солнечной радиации к поверхности
почвы или на высоте 1 м в ПТК с кустарниковой и лесной
растительностью сравнительно просто. Для наблюдений в последних
приемники радиации (головки пиранометра, балансомера) имеют
оптимальные размеры.
Трудность определения распределения радиационных потоков по
высоте в фациях с древесной растительностью заключается в том, что
для этих исследований необходимо строительство специальных
вышек, превосходящих высоту леса, по крайней мере, в два раза
(Раунер, 1966). Подобных вышек мы во время наших исследований не
строили. Вместо этого, на лесных участках верхушки двух крупных
деревьев были удлинены трубами длиной в 5 м, возвышающимися над
лесом на 2—3 м. Эти трубы были соединены проволокой со
специальным блоком, обеспечивающим подъем каретки с приборами
(пиранометр, альбедометр и балансомер) на различную высоту при
помощи веревки, вручную. Хорошо известно, что радиационные
потоки на одной и той же высоте в лесу в одно и то же время
испытывают значительные колебания. Поэтому за небольшой
промежуток времени на каждой высоте брались до 100 отсчетов,
которые корректировались данными контрольного пиранометра.
В отдельных случаях наблюдения проводились только под пологом
леса и на открытом месте.
189
Для определения освещенности под пологом растительности
можно применять стандартные люксметры. Методика работы с ними
существенно не отличается от той, которая была рассмотрена выше.
При изучении теплового баланса поток тепла в почву и турбулен-
тный теплообмен на Марткопском стационаре определяется по мето-
дике гидрометеосети (Руководство по градиентным наблюдениям...,
1974). В связи с тем, что на этом стационаре часты ветреные дни, не
всегда бывает возможно определить турбулентный теплообмен, в
таких случаях он рассчитывается как остаточный член в уравнении
теплового баланса:
R = P+LE+B,
где R — радиационный баланс, LE — затраты тепла на испарение,
Р — турбулентный теплообмен, В — теплообмен с почвой.
Затраты тепла на испарение на Марткопском физико-геогра-
фическом стационаре определялись по данным испарителей на высоте
50 см.
Расчет радиации. Результаты актинометрических исследований
имеют относительно высокую точность (ошибка 5—10%). В то же
время параметры теплового баланса, несмотря на применение
различных методов и дополнительных исследований, имеют значите-
льные ошибки (20—30%), связанные с несовершенством методики и
приборов, применяемых в гидрометеосети.
Определение трансформации солнечной энергии в фитомассе и
мортмассе. Для определения этих потоков на Марткопском стацио-
наре была разработана методика, основанная на анализе данных по
биогеоциклу и калорийности фитомассы и мортмассы. Рассчитанные
интенсивности переходов из одного блока (геомассы) биогеоцикла в
другой умножались на калорийность этих фракций фитомассы и
мортмассы. Полученные данные позволяют судить об интенсивности
потоков трансформации солнечной энергии в этих геомассах. Все
расчеты производились в кал/сутки на 1 га.
Исследование трансформации солнечной энергии при
полустационарных и экспедиционных наблюдениях
При полустационарных наблюдениях исследование трансформа-
ции солнечной энергии сводится к изучению радиационного баланса и
проникновения солнечной радиации. В сроки, принятые в гидроме-
теосети, при помощи стандартных пиранометров, балансомеров и
гальванометров изучается суммарная радиация, альбедо и радиаци-
онный баланс на открытом месте и под пологом растительности.
Во время экспедиционных исследований изучается только
проникновение суммарной радиации и (или) освещенность при
помощи стандартных пиранометров и гальванометров и (или)
люксметров. Эти исследования производятся только в период от 12
190
ю Мчи при ясной погоде. Запись ведется в специальных таблицах,
помещенных в бланках описания. Приводим форму таблицы (табл.
1 13).
Таблица 3.13
Результаты измерения проникновения солнечной радиации Приборы:
Время Солнце Облач- Высота, Измерения Контроль Процент
ность участок отсчеты средн.
3.3.3. Влагооборот
Исследование влагооборота изложим на примере Марткопского
стационара, где он существенно различается в разные стексы.
Поэтому методику изучения этого процесса рассмотрим по группам
состояний.
Изучение влагооборота в дождливые состояния наиболее сложно.
Па Марткопском стационаре оно производится по методике
। идрометеосети. Для изучения проникновения осадков различные
авторы предлагают разные приборы. Мы использовали для этой цели
осадкомеры Давитая. Они располагались в разных фациях с
5—кратной повторностью, а в лугостепях — на разной высоте в
травостое, при этом на каждом уровне или участке устанавливалось
3—5 приборов. Тем не менее, погрешность наблюдений была
относительно велика (до 25%).
Для измерения фильтрации используются различные приборы и
методы (Материалы семинара..., 1966; Методы исследования..., 1975).
Применялось специальное приемное устройство под испарителями,
позволяющее перехватывать просочившуюся через 35 - сантиметро-
вый слой почвы воду. Однако погрешность исследований оказалась
очень высокой — 25—30%.
Важным процессом в дождливом стексе является поверхностный
сток. Существуют многочисленные методы для изучения этого
процесса (Репрезентативные и экспериментальные..., 1966; Методы
исследования..., 1973; Программа и методика..., 1974 и др.). Методика
настолько своеобразна, что ее невозможно здесь изложить. Поэтому
рекомендуем обратиться к первоисточникам, где описываются методы
так называемой "гидрологии ландшафта".
Надо отметить, что в фациях пологих склонов с лугостепями
поверхностный сток наблюдается крайне редко, при очень интен-
сивных осадках.
Уровень грунтовых вод в связи с их глубоким залеганием на
Марткопском стационаре не исследовался.
Изучение влагооборота в нивальных стексах (с наличием снежного
покрова или с идущим снегом) заключается в первую очередь в опре-
191
делении высоты, плотности и содержания воды в снежном покрове.
Исследование этих параметров на Марткопском стационаре ведется
по общепринятой методике. Ежедекадно производится изучение стру-
ктуры снежной толщи и снежных геогоризонтов по методике,
разработанной Э .Г. Коломыцем (1976). Испарение с поверхности
снежного покрова изучалось по "Методическим указаниям УРМС"
№70 (1963). Для расчета суточных сумм испарения с поверхности
снега применялась расчетная формула П. П. Кузьмина (Материалы
семинара..., 1966). В снежные неморозные стексы изучаются, кроме
этого, снеготаяние и водоотдача из снежного покрова ( Материалы
семинара..,1966). Погрешность измерений высоты снежного покрова
при двадцатикратных замерах не более 10%, а пятикратные измерения
плотности увеличивают ее до 15—20%. Среднестексовые данные, в
связи с большим количеством измерений, более репрезентативны.
Изучение влагооборота в прочих стексах. В стексы создания,
усложнения, стабилизации и упрощения структуры наиболее важным
процессом влагооборота является испарение. Исследования произво-
дились на основе трех методов:
1. Методом испарителей. Для этого применялись самодельные
испарители высотой 35 см, площадью 500 см2 и микроиспарители
площадью 100 см2, которые взвешивались на весах ВЛТ—20 с
точностью до 0,01 г два раза в сутки.
2. Методом расчета по данным градиентных наблюдений
(Руководство по градиентным..., 1964).
3. Совмещенным методом измерения физического испарения с
помощью "голого" испарителя и транспирации. Погрешность
окончательного исследования испарения не превышала 10—15%.
Использование самодельных испарителей связано с тем, что, во-
первых, испарители, принятые в гидрометеосети, невозможно
установить на Марткопском сттационаре и, во-вторых, они не
отвечают требованиям стексового подхода, согласно которому испа-
рение должно измеряться каждый день, а не один раз в пять суток.
При изучении транспирации отдельных растений, несмотря на
значительные недостатки, наиболее распространенным является
термовесовой метод Л. А. Иванова. Ежесуточно (4 раза в сутки)
исследовалась транспирация доминантных растений. Знание весового
соотношения отдельных видов растений в общей фитомассе
растительного покрова позволяет рассчитать интенсивность транс-
пирации на единицу площади.
Изучение влагооборота при полустационарных и экспедиционных
наблюдениях. При полустационарных наблюдениях исследуется лишь
проникновение осадков, высота и плотность снежного покрова. В
экспедиционных условиях изучается только высота и плотность снега.
Производить остальные исследования либо невозможно, либо не
имеет смысла.
192
3.3.4. Биогеоцикл
В биогеоцикле следует различать блоки, темп и интенсивность.
К блокам относятся средние значения фито-, зоо- и мортмасс в
in следуемый стекс.Темп изменения геомассы показывает, на какую
I личину изменилась эта геомасса за 1 сутки, т.е. разность между
п -личиной массы за последующие и прошедшие сутки. Однако темп не
даст реальных величин трансформации вещества в биогеоцикле, так
как приход из одного блока в другой может компенсироваться
переходом в третий блок. Поэтому надо от темпа отличать интенсив-
ность трансформации вещества по биогеоцикл) — количество
вещества, перешедшее из одной геомассы в другую за одни сутки.
Блоки обозначаются просто индексами геомасс с их конкретными
(качениями в i—й стеке. Например, Pfrrij; Pirn, и др. Темп выражается
при помощи разницы между i и i-1 (либо i+1 и i) сутками. Например,
АРГт=РГт, Pfnij ]jAPfm=Pfmi+( Pfon,
Если цифровые данные о блоках подписываются внутри прямоу-
юльников, обозначающих эти блоки, то данные за предыдущие сутки
показываются слева, а за последующие — справа от них. Для
обозначения интенсивности применяются стрелки При этом они
направлены в ту сторону, куда переходит вещество. На графических
схемах интенсивность обозначается при помощи специальных фигур
(рис. 3.13) Величина блоков, темпа и интенсивности дается в т/га или
г/м2.
Рис. 3.13. Общая схема биогеоцикла в ПТК с травянистой (а) и лесной (б)
растительностью. Индексацию геомасс см. в гл. 3. На схемах не учтены
потери вещества с дыханием и потребление фитомассы и мортмассы
гетеротрофа ми
193
13 Зак. 3723
Кроме этих типов биогеоцикла существуют и другие, пользую
щиеся меньшим распространением.
Биогеоцикл в разные стексы неодинаков — отдельные его блоки,
интенсивности и темпы могут либо отсутствовать, либо иметь разный
знак, либо отличаться по величине. Это свойство и положено в основу
методики расчета интенсивности отдельных процессов трансформа-
ции в биогеоцикле, разработанной на Марткопском стационаре.
Методика исследования на Марткопском стационаре основана на
том же системном подходе, что и методики Ж. Ван Дайна и
А. А. Титляновой (см. Методику изучения..., 1978). Применяются те
же балансовые уравнения для определения интенсивности потоков.
Дальнейшие расчеты опираются уже на анализ состояний ПТК.
В результате исследований (в частности, путем повторного
фотографирования и детальных описаний вертикальной структуры)
были выявлены процессы биогеоцикла, происходящие во все стексы,
наблюдаемые в ПТК Марткопского стационара. На основе этого для
стексов были составлены конкретные схемы биогеоцикла. В этих
схемах один или несколько потоков трансформации вещества прини-
мались равными нулю. Если известны темпы биогеоцикла, система
уравнений для расчета интенсивности становится разрешимой.
Например, в микротермальные стексы упрощения структуры
величину прироста зеленой фитомассы Pirn за счет трансформации
солнечной энергии можно принять равной нулю. Тогда уменьшение
количества этой фракции будет соответствовать в первом прибли-
жении количеству вещества, перешедшего из зеленой фракции
фитомассы в ветошь.
В действительности одновременно происходит переход собственно
ветоши в старую ветошь и часть вещества теряется с дыханием.
Поэтому пришлось разработать весьма сложную методику с учетом
динамики не только сырой и сухой фитомассы, но и зольности
отдельных фракций.
В этой методике основным было допущение, что зольные элементы
полностью переходят из одной фракции в другую, т.е. они не
"теряются" с дыханием. Специальные исследования зольности
отдельных фракций фитомассы и зоомассы позволили рассчитать их
средние величины. Эти величины и данные по количеству зольных
элементов помогли "восстановить" реальные интенсивности процес-
сов, а получившиеся "неувязки" связать с дыханием.
При полустационарных исследованиях иногда удается ориентиро-
вочно рассчитать биогеоцикл некоторых ПТК. Однако в большинстве
случаев, так же, как и при экспедиционных наблюдениях, определить
количественные интенсивности процессов биогеоцикла не удается.
Качественное представление о биогеоцикле позволяет получить
анализ геомасс и их количества.
194
М.ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
ОСОБЕННОСТЕЙ ЛАНДШАФТОВ
3.4.1. Латеральные потоки геомасс в ландшафте
Вопрос изучения межэкосистемных и межфациальных связей не
новый. Его касались многие исследователи, в частности, географы—
ландшафтоведы институтов географии в Иркутске, Москве, в
Львовском университете и т.д. Межэкосистемные связи исследовались
Ьиогеоценологами (Дылис, 1964 и др.). Классификацию межэко-
системных связей провели в Институе географии в Москве
Р. И. Злотин и А. А.Тишков (1984).
Среди латеральных потоков геомасс в ландшафте особо следует
остановиться на перемещениях воздушных масс. Здесь можно выле-
чить два главных аспекта: 1) латеральные потоки, связанные с
циркуляционными процессами в атмосфере; 2) системы циркуляции,
определяющиеся особенностями литогенной основы ландшафта.
Большой интерес представляют ветроэнергетические условия
атмосферного переноса минеральных веществ и влаги.
Латеральные потоки, связанные с циркуляционными процессами в
атмосфере, изучаются в метеорологии. Эти потоки наблюдаются на
шачительных высотах и, хотя и оказывают влияние на климат
ландшафта, характеризуют в основном гораздо более крупные
регионы — физико-географические области и страны. В отличие от
глобальных перемещений выделяют "местные" ветры — воздушные
течения небольшой горизонтальной протяженности.
Методы исследования глобальных циркуляционных процессов
хорошо разработаны в курсах синоптической метеорологии. Сложнее
обстоит дело с исследованием местных ветров и местной циркуляции
воздушных масс. Этот вопрос до сих пор сравнительно слабо
разработан, так как полигонные исследования ландшафтов — это все
еще вопрос будущего. Наряду с густой анемометрической сетью
(анемометры должны быть расположены в разных фациях и на
разных высотах) могут быть использованы запуски воздушных шаров
и фиксация их передвижения с помощью теодолитных измерений
через определенные промежутки времени, что позволяет
ориентировочно определить особенности местной циркуляции
атмосферы.
Н.Ф.Глазовский (1986), рассматривая перенос веществ в нижней
тропосфере и особенно в приземном слое воздуха, предложил
учитывать не скорость, а энергию ветра, так как именно от нее, а не
от скорости, как таковой, зависит дефляционная и транспортирующая
способность ветра, а следовательно, и латеральных потоков аэромасс
и находящихся в них частичек пыли.
Гравигенные потоки — это потоки, в первую очередь, литомасс и
педомасс под действием грави гационных сил.
1 1
195
Методика изучения этих потоков рассматривается в курсах
геоморфологии. Поэтому здесь перечислим лишь основные
гравитационные и водно-гравитационные процессы: обваливание,
осыпные процессы, обломочные лавины, оползание, солифлюкция,
дефлюкция, делювиальные процессы. Особо следует отметить
перемещение снежных масс при лавинах, среди которых различают
осовы, лотковые и прыгающие лавины
Латеральные перемещения геомасс в подземной части ландшафта
тесно связаны с подземным стоком. Совокупность внутрипочвенного
и грунтового стока можно рассматривать как латеральные потоки
гидромасс. Несмотря на то, что в гидрологии имеется большое число
работ посвященных подземному стоку, до сих пор мало исследований
по связи элементарных ПТК в единый ландшафт посредством
латеральных перемещений в подземной части ландшафта. Тем не
менее ясно, что чем интенсивнее эти связи, тем лучше выражен
ландшафт, как единое функциональное целое.
Латеральные потоки, связанные с флювиальными процессами, уже
давно исследуются гидрологами. От рассмотренных выше латераль-
ных потоков флювиальные отличаются тем, что первые имеют более
или менее сплошное, площадное распространение, тогда как среди
вторых преобладают русловые потоки, производящие эрозию,
перенос материала и его аккумуляцию.
В латеральных перемещениях фитомасс следует различать два
аспекта. Первый связан с переносом воздухом и водой: плодов, семян,
спор, пыльцы, листьев, стеблей, ветвей или даже целых растений. При
втором осуществляется заселение территории новыми растительными
собществами. Эти процессы имеют малую скорость, но количество
переносимого при этом вещества значительно.
Зоогенные миграции связаны в основном с перемещением
почвенных и надпочвенных беспозвоночных, а среди позвоночных
с такими систематическими группами, как амфибии, рептилии, птицы
и млекопитающие. Роль этих потоков в текущем функционировании
ландшафта слабо исследована. За исключением некоторых случаев
(птичьи базары, налеты туч саранчи и др.) она незначительна.
3.4.2 Структура ландшафта
Говоря о структуре ландшафта, в первую очередь следует изучать
его пространственную структуру, которая на современном этапе
рассматривается как трехмерная. При этом следует рассматривать три
основных аспекта: 1) сруктура ландшафта как синтез вертикальных
структур элементарных ПТК, слагающих этот ландшафт; 2) структура
ландшафта вне (выше и ниже вертикальных границ) элементарных
ПТК; 3) структура мобильных геогоризонтов и латеральных потоков.
196
При изучение структуры ландшафта в таком понимании особо
Следует остановится на изучении фоновых геогоризонтов (встречаю-
щихся практически во всех ПТК), интергоризонтов (геогоризонтов,
встречающихся в нескольких ПТК сразу и образующих как бы некий
пласт, соединяющий разные ПТК) и локальных геогоризонтов
(характеризующих лишь отдельные ПТК). Для ландшафтов характе-
рно наличие не только относительно стабильных образований —
। еогоризонтов, но и определенных потоков геомасс. Более или менее
устойчивые горизонтальные перемещения геомасс называются
I еолатералями, а вертикальные — георадиалями.
Геолатерали и георадиали секут горизонтальную структуру
ландшафта и могут с ней не совпадать ни в пространстве ни во
времени. Они как бы пронизывают эту структуру, с одной стороны,
усиливаясь или ослабляясь, а с другой — подчеркивая обособленность
или размывая границы между отдельными геогоризонтами и
вертикальными структурами элементарных ПТК.
По отношению к геолатерлям геогоризонты можно подразделить
на следующие группы:
1. Геогоризонты—барьеры, полностью или практически полно-
стью непроницаемые для тех или иных потоков геомасс
2. Геогоризонты—проводники, напртив, легко проницаемые для
латеральных и радиальных потоков геомасс.
3. Геогоризонты скольжения, отличаются тем, что в них самих
интенсивных потоков геомасс не наблюдается, но по их поверхности
(в пределах горизонтов—проводников) происходит интенсивная
миграция веществ.
Другие типы геогоризонтов, еще слабо исследованы. Однако уже
сейчас можно сказать, что геогоризонтальная структура ландшафта
во взаимодействии с геолатералями и георадиалями практически
полностью контролирует функционирование ландшафта.
3.4.3. Полигонные исследования ландшафта
Исследование горизонтальных потоков в ландшафте, его прост-
ранственой структуры и его состояния возможно лишь при хорошо
организованных полигонных исследованиях. Эти исследования
являются дальнейшим развитием линии стационарных исследований.
Однако от последних они отличаются тем, что исследования
производятся, во-первых не на отдельных экспериментальных
участках, а на специальных полигонах, и, во вторых, тем, что
основное внимание при этих исследованиях уделяется изучению
латеральных потоков и пространственной (трехмерной) структуры
ландшафта.
глава 4. ПОЛЕВЫЕ ЛАНДШАФТНО-
ЭТОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. КЛАССИФИКАЦИЯ СТЕКСОВ И ИХ ОСНОВНЫЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ
Методика выделения стексов существенно отличается при
стационарных, полустационарных, экспедиционных и аэровизуаль-
ных иследованиях. Это связано с тем, что при разных видах
исследований набор исследуемых параметров меняется. Кроме того,
для определения "динамической тенденции развития ПТК"
необходимы относительно длительные исследования, во время
которых можно понять в каком направлении идет изменение тех или
иных геомасс и процессов функционирования в ландшафте. Поэтому
наиболее точное определение стексов возможно при стационарных
исследованиях. Если точность выделения стексов при стационарных
исследованиях принять за 100%, то ориентировочно при полустацио-
нарных исследованиях эта точность падает до 90—95, при
экспедиционных — до 85—90, а аэровизуальных — 80—85%.
При выделении стексов при стационарных исследованиях одним
из наиболее важных показателей является набор геомасс. При этом
одни геомассы следует рассматривать как ведущие, а другие — как
ведомые. Естественно, что основное внимание должно быть уделено
ведущим геомассам. Именно они определяют состояние остальных
геомасс, а вместе с последними — интенсивность процессов функцио-
нирования. Однако ни в коем случае не следует рассматривать их в
отрыве от других (ведомых) геомасс, и особенно, от интенсивности и
характера их функционирования. Это связано с тем, что состояния
ведущих геомасс не полностью определяют стеке.
Предположим, что в результате вторжения теплых воздушных масс
установилась в зимнее время теплая погода с микротермальными
(5—10°) аэромассами. По состоянию этих геомасс рассматриваемые
сутки должны быть отнесены к микротермальным стексам создания
весенней структуры. Однако в умеренном поясе и севере субтропи-
ческого аэромассы не находят "отклика" в фитомассе и не происходит
интенсивного прироста "зеленой фракции" фитомассы. Следовате-
льно, не может быть и речи о стексах создания весенней структуры.
198
У начинающих исследователей состояний П ГК довольно часто
сшдается ложное впечатление о "легкости" выделения стексов на
* нове ведущих геомасс. Однако приведенный пример показывает,
м 1 к ним надо относится весьма осторожно и всегда рассматривать с
комплексом других процессов, протекающих в ПТК.
(Тексы по термическим условиям подразделяются на шесть
основных градаций: 1) морозные (криотермальные); 2) очень
прохладные (нанотермальные); 3) прохладные (микротермальные);
О умеренно теплые (мезотермальные); 5) теплые (макротермальные);
(>) жаркие (мегатермальные).
По условиям увлажнения стексы подразделяются на следующие
। руппы: Е — экстрагумидные — один или несколько геогоризонтов с
преобладанием гидромасс над остальными геомассами; G— гумидные
со средним или повышенным содержанием гидромасс во всех
। еогоризонтах; GS — семигумидные — с несколько пониженным
количеством гидромасс в одном из геогоризонтов, которое однако,
еще слабо сказывается на процессах функционирования ПТК; 5 —
семиаридные — с одним или несколькими геогоризонтами с
недостаточным количеством влаги, вследствие чего отдельные
процессы функционирования ПТК лимитированы; А — аридные —
полный деффицит влаги во всем вертикальном профиле; преобладают
процессы абиогенного функционирования.
Кроме того выделяют: Р — плювиальные стексы при выпадении
жидких осадков; N — нивальные стексы с выпадением снега; Н —
нивальные стексы со снежными геогоризонтами.
Помимо аэромасс и гидромасс для индицирования отдельных
стексов используются и другие геомассы. Например, активная
фитомаса мезофитных листьев, которая быстро увеличивается в
весенний период, свидетельствует о мезотермальных гумидных стек-
сах усложнения структуры.
Один из наиболее важных показателей — набор геогоризонтов и
тенденция изменения вертикальной структуры На основе этого
показателя выделяют стексы: 1) зимняя стабилизация вертикальной
структуры; 2) летняя стабилизация; 3) создание структуры;
4) усложнение структуры; 5) упрощение структуры; 6) разрушение
структуры.
В разных регионах и в разные сезоны года методика выделения
стексов может иметь свои особенности. Методика выделения стексов
применительно к Северо-западному региону описана в работе
Г.А.Исаченко (1989), а особенности исследования зимних состояний
геоситем — в кн. "Зимние состояния..." (1990).
199
4.2. МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ СТЕКСОВ ПРИ СТАЦИОНАРНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЯХ
При стационарных исследованиях каждый стеке имеет свой
алгоритм выделения, приведем лишь самый общий:
1. Анализ внешних факторов и наиболее общего характера
главных процессов функционирования в текущие сутки. На основе
этого анализа выделяются стексы' нивальные, плювиальные,
пирогенные (при пожарах), эоловые (при перемещении материала за
счет работы ветра), гравигенные (при обвалах, оползнях, осыпях) и
солярные (с тривиальным функционированием трансформация
солнечной энергии, биогеоцикл, влагооборот)
2. Анализ изменения температуры воздуха за последние 10 дней,
подсчет среднедекадной температуры и определение состояний
аэромас и тенденций их изменения.
3. Анализ изменений отдельных фракций фитомассы в течение 10
последних дней и сравнение с динамикой температуры воздуха.
4. Определение на основе результатов 2 и 3 пунктов рассматри-
ваемого алгоритма той или иной термической градации стексов.
5. Анализ содержания гидромасс в различных геогоризонтах и на
основе этого определение градаций стекса по условиям увлажнения.
6. Анализ изменения геогоризонтов в течении 10 последних дней,
выявление тенденции изменения вертикальной структуры и отнесение
рассматриваемых суток к соответсвующей градации стекса.
7. Детальный анализ процессов функционирования стексов и
уточнение функциональной градации стекса.
8. Синтез градаций стексов по внешним факторам, термическим
условиям, характеру увлажнения, тенденции изменения вертикальной
структуры и функционирования и на основе этого синтеза окончате-
льное установление градации стекса.
4.3. МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ СТЕКСОВ ПРИ ЭКСПЕДИЦИОННЫХ И
АЭРОВИЗУАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Методика выделения стексов при экспедиционных, полетно-
десантных и аэровизуальных наблюдениях в значительной степени
является редуцированным вариантом стационарных исследований.
При экспедиционных наблюдениях применяется методика, основа-
нная на пространственно-временном синтезе горизонтов. Суть этой
методики сводится к тому, что последовательно производятся
следующие операции:
1. Детальный анализ распределения геомасс в изучаемом ПТК.
2. Синтез геомасс и выделение на основе этого синтеза
геогоризонтов.
3. Синтез геогоризонтов и определение "стексового слоя."
200
4. Опредеделение по стексовому слою типа и рода стексов.
5. Анализ данных гидрометсети и при необходимости уточнение
I икса.
(». Анализ данных аэровизуальных наблюдений (если таковые
имеются) и в некоторых случаях уточнение стекса
Первые две операции производятся непосредственно в поле, а для 3
и 4 необходимо наличие классификации стексов с указанием
клрактерных для этих состояний наборов геогоризонтов, т.е. типов
юксовых структур".
Методика выделения стексов при полустационарных наблюдениях
мало отличается от методики стационарного изучения этих
< ^стояний.
4.4. ПОЛЕВОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЙ ПТК
Карты состояний природных территориальных комплексов
составляются непосредственно в полевых условиях в результате
1 (ационарных, полустационарных и полигонных исследований, а
1акже по материалам маршрутных наблюдений во время экспедиций
пли экскурсий.
Картографирование состояний ПТК при стационарных исследо-
ваниях отличается рядом особенностей. Во-первых, оно производится
на основе заранее подготовленных ландшафтных карт, во-вторых,
ежедневно (и, соответственно, карты состояний ПТК — ежесуточные)
и в-третьих, они составляются для сравнительно хорошо изученных в
ландшафтно-этологическом плане территорий. Поэтому составленные
при стационарных исследованиях карты состояний ПТК отличаются
повышенной точностью.
В этом отношении к методике стационарных исследований
состояний ПТК близка методика полустационарных исследований.
Однако при последних составляются не ежедневные карты состояний,
а лишь для тех сроков, когда производились наблюдения.
При экспедиционных исследованиях картографирование состоя-
ний ПТК наиболее часто производится на основе маршрутных
наблюдений. При этом случается, что материал для составления
ландшафтной карты собирается практически одновременно с
результатами исследования состояний ПТК. На базе маршрутных
наблюдений, описания экспериментальных участков, а иногда, и
непосредственно полевого картографирования, составляются полевые
ландшафтные карты. С них снимаются контуры и индексы ПТК, и
затем эти карты используются как "бланковки". На них наносятся
ареалы распространения стексов, которые либо закрашиваются, либо
заштриховываются соответсвующим образом.
Если при экспедиционных исследованиях изучаются сравнительно
большие и, к тому же, горные территории, то при картографировании
201
состояний ПТК используются схемы Уитеккера. На ландшафтную
основу этих схем, опять же путем штриховок или цвета, наносятся
стексы, наблюдаемые в какой-либо определенный промежуток
времени на этой територии. Эти схемы позволяют понять
распространение стексов в зависимости от высоты и форм рельефа (и
одновременно термических условий и условий увлажнения)
4.5. Выделение стексов при аэровизуальных наблюдениях и
составление карт состояний ПТК крупных регионов
Наименьшую точность имеет выделение стексов в процессе
аэровизуальных наблюдений. К этому типу исследований могут быть
допущены лишь специалисты, имеющие длительный опыт как
стационарных, так и экспедиционных исследований стексов.
Суть методики аэровизуального выделения стексов сводится к
следующим операциям:
1. Анализ информации о состояниях ПТК за один—три дня до
аэровизуальных наблюдений на основе данных стационарных и
опорных пунктов, или же анализ информации в предыдущие годы, но
в близкие сроки.
2. Анализ данных опорной сети гидрометслужбы предполагаемого
района полета.
3. Анализ предыдущих аэровизуальных наблюдений и выявление
потенциально возможных смен стексов на основе данных классифи-
кации стексов и типичных траекторий смен этих состояний.
4. Проведение наблюдений с борта вертолета и изучение цвета,
альбедо, отражательной способности, текстурно-структурных приз-
наков, наличия геомасс и отдельных геогоризонтов, и т.п.
5. Проведение и анализ полетно-десантных наблюдений на точках.
6. Выделение стексов на основе синтеза предыдущих пяти операций
и составление полетной карты стексов непосредственно на борту
вертолета.
7. Корректировка полученной информации на основе обработки.
8. Сравнение с полученными данными аэровизуальных и полетно-
десантных наблюдений, окончательное установление стексов и
корректировка составленной карты стексов
ГЛАВА 5. КАМЕРАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА
МАТЕРИАЛОВ
Виды камеральных работ существенно отличаются при стациона-
рных, полустационарных и экспедиционных исследованиях. Кроме
юго, свои особенности камеральных работ имеют ландшафтно-
i еофизические, ландшафтно-геохимические и другие специфичные
виды исследований.
Начнем с широко распространенных традиционных ландшафтных
исследований и картографирования ПТК.
5.1. ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ПОЛЕВЫХ КОМПЛЕКСНЫХ
ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ПТК
5.1.1. План камеральных работ. Анализы
Картографический материал не допускается в чистовую обработ-
ку, пока не получены результаты анализов. Текст нельзя написать без
карты. Таким образом, последовательность и время проведения
отдельных видов работ камерального периода должны быть строго
продуманы и запланированы.
В первую очередь подвергаются просмотру и подготовке к анали-
зам собранные образцы. Объем и виды аналитических работ зависят
от программы исследований, финансовых возможностей экспедиции
или состояния ее собственной лабораторной базы.
Почвенные образцы составляют обычно большую часть полевых
сборов при комплексных физико-географических исследованиях. Их
обработка начинается с досушивания (если в этом есть необходи-
мость) и перекладки образцов в коробки. Последнюю операцию
можно исключить, если лабратория согласна принять образцы в
полевой упаковке (в мешочках или в крафтовых пакетах). Затем
производится сортировка образцов по разрезам и типам почв и их
тщательный просмотр, желательно с участием специалиста поч-
воведа. Во время просмотра вносятся коррективы в полевое
определение индексов почвенных горизонтов и наименование самих
почв, а также, в случае необходимости, и в саму характеристику
почвенных горизонтов. Из дублирующихся разновидностей почв
203
часть образцов откладывается на вторую очередь или вовсе Ht
включается в аналитический план.
Аналитический план строится в форме таблицы Её "шапка"
обычно имеет следующие графы: номер разреза, название почвы,
глубина взятия образца (в см); виды анализов гигроскопическая
вода, pH (две графы) водной вытяжки и солевой вытяжки, гумус, по
И. В. Тюрину азот общий, по Е. Кьельдалю, обменные основания, по
К. К. Гедройцу, (две графы) Са, Mg, обменные основания, по
А А. Шмуку (или другим, две графы) Са, Mg емкость поглощения,
СО2 карбонатов объемный, SO4 в HCl-вытяжке, водная вытяжка,
гидролизуемый азот, по И. В. Тюрину, подвижный калий, по
Я. В. Пейве, подвижный фосфор, по А. Т. Кирсанову.
В строках таблицы перечисляются все подготовленные к анализу
разрезы, их номера, название почвы, ее горизонты и глубина взятия
образцов. Для каждого образца, в его строке, проставляется + или -
"Плюс" означает, что данный вид анализа надо делать для этого
образца, а "минус" — не надо.
Аналитический план должен быть составлен таким образом, что-
бы все основные типы почв, встречающиеся на территории иссле-
дования, были достаточно полно охарактеризованы. В случае, когда
почвы территории были ранее (и тем более недавно) хорошо изучены,
и имеются надежные аналитические данные, объем анализов,
проводимых экспедицией, сильно сокращается.
Аналогично плану химического анализа составляются планы
анализа механического состава, полуколичественного спектрального
анализа микроэлементов (в почвах и растениях) и т.д.
Для исследователя очень важно уметь читать полученные анализы
и делать из них выводы. Так, например, если анализ механического
состава образца верхнего горизонта почвы, произведенный по методу
Н. А. Качинского, показал 30—40 % физической глины (частиц менее
0,01 мм в диаметре), то эту почву следует отнести к средне-
суглинистой (табл. 5.1.). Сделав такой вывод, необходимо проверить,
правильно ли был определен механический состав почвы в поле
(методом скатывания) и, при расхождении, исправить. При получе-
нии результатов анализов могут быть выявлены и повторяющиеся у
данного исследователя ошибки в сторону утяжеления или облегчения
механического состава почв при полевом определении.
Из анализа механического состава образцов почв можно сделать и
некоторые выводы, уточняющие полевое определение названия почв,
так как каждый тип почвообразования отличается своими закономер-
ностями и степенью выраженности изменения механического состава
по профилю почвы.
Определение кислотности, также как и механического состава,
может способствовать диагностике почв, а также позволяет делать и
практические выводы о нуждаемости почв в известковании или
204
рассолении (например, табл. 5.2). При этом необходимо также
читывать степень насыщенности поглощающего комплекса почв
iнованиями.
Таблица 5.1
Классификация механического состава почв,
по Н. А. Качинскому
Механический состав Содержание фракций глины (частиц< 1 мм) для почв, %
подзолистого типа почвообразования степного типа почвообразования, красноземов и желтоземов
1 1ИНИСТЫЙ более 50 более 60
1 яжелосуглинистый 40—50 45—50
( реднесуглинистый 30-40 30—45
J1 С| КОСуГЛИ! 1ИСТЫЙ 20—30 20—30
( упесчаный 10- -20 10—20
1 (ссчаный менее 10 менее 10
Таблица 5.2
Нуждаемость почв в известковании
pH солевой вытяжки
Выше 5,5
5,1 - 5,5
4,5- 5,0
Ниже 4,5
Потребность в известковании
___________почв____________
не нуждаются
слабо нуждаются
нуждаются
остро нуждаются
Мы привели только два примера (и те без детального разбора),
касающиеся чтения анализов почв. Полностью же уяснить значение
всех произведенных анализов можно лишь хорошо зная основные
закономерности процессов почвообразования и реакцию различных
видов растений на содержание в почве тех или иных химических
элементов, на механический состав, гумусность, структуру, влажность
почв и другие ее свойства
То же можно сказать и про анализы вод. Плотный остаток, общая
жесткость, содержание органических веществ, ионов, SO4, Са, Mg, Na,
К и другие показатели позволяют сделать вывод о принадлежности
вод к тому или иному классу по щелочно-кислотным условиям и по
условиям миграции химических элементов (см. табл. 1.4 и 1.5 в гл. 1 ),
о степени засоления, причинах образования именно такого, а не
иного состава вод и, наконец, о степени их пригодности для
определенных видов хозяйственного использования
205
При выяснении вопросов палеогеографии четвертичного периода
(иногда и более ранних времен) и изучении стратиграфии рыхлых
отложений широко используются спорово-пыльцевые анализы. Чте-
ние построенных по этим анализам диаграмм позволяет судить о
климатических изменениях, происходивших на исследуемой терри-
тории на каком-то этапе ее развития. Сравнение этих диаграмм с
эталонными диаграммами того же района (если таковые есть),
имеющими точную стратиграфическую привязку, позволяет судить о
возрасте пород, подвергавшихся спорово-пыльцевому анализу.
Большой интерес представляют собой сопряженные геохимические
анализы, помогающие понять вертикальные и латеральные связи
внутри отдельных ПТК и между ними (см. разделы 1.7, 2.8, 5.2).
В камеральный же период приходится определять те растения,
которые невозможно было определить в поле. Собранный гербарий
показывают или отдают на определение специалисту. Фотопленки
проявляют или сдают в лабораторию для проявления и получения
контрольных отпечатков всех кадров (контактных, либо с небольшим
увеличением). Просмотр контрольных отпечатков позволяет выбрать
наиболее удачные кадры для их увеличения и размножения в нужном
количестве экземпляров для отчета, альбомов, стендов, фототек и т.д.
5.1.2. Составление карт природных территориальных комплексов
Основная карта (ландшафтная или физико-географических райо-
нов) должна составляться в подготовительный период и в процессе
полевых работ. В камеральный период производится лишь ее
уточнение, упорядочение легенды, оформление. Другие карты,
картограммы, профили частью составляются в поле, частью — в
камеральных условиях.
При крупномасштабной съемке в поле без труда различаются
фации от подурочищ и урочищ. Если позволяет масштаб, то все они
могут сразу же наноситься на карту границами разной толщины
(рисовки или цвета). Если контуры фаций слишком малы для
избранного масштаба, то изображаются лишь подурочища и
урочища или же только урочища. Выявление же границ более
крупных природных территориальных комплексов обычно произво-
дится, если и в полевых условиях, то уже после составления полевой
ландшафтной карты, в процессе камеральной работы над ней.
Классификация (типизация) предусматривает объединение одно-
ранговых ПТК в группы по степени сходства. Она производится в
подготовительный период при составлении предварительной карты
ПТК и легенды к ней, но в процессе полевых работ она может
претерпеть существенные изменения. В камеральных условиях
приходится снова возвращаться к этому вопросу уже на новом уровне
знания территории.
206
Выше (раздел 2.9) уже отмечалось, что в основу легенды
ощенаучных ландшафтных карт должен быть положен структурно-
кпетический принцип (Николаев, 1978; 1979). Комплексы обьединя-
«пся по сходству их происхождения и развития, что определяет и
шносительное сходство их компонентного состава и структурно-
морфологических особенностей.
Итак, что такое легенда? Это модель классификации ландшафтов
(пли ПТК других рангов). Она должна давать представление о
,4'нсзисе изображенных на карте ПТК и об их структуре'.
'вертикальной" и "горизонтальной", иными словами, радиальной и
патеральной (покомпонентной и морфологической — внутриланд-
шафтной). К тому же она должна быть максимально лаконична, чего
довольно трудно достигнуть ввиду необходимости дать одновре-
менно и наиболее полную комплексную характеристику выделенных
единиц.
Приведем примеры построения легенд для ландшафтных карт
разного масштаба, начиная с самого крупного.
Ландшафтная карта территории Истринского опорною пункта
ВНИИЛМ масштаба 1:2 000 была составлена в 1973 г. в ландшафтной
лаборатории географического факультета МГУ А. М. Альбовой
(полевая съемка производилась с участием Т. В. Беляевой, В. С. Давы-
дчука, Я. А. Маркуса). Площадь опорного пункта около 2 км2,
масштаб съемки избран, по согласованию с заказчиком, очень
крупный, с тем чтобы можно было изобразить самые малые и просто
устроенные ПТК — фации. Сама карта уместилась на четырех
ватманских листах (60 х 80 см). Табличная легенда заняла почти
закую же площадь — 3,5 листа.
Опорный пункт расположен в ценральной части Русской равнины,
в лесной зональной области (подзона хвойно-широколиственных
лесов), в Смоленско-Московской провинции. Это возвышенная
моренная равнина (московского оледенения), перекрытая покров-
ными суглинками, с основанием из мезозойских и палеозойских
пород разного состава. Небольшой участок занят долиной реки
Малая Истра.
Таким образом, здесь четко выделяются две генетические группы
ПТК: междуречных моренных равнин московского возраста,
осложненных природными комплексами овражно-балочной сети
(вынесенных в легенде в особый раздел) и флювиальных комплексов
долины реки. В более дробных подразделениях генетические
особенности раскрываются через характеристику форм рельефа.
Конечно, генезис ПТК и генезис его рельефа не одно и то же, но как
уже говорилось в гл. 1, литогенная основа в ПТК квазистационарна,
стабильна относительно других компонентов. Вот почему при
выделении генетических групп ПТК ориентируются в первую очередь
на нее.
207
Легенда карты построена по табличному типу. Самые крупные
разделы: Междуречные равнины, среди них выделяются
1. Вершинные поверхности, II. Приводораздельные склоны.
III. Присетевые склоны, IV. Водосборные понижения, V. Ложбины,
VI. Западины. Овраги и балки, подразделяющиеся на: VII. Склоны,
VIII. Днища. Долины рек (М. Истры): IX. Склоны, X. Террасы (поймы
на территории опорного пункта нет). В каждом из разделов (I—X) в
первом столбце по вертикали даются разграничения по гигротопу
свежий, свежий с переходом к влажному, влажный, сырой, мокрый
(сухих гигротопов на участке нет). Во втором вертикальном столбце
основанием деления служат элементы рельефа и соответствующие им
разновидности почв. Эти подразделения обозначены арабскими
цифрами и, по-видимому, соответствуют видам выделяемых фаций.
Всего их на участке 75.
Дальнейшее разделение идет по растительности. Наименования
ассоциаций растительного покрова (включая культурные варианты)
даны в верхней горизонтальной строке, т.е. в "шапке" таблицы. На
пересечении строк и столбцов помещены красочные прямоугольники
с арабской цифрой, снабженной верхним индексом (малой арабской
цифрой) — это уже последний (нижний) таксон классификации
данной легенды, названный биогенной модификацией фаций. Моди-
фикаций в каждом виде — от нескольких до 37, редко — по одной.
Назовем, к примеру, один из широко распространенных на участке
видов фаций: 13 — приводораздельные склоны, сложенные покров-
ными суглинками и их делювием, свежие, слабовыпуклые, крутизной
2—4°, с дерново-слабоподзолистыми среднесуглинистыми почвами.
Что касается биогенных модификаций, то их в данном случае
довольно много. Назовем некоторые из них: 13'—ельник с примесью
березы широкотравно-кисличный, 1316— осинник с примесью ели и
дуба широкотравно-волосистоосоковый, 1320 — культура ели (1941),
1З22 — культура ели (1951), 1325 — злаково-разнотравный луг.
Из приведенного примера видно, что компонентная характери-
стика дана хотя и коротко, но достаточно подробно (с учетом ранга
ПТК — не говорить же для фации о глубине залегания докемб-
рийского фундамента). Что касается морфологической структуры, то
фация — элементарная (неделимая) часть ландшафта, так что
морфологическая структура не может быть охарактеризована.
Границы фаций изображены на карте в трех вариантах: досто-
верные — сплошной линией, проблематичные — точечным пункти-
ром, биогенных модификаций — обычным пунктиром.
Цветовая раскраска использована для видов фаций. Вершинные
поверхности (I) окрашены в розовые, кирпичные, сиреневые тона;
привершинные склоны (II) — в коричневые и бежевые светлых тонов;
присетевые склоны (III) — в те же цвета, но более интенсивных тонов;
208
ппдосборные понижения (IV) — в серо-зеленые тона; ложбины (V) —
и желтые и желто-зеленые; западины (VI) — в фиолетовые;
шдернованные склоны овражно-балочных систем (VII) — в зеленые;
пнища оврагов и балок (VIII) — в зеленые цвета, но более
интенсивные; склоны долины (IX) — в оранжевый цвет;
надпойменные террасы (X) — в оранжевато-желтый цвет.
В качестве дополнительных обозначений на карте показаны: чет-
кие бровки балок, уступы (задернованные и незадернованные),
ионные врезы, начальные формы линейной эрозии, смытые почвы,
намытые почвы, выемки грунта, ямы, насыпи, пашни, сады, огороды,
нссопосадки, лес, луг, линия высоковольтной электропередачи и,
наконец,— индекс фации и упомянутые выше три типа границ фаций.
I раницы и индексы НТК следовало бы вынести в начало значковых
обозначений, так как они относятся непосредственно к существу
ландшафтной карты.
На карте изображена также разреженная сеть горизонталей с
указанием абсолютных высот местности, что делает карту более
"читаемой".
Дополнительно, непосредственно рядом с картой, помещена
1абличная схема легенды и врезка масштаба 1:10 000, где та же
ландшафтная карта генерализована. На ней изображены ПТК ранга
урочищ. Типизация урочищ прослеживается здесь лишь для
>розионных ПТК, в то время как междуречные представлены
единичными экземплярами (ввиду малых размеров территории).
Приведем пример характеристики одного из урочищ: 1. Равнины
междуречные, слабоволнистые, мелковолнистые, сложенные покров-
ными суглинками, подстилаемыми мореной с глубины 2,0—2,65 м, с
подзолистыми и дерново-подзолистыми иногда слабооглеенными
почвами под ельниками, смешанными хвойно-широколиственными
лесами, частично под пашней. Вероятно, на врезке могли бы быть
показаны и ПТК ранга подурочищ (масштаб вполне позволяет), но, в
данном случае, в этом не было необходимости, так как подурочища и
без того хорошо читаются по цветовой гамме основной карты.
Другой пример — карта тоже крупного масштаба (но более
"ходового") 1:25 000, составленная на Новозыбковский экспери-
ментальный полигон (Брянская область), 1992, МГУ, географический
факультет, (авторы: Н. И. Волкова, В. К. Жучкова, Н. С. Мельник, А.
Ю. Наумов, Е. А. Прудникова). Карта предназначена для геоинфор-
мационной системы (ГИС) с целью организации мониторинга среды,
сильно загрязненной в результате аварии на Чернобыльской АЭС (см.
также приложения 1 и 5).
Не будем описывать саму карту. Отметим только, что она
выполнена непосредственно на топографической основе, в цвете, и
что на ней изображены ПТК ранга подурочищ и урочищ. В прило-
209
14 Зак. 3725
жении 5 приведен фрагмент карты в черно-белом штриховом
варианте, без топоосновы и фрагмент легенды.
В последней графе (9) указывается тип геохимического режима
ПТК, показатель, как правило, отсутствующий в общенаучных
ландшафтных картах. Здесь он введен специально для облегчения
работы по составлению, на основе ландшафтной карты, карты
условий миграции радионуклидов.
Ландшафтная съемка обобщенного крупного масштаба 1:50 000
довольно широко практиковалась в геологических партиях, в общем
комплексе работ по гидрогеологическому и инженерно-геоло-
гическому картированию для целей мелиорации. Для унификации
съемки в центральных районах России А. М. Альбовой были состав-
лены хорошо иллюстрированные методические разработки. Масштаб
съемки позволял положить на карту урочища и совокупности
территориально взаимосвязанных урочищ, а также выделить более
крупные единицы — местности и ландшафты. Последние редко
размещались на участках картирования целиком, так как площадь
каждого из участков обычно была не более 1 тыс. км2.
В качестве легенд этих карт служили ландшафтно-индикационные
таблицы. Приведем перечень граф "шапки" легенды и один из
конкретных примеров характеристики ПТК в пойме р.Ипуть
(Брянская область). Графы легенды: 1 — ландшафты (с указанием
генезиса их литогенной основы); 2 и 3 — морфогенетические группы,
виды урочищ (2 — индекс ПТК и цвет, 3 — краткая характеристика);
4 — разрез (схематичный гидрогеологический профиль данного ПТК
и соседствующих с ним); 5 — рельеф и современные процессы; 6 —
почва; 7 — растительность; 8 — дешифровочные признаки; 9 —
литология; 10 — уровень грунтовых вод (в м).
Пример содержания граф легенды (для одного из ПТК): 1 —
аллювиальные равнины (долина р.Ипуть). Поймы преимущественно
среднего и высокого уровней, часто наложенные, плоские и
волнистые; торфяные плоские: 2 — номер ПТК (/), темно-зеленый
(цвет в легенде обычно не пишется словами, а показывается цветным
прямоугольником); 3 — лугово-болотные с мощными торфяниками,
местами мелиорированные и нарушенные торфоразработками; 4 —
разрез (рисунок); 5 — поверхность плоская, местами кочковатая. Абс.
высоты 143,5—144,0 и 148—150 м. Глубина мелиоративных канав до
2 м. Заболачивание, на мелиорированных участках — минерализация
почв; 6 — пойменные болотные торфяные мощные; 7 — крупно-
осоковые болота. На мелиорированных участках — разнотравно-
злаковый луг; 8 — серый бесструктурный фототон, слегка размытый.
На месте копаней черные или белые пятна воды (в зависимости от
освещения). Мелиоративные канавы — прямые линии; 9 — торф
низинный мощностью более 1 м; 10 — 0—0,5 м (глубина залегания
грунтовых вод).
210
В данном конкретном случае кроме торфяных пойм с мощными
। орфами довольно часто встречались урочища торфяных пойм с
мощностью торфа менее 1 м — они шли в легенде под номером 2.
Далее следовали новые подзаголовки (на те же графы 2 и 3):
С /глинисто-торфяные, песчано- и супесчано-торфяные, суглинистые и
слоисто-суглинистые и т.д. Выделяемые внутри этих групп ПТК
"пыстраивались", согласно гигротопам от мокрых к менее
увлажненным. Каждый получал свой очередной номер. За поймой в
легенде размещались террасы и так далее — от наиболее молодых
ПТК к более древним — от речных пойм к приводораздельным
поверхностям междуречий (впрочем, последовательность может быть
и обратной). В первой графе кроме упомянутых выше ландшафтов
аллювиальных равнин долины р. Ипуть были выделены: ландшафты
моренно-водно-ледниковых междуречных равнин полесий и
нредполесий с их склонами, террасовидными поверхностями разного
гипсометрического уровня, древними долинами и ложбинами стока
«алых ледниковых вод; ландшафты лёссово-суглинистых и
супесчаных равнин предополий (см. рис. 1.2); наконец, особым
разделом выделены эрозионные ПТК разных генетических
поверхностей (их может быть логичнее было бы дать в соответст-
вующих генетических группах ландшафтов, но это сильно удлинило
бы легенду).
Всего на участке около 1 тыс. км2 было выделено 72 вида урочищ.
Урочища западин, столь характерные для этой территории, как и
другие урочища малых размеров, но существенные в структуре
ландшафтов, были показаны внемасштабными знаками.
На территории Брянской области было закартировано четыре
таких участка, охвативших практически все разнообразие ландшаф-
тов области, что впоследствии послужило надежным фундаментом
для составления сводной карты ландшафтов области и карт масштаба
1:200 000 (см. приложения 3, 4).
Приведенные нами примеры построения легенд крупномасштаб-
ных ландшафтных карт взяты из неопубликованных источников и
знакомиться с ними трудно. Исключение составляют только что
упомянутые карты масштаба 1:50 000 для целей мелиорации земель,
хранящиеся в геологических фондах и доступные для использования.
Из опубликованных работ большого внимания заслуживает обстоя-
тельная разработка А. А. Видиной (Ландшафтный сборник, 1973).
В этой работе, помимо убедительных слов о принципах построения
легенды и трудностях, встречающихся на этом пути, особенно при
сложной структуре ландшафтов, приведена сама легенда. Ее можно
прямо использовать при крупномасштабном (1:10 000—1:100 000)
ландшафтном картографировании средней полосы Русской равнины
или же позаимствовать принцип построения и "приспособить"
легенду к другому району.
14*
211
Среднемасштабные ландшафтные карты ( 1:200 000—1:1 000 000),
как правило, не могут изобразить в масштабе фации, подурочища,
урочища. Чаще всего на них наносятся контуры территориально
взаимосвязанных совокупностей урочищ и местности. Могут быть
показаны также ландшафты.
Приведем пример построения таблично-текстовой легенды
Ландшафтной карты масштаба 1:200 000, лист XXXII, Новозыбков, в
пределах Брянской области России ( авторы Н. И. Волкова,
В. К. Жучкова, МГУ, 1991). В шапке легенды 20 граф: 1) номер ПТК;
2) генезис; 3) характер поверхности, абсолютная и относительные
высоты (м), углы наклона (°); 4) условия увлажнения, глубина
залегания грунтовых вод (м), верховодка (м); 5) дочетвертичные
отложения; 6) четвертичные отложения, мощность (м); 7) почвообра-
зующие породы; 8) тип почвы (преобладающий); 9) механический
состав почв; 10) содержание гумуса (%); 11) pH; 12) содержание
фракций менее 0,001 мм в верхнем горизонте почв (%); 13) тип
местообитания; 14) современный растительный покров; 15) тип
угодья; 16) особенности ландшафтной структуры; условия механиче-
ской миграции радионуклидов в ПТК (17—20); эрозия(17—19):
17) линейная, 18) плоскостная, 19) ветровая; 20) тип геохимического
сопряжения.
Здесь особенности морфологической структуры вынесены отде-
льную графу (16); дана более или менее развернутая характеристика
почв (графы 8—12), введены графы, раскрывающие условия
механической миграции радионуклидов (17—19), и графа для
указания преобладающих типов геохимических сопряжений (20). Все
эти графы введены в легенду дополнительно, в связи с тем что эта
карта составлялась не просто как общенаучная, но и с определенной
целью — для использования ее в системе ГИС радиационно-
мониторингового назначения.
Приведем одну из конкретных характеристик ПТК.
МЕЖДУРЕЧЬЯ, моренные: 1 — номер ПТК; 2 — моренные холмы
и гряды; 3 — средневысотные, Н абс. 150—170 м (135—150 м) , h отн.
10—12 м, со сглаженными вершинами, пологими и слабопокатыми
склонами ( до 8°); 4 — атмосферное, нормальное, грунтовые воды
5—7 м и более, редко 2—5 м; 5 — палеогеновые (реже неогеновые)
пески с прослоями песчаников, редко (на севере) верхнемеловой мел; 6
— моренные супеси с валунами, 3—5 м (до 10 м), перекрытые
водно-ледниковыми супесями; 7 — водно-ледниковые супеси, пески,
подстилаемые с глубины менее 1 м моренными супесями, местами
моренные супеси; 8 — дерново-подзолистые (преобладают
дерново-среднеподзолистые); 9 — песчаные; 10 — 0,7—1,0 (гумус, %);
11 — 4,3—4,8 (pH); 12 — менее 20% (глинистая фракция); 13 —
свежий, сухой бор, суборь; 14 — сосновый бор, местами с примесью
широколиственных пород, реже сельскохозяйственные культуры;
212
11 лес, пашня, селитьба; 16 — мелкоконтурная, малоконтрастная;
I/ - слабая; 18 — нет; 19 — слабая (потенциально сильная); 20 —
преобладают элювиальный и трансэлювиальный.
Всего в легенде охарактеризовано 44 вида ПТК. К карте дается
ыкже генерализованная табличная легенда без текста (с одними
i.ii оловками главных генетических подразделений ПТК), условные
шаки малых субдоминантных и дополняющих ПТК и др.
Впоследствии в том же масштабе была составлена ландшафтная
карга всей западной части Брянской области, загрязненной радиону-
кпидами. Фрагмент ее приведен в приложении 4.
Можно найти и опубликованные образцы региональных ландша-
фтных карт среднего масштаба. Например, Ландшафтная карта
белорусской ССР масштаба 1:600 000, М., 1984, составленная коллек-
iiiBOM сотрудников Белорусского государственного университета
(научный редактор А. Г. Исаченко), представляет собой весьма
основательное произведение, могущее послужить образцом для работ
подобного рода.
На мелкомасштабных картах мы останавливаться не будем, так
как с ними (и их легендами) можно ознакомиться в ряде научно-
справочных географических атласов. Атласы Кустанайской области
(1963), Северного Казахстана (1970), Алтайского края (1978),
содержат ландшафтные карты, составленные В. А. Николаевым.
В Атласе Коми АССР (1964) ландшафтная карта составлена
А. Г. Исаченко, им же с соавторами составлена аналогичная карта в
Атласе Тюменской области (1971). Масштабы ландшафтных карт в
названных атласах от 1:1 500 000 до 1:4 000 000. Но, несмотря на
мелкий масштаб, в них заложена большая доля специально предпри-
нятых полевых ландшафтных исследований. В этих и других атласах
ландшафтные карты нередко дополняются ландшафтными профи-
лями и картами физико-географического районирования.
Есть отдельно изданные мелкомасштабные ландшафтные карты,
например, Ландшафтная карта СССР для высшей школы, масштаб
1:4 000 000, научный редактор А. Г. Исаченко, 1988.
Работая над легендой, необходимо выработать и цветовую шкалу,
имея в виду, что цвет — наиболее сильное изобразительное средство
для передачи картографической информации. Им подчеркивается та
ступень классификации комплексов, которую особенно необходимо
выделить (например, виды урочищ). Штриховые и значковые
обозначения, обычно имеют подчиненное значение. В частности,
значками можно показать субдоминантные ПТК малых размеров, не
укладывающиеся в масштаб карты. При этом единичными значками
показываются ПТК, занимающие небольшую площадь от площади
контура, сдвоенным и строенным значком, соответственно, вдвое или
втрое большую (в процентах). Практикуется также цветными
значками показывать конкретное местоположение ПТК, а черные —
относить ко всему контуру, без точной привязки к месту.
213
Настойчиво рекомендуется, независимо от характера оформления
карты, сохранять на ней соответствующую легенде оцифровку
(индексацию) контуров. Это необходимо потому, что цветовая
окраска или одноцветная штриховка может оказаться обманчиво
близкой для разных комплексов (к тому же краски со временем могут
выцветать) и чтение карты без индексов в контурах будет затруднено.
В главе 2 (раздел 2.2.1) мы говорили о том, что составление
ландшафтной карты (предварительной) начинается с перевода
изображения рельефа местности из горизонталей в контуры. Как
правило, на окончательных вариантах ландшафтных карт гори-
зонталей нет. Вместе с этим, становится затруднительным или
невозможным читать на карте протекающие на территории процессы.
Картографическое изображение процессов вообще еще слабо
разработано. Значки эрозионного смыва или намыва и некоторые
другие не дают наглядной динамики. Может быть следовало бы
совместить на ландшафтной карте контуры ПТК и рельеф в
горизонталях, как на карте Истринского опорного пункта (с.209)?
К сожалению это редко бывает возможным. Наагрузка на
ландшафтные карты зачастую находится на пределе восприятия.
Перегрузка понятна, так как характеризуются очень сложные
комплексы. Кроме того, в "докомпьютерную эпоху" ландшафтная
карта служила "базой данных". В нее старались внести максимум
сведений о природных комплексах, из-за чего карта становилась
трудночитаемой (особенно при неудачной раскраске или в
черно-белом штриховом варианте). Для человеческого же восприятия
лучше дать несколько простых схем, чем одну сложную.
Все эти трудности разрешаются методом ГИС — созданием
компьютерных геоинформационных систем, когда можно по
желанию быстро и автоматически накладывать ту или иную нагрузку
на имеющуюся контурную основу. При этом контурная часть
согласуется на ландшафтной основе и является единой для ряда
отраслевых карт. Такой метод еще до внедрения компьютеров был
удачно использован при создании ряда научно-справочных атласов,
например, Атласа Алтайского края. Изданные карты и атласы пока
имеют и еще долго будут иметь самостоятельное значение наряду с
ГИС.
Ландшафтная карта, полученная в результате комплексной
съемки, настолько насыщена по материалу, что допускает
составление с нее геоморфологической, почвенной, геоботанической
карт. Составленные по ландшафтной карте карты природных
компонентов характеризуются полноценным содержанием и идеаль-
ной увязкой контуров. Не совпадением, а именно, увязкой,
согласованием, что часто отсутствует в компонентных картах,
созданных разными авторами, в разное время и в разных масштабах.
Ландшафтная карта может послужить основой для составления
214
|.шдшафтно-геохимических карт (при наличии достаточно полных
ионных сопряженных анализов в доминантных и субдоминантных
III К).
В камеральных условиях могут быть составлены карты физико-
। сографического районирования, различные прикладные карты,
। руппирующие ландшафтные единицы или природные районы по
признакам, особенно важным для тех или иных целей.
Прикладные карты и различные картограммы могут быть еще до
почала работ предусмотрены программой исследования, а могут
явиться также и дополнительным развитием намеченных ранее работ.
)ги карты требуют специализированных легенд с учетом целевой
установки . Легенда (как и в приведенных выше случаях) может очень
сильно отличаться от общенаучной, однако основой для ее
составления является легенда общенаучной карты природных
срриториальных комплексов.
Карта, составленная в результате обработки полевых материалов,
является одним из конечных результатов работы, и в то же время сама
может служить материалом тщательного и всестороннего анализа и
давать новые знания о природе территории.
5.1.3. Текстовые характеристики
Текст отчета — это в основном развернутое пояснение к состав-
ленным картам, а также изложение результатов их анализа. Поэтому
его составление, за исключением лишь некоторых разделов,
невозможно без окончательного составления карт.
Приведем примерную схему содержания традиционной физико-
географической характеристики для тех случаев, когда основная цель
— картографирование ПТК.
Схема содержания традиционной физико-географической
характеристики
ПРЕДИСЛОВИЕ. Некоторые формальные сведения о работе: где,
когда, кем, на основании чего — какого решения, постановления,
договора — выполнялось исследование.
ВВЕДЕНИЕ. Географическое положение и особенно — положение
района исследований в системе единиц физико-географического
районирования. Некоторые самые общие черты природы. Суть
решаемой проблемы — в общенаучных целях, как задел на будущее,
или по назревшей необходимости (или заказу) производилось
исследование. Какова структура изложения материала, чего и по
каким причинам недостает в работе.
Часть первая. ОБЩАЯ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕ-
РИСТИКА. Здесь могут присутствовать все отраслевые главы в такой
последовательности: геологическое строение, рельеф, климат, воды,
215
почвы, растительность, животный мир. При кратком изложении
главы могут и не выделяться, но материал излагается в указанной
последовательности. При этом необходимо следить за тем, чтобы
компонентные характеристики не были совершенно оторваны одна oi
другой, но чтобы везде прослеживались межкомпонентные связи и
выявлялись факторы физико-географической дифференциации
территории. Под таким названием в последнее время нередко дается и
вся первая часть. Однако это не должна быть та же покомпонентная
характеристика под новым названием. Необходимо при ее написании
переосмыслить роль каждого из компонентов с точки зрения
формирования и обособления природных территориальных
комплексов. Например, как повлияла тектоническая структура и,
особенно, ее новейшие проявления на физико-географическую
дифференциацию; как отразился состав пород на современном
рельефе (микрорельефе); какая роль в дифференциации принадлежит
климатическим факторам (общим и местным, конкретным, преломле-
нным через рельеф и микрорельеф), водному режиму и т.д.
При этом неизбежно приходится обращаться к истории развития
территории: смене геологической обстановки, климатическим пере-
менам и их следствию, нашедшему отражение в современных
ландшафтах и т.д.
В зависимости от наличия материалов (опубликованных и
фондовых) эти характеристики могут быть очень краткими или более
развернутыми, выделенными в особые разделы. Отметим, что
характеристика животного мира дается далеко не всегда, но это чаще
связано с недостаточной подготовленностью исследователя к его
изучению, чем с отсутствием необходимости в этих сведениях.
Часть вторая. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Методика исследо-
ваний выделяется в крупный раздел первого ранга в том случае, если
она представляет значительную новизну или в случае методической
направленности всей работы. В противном случае, для методики
отводится более скромное место краткой главы первой или
последующей части, или же самых необходимых сведений,
сообщаемых во введении.
Часть третья. ПРИРОДНЫЕ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ.
Глава 1. История возникновения и развития ландшафтов района
исследований. В зависимости от наличия материалов, их новизны и
программы исследований, эта глава может быть более или менее
подробной. Если же она совсем опущена, то некоторые общие
сведения о генезисе природных территориальных комплексов,
особенно их литогенной основы, должны найти место в первой части.
Глава 2. Физико-географическая дифференциация территории. Эта
глава дается в том случае, если тема дифференциации не составляла
основы первой части. В обоих случаях ее назначение — раскрыть
216
п-жкомпонентные связи, приведшие к обособлению ПТК разных
pillll ов.
/ павы 3,4,5 и т.д. Характеристика природных территориальных
юмпексов. Эти главы посвящаются характеристикам ПТК (индиви-
дуальным или по их типологическим группировкам). Они отражают
содержание составленной карты ПТК и (или) профиля.
Следует следить за тем, чтобы не было излишнего повторения
омионентных характеристик, приведенных ранее и, напротив, чтобы
ныла ярко высвечена морфологическая структура ландшафтов.
Впрочем, и здесь следует избегать прямого повторения легенды
сирты. Лучше дать обобщающую схему, упрощающую картину
и.шдшафтной структуры территории и, одновременно, подробное
описание ключевых участков, как бы "усложняющих" картину.
Необходимо дать пояснения спорным случаям, где авторы
юмневаются, обосновать, почему сделано так, а не иначе.
Аналитические данные могут приводиться как здесь, так и в
первой части, в зависимости от того, имеют ли они общий характер
пли раскрывают индивидуальные физико-химические особенности
конкретного ПТК (или групп ПТК). Можно использовать не только
< вой данные, полученные непосредственно при проведении настоя-
щего исследования, но и (в разумных пределах) сведения,
почерпнутые из литературных и фондовых источников (конечно, с
сответствующими ссылками). Нередко это просто необходимо для
* равнения природных комплексов изучаемой территории с близкими
по характеру комплексами других районов или же для выявления
динамических тенденций.
Сведения об антропогенной измененности ПТК также входят в их
характеристики, но могут быть вынесены и в отдельную главу.
Главы характеристики природных территориальных комплексов
шнимают обычно от половины до трех четвертей текста отчета.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ (или ВЫВОДЫ). Здесь излагается итог исследова-
ния, полученные результаты. Выводы должны быть краткими и
четкими. Если есть потребность еще раз сказать о нерешенных
вопросах, над которыми необходимо работать дальше, этот раздел
лучше назвать "Заключение".
ЛИТЕРАТУРА. В список включаются все источники, упомянутые в
тексте. Составлен он должен быть по последним правилам ГОСТа, с
которыми можно ознакомиться в любой библиотеке. Фондовые
источники перечисляются после опубликованных. Не следует перегру-
жать список большим количеством общих работ.
ПРИЛОЖЕНИЯ. Это таблицы фактического материала, не вошед-
шие в основной текст, карты, графики, фотографии, образцы
отдешифрированных аэрофотоснимков и т.д.
Содержание отдельных глав может подразделяться на подчинен-
ные разделы. Могут быть введены и другие главы и разделы, не
217
предусмотренные традиционным отчетом. Так, если в процессе
полевых работ производился отбор образцов на сопряженные
геохимические анализы, то неизбежно возникнет потребность и
необходимость текстового рассмотрения полученных результатов.
Появятся и новые заголовки, например: ландшафтно-геохимический
анализ территории исследования; содержание макро- и микроэле-
ментов в вертикальном профиле фаций; условия латеральной миграции
элементов в различных ландшафтах; структурно-функциональные
изменения в геохимических характеристиках ландшафтов в связи с
антропогенной деятельностью; прогноз динамики ПТК, экологическая
обстановка и т. д.
5.2. ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ПОЛЕВЫХ ЛАНДШАФТНО-
ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.2.1. Виды анализов
Аналитическая обработка образцов, взятых на геохимические
анализы также проводится по плану, в котором обычно указывается
метод и желаемая точность анализов. При возможности, часть
образцов дается с дублированием, иногда даже в другую лаборато-
рию. После получения результатов анализов производится их
математическая обработка с вычислением различных коэффициентов,
процентного содержания и т.п. и построением графиков и диаграмм.
Конечным результатом могут быть ландшафтно- геохимические
профили, диаграммы, рисунки и текстовой анализ выявленных
закономерностей миграции элементов, их накопления или рассеяния
как в радиальном (внутри фации), так и в латеральном (между
сопряженными фациями) направлениях. Создание же
ландшафтно-геохимической карты, как правило, не входит в задачу
традиционных комплексных физико-географических исследований,
но при выполнении специальных работ по ее составлению
ландшафтная карта нередко используется в качестве основы.
Для валовых и зольных анализов, которые делаются в первую
очередь и дополняются анализами на содержание азота, углерода,
хлора и микроэлементов, используются разные методические
руководства, в том числе не устаревшие и по сегодняшний день,
Е. В. Аринушкиной (1961) и М. А. Бобрицкой (1960).
Наличие микроэлементов чаще всего определяется полуколичест-
венным спектральным анализом, для достоверности требующим
массового материала. Полуколичественные спектральные анализы
содержания микроэлементов хорошо дополнять более точными
количественными химическими и в особенности полярографическими
анализами. В отношении методик необходимо проконсультироваться
со специалистами соответствующего профиля.
218
Если в поле не было сплошного (по всем образцам почв, пород,
вод) определения рЕ[, то это делается в самом начале аналитических
работ. То же с пробами на СО2 — карбонаты. Таким образом
определяются кислотно-щелочные условия среды.
М. А. Глазовская рекомендует для более точного определения
вещественного состава почв, продуктов выветривания, рыхлых пород
производить механический анализ с выделением илистой, пылеватой
и песчаной фракций с тем, чтобы в дальнейшем подвергнуть
химическим, спектральным и минералогическим анализам каждую из
фракций в отдельности. К числу наиболее рациональных анализов ею
относятся такие: а) водные вытяжки для определения подвижности
различных элементов и возможного вычисления коэфициентов
подвижности; б) солевые или очень слабокислотные вытяжки,
извлекающие элементы, поглощенные коллоидами; в) оксалатные
вытяжки или вытяжки 0,005 nH2SO4, переводящие в раствор
подвижные, свежеосажденные гидраты окислов железа и связанные с
ними органические вещества; г) соляно-кислые (10- и 20%-ный НС1),
переводящие в раствор многие вторичные минералы (карбонаты,
гипс, более стойкие формы гидратов окислов железа и марганца и
часть неустойчивых первичных минералов); д) щелочные (5%-ный
КОН), извлекающие соединения аморфного кремнезема; е) вытяжки
фосфорно-кислые с последующей обработкой щелочью, позволяющие
определить в нерастворимом остатке геохимически инертный кварц.
Все это или часть названных анализов может служить лишь
дополнением к главному — валовому анализу, по результатам
которого определяются местные кларки элементов в ландшафте,
которые далее сравниваются с кларками тех же элементов во всей
литосфере или биосфере. Другие анализы помогают выявить уже
формы нахождения элементов в тех или иных частях ландшафта.
5.2.2. Геохимические показатели
Полученные данные рекомендуется выражать не в форме окислов,
а в форме ионов, выраженных в процентах или в г-экв процентах.
Только химически связанная вода дается в форме Н2О.
Все расчеты производятся на безводное вещество. Органические и
неорганические формы азота и углерода, содержание окисного и
закисного железа вычисляются отдельно.
Анализы элементов золы даются в процентах от веса всего
вещества и от веса золы. Содержание веществ в воде выражается в
мг<экв на литр и в мг-экв процентах от веса сухого остатка.
И. П. Гаврилова и Н. С. Касимов (1989) приводят данные ряда
глобальных кларков литосферы и осадочных пород (табл. 5.3, 5.4) и
сведения о содержании химических элементов в гидросфере (табл. 5.5,
5,6).
219
Таблица 5.3
Среднее содержание элементов в литосфере и осадочных породах, %
Элементы Литосфера Осадочные поро- ды (глины) по К. К. Турекьяну, К. X. Ведеполю
по А. П. Виногра Дову по А. А. Беусу
Si 29,5 26,7 27,3
Al 8,0 8,1 8,0
Fe 4,6 6,0 4,7
Са 2,9 5,0 2,2
Na 2,5 2,3 1,0
К 2,5 1,6 2,7
Mg 1,87 3,0 1,5
Ti 0,45 0,6 0,46
p 0,09 0,08 0,07
s 0,05 — 0,24
Таблица 5.4
Кларки микроэлементов в литосфере и осадочных породах, п-10"^%
Элементы Литосфера по А. ГТ. Виногра- дову Осадочные породы
глины, по К. К. Турекья ну, К. X. Ведеполю карбонатные, по А. А. Беусу
Мп 100 85,0 40,0
Ва 65,0 58,0 1,0
Sr 34,0 30,0 61,0
V 9,0 13,0 2,0
Zn 8.3 9,5 2,0
Cr 8,3 9,0 1,1
Ni 5,8 6,8 0,2
Си 4,7 4,5 0,4
Co 1,8 1,9 0,01
Pb 1,6 2,0 0,9
В 1,2 1,0 2,0
и 0,25 0,37 0,22
As 0,17 0,13 0,10
Mo 0,11 0,26 0,04
Hg 0,08 0,04 0,004
Sb 0,05 0,14 0,02
Cd 0,013 0,03 0,004
Ag 0,006 0,007 —
Au 0,0004 — —
Приведенные в табл. 5.3 и5.4 показатели широко используются при
вычислении кларков концентрации (КК) химических элементов в том
или ином природном объекте (см. ниже).
220
Таблица 5.5
Среднее содержание элементов в гидросфере, мг/л
Элементы Мировой океан, по К. К. Турекьяну Гидросфера суши (подземные воды), по С. Л. Шварцеву
Si 6,2 17,4
Al 1,0 279*
Fe 3,4* 547*
Са 411 3,9
Na 10 800 45,5
К 392 4,6
Mg 1 290 18,6
Ti 1,0* 10,7*
Р 88* —
F 1,3 0,45
(so42-) 2712 75,1
С (С орг.) 0,5 5,9
*мкг/л
Таблица 5.6
Среднее содержание элементов в гидросфере, мкг/л
Элементы Мировой океан, по К. К. Турекьяну Гидросфера суши
подземные воды, по С. Л. Шварцеву речные воды (взвесь), по В. В. Гордееву
Мп 0,4 49,4 500,0
Ва 21,0 19,6 280,0
Sr 8100,0 185,0 69,0
V 1,9 1,6 59,0
Zn 5.0 34,0 —
Cr 0,2 2,9 60,0
Ni 6,6 3,3 38,0
Си 0,9 5,6 37,0
Pb 0,03 2,2 46,0
Co 0,4 0.7 8,3
В 4450,0 41,8 32,0
и 3,3 3,4 1,4
As 2,6 2,1 2,3
Mo 10,0 2,1 1.4
Sb 0,33 1,5 0,9
Cd 0,11 0.3 0,32
Se 0,09 0,9 —
Hg 0,15 0,9 —
Ag 0,28 0,3 0,6
Au 0,011 0,02 0,02
В практике комплексных физико-географических исследований
гораздо чаще используются данные по гйдросфере суши, чем Миро-
вого океана, но здесь приведены и те и другие.
221
5.2.3. Построение графиков количества и характера распределения
элементов
Материалы анализов полевых образцов должны быть представ-
лены в форме таблиц и графиков. М. А. Глазовская (1964) приводит и
комментирует ряд конкретных примеров распределения макро- и
микроэлементов в твердой фазе вертикального профиля фации (рис.
5.1, 5.2, 5.3) и сопряженных фаций ( рис. 5.4 и 5.5).
Рис. 5.1. Относительное распределение микроэлементов в вертикальном
профиле почв и коры выветивания элементарного таежного ортоэлювиа-
льного (на известняковом основании) ландшафта
Чтобы построить эту диаграмму (рис. 5.1) для каждого элемента
было вычислено среднее его содержание в каждом из генетических
горизонтов почв и в почвообразующих породах (по двадцати
разрезам). Среднее содержание элементов в породах было принято за
единицу; содержание элементов во всех остальных горизонтах,
представляет отношение среднего содержания элемента в данном
горизонте к среднему содержанию его в породе.
На диаграмме отчетливо видна картина относительного обедне-
ния и обогащения отдельных горизонтов почвенного профиля теми
или иными геохимическими ассоциациями элементов. По всем
элементам, кроме свинца, обеднение в элювиальном горизонте (Е).
В подстилке (Но) значительное накопление Ba, Sr, Мп, РЬ.
222
Рис. 5.2. Геохимическая колонка вторичного степного неоэлювиального
(террасового) ландшафта. Абсолютное содержание химических элементов в
почвах и породах. Горизонты: 1 — >умусовый; 2 карбонатный; 3 —
лёссовидный суглинок; 4 — лёссовидный суглинок с карбонатными и
железистыми конкрециями; 5 — кора выветривания альбитофиров
а гр
В степном ландшафте (рис. 5.2) карбонатные горизонты в почве и
лёссовых породах вызывают "всплеск" накопления буквально всех
изображенных на графике элементов. В нижней части графика видно
резкое повышение содержания
меди у подошвы лёссовой
толщи и далее в коре выветри-
вания альбитофиров.
В супераквальном солон-
чаковом ландшафте (рис. 5.3)
максимум накопления солей в
приповерхностной части раз-
реза.
Следующий рис.5.4 рас-
крывает особенности лате-
ральной миграции элементов в
минеральных горизонтах почв
и наносов и в лесной подсти-
лке таежного ландшафта. В
подстилках (рис. 5.4, Б) на
биохимическом барьере нео-
элювиальных (террасовых) и
супераквальных (пойменных)
фаций накапливается в 2—3
(до 5,2) раза больше хрома,
никеля, кобальта по сравне-
нию с автономными элювиаль-
ными фациями.
В минеральных горизонтах
почв и пород (рис. 5.4, А)
закономерности иные. По
накоплению бария и хрома
картина похожая. В первом
случае наблюдается значите-
льное увеличение содержания бария в террасовой фации по
сравнению с плакором (ортоэлювиальный таежный ландшафт), а
ниже — снова некоторый спад. Во втором — закономерное
нарастание содержания хрома вниз по катене. В обоих случаях в
подстилке накопление больше, чем в минеральной части почвы.
Можно попытаться провести сравнение и по другим элементам, но
дальше такого близкого сходства мы не найдем. Самое интересное
было бы объяснить различия в поведении элементов, но для этого
пришлось бы поднять весь материал конкретных характеристик
сравниваемых природных комплексов. Здесь же мы даем только
пример графического изображения результатов анализов.
Рис. 5.3. Солевой профиль почвы
супераквального солончакового ландша
фта (абсолютное содержание)
224
к/ $ * $ $ Содержание элементов в орто элювии в П/О'3 7о элементарные ландшафты
Ортоэлюеиальныи таежный Неэлмвиальны и мелколиственный лесной Супераквальный пойменно-уремный
Ва 47 в>. 7777/Л ZzZo^22
Sr 0.9 777/7/,
У/ХоУ/, у/ЛМ//. //3'7/.
Мп 12.1 У/Л.О/У, '7'^7/ 7/^/7
РЬ из ’УУА.ОУУ, 7/^7/г '7Я7/
2п 3.1 '7,М, 7Лез .9/Л
7/у°7Л
Си 8.2 7/Э-о// МЫ/,
Сг 7.3 7уУ°Ъ 7^77/
т 3.0 7/777, '//Ш
НИ //Z/й/З
Мо 03 МЛУП 7Ш /№77,
Со 2.8 w-°z УлМ. 7/М7, 7/д.г'7/.
V 6.8 77277s 777 7//3$7/.
Рис, 5.4. Геохимические диаграммы сопряженного ряда фаций таежного
ландшафта. Относительное содержание микроэлементов: А — в минеральных
горизонтах почв и наносов; Б — в подстилках
Примеры диаграмм, отображающих биологический круговорот
веществ, приведены на рис. 5.5, 5.6.
Для биологического круговорота весьма показательны значения
запасов различных форм органического вещества (живой наземной
15 Зак. 3725
225
Рис. 5.5. Биологический круговорот в ельнике зеленомошнике (Ремезов,
Быкова, Смирнова, 1956): А — ежегодное потребление; Б — ежегодный
возврат элементов; I — N, 2 — СаО, 3 — К2О,4 — Р2О5,5 — SO3, 6 — на
создание хвои, 7 — на годичный круговорот
массы, подстилок , гумуса, торфа, корней) в центнерах или тоннах на
1 га. Эти показатели можно вычислить по полевым данным. Пересчет
226
показателей зольности (отдельных частей растений и всей
ристительной массы) и зольных элементов на единицу площади
(центнеры или килограммы на гектар) дает представление о так
и взываемой "биологической емкости ландшафта" Животная масса
обычно составляет относите-
льно небольшую часть общей
шомассы и в таких расчетах
обычно не принимается во
ипимание (Глазовская, 1964).
Расчет годичного прироста
биомассы и годичного опада
позволяет оценить в конкретных
величинах, какие элементы и в
каком количестве вовлекаются в
I адовой цикл биологического
круговорота.
Таким же образом можно
проанализировать почвенный
ярус ландшафта, пересчитав в
килограммах или центнерах на
(ектар запасы гумуса, азота,
фосфора, калия, микроэлемен-
тов. Отдельно пересчитывается
наличие различных элементов в
почвообразующих и подстила-
ющих породах, и в целом для
коры выветривания (если это
возможно).
М. А. Глазовская считает,
что только такой подход
позволяет достоверно рассчи-
тать местные кларки элементов,
Рис. 5.6. Биологический кру-
говорот веществ на такырах
Туркмении (по Н И. Базилевич и
А.Е.Родину): 1 - сухая органическая
масса, 2 — ежегодный опад, 3 —
ежегодный возврат зольных элемен-
тов; а от надземной части, б от
корней
величины и порядок выноса
шементов из коры выветривания.
5.2.4. Миграционные коэффициенты и миграционные ряды
Для ландшафтно-геохимических исследований традиционо произ-
водится три рода пересчетов:
1) вычисление элювиально-аккумулятивных козфициентов и рядов
выноса и накопления путем сравнения химического состава исходной
породы с составом коры выветривания и почв, образовавшихся на
ней;
2) вычисление козфициентов и рядов биологического поглощения
в результате сравнения химического состава породы или почвы с
составом золы растений, прои (настающих на этой почве;
3) вычисление коэффициентов водной миграции, т.-е. определение
миграционной способности элементов путем сравнения химическою
состава плотного остатка поверхностных или грунтовых вод с
составом пород, которые дренируются этими водами.
5.2.5. Эллювиально-аккумулятивные коэффициенты и ряды
выноса и накопления
В процессе функционирования ландшафта в каждой его элемен-
тарной ячейке — фации — происходит вертикальная миграция
элементов. В катенарно сопряженных фациях идет латеральное
перемещение веществ. В результате в различных ярусах ландшафта
одни элементы в больших или меньших количествах выносятся,
другие — накапливаются. Определить интенсивность этих процессов
можно, сравнивая количество подвижных элементов в разных ярусах
ландшафта с количеством элементов инертных, относительно
"неподвижных".
Наиболее устойчивым в збне гипергенеза является кремнезем
кварца, который с некоторым допущением можно считать неподвиж-
ным, или окислом-свидетелем.
В общем виде вычисление элювиально-аккумулятивных коэф-
фициентов сводится к следующему. Допустим, что окисел А
неподвижный, а В — подвижный. В породе эти окислы содержатся в
количествах At и Вх, а в коре выветривания — в количествах А2 и В2.
Потеря окисла в коре выветривания равна:
— 4~4
4
Относительная же потеря или элювиально-аккумулятивный
коэффициент равен:
44-^44 = 1-
। ) 4
Д
<4
44
вн-
если коэффициент меньше нуля (отрицательный), значит окисел
выносится (элювиальный процесс), если больше нуля (положите-
льный) — накапливается (аккумуляция).
Подобные вычисления можно произвести для различных элемен-
тов и затем сравнивать их по степени подвижности.
Приводя формулу, М. А. Глазовская предостерегает о возможно-
сти получения неверных результатов. Во-первых, потому, что
абсолютно неподвижных элементов в природе нет, и даже кварц не
только растворяется, но и при известных условиях образуется вновь.
Во-вторых, биогенные процессы могут сильно осложнить общую
систему миграции элементов, перемещая многие из них в направле-
нии, обратном течению водных растворов в почве. В третьих,
употребляемые при расчетах весовые проценты элементов правильнее
228
ныло бы заменить объемными, так как плотность отдельных ярусов
ландшафтов различна. Определение же объемных весов связано с
большими трудностями. Поэтому предлагается определять не
абсолютные величины выноса или накопления, а относительные,
располагая исследуемые элементы по степени их подвижности в ряды
относительного выноса и накопления.
Относительный элювиально-аккумулятивный коэффициент ( Аэа),
но М. А. Глазовской, — это отношение среднего содержания данного
химического элемента в коре выветривания к содержанию в породе
(либо в том или ином почвенном горизонте — к среднему содержанию
и ночвообразующей породе) — пример (табл. 5.7).
Таблица 5.7
Валовой анализ в процентах на прокаленное вещество,
по Б. Б. Полынову
Объект анализа SiO2 TiO2 А12О3 Fe2O3 MnO CaO MgO K2O Na2O
Кора вывет- ривания 46,10 0,20 28,10 19,50 0,21 0,62 3,06 019 0,70
11орода 55,57 0,76 23,39 4,75 0,16 6,70 1,56 3,98 3,71
Относитель- ные элюви- льно-аккуму- 10,85 0,26 1,20 4,10 1,31 0,09 1,92 0,04 0,11
чятивные ко- эффициенты
На основании данных табл. 5.7 все элементы можно расположить
по возрастающему значению полученных коэфициентов в следующий
)лювиально-аккумулятивный ряд:
К2О CaO Na2O TiO2 SiO2 А12О3 MnO MgO Fe2O3
0,04 > 0,09 > 0,11 > 0,26 > 0,85 > 1,20 > 1,31 > 1,92 > 4,10 '
Из этого ряда видно, что К, Са, Na, Ti, Si в коре выветривания
находятся в меньшем количестве, чем в породе, т.е. происходит их
убыль (Аэа< 1). Другие элементы — Al, Мп, Mg — относительно
накапливаются (Аэа>1), т.е. обладают меньшей подвижностью, чем
первая группа элементов. В то же время о железе можно сказать, что
его накопление абсолютно, так как элювиально-аккумулятивный
коэффициент намного превышает единицу (4,10). Остаточное это
железо или привнесенное со стороны можно определить только при
анализе всей ландшафтной обстановки
:?9
Вычисление величин молекулярных отношений между различными
окислами может также способствовать пониманию причин
расположения элементов в элювиально-аккумулятивном ряду.
Обычно употребляемые отношения:
SiO2 SiO2 A12Q3 SiO2
R2O3 ’ А12О3 ’ Fe2O3 ’ CaO + MgO
Химический анализ может дополняться микроморфологическим,
при помощи которого можно отчетливо распознать флюидальную
микроструктуру, свидетельствующую о миграции вторичных мине
ралов в изучаемом горизонте.
5.2.6. Ряды биологического поглощения
Биогенная миграция элементов играет огромную роль в функцио
нировании ландшафтов. К настоящему времени разработан уже
целый ряд геохимических показателей, характеризующих, с одной
стороны, биологическое поглощение растениями различных элемен-
тов из среды обитания, с другой, - неодинаковую способность к
поглощению элементов различными растениями, произрастающими в
одной и той же среде.
Впервые вычисление рядов биологического поглощения было
осуществлено Б. Б. Полыновым, изучавшим процессы выветривания
гранитогнейсов в Ильменском заповеднике и роли лишайников,
произрастающих на них. Оказалось, что химические элементы
накапливаются в лишайниках весьма неравномерно, о чем
свидетельствует коэффициент биологического поглощения
представляющий собой отношение содержания химического элемента
в золе растения к его содержанию в почве или в горной породе (в
данном случае — в гранитогнейсах). Ряд элементов по убывающей
энергии их биологического поглощения получает следующий вид:
P>Ca>Mg>K>Fe>Na>Si>Al
Сопоставление химического состава золы растений, почв и пород
привело ученых к выводу о большой роли биогенеза в формировании
минерального состава почв. Исследования Б. Б. Полынова показали,
что уже на самых ранних стадиях почвообразования химический
состав мелкозема, особенно в своей каллоидной фракции, несет на
себе следы обогащения элементами разложившегося органического
вещества лишайников. Проследить процесс биолитогенеза можно,
последовательно сопоставляя химический состав живых растений
(или свежего опада) с составом в разной степени разложившихся
подстилок и верхних горизонтов почвенного профиля.
230
I
М. А. Глазовская (1964) отмечает, что "биогенность" глин и почв
(особенно верхних горизонтов почв) заставляет учитывать эту
особенность при интерпретации рядов выноса и поглощения и
различать ряды первичного поглощения (массивная порода —
иигофильные растения) и ряды вторичного поглощения (мелкозе-
мистые продукты выветривания или почва — растения). Во втором
(иучае присутствуют элементы, которые уже вторично вовлекаются в
биологический кругооборот.
5.2.7. Миграционная способность элементов
Водной миграции принадлежит ведущая роль в миграции
химических элементов в ландшафтах. Все гидрохимические
показатели можно объединить в три группы (Авессаломова, 1987).
К первой группе относятся показатели интенсивности водной
миграции различных элементов. По ним можно строить миграци-
онные ряды для ландшафтов или их различных ярусов. Показатели
второй группы отражают изменение геохимических потоков в
ландшафтах и приходно-расходные (балансовые) соотношения
химизма вод в ландшафтах. Третья группа включает в себя
показатели, дающие качественную и количественную характеристики
природных вод в абсолютных величинах.
Б. Б. Полынов (1956) объединяет элементы, мигрирующие в
растворах, в пять групп в зависимости от их подвижности (табл. 5.8).
А. И. Перельман (1962) предложил характеризовать интенсивность
водного перемещения элементов коэффициентом водной миграции
(Кх), который представляет собой отношение содержания
химического элемента в минеральном осадке воды к его содержанию
в горных породах, дренируемых этими водами.
К ”^00.
где тх — содержание элемента х в водах, дренирующих кору
выветривания; п* — содержание элемента х в горных породах,
дренируемых этими водами; а — величина минерального остатка
речной или грунтовой воды.
М. А. Глазовская предупреждает об относительности показателей,
получаемых с помощью этого коэффициента (как и многих других).
Помимо того, что для достоверности необходима массовость
анализов, надо проявлять большую осторожность и сопоставлять
данные химических анализов с данными именно тех пород, которые
дренируются водами, а они, как правило, неоднородны: в горах —
это часто резкая смена магматических, метаморфических и осадочных
пород; на равнине — мощный чехол осадочной толщи может быть
231
также очень разнообразен, и в этом случае приходится брать средний
химический состав всей толщи.
Таблица 5.8
Миграционные ряды элементов в коре выветривания (Полынов, 1956)
Ряд элементов Состав ряда Показатели порядка величин миграции
Энергично выносимые Cl, (Br, J), S 2п 10
Легко выносимые Са, Na, Mg, К п 10
Подвижные SiO2,P, Мп п 101
Инертные (слабоподви- жные) Fe, Al, Ti п 10“2
Практически неподвиж- ные SiO2 кварца п 10“4
Химический состав поверхностных вод может также сильно
меняться по сезонам года, и коэффициенты водной миграции поэтому
должны вычисляться по отношению к среднему химческому составу
именно того яруса сопряженных фаций, который в данный момент
дренируется водотоком. Например, весной химический состав
поверхностно-склоновых паводковых вод уместно сравнивать с
составом подстилки или опада, а в межень — с составом тех пород,
которые дренируются грунтовыми водами, питающими поверхност-
ный водоток.
Для геохимической характеристики ландшафта представляет
интерес сопряженный анализ состава различных вод, циркулирующих
в нем в определенное время: почвенных (взятых лизиметром),
почвенно-грунтовых (по шурфам, колодцам, скважинам), грунтовых
вод из родников и вод из местных малых водотоков и водоемов.
Сопоставление данных удобно проводить по графикам. По
горизонтальной оси наносятся пункты опробования, начиная с
областей питания и кончая местным базисом стока. По вертикальной
— минерализация вод (в мг/л), содержание ионов в плотном остатке
(в мг.экв-процентах) и значение pH.
5.2.8. Вычисление местных кларков элементов для компонентов
и ярусов ландшафтов
Кларками называют среднее содержание элементов в земной коре
(литосфере, гидросфере, биосфере). Местный кларк элемента — это
его содержание в данном объекте. В ландшафтно-геохимических
исследованиях широко практикуется вычисление местных кларков и
сравнение их с кларками земной коры в целом, либо чаще — с
кларками литосферы, гидросферы, биосферы, пород определенного
232
1енезиса и т.д. Чем больше массив фактических данных, тем успешнее
можно применить для сравнения статистические методы.
На основании вариационной статистики строятся кривые частоты
встречаемости тех или иных объектов с определенным уровнем
различных элементов. Например, на рис. 5.7 изображены кривые
содержания свинца в почвах на ключевых участках Среднего Урала.
По горизонтальной оси
рис. 5.7 показаны уровни
концентрации свинца, по
вертикальной — процент
образцов с определенным
уровнем концентрации этого
шемента из общего числа
образцов. Для разных клю-
чевых участков выбрана
разная рисовка кривых. На
। рафиках отчетливо выде-
ляются пики, означающие
наиболее обычный модаль-
ный уровень содержания
свинца в почвах того или
иного ключевого участка.
Если на тех же графиках
поместить кларк свинца в
литосфере, то будет видно,
больше или меньше свинца в
почвах ключевых участков,
чем в среднем в литосфере.
Появится возможность раз-
мышлять над причинностью
этого явления.
Аналогичные кривые мож-
но построить для любых элементов любых ландшафтных объектов
(при наличии достаточного аналитического материала). Можно
охарактеризовать таким образом каждый ярус фации. Можно сделать
и другой расчет — как распределяются элементы по ландшафтной
катене и выявить вариабельность местных кларков в геохимически
автономных и подчиненных ландшафтах.
Представляет интерес выявление закономерностей накопления или
рассеяния элементов в определенных ярусах ландшафта. В. В. Добро-
вольский (рис. 5.8) изобразил элювиально-аккумулятивные коэфици-
енты различных элементов для гумусового, карбонатного и
гипсового горизонтов почв по отношению к содержанию их в
четвертичных отложениях. Подобные парные расчеты могут быть
произведены в самых различных вариантах.
О
80
70
60
so
40
зо-
20
10
п
.1
Pb п /О3
03 06 05 07 10 /5 20
П
50
40
10
О
30
го
Рис. 5.7. Вариационные кривые содер-
жания свинца в почвах (Средний Урал):
А, Б, 3, Е, И индексы ключевых уча-
стков
Pt ntf
02 03 04 06 07 10 15 20
233
5
Рис. 5.8. Графики относительного содержания водоподвижных форм в
почвах и четвертичных отложениях (Добровольский, I960) для горизонтов
почв: I — гумусового, 2 - карбонатного, 3 — гипсового; 4 — содержание
водоподвижных форм в четвертичных отложениях (принятое за единицу)
Для характеристики больших регионов без статистических
методов обойтись невозможно, нужна большая выборка данных.
Наряду с рассмотренными выше кларками концентрации и
рассеяния, позволяющими сравнивать содержание какого-либо
элемента в исследуемом объекте с содержанием его в литосфере, в
ландшафтно-геохимических исследованиях постоянно производится
вычисление коэффициента концентрации (Кс). Он означает отношение
содержания элемента в исследуемом объекте к его фоновому
содержанию в компонентах окружающей среды. Коэффициент
концентрации позволяет очень широко сравнивать между собой в
геохимическом отношении отдельные ярусы вертикального профиля
фаций, выявлять латеральные связи сопряженных фаций, находить
сходство и различие природных комплексов разного генезиса или
разных регионов, прослеживать последствия антропогенного
воздействия на ПТК и т.д.
По сути дела эллювиально-аккумулятивный коэффициент или
коэффициент радиальной дифференциации М. А. Глазовской (см.
разд. 5.2.5) — это одна из разновидностей коэфициента концентрации.
И. А. Авессаломовой (1987) разъясняется сущность самых
различных коэфициентов, применяемых в ландшафтно-геохимических
исследованиях, приводятся сведения о том, кто из ученых и когда
предложил тот или иной коэфициент, как они трансформировались в
дальнейшем и в каких случаях удобней (целесообразней) применять
тот или иной из них.
234
5.3. ОТОБРАЖЕНИЕ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ
НА ПРИМЕРЕ КОНТРАСТНЫХ ЛАНДШАФТОВ
ОПОЛИЙ И ПОЛЕСИЙ
В результате органического объединения традиционных ландша-
фтных и ландшафтно-геохимических исследований можно получить
образ ландшафта, его графическую и текстовую модель.
В качестве примера выбраны контрастные, прямо-таки "противо-
положные" ландшафты ополий и полесий, генетически связанные друг
с другом, но резко разчающиеся между собой по своим главным
свойствам. Мы упоминали их выше (раздел 1.8, рис. 1.11) в связи с
рассмотрением ландшафтных катен. Напомним: ополья — возвыше-
нные, полесья — низменные; ополья — лёссовые, полесья — песчаные;
ополья хорошо дренированы, полесья — плохо; в опольях — серые
лесные почвы, в полесьях — дерново-подзолистые и болотные; в
опольях — дубравы (а сейчас почти все распахано), в полесьях —
боры, субори, болота (пашня малыми островами); опольская
морфологическая структура почти монодоминантна (усложнена
только эрозией), полесская — ярко выраженная полидоминантная
(усложнена частым чередованием почвообразующих пород разного
механического состава: разнообразных песков, супесей, реже
суглинков, а также разным увлажнением). Субдоминантные урочища
в опольях — балки, овраги, округлые малые западины, часто распа-
хиваемые, в полесьях — мокрые лощины, заболоченные понижения,
нередко сложной, лопастной конфигурации, иногда хорошо дренируе-
мые повышения с покровом суглинков и супесей, распахиваемые.
Наконец, в опольях преобладают слабокислые элементарные ПТК
водородно-кальциевого класса, а в полесьях — кислые водородного и
водородно-железистого класса (по А.И.Перельману). И сам тип
геохимического сопряжения различен. В опольях — катены полного
сопряжения (с полным набором автономных и подчиненных ПТК), с
хорошо развитыми латеральными связями, благодаря однонаправ-
ленному потоку вещества. В полесьях эта сопряженность не так ярко
выражена, отдельные звенья катены могут просто отсутствовать,
например, трансаквальные комплексы рек и ручьев здесь нередко
заменены полубессточными заболочеными понижениями. Могут
отсутствовать и типичные для ополий автономные элювиальные
ПТК, так как близкий к поверхности уровень залегания грунтовых
вод часто лишает автономности и ПТК повышений (см. рис. 1.6).
И. А. Авессаломова (1989) приводит две модели структурно-
функциональных связей конкретных ландшафтов — Коломенского
ополья и полесского ландшафта Рязанской Мещёры (рис. 5.9 и 5.10).
Коломенское ополье, подобно другим опольям, возвышенное,
лёссовидно-суглинистое, эрозионно-расчлененное, хорошо дренируе-
мое, с серыми лесными (и дерново-подзолистыми) почвами,
235
Рис.5.9. Миграция элементов в естестенных и техногенно измененных ландшафтах Коломенского ополья:
А — основные геохимические сопряжения ( профиль); Б — латеральная дифференциация микроэлементов в почвах;
co
о
с
к
с небольшими участками широколи-
ственных и мелколиственных лесов,
преимущественно распахиваемое.
Доминируют элювиальные и транс-
элювиальные комплексы слабокислого
Н —Са класса. К ним относятся меж-
дуречные волнистые и наклонные
равнины, а также склоны субдомина-
нтных урочищ балок, долин ручьев и
малых рек. В поймах рек и ручьев и
очень часто в днищах балок размеща-
ются супераквальные ПТК Н—Fe
класса.
Типичное сопряжение ПТК показано
на профиле рис. 5.9,А. В таблице
справа даются условные обозначения
изображенных на профиле процессов,
геохимических барьеров, элементарных
ландшафтов, в том числе их антропо-
генных модификаций.
Ниже, на рис. 5.9,Б, приводятся гра-
фики латерального распределения ряда
химических элементов в почвах по
сопряженным ПТК (элементарным лан-
дшафтам) в сравнении с элювиальными,
где содержание элементов принято за
единицу.
Из этих графиков видно, что
латеральная дифференциация распро-
странения химических элементов в
почвах ополий не очень велика, но что
она заметно усиливается под влиянием
распашки (правая часть графиков), где в
сильноэродированных почвах ПТК
присетевого склона (2а) отмечается
пониженное содержание Мп, Си, Ni, Со,
по сравнению с условно ненарушенными
ПТК плакорной поверхности (1) и
склона (2, 3).
В нижней части распахиваемого
склона (26) содержание ряда элементов
увеличивается в связи с намывом
(сорбционный барьер). Наконец, в
самом нижнем звене катены — в
супераквальном ПТК днища долины
238
ручья (За) — активно действует биогеохимический барьер, связанный
i повышенным содержанием гумуса в почвах. — накапливаются Мп,
В. В то же время снижается содержание в почве Sn, Си, Ni, Со,
вероятно ввиду развития процессов кислого глеевого выщелачивания.
На рис. 5.9,А показана также схема размещения опольских ПТК в
плане (фрагмент карты). Она дополнена, по сравнению с профилем,
субдоминантными урочищами балок и оврагов (черные контуры).
На следующем графике 5.9,В показана диффиренциация вертика-
льного профиля ПТК 2, 2а, 3, За. Серые лесные почвы относительно
мало нарушенного пологого приводораздельного склона с сохранив-
шимся широколиственным лесом (2) имеют хорошо развитые
горизонты А, и А|А2, в которых накапливается много Мп,
соответственно, в 6,8 и в 5,0 раз превышающего его содержание в
почвообразующей породе. На изображенном рядом графике,
относящемся к эродированному распаханному склону (26), заметно
резкое сокращение гумусированного горизонта. В результате смыва
оба гумусовых горизонта сильно сокращены и целиком вошли в
пахотный, а горизонт А2В приблизился к поверхности. Биогеохи-
мический барьер уже не столь активен. Содержание Мп только в 4,2
раза больше, чем в породе.
На этих графиках можно также видеть некоторое накопление
элементов на сорбционном барьере иллювиального горизонта В.
Элювиальный горизонт (А2) в "чистом виде" в серых лесных почвах
отсутствует, отсюда и минимум накопления элементов между двумя
геохимическими барьерами, практически, не выражен.
Ниже размещены графики, характеризующие радиальную диффе-
ренциацию в супераквальных ПТК — в "целинном" (3) и в освоенном
под сельскохозяйственные культуры (За). Видна большая разница.
В "целинном" мощный биогеохимический барьер гумусового
горизонта дает превышение Мп в 7,7 раз , по сравнению с глеевым
горизонтом, а в нарушенном — только в 2,5 раза.
Последний график 5.9,Г возвращает нас к трансэлювиальным ПТК
с сильно эродированными светло-серыми лесными почвами. Весь
почвенный профиль нарушен — сразу за Апах идет горизонт В. Гумуса
очень мало — в пахотном горизонте 1,5—1,0%; в горизонте В— до
нуля (на глубине 40 см); pH 5 в обоих горизонтах. Кривые кларков
рассеивания и кларков концентрации элементов в горизонте В (на
сорбционном барьере) отчетливо сдвинуты вправо, т.е. по сравнению
с пахотным горизонтом коэфициенты рассеивания уменьшаются, а
коэфициенты концентрации возрастают. Только марганца в пахотном
горизонте несколько больше, чем в горизонте В. Таким образом на
распахиваемых сильно смытых почвах ополья роль биогеохимиче-
ского барьера пахотного горизонта сильно снижается.
Подводя итог антропогенному изменению агроландшафта ополья,
И. А. Авессаломова констатирует:
239
i 6 Зак. 3725
А пах
0.7
0.8
Атп
0.7
0.8
о.!
Ап
В? ш ш ш ш ш
Zn РЬ Ni Со Сг
ЛАНДШАФТ Н7а
1.2
25
1.2
8.6
V
Рис. 5.10,Миграция элементов в естественных и техногенных ландшафтах Рязанской Мещёры."
А, Б, В — см. рис. 5.9; Г — динамика окислительно-восстановительных условий в естественных и
гидромелиорированных ландшаафтах Рязанской Мещеры. Условные обозначения см. рис. 5.9
"В Коломенском ополье вследствие распашки земель и ускоренной
эрозии увеличивается механическая миграция вещества между
автономными и подчиненными ландшафтами (имеются в виду
элементарные ландшафты — прим. В. Ж.). Дробность ландшафтного
рисунка растет в связи с появлением новых сочетаний элементарных
ландшафтов при развитии овражно-балочной сети, а при
интенсификации плоскостного смыва — с появлением антропогенных
модификаций автономных и трансэлювиальных ландшафтов,
сопряженных с трансаккумулятивными комплексами делювиальных
шлейфов и конусов выноса. Их вертикальные профили различаются
по строению и мощности педояруса. Для эродированных почв в зоне
транзита характерно отсутствие полного генетического профиля,
изменение геохимических параметров (гумусность и пр.) и
механического состава. В зоне аккумуляции наблюдается его
утяжеление и формирование намытых почв. Наряду с этим
происходит исчезновение целого ряда супераквальных ландшафтов —
иссушаются днища балок — бывшие ранее торфяно-болотными они
нередко становятся луговыми с дерновыми суглинистыми почвами
сформированными на делювии, наложившемся на торф" (Проблемы
физической географии, 1989, с. 147).
Второй пример (рис. 5.10.) — полесский долинно-зандровый
ландшафт Рязанской Мещёры, относительно пониженный, где
господствующими поверхностными отложениями являются флювио-
гляциальные пески, обедненные большинством химических элементов
и обладающие высокой водонасыщенностью.
Это способствует широкому развитию глеевых процессов (смена
окислительной обстановки восстановительной). Повышения рельефа
здесь обычно заняты автономными ПТК кислого Н класса, с
сосновыми и елово-сосновыми лесами, значительно более северного
облика, чем леса ополий. С повышениями соседствуют ПТК
обширных понижений, ложбин, западин, лесные, луговые, болотные,
кислого Н—Fe класса с супераквальным режимом. "Часты неполные
сопряжения, лишенные трансаквальных комплексов. Геохимическая
контрастность автономных и подчиненных ландшафтов высокая.
Вынос элементов определяется в автономных условиях кислым
выщелачиванием, формирующим четкие, но растянутые зоны выщела-
чивания в дерново-подзолистых песчаных почвах, в подчиненных —
кислым глеевым выщелачиванием. Накопление элементов происходит
в результате биогенной аккумуляции и при осаждении на
кислородном барьере в зоне контакта окислительной и восстано-
вительной обстановок в супераквальных лесных и луговых
ландшафтах.
Сочетание выноса и аккумуляции усложняет радиальную
дифференциацию элементарных ландшафтов. Наиболее простой она
оказалась в ландшафтах низинных болот, где условия накопления
242
иозникают как в связи с сорбционными свойствами торфа, так и в
минеральных горизонтах, обогащенных илистой фракцией,
контрастность местной миграции ниже внутриландшафтной
шфференциации, однако видна четкая тенденция к накоплению
• цементов при переходе от автономных комплексов к подчиненным.
Наличие в сопряжениях гидроморфных супераквальных ПТК —
существенная особенность организации геохимических ландшафтов
рязанской Мещёры, определяющая своеобразие их миграционной
фуктуры.
Они выполняют важные концентрационные функции. Роль разных
ытеральных барьеров специфична Мощным кольцеобразным
оарьером выступают элементарные ландшафты влажных лугов
• западины — прим. В. Ж.) Н—Fe класса, где в почвах возникают
аномалии: Fe, Мп, Со, Ni и др. Низинные болота являются
накопителями легкоподвижных соединений. В целом такие каскадные
иандшафтно-геохимические системы работают на аккумуляцию"
(Проблемы физической географии, 1989, с. 143).
Антропогенное нарушение полесских ландшафтов особенно ярко
проявляется в осушительных мелиорациях, посредством которых
искусственно создаются трансаквальные ПТК (дренажные канавы),
понижающие уровень грунтовых вод, что приводит к образованию в
супераквальных ПТК мощного комплексного (кислородного,
«овмещенного с сорбционным) барьера. На нем накапливаются
многие элементы (рис. 5.10, Г). Усиливается как радиальная, так и
штеральная дифференциация (рис. 5.10, Б, В, Г).
В свою очередь, осушительные мелиорации приводят к выносу
целого ряда элементов за пределы местных природных комплексов,
т.е. способствуют образованию более открытых каскадных геосистем.
Таким образом, рассмотрение геохимической обстановки контра-
стных ландшафтов ополий и полесий показывает, что она весьма
различна в каждом из них, и что антропогенные изменения в них
также носят различный характер и имеют разные последствия.
Геохимические методы позволяют конкретно проследить миграцион-
ные потоки веществ в тех или иных ландшафтах, а их графическое
отображение создает новые модели, позволяющие глубже проникнуть
в происходящие процессы.
16*
5.4. ОБРАБОТКА ЭКСПЕДИЦИОННЫХ ДАННЫХ ЛАНДШАФТНО-
ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.4.1. Первичная проверка бланков описания
После того как произведены все возможные расчеты по бланку
описания, необходимо произвести его первичную проверку. Универса-
льных рекомендаций по экспертной оценке бланка для выявления
ошибок нет. Эти навыки приобретаются с опытом и после ознакомле
ния с результатами расчетов для аналогичных природно-территориа
льных комплексов. Однако есть некоторые общие правила.
1. Название фации должно коррелировать с названиями почв,
растительных группировок, горных пород и характеристиками
рельефа. Несмотря на тривиальность этого положения в описаниях
довольно часто встречаются, например, такие указания, что фация
расположена на склонах средней крутизны, а в графе "крутизна
склона" стоит цифра 35°. Подобные несоответствия необходимо
исправить.
2. Довольно часто бывают несоответствия между характеристикой
видового состава растительности и данными таксации. Например,
высота какого-либо вида указывается в характеристике 20 м, а в
таксации приведены данные с высотой 25 м. Такие несоответствия
также надо исправить.
3 Сложнее обстоит дело со сравнением данных по мощности,
обилию или проективному покрытию отдельных видов древесных
растений с их массой. Дело в том, что для количества фитомассы
основное значение имеет диаметр таксируемых деревьев, так как в
расчетной формуле для определения объема стволов диаметр
возводится в квадрат. Нередки случаи, когда 2—3 дерева, имеющие
на участке относительно небольшое проективное покрытие, но
большой диаметр, по количеству фитомассы опережают остальные
древесные породы. Это необходимо учитывать.
4. В геоботанике название растительных ассоциаций дается по
видам, занимающим наибольшую площадь, т.е. с наибольшим
проективным покрытием. Но в геофизике ландшафта названия
приводятся по видам имеющим наибольшую фитомассу. Довольно
часто встречаются случаи, когда эти показатели находятся в
противоречии. Например, с геоботанической точки зрения ассоциация
может называться елово-буковой (так как в ней преобладает по
"мощности" бук), а с ландшафтно-геофизической — буково-еловой
(так как ель, по сравнению с буком, имеет большую фитомассу).
Поэтому при ландшафтно-геофизических описаниях следует уточнять
на основе каких признаков дается название фации.
5. При сравнении расчетного количества педомасс и литомасс в
метровом слое следует помнить, что эти два показателя находятся в
обратно пропорциональной зависисмости, чем больше литомасс, тем
244
меньше педомасс. Это положение позволяет относительно легко
снбраковывать неправильные расчеты этих геомасс.
6. При анализе данных по фитомассе травянистой растительности
и мортмассы надо проверить размер участков, на которых брались
пробы этих геомасс. Довольно часты ошибки, связанные с тем, что
размер учетных площадочек не равен 1 м2, или же размеры взятых для
повторности разных площадочек различаются между собой.
7. При корректировке расчетных данных по фитомассе древесных
растений следует учитывать, что ориентировочно количество
фитомассы на порядок выше ее высоты. Исключения связаны часто с
редколесьями и переспелыми лесами, имеющими очень толстые
деревья. Поэтому, например, лес с высотой деревьев 20 м, обычно
имеет фитомассу около 200 т/га (интервал в зависисмости от
доминантных видов и особенностей структуры ПТК может быть
широким — 100—300 т/га).
8. Объем стволов древесных пород (в пересчете на га) прибли-
штельно равен сухой суммарной фитомассе. Это связано с тем, что
при усушке стволы древесных растений теряют 30—50% первона-
чального веса, однако примерно столько же к ним прибавляется за
счет остальных фракционных частей (веток, корней, листьев).
9. При описании геогоризонтов надо обязательно проверить
наличие в их индексах данных о проективном покрытии отдельных
геомасс (желательно указание проективного покрытия по отдельным
видам текстур геомасс, встречающихся в геогоризонте). Эти данные
необходимы для расчета распределения отдельных геомасс по
вертикальному профилю и для определения интенсивности некоторых
процессов функционирования.
10. Особенно внимательно надо относится к пробам, взятым для
определения влажности почвы, коэффициента усыхания фитомассы и
мортмассы и др. Часто эти пробы неверно индексируются, плохо
упаковываются, на этикетках бывает пропущена запись первого
(сырого) веса и т.д. Рекомендуется все пробы фитомассы и мортмассы,
взятые с одного участка, складывать в отдельный кулек, а пробы,
взятые на влажность почв, связывать вместе.
Кроме общих правил проверки бланков имеется множество част-
ных, связанных с особенностями наблюдений и с районом работ.
5.4.2. Составление таблицы геомасс
Важным этапом обработки бланков полевых описаний является
составление таблицы геомасс. Если эта таблица составляется в
полевых условиях, то она расчерчивается на большом листе
миллиметровой бумаги. В вертикальных столбцах приводятся номера
экспериментальных участков, названия фаций, стеке, местоположение
245
участка, абсолютная высота, крутизна и экспозиция склона, фамилия
исследователя или номер бригады и т.п. Участки в таблице-]
располагаются либо в порядке их нумерации, либо по ландшафтам!
или типам вертикальных структур .
Геомассы записываются в вертикальных столбцах. При этом их
удобно записывать в виде дроби, в числителе которой помещаются
величины геомасс в сыром виде, а в знаменателе — в сухом. При
окончательной обработке геомассы обычно приводятся в сухом виде,
как, например, это сделано в табл. 5.9.
Это связано с тем, что, во-первых, коэффициенты усыхания
фитомассы и мортмассы и влажность почвы являются важными
ландшафтно-геофизическими показателями, и их целесообразно
рассматривать отдельно и, во-вторых, таблица в этом случае получа-
ется компактной и обозримой, что немаловажно для ее анализа.
После составления таблицы геомасс проводится ее экспертаная
оценка, во время которой выбраковываются и вновь пересчитываются
сомнительные данные. Затем, приступают к подсчетам средних
значений, сумм геомасс и к другим статистическим расчетам. Этот
этап удобно производить при помощи портативных компьютеров
("лептопов") или микрокалькуляторов.
Особенностью сбора ландшафтно-геофизических материалов
является то, что сравнительно быстро накапливается массив
количественных данных. Поэтому даже их простая статистическая
обработка без наличия специальной техники вызывает большие
осложнения.
5.4.3. Составление графиков вертикальных структур
Существует несколько типов графиков вертикальных структур.
Характер этих графиков зависит от детальности исследований и от
типа самой вертикальной структуры. Например, в травянистых
сообществах графики могут отличаться от ПТК с лесной раститель-
ностью.
Если проводились детальные исследования распределения геомасс
по вертикальному профилю, то состовляются графики, на которых
показывается распределение этих геомасс в зависимости от высоты
(или глубины). Пример подобного графика показан на рис. 5.11. Этот
график составлен по результатам исследований во влажно-
субтропических колхидских ландшафтах (Элизбарашвили, 1982).
В правой части рис. 5.11 приведены геогоризонты, а в левой —
распределение плотностей геомасс. Под плотностью тут понимается
не плотность самой геомассы, т.е. не объемный вес почвы, плотность
горной породы и т.п., а среднее содержание данной геомассы в
единице объема какого-либо слоя ПТК. Подобные графики обычно
составляются в различных масштабах, так как плотности геомасс
отличаются на несколько порядков.
246
irS
<S
д
S
ч
ю
оЗ
н
При менее детальных исследованиях вместо распределения массы
определяется проективное покрытие (в надземной части) и объем
(и подземной) отдельных геомасс в пределах геогоризонтов (рис. 5.12).
Рис. 5.12.
Вертикальная
<।руктура фаций
южных склонов
< родней крутизны,
крутизны, сложен-
ных песчаниками,
। ельниками чер-
ничниками на бу-
рых гоно-лесных
почвах. (Элбаки-
ие, Алиашвили,
1998).
Геомассы: А —
аэромассы; Phm —
многолетняя мезо-
фитная хвоя; Pt —
। ранспортно-ске-
летные органы;
Нпс свежевыпа-
вший снег; Hnk —
смерзшийся снег;
Нп1 — лежалый
снег; Pm — мхи,
лишайники; Ps - -
корни; Sss — поч-
вы среднесугли-
нистые; Ls —ли-
томассы некарбо-
тных пород
В ПТК с небольшой мощностью вертикальный масштаб (ось
ординат) обычный, например в 1 см — 10 см. Но в лесных ПТК
удобнее применять смешанный масштаб (см. рис. 5.12). До 10 м он
носит логарифмический характер (0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 10 м). Выше 10 м
— обыкновенный масштаб (10, 15, 20 и т.д.). Это необходимо потому,
что в подавляющем большинстве ПТК выполняется важное правило
геофизики ландшафта — напряженность вертикального профиля
возрастает к поверхности почвы (и вверх и вниз). Поэтому при
применении обыкновенного масштаба в лесных ПТК маломощные
приповерхностные горизонты показать не удается. При сравнении
249
8 — 4 — 2 — I APt.fm70
APt, hp5 APt,fm'u PtA
PlA APt hp6°
Pt,imI0,fm5A
t,hpl0,fm20,ini5MdA APt* APim60,g Pim4()Mml()A
0,5- Pt,im6(>,g5A F
Pt.im-^Tm^A
Р1,1т40Мт,0А PtMi’o.vU
0,2— 0,1- L‘<>Pt,imSA Pt,im30MniJ0A PtMl90A Pbf4»,bP°,im5A Mm90Pim5A
Pt,im25,m5Mv5A
0 И ,D1^U,DI*V,C1VA Pl,m96M!50A Pt,m50,cMIA
MoHsPs MoHsPs MoHsPs MlH?Ps"’ MoHsPs’-.., SpHsPs
•ScHsUOPs MtScHsPs ScHsPs- ScHsPs
0,2- 0.4- 0,6— I1..V MtHsPs ...•
/ ScHsUOPs ScL‘°HsPs
•
' ScHs
SpHs 0 40 60 80 SpHsPs SpLHs
L40SpHsPs 20 40 60 80
L40ScHs SpHs
О 20 40 60 КО 100
О 20 40 60 КО КО
О 20 40 60
Рис 5.13. Вертикальная структура типичных элементарных ПТК бассейна р. Кроноцкой по Н. Л Беручашвили
Г А Исаченко (1988). ПТК: а — пологонаклонны гребни с каменисты и ; эрешенны и ~~~ —
никовыми ольхово-стланиками на торфянистых слоисто-пепловых почвах (830 м); в—пологие склоны с ку .-гар
зеленомошными кедрово-стланиками на торфянистых иллювиально-гумусовых почвах (330 м); г — террасовидные
поверхности с кустарниково-разнотравными каменноберезняками на охристых вулканических почвах (150); д — плоские
равнины с мелкобугристой кустарничково-лишайниково-моховой тундрой на тундровых слоисто-пепловых почвах
(11 м); е — грядовые приморские равнины с волоснецовыми лугами на маршевых примитивных почвах (1 м).
Геомассы (в формулах геогоризонтов приведены в порядке убывания веса; заглавные буквы соответствуют классам,
строчные — родам геомасс; цифры в надземной части профиля соответствуют проективному покрытию геомасс, в подземной
— их относительному объему): А — аэромассы; Р - - фитомассы (t— транспортно-скелетные органы, ftn — мезофильные
листья деревьев и кустарников, hp — хвоя кедрового стланика, itn — травянистая фитомасса, bf — листопадные кустарнички,
Ы зимне-зеленые кустарнички, ш — зеленые мхи с — лишайники, g — генеративные органы, s — корни ); М —
мортмассы (d — сухостой, v — валежник, m — ветошь, 1 подстилка, о — мор, t — торф); S — педомассы (с — супесчаные,
р — песчаные); Hs — гидромассы в почве; L — литомассы. Пунктиром показано
абс. сухого веса. Н — мощность надземной части ПТК, h — глубина
fa
г
х
fa
и
распределение влажности
почвы W в % от
х
fa
Е
X
X
о
50
X
X
о
fa
я
*
т
X
X
го
X
й
о
X
ч
о
я
ё 5
X ?
3 5
- я
Е
я
X
fa
X
я
О
X
X
О
Хс
X
X
я
я
X
§
g
I
X
X
о
и
о
-d
х
w
О
X
н
о
W
О
о
ТЗ
X
fa
о
X
. ч
Г °
И
X
33
50
X
о
о
X
ш
о
X
ч
о
я
о
я
о
тз
X
X
хз
о
X
X
я
я
3
Е
х
X
з
CD
X
X
50
CD
3
X
ё
х
я
я
я
n
X
О
Xc
О
ь
О
es
X
го
2
ft>
ё
X
я
Т о
г? н
О
И
и
§
fa
X
X
л
X
31 и
СТ о
2 О «
х
о
X
ч
X
Я
5з
tr
X
Е
3
О
X
&3
х
р
Е
о
fa
X
Е
х е
X л
я“ ё
g i-g
X «
а
X
п
X
Я 5
2
о
№
X
X
о
о
2
й
X
£
tr
X
□ s
о о
х Е
*• X
о
ТЗ
й
X
ч
X
о
О'
X
о
S
X
ё
ст
X
О
2
X
X
ft5
X
X
О
50
О
г
х
Xc
X
fa
X
X
5
X
X
X
о
X
3
X
X
X
ft>
е
X
X
X
ft:
X
со
Ы
о
X
и
о
х
Й
3
о
X
ft3
I
X
S
о
о
X
X
я
О
2
ТЗ
00
W
X
о
X
х
и
хз
X
о
2
ж
X
X
X
ТЗ
fa
и
X
X
я
ТЗ
«
"О
о
X
о
Д
X
о
Хс
О
X
р
X
о
Хс
о
X
о
о
ТЗ
X
W
О
X
3
и
X
з
о
2
X
о
X
о
н
о
X
X
ft:
5=
ст
X
О
о
3
ТЗ
о
X
ь
50
X
о
X
X
W
2
CD
X
CD
X
X
50
И
ГО
X
X
CD
3
о
X
ft?
й
X
fts
W
X
тз
о
е
X
fa
3
X
W
г
о
X
cd
X
ТЗ
fa
X
о
о
X
О
fa
о
ю
я
о
fa
гв
3
О
X
а
г
X
X
X
2
О
*
X
о
х
fa
X
fa
5=
S
W
ft5
2
£
х
Я
5а
х х
X g
хс S
я
л
ТЗ
ч
X
X
fa
5з
tr
X
2
CD
X
н
ft?
ТЗ
Я Я
X
ст
о
X
о
I
50
О1
О
тЗ
fa
о
гг
I
О
со
ТЗ
О
ТЗ
з
% О
X
ч
о
и
О *
л ст
Q С
X
fa
E
о
Я
я
о
и
50
X
X
X
X
cd
ts
X
Я
о
ТЗ
о
Е
о
г
о
о
-d
о
о
о
ТЗ
X
X
о
ы
я
§
50
5 ?
х
S
X
X
2
6
гя
я
w Е
х
2
X
X
w
ё
5а
3
о
о
X
&э
!я
X
о
о
X
X
х
X
О
Х5
X
X
X
ТЗ
X
г
<0
X
а
X
cd
X
X
Г
X
и
О
и
X
X
X
5=1
X
X
X
ft:
5=1
tr
X
о
Хс
о
ч
р
X
и
о
X
2
2
.ft?
ТЗ
X
о
Хс
и
X
X
2
50
S
X
g
tr
X
g
g
3
Я 7
ХЗ
5a
§
г
X
о
ы
о
X
X
X
X
X
X
X ТЗ
X
X
хз
X
2
я
Рис. 5.14. Вертикальная структура ПТК Мюссерского трансекта в конце января — начале февраля 1981 г.
(Г. А. Исаченко, 1989): Н — высота над уровнем моря, h — высота и глубина вертикального профиля ПТК;
1—6 — номера ключевых участков. Обозначение геомасс см. раздел 3.1
Однако наиболее эффективно исследование пространственной
i «руктуры ландшафта при помощи специальных трехмерных
программ на мощных персональных компьютерах, что позволяет
рассматривать ее не только с разных точек обзора, но и послойно и
как бы изнутри. На рис. 5.15. приведены примеры индексации
। еогоризонтов и рекомендуемые типы штриховок и названий.
1;Иа 1
V///A APt-f -2
taSA*
gg^APt.h - 4
EWSAPi -5
IW^APg -6
AMm - 7
t=>o| APt.d - 8
AMI - 9
APfx - 10
APc - 11
^T^Pt.lA 12 |***|Hn 22 HliSH'sPs -30
1ПТГПТП 13 g^isngp -23 HsBSH“s'Ps -31
^^Pt,hA - 14 gg^LSHgP -24 SgggtSPs -32
ESZQ «A 15
ry^PgA 16 ^SsP’s’ - 25
|((<TCc|MmA - 17 SP"s - 26
|ooa| Pt.dA - 18 SPs 27
|u vu I MIA - 19
| V PixA 20 I* a * | Ls - 28
PcA 21 |АдА |L8 - 29
Рис. 5.15. Индексация и условные обозначения геогоризонтов:
I — аэрогоризонт; 2 — аэрофитогоризонт кроновый с листьями;
3 — аэрофитогоризонт с транспортно-скелетными органами, 4 — кроновый с
хвоей, 5 — с травянистыми растениями, 6 - с генеративными органами; 7 —
аэрогоризонт с ветошью, 8 — с транспортно-скелетными органами и отпадом;
9 — аэромортгоризонт с подстилкой; 10 — аэрофитогоризонт с
ксерофитными растениями, II — с мохово-лишайниковым покровом; 12 —
фитоаэрогоризонт кроновый с листьями, 13— с транспортно-скелетными
органами, 14 — кроновый с хвоей, 15 — с травянистыми растениями; 16 — с
генеративными органами; 17 — мортаэрогоризонт с ветошью; 18 —
фитоаэрогоризонт с транспортно-скелетными органами и отпадом; 19 —
мортаэрогоризонт с подстилкой; 20 — фитоаэрогоризонт с ксерофитными
растениями; 21 — фитогоризонт с мохово-лишайниковым покровом; 22 —
снежный горизонт; 23 — мерзлый горизонт, 24 — мерзлый горизонт с
литомассой; 25 — педогоризонт с большим количеством корней, 26 — со
средним количеством корней, 27 — с небольшим количеством корней;
28 — литогоризонт с силикатными породами, 29 — с карбонатными
породами; 30 — педогоризонт с недостаточным количеством влаги, 31 — с
избыточным количеством влаги; 32 — литопедогоризонт с небольшим
количеством корней
253
Весьма желательно придерживаться именно этой индексации, так
как она позволит сравнивать описания вертикальных структур,
произведенных разными авторами и в разных природных условиях.
5.4.4. Составление графиков особенностей функционирования ГПК
Детальное изучение процессов функционирования производится
лишь при стационарных, реже полустационарных исследованиях. На
основе этих данных составляются графические модели функцио-
нирования (Беручашвили, 1986). На них показывается распределение
фитомассы, особенности трансформирования солнечной энергии,
влагооборот и биогеоцикл в течение одного дня для одной
конкретной фации.
При экспедиционных исследованиях определяется относительно
небольшое число параметров, характеризующих функционирование
ПТК. По материалам этих наблюдений составляются специальные
графики. Например, проникновение суммарной радиации под полог
растительности, вертикальное распределение температуры и влажно-
сти воздуха и др. Ориентировочное представление о процессах
функционирования можно получить из рис. 5.16.
Геомас- са Колич., т/га Трансформация солнечной энергии Вла на- оборот Биогео- цикл Внутрен среда
Cs| Cs^ Са Сг Ср Св Hnfl Н s Mil Pit т W
20°'» <1% 30% н и 11 и. н.и. НИ. н. И. н.и Н.И. -5,5° 80%
А 389,0 IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
Pt 508.0 0 " — 0 0
(Phm) 80,1 0 IIIIIIIIII г, IIIIIIIIIHI Й8Й === 0 0 — —
Ps 51,0 0 0 0 0 0 0 = = 0 0
Hn 3440 0 №1111111 W К и • 1Ш ни
S 1880 0 0 0 0 0 1
Hs 560 0 0 0 0 0 ° .... 0
L 2400 0 0 0 и 0 0 = = о 0 0
(Pc.m) III и. 11 и. .0 0 и 0 == 0
Ml,v и.и. 0 0 л 0 ш 0
Рис. 5.16. Анализ связей геомасса процесс (для участка Чер-105)
в криотермально-нивальные стексы:
I — сильное влияние; 2 среднее влияние; 3 слабое влияние; 4
влияние отсутствует; Cs( суммарная радиация на поверхности снега (% от
радиации над кроной); Cs2 суммарная радиация под снегом (% от
радиации над кроной), Са — альбедо, %; Сг — радиационный баланс на
высоте 2 м; Ср — турбулентный теплообмен; СЬ — теплообмен с почвой;
НпТ сублимация снега; Hs внутрипочвенный сток; Т — температура
воздуха; W — влажность воздуха. Индексы геомасс см. раздел 3.1
254
Иллюстрируется положение правила "геомасса — процесс" приме-
ни гельно к конкретной фации в конкретное состояние. На рис. 5.16
приведен анализ связей геомасса — процесс для участка ЧЕР-105
(Карпаты, окрестности Черногорского стационара) в криотерма-
1ьно-нивальные стексы (Зимние состояния...,1989): трансформация
солнечной энергии, влагооборот и биогеоцикл в течение одного дня
чд!я конкретной фации. Из рисунка видно, что в криотерма-
льно-нивальные стексы в рассматриваемых ПТК снежный покров
сильно влияет практически на все основные процессы функциони-
рования. Мезофитная хвоя, в силу своего большого проективного
покрытия, оказывает существенное влияние на проникновение
(олнечной радиации, альбедо, турбулентный обмен тепла и в
некоторой степени на температуру и влажность воздуха.
Большинство процессов функционирования ПТК в данном
остоянии редуцировано. Тепло затрачивается на теплообмен с
атмосферой, снегом и почвой и, в незначительной степени, на субли-
мацию снега. Влагооборот ослаблен. Кроме сублимации происходит
перемещение почвенной влаги. Биогеоцикл также редуцирован —
наблюдается лишь медленная минерализация подстилки.
5.4.5. Построение пространственно-временных формул фации
Представление о ландшафтно-этологических особенностях ПТК
можно получить, если построить пространственно-временную фор-
мулу исследуемого участка. Методику ее составления рассмотрим на
примере фаций склонов средней крутизны с мертвопокровными
буковыми лесами на бурых горно-лесных почвах (рис. 5.17). Эти
фации были исследованы на хр. Ялно в окресностях Марткопского
физико-географического стационара.
За "стержень" формулы возьмем набор геогоризонтов, харак-
терный для летнего стекса стабилизации структуры, теплого и
влажного. В это состояние кроме аэрогоризонта выделяется аэрофи-
тогоризонт с мезофильными листьями бука (APt,fm), транспортный
фитоаэрогоризонт (PtA), геогоризонт с мощной подстилкой (PtMlA) и
четыре педогоризонта, различающиеся набором и соотношением
педо-, лито-, гидро- и фитомасс. Как может изменится этот вертика-
льный профиль в течение года?
Весной следует ожидать появление геогоризонта, связанного с
эфемерами (Pt,iA), столь характерного для мертвопокровных буковых
лесов, и геогоризонта (APt,fmT) при облиствении кроны бука.
Осенью в той же кроне бука наблюдается аэрофитогоризонт с
интенсивным опадом листьев (APt,fm4-), переходящий зимой в
аэрофитогоризонт (A Pt) с транспортно-скелетной функцией.
255
SaHs"LPs'
SaHs
-------1H I --------- N 2 -------2H 3 ------- 2G 4
....... P 5 3,4Gt 6 -e- 2,3Gl 7 --------- 4,5G 8
Рис.5.17. Структурная формула фаций склонов средней крутизны,
сложенных глинами, с мертвопокровными буковыми лесами на горно-лесных
бурых почвах.
Основные стексы: I — морозно-снежные; 2 — нивальные (снежные) — при
выпадении снега; 3 — очень прохладные, экстрагумидные; 4 — стабилизации
структуры, очень прохладные, гумидные; 5 — плювиальные, дождливые —
при выпадении дождя; 6 — усложнения структуры, прохладные, умеренно
теплые, гумидные (весенние); 7 — упрощения структуры, очень прохладные,
прохладные, гумидные; 8 — стабилизации структуры, умеренно теплые,
теплые, гумидные (осенние)
При выпадении снега аэрофитогоризонт трансформируется в
ц-огоризонт (AHnU), и на почве образуется горизонт со снежными
массами (НпР). Довольно часто зимой наблюдается мерзлый
। еогориэонт в почве (SaHg(P)).
Наконец в дождливую погоду всем горизонтам вертикального
профиля характерна геомасса (Нр4Д). Если теперь через полученный
набор горизонтов провести дуги связи и попытаться выявить, какие
сочетания геогоризонтов возможны, то создастся представление о
потенциально возможных стексах в фациях склонов средней крутизны
с мертвопокровными буковыми лесами.
Аналогично можно построить пространственно-временные фор-
мулы и для других ПТК на основе предположений о потенциально
возможном наборе геогоризонтов. Однако точность подобных
исследований сильно отстает от точности построения пространст-
венно-временных формул по данным стационарных исследований.
При этом рекомендуется применять следующие приемы:
I. Из всего набора вертикальных профилей стексов выбрать все геогори-
юнты и исключить из списка те, которые хотя бы один раз встречались.
2. Провести дуги связи между геогоризонтами, характерными для того или
иного стекса.
3. Схема получится громоздкой, ее необходимо упростить. Для этого дуги
разных стексов, соединяющие одни и те же геогоризонты, надо заменить
(вумя параллельными дугами, обозначив как общие. Упорядочить схему,
расположив геогоризонты так, чтобы свести к минимуму пересечение дуг
разных стексов.
5.4.6. Составление графиков, показывающих пространственное
распределение ландшафтных характеристик
Существует несколько типов графиков, показывающих простран-
ственное распространение ландшафтных характеристик. Традици-
онными являются ландшафтные профили, на которых показывается
совмещенное распространение отдельных компонентов природы и их
элементов.
В Институте географии Сибири и Дальнего Востока в конце 60-х
годов был разработана метод комплексной ординации. Сущность его
заключается в том, что вдоль трансекты, пересекающей разные фации,
единовременно измерялось большое количество разных параметров
(температура и влажность воздуха и почвы, фитомасса, мортмасса и
др.). Эти данные позволяли по результатам стационарных
наблюдений строить комплексные графики трансект, на которых
показывались изменения различных характеристик вдоль трансекты.
Если подобные графики строились в разное время года, то набор этих
графиков позволял ориентировочно судить о пространственно-
временном изменении явления (рис. 5.18).
257
17 Зак. 3725
а
е
Однако для горш и -
условий более удобным
для показа прострии .
ственной изменчивое 11
того или иного параме I
тра является исполыо»!
вание схем Уитеккера ’
(рис. 5.19, а, б), показы
вающих одновременна |
распределение того или
иного параметра в завп
симости от местополо-1
жения на форме рель
ефа, экспозиции скло. I
нов и высоты над урон. |
нем моря.
Рис. 5.18. Пространст
венно-временные модели
поведения подвижного
кальция (а) и магния (б) на
полигон-трансекте в Ха- 1
ранорской степи (Снытко I
1974).
Типологические пол
разделения ПТК I
тырсово-пижмовая степь
на древней поверхноыи
выравнивания, II — пиж
мовая степь на денуда- 1
ионно-аккумулятивной
наклонной поверхности; ]
III разнотравно тырсс -
вая степь на денудацион
но-аккумулятивном педи-
менте; IV вострецово-
тырсовая степь подножия
педимента; V серийные
фации литоморфного типа
с фрагментами типчаковой
степи; VI — серийные
полугидроморфные фации днища и прилегающих к нему нижних частей
педимента с фрагментами вострецовой степи. Топохроноизоплетами
показаны запасы кальция и магния в метровом слое почв (в кг/га)
Одновременно схемы Уитеккера ориентированы в поле гидротер-
мических характеристик, так как с высотой понижается температура
258
шндуха, а формы рельефа расположены так, что по оси абсцисс
уменьшается увлажнение.
I Напомним, что в начале этой оси находятся ущелья и долины —
наиболее увлажненные местообитания, а в конце — гребни и
Скалистые участки — наиболее сухие местообитания. Склоны
расположены в порядке увеличения сухости: северные — восточные —
ынадные и южные. Схемы Уитеккера в какой-то степени можно
рассматривать как пространственные модели региона. К тому же на
Рис. 5.19. Схемы Уитеккера ( Чистяков, 1989).
Распространение растительных формаций на северном склоне Сюнт-
Хасардагского хребта, Туркмения (а): 1 — семиаридные ксерофитно-
мезофитные злаковые разнотравные степи; 2 — семиаридные ксерофитные
лаковые степи; 3 — семиаридные мезофитные широколиственно-лесные
травянисто-кустарниково-древесные формации; 4 — семиаридные мезоксе-
рофитные травянисто-кустарниково-древесные лиственные и хвойные
формации; 5 — семиаридныс ксерофитные очень светлые кустарниковые
формации (фригана); 6 — аридные ксерофитные пустынные и полупустынные
гравянистые формации; 7 — аридные ксерофитно-суккулентные травянистые
формации; Принципиальная схема распространения различных градаций
количества педомасс (т/га) на северном склоне Сюнт-Хасардагского хребта
(б): 1 — 12 000; 2—10 000—12 000; 3 —8 000—10 000; 4 — 6 000—8 000; 5 —
юлько менее 6 000
них показаны те параметры, которые легко определить по
топографической карте. Поэтому становится возможным сначала
создать модель какого-либо явления и потом перенести результаты
моделирования на карту.
2 so
17
Вот почему многие ландщафтно-геофизические параметры удобно
рассматривать не при помощи графиков, показывающих распро»
странение этого параметра по высоте, а в координатах схемы
Уитеккера. Особенно это важно для гор со сложной пространственно»
структурой, где экспозиционные различия могут играть не менее
важную роль чем высотные (см. например, рис. 5.19, б).
Схемы Уитеккера весьма удобны для показа как количественных,
так и качественных характеристик. Кроме того, если схемы Уитеккера
введены в память компьютера, то они позволяют автоматически
определять количество геомасс и другие характеристики практически
любой точки топографической карты, т.е. осуществлять достаточно
квалифицированную развертку ландшафтно-геофизических данных н
пространстве.
5.5. АНАЛИЗ ЛАНДШАФТНО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ
5.5.1. Общая схема ландшафтно-геофизических описаний
Полный ландшафтно-геофизический анализ данных, полученных в
полевых условиях — это трудоемкая работа, провести которую без
применения компьютерной техники весьма сложно. Однако
некоторые представления о ландшафтно-геофизических особенностях
территории можно получить уже на основе предварительного
("ручного") анализа материалов камеральной обработки полевых
данных. Этот анализ состоит из нескольких этапов, из которых
наиболее важны следующие:
1. Расчет среднего количества геомасс, распределения геомасс по
определенным градациям.
2. Анализ геомасс и выявление их связи с физико-географическими
параметрами.
3. Анализ связи геомасс между собой и другими геомассами.
4. Анализ связи типов вертикальной структуры с почвенно-
поверхностными формациями.
5. Анализ связи вертикальной структуры с геомассами.
6. Стексы доминантных ПТК и их ландшафтно-геофизические
особенности.
7. Анализ связи геомасс и вертикальных структур со стексами.
8. Рассмотрение основных ландшафтов, особенностей их простра-
нственной структуры и функционирования как единого целого с
точки зрения геофизики ландшафта.
Если проводились специальные ландшафтно-геофизические
исследования (по оптике, радиофизике ландшафта и Др.), то в
предварительный анализ войдут и эти характеристики. Однако это
предмет специального описания, которое в рамках этой методики
осуществить невозможно. Поэтому тут рассмотрены только приемы
260
(оптической, радиофизической и др.), т.е. любой университетской
экспедицией.
5.5.2. Анализ геомасс
Анализ геомасс складывается из нескольких этапов. На первом
папе производится расчет средних количеств геомасс. Средние
количества определяются на основе таблицы геомасс в среднем для
района исследований, по основным типам ПТК и в среднем по
ландшафтам. Обычно эти данные выносятся в отдельную (редуци-
рованную) таблицу геомасс.
Опыт показал, что средние величины позволяют получить лишь
самые общие представления о характере геомасс. Многие из них
(ривиальны (типа "в лесных ПТК больше фитомасса, чем в степных" и
г.п.). Более того, с точки зрения статистического анализа, часть из
полученных данных не репрезентативна. Например, при сравнении
двух ландшафтов в одном получилось 100 т/га фитомассы, а в другом
— 110 т/га. Однако в первом ландшафте интервал значений
фитомассы составляет 80—140 т/га, при 20 участках описания, тогда
как во втором — 40—120 т/га, при трех точках описания. И без
проведения статистического анализа (как бы "невооруженным
глазом") видно, что утверждение о том, что второй ландшафт имеет
большую фитомассу, чем первый, весьма проблематично.
Поэтому, при сравнении количества геомасс весьма эффективно
строить гистограммы, на которых показывается распределение
геомасс по определенным градациям. Так, при анализе распределения
количества педомасс в одном из ландшафтов Кавказа путем
построения гистограмм обнаружилось, что в пределах ландшафта оно
сильно варьирует в зависисмости от условий местоположения
исследованных участков. Поэтому необходим детальный анализ связи
педомасс с разными физико-географическими факторами. То же
можно сказать и о других геомассах.
В горных условиях наиболее часто строятся графики, раскрываю-
щие связь распределения той или иной геомассы с высотой. Пример
подобного графика — рис. 5.20, где показана связь суммарной
фитомассы ПТК с абсолютной высотой на склонах разной экспозиции
массива Рила (Болгария), (Зимние состояния.., 1989).
Однако в ландшафтах со сложной горизонтальной структурой, как
уже говорилось, высота — лишь один из многих факторов,
определяющих распределение геомасс. Для понимания связи геомасс с
экспозицией необходимо строить графики, напоминающие розы
ветров. На этом графике значения геомасс откладываются по разным
261
3000
препозициям, которые показываются в виде осей, как пучок линий,
Расходящихся из одной точки.
Довольно часто строят и другие зависисмости, например от
крутизны склона, температуры воздуха, осадков, содержания гумуса и
др. Выбор зависимости определяется имеющимися данными и
нос гавленной задачей. При этом качественные физико-географи-
ческие данные могут быть ранжированы в каком-либо порядке
(чапример почвы расположены по увеличению признаков окарбо-
пачивания и т.п.) и таким образом быть отложенными на оси
1 рафика.
Большой интерес представляет анализ связи отдельных геомасс
между собой. Наиболее часто анализируются связи суммарной
фитомассы и количества аэромасс (косвенно отображающих
мощность вертикального профиля надземной части ПТК), связи
i уммарных количеств фитомасс и мортмасс с педомассами,
литомассами, гидромассами (см, например рис. 5.21). Или же графики
вязи отдельных типов или родов геомасс между собой или
1\ммарными геомассами (классами геомасс).
Интересно то, что построенные графики в большинстве случаев
весьма далеки от классических зависимостей одних параметров от
других. Часто точки распологаются на поле графика в виде
хаотичного "облака" или "роя", и определить хоть какую-либо линию
связи весьма трудно. Конечно же это как бы свидетельствует об
отсутствии связи между исследуемыми геомассами. Однако ответить
на вопрос, почему так получилось — не просто.
Причин может быть несколько. Среди причин организационного
характера следует отметить неточность и недостаточность данных.
Первая может быть связана не только с неаккуратностью сбора
материала, но и с субъективными факторами. Например, при
разделении укоса травянистых растений на зеленую фракцию и
ветошь разными исследователями могут быть получены разные
результаты. Это связано с тем, что понимание того, что такое ветошь
может быть разным, в силу того, что между "явно зеленой фракцией"
и "явно ветошью" существует целая гамма постепенных переходов.
Недостаточность данных часто бывает связана не столько с "ленью"
наблюдателей, но и просто с невозможностью взять большое
количество участков (из-за плохой погоды и других аналогичных
факторов -— ведь количество геомасс исследуется не только в
"приятные" летние стексы, но и в другие состояния, когда работать в
полевых условиях весьма тяжело). Особо следует отметить то, что в
результате взятия большого количества проб может быть нарушена
естественная структура фации. Например, если бы на Марткопском
стационаре фитомасса ежедневно собиралась сразу на 5—10
площадочках, как этого требует традиционная методика, то от нее на
этом стационаре давно бы ничего не осталось.
263
A ni/га
О»*» । —. . Pm,т/га
2 1 6 в io '
Рис. 5.21. Связь между количеством различных геомасс на одном из участков Марткопского стационара: а — аэромасс и
суммарной фитомассы; б — педомасс и литомасс в метровом слое почвы; в— суммарной и травянистой фитомассами; г —
травянистой фитомассой и фитомассой мохово-лишайникового покрова; д — мора и мохово-лишайникового покрова
A — аэромассы; L — литомассы; S(A+B) — педомассы; P — суммарная фитомасса Pi — травянистая фитомасса. Pm — мо-
хово-лишайниковый покров; Мо — мор. Зачернены лесные ПТК. Светлые прямоугольники — данные экспериментальных
участков, где мохово-лишайниковый покров либо не измерялся, либо отсутствовал
Одной из важных причин видимой слабой связи
отдельных геомасс между собой является то, что
сравнивается не то, что надо, и не так, как надо. Опыт
показал, что сравнение суммарных величин геомасс
между собой обычно малоэффективно. Например
сравнение суммарной фитомассы с суммарной педома-
ссой чаще всего показывает, что эти две важнейшие
характеристики ПТК сравнительно слабо связаны
между собой. Это объясняется тем, что количество
фитомассы зависит не только от мощности почвенного
покрова (которая в большей степени указывает на
длительность почвобразования, чем на его связь с
современными физико-географическими условиями),
но и от интенсивности биогенного функционирования
в современных условиях и истории развития флоры и
растительности. Последняя в результате эволюции
может привести к формированию совершенно разных
типов растительности в районах со сходными услови-
ями, но удаленных друг от друга. Хорошим примером,
иллюстрирующим это положение, является совершенно
различная растительность Колхиды и южной части
Японии, которые имеют климаты-аналоги.
Поэтому более эффективно сравнивать не вообще
фитомассы, а отдельные типы или роды фитомасс с
конкретными педомассами. То есть сравнивать геома-
ссы на уровне типов или родов, например, количество
фитомассы древесных растений с количеством карбона-
тных педомасс, или педомасс с гумусом типа мюль,
или количество мортмассы свежей подстилки с
количеством фитомассы листьев и стеблей травянистых
растений в луговых сообществах.
Крайне важным является то, что многие геомассы в
течение года испытывают существенную сезонную
ритмику. При этом каждый ритм имеет свой, типичный
именно для данной геомассы характер.
Поэтому сравнивать геомассы нужно с учетом
временного фактора. Нельзя сравнивать две геомассы,
одна из которых находится в фазе своего максима-
льного, а другая — минимального развития. Так,
нельзя сравнивать количество фитомассы бородачевых
степей с влажностью верхнего десятисантиметрового
слоя почвы. Исследования, проведенные на
Марткопском стационаре показали, что максимум
фитомассы в этих ПТК приходится на тот период,
265
когда наблюдается минимум влажности почвы в верхнем десятисая
тиметровом слое почвы.
Свидетельствует ли это о том, что фитомасса не связана
влажностью почвы? Нет, так как, во-первых, бородач поглощает воду
из более глубоких горизонтов и, во-вторых, в окрестностях
Марткопского стационара настоящих аридных стексов, во время
которых могло бы произойти полное усыхание растений в
бородачевой степи, не наблюдается.
Другим "забавным" примером временного фактора является
влажность почвы в верхних горизонтах. Последние исследования
показали, что она испытывает четко выраженную внутрисуточную
ритмику, связанную с тем, что в результате транспирации вода из
более глубоких горизонтов почвы к 11 ч. подтягивается к поверх-
ности, когда наблюдается наибольшая интенсивность транспирации и
испарения. Затем влажность резко падает, и минимум влажности
наблюдается к 16 ч. При этом, для одной и той же фации влажность
почвы может различаться на 5% и более (не говоря о различиях,
связанных с парцеллярной структурой). Поэтому взятые в разное
время пробы на влажность почвы в лугах и степях могут привести к
неверному выводу, что степи имеют большую влажность почвы, чем
луга.
При сравнении геомасс часто получаются выводы, не соответст-
вующие существующим стереотипам. Не следует спешить и говорить о
недоброкачественности материала, или об отсутствии связи.
Например, при изучении связи между фитомассой листьев древесных
растений и фитомассой травянистых растений в верхнегорных
ландшафтах Кавказа получается маловероятная, на первый взгляд,
картина увеличения фитомассы травянистых растений при
увеличении количества листьев древесных растений. Казалось бы
наоборот, чем больше листьев древесных растений, тем бол! не
затенение и, следовательно, под пологом леса создаются менее
благоприятные условия для произрастания травянистых растений.
Однако это не так. В верхнегорьях Кавказа, в более благоприятных
местообитаниях, произрастают парковые леса, а в менее благо-
приятных — криволесья. Первые, несмотря на свой разреженный
характер, имеют более высокие деревья, с большим количеством
листьев, которые диспергированы в значительном объеме кроны.
В криволесьях же из-за небольшой высоты слагающих их деревьев и
кустарников листья сосредоточены в небольшом объеме и имеют,
несмотря на свое небольшое количество, большое проективное
покрытие, которое мешает развитию травянистой растительности.
Однако основным, что определяет относительно слабую связь
между отдельными геомассами, является множественность факторов,
от которых зависит количество геомасс. Отразить эту множест-
венность при помощи простых зависимостей довольно сложно.
Например, количество мортмассы подстилки зависит от количества
266
суммарной фитомассы, количества листьев древесных растений и
листьев и стеблей травянистых растений (при этом надо учитывать то,
что распад подстилки разных видов растений идет с разной
скоростью), от скорости минерализации, определяемой гидротерми-
ческими условиями, от ветра, который сдувает подстилку с более
высоко расположенных фаций в более низко расположенные и т.п.
Поэтому, если построен график связи между количеством фитомассы
вегетативных органов и количеством подстилки, и точки на этом
графике рассеяны в виде "облака," — это еще не свидетельствует об
отсутствии связи. Просто на график наложен "шум') связанный с
другими факторами и надо искать методы как избавится от этого
"шума".
И наконец, очень важный вопрос о совпадениях. Каждая геомасса
имеет свою пространственно-временную организацию, свои харак-
терные времена, пространства, массы и т.п. Необходимо вскрыть
механизм отношений между геомассами. А этот механизм, в первую
очередь, связан с совпадениями отдельных геомасс в едином
пространстве — времени. Каждая геомасса, развиваясь в этом прост-
ранстве -— времени в связи с другими геомассами, в то же время
остается самой собой, со своими еще не "притертыми" окончательно к
другим геомассам характеристиками.
Таким образом, анализ геомасс — это сложная проблема, которая
еще весьма далека от разрешения. При этом важно то, что лежащие
как бы на поверхности простые результаты и заключения (например,
о слабости или вообще отсутствии связей между геомассами) могут
лишь помешать развитию геофизики ландшафта.
При анализе геомасс следует остерегаться поспешных выводов и
необходимо детально всесторонне исследовать связи геомасс с
другими параметрами, характеризующими природно-территориаль-
ные комплексы.
ГЛАВА б. КОМПЬЮТЕРНАЯ ОБРАБОТКА
ДАННЫХ, СОСТАВЛЕНИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ
БАНКОВ ДАННЫХ, ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ
СИСТЕМ
6.1. КОМПЬЮТЕРНАЯ ОБРАБОТКА ЭКСПЕДИЦИОННЫХ
ДАННЫХ
Обычно при компьютерной обработке данных применяются
стандартные (типовые) программы, из которых наибольшим
распространением пользуется программа LOTUS 1-2-3.
Основой интегрированного пакета LOTUS 1-2-3 является
электронная таблица, которая создает в памяти ЭВМ образ большой
рабочей таблицы-пустографки, состоящей из вертикальных колонок и
горизонтальных строк. Эта таблица выводится на экран дисплея.
Пересечение строки и колонки называется клеткой. Колонки
обозначаются буквами: А, В, С,...; АА, АВ, АС... и т.д., а строки
числами, поэтому ссылка на определенную клетку выглядит так:
колонка В, строка 121 или просто В121.
LOTUS 1-2-3 кроме арифметических операций, операций отно-
шения и логических операций, располагает широким набором
стандартных математических функций: абсолютное значение X,
арккосинус X, арксинус X, арктангенс X, арктангенс Х/У косинус X,
экспонента от X, целая часть от X, натуральный логарифм X,
логарифм X по основанию 10, остаток от деления X на У, число л,
случайное число из отрезка (0,1), округление X с определенной
точностью, синус X, корень квадратный из X, тангенс X.
Статистические функции позволяют вычислять количество клеток в
заданном диапазоне, среднее и сумму из всех значений клеток в
заданном диапазоне (например в клетках А1.А20), максимальное и
минимальное из всех значений клеток в заданном диапазоне, среднее
квадратичное отклонение и вариация значений в заданном диапазоне.
Особенно важны логические функции, позволяющие оперировать
не только с количественными, но и качественными данными.
Важным является то, что пользователи могут создавать свои
собственные функции и выполнять ряд действий при помощи макро-
команд, представляющих собственный язык программирования
268
в пределах LOTUS 1-2-3.
В каждой ландшафтно-геофизической задаче, решаемой при
помощи LOTUS 1-2-3, обычно имеется последовательность
макрокоманд, которая описывает процедуру решения этой задачи и
позволяет нажатием всего лишь одной клавиши после введения
данных производить сложнейшие ландшафтно-геофизические
расчеты.
Таким образом программа LOTUS 1-2-3 обладает вполне
достаточными средствами для решения многих задач геофизики
ландшафта. Особенно важно то, что вся дальнейшая идеология
разработки интегрированных пакетов для обработки информации
подразумевает совместимость с LOTUS. Так многие программы,
разработанные в последнее время, полностью воспринимают файлы,
созданные в LOTUS, и более того, могут быть трансформированы в
электронную таблицу, аналогичную LOTUS.
Для обработки экспедиционных данных на базе LOTUS 1-2-3
разработан ряд специальных программ, позволяющих практически
полностью автоматизировать рутинные операции по обработке
полученных в поле материалов.
Для того, чтобы понять назначение этих программ, напомним, что
различают три типа полевых исследований: 1) детальные
ландшафтно-геофизические исследования, во время которых
производится полное физико-географическое описание, детальные (с
большой повторностью) исследования геомасс и вертикальной
структуры ПТК с измерением интенсивности некоторых процессов
функционирования; 2) редуцированные исследования физико-
географических особенностей ПТК с выделением геогоризонтов;
3) так называемые "картографические описания" с указанием
местонахождения точки, полного названия ПТК и стекса, в котором
он находится.
Одной из задач обработки материала на персональных
компьютерах является приведение редуцированных и картографи-
ческих описаний к полным ландшафтно-геофизическим исследо-
ваниям ПТК, а также ориентировочный расчет процессов
функционирования для всех типов описаний на основании положений
"геомасса — элементарный функциональный процесс", "вертикальная
структура — функционирование" и "вертикальная структура —
стеке". Кроме того сам процесс обработки данных — весьма
рутинный процесс и требует автоматизации.
Программы для обработки экспедиционных данных базируются на
файле EXPED-0. В этом файле измеряемые и рассчитываемые
параметры располагаются в строчке АЗ:1АЗ (в 2 предыдущих строках
находятся названия ). В строчках с 7 по 20 (поле A7.IA20)
располагаются сведения о геогоризонтах, а строки 4 и 5 (А4:1А5)
предназначены для помещения данных, рассчитанных каким-либо
269
другим (не основным) методом. Таким образом, файл EXPED-0
представляет собой аналог таблицы геомасс, расписанной по
геогоризонтам и с добавлением физико-географических данных и
данных по структуре и функционированию ПТК.
В файле EXPED-0 содержатся следующие данные: 1) общие
сведения об участке описания; 2) физико-географические компоненты,
3) влажность почвы и коэффициенты усыхания фитомасс и мортмасс;
4) основные геомассы в сыром и сухом виде; 5) суммарные геомассы;
6) текстура геомасс и геогоризонтов; 7) элементарные
функциональные потоки
Таким образом, в файле содержатся сведения более чем о 200-х
характеристиках описанного участка. Более того, эти данные могут
быть, во-первых, рассчитаны различными способами (например,
испарение, радиационный баланс и т.п.) и, во-вторых, "расписаны" по
геогоризонтам. При более или менее полном описании в файле
EXPED-0 о каждом участке могут быть занесены сведения о тысяче и
более параметров. Естественно, этр мощная база данных.
В рассматриваемом файле может содержаться как количественная,
так и качественная информация. Последняя связана с названием
фаций, типами вертикальных структур и почвенно-поверхностных
формаций, описанием физико-географических компонетов. Эта
информация заносится в файл либо в текстовом виде либо в виде
индексов. Индексами обозначаются, например, типы вертикальных
структур и почвенно-поверхностные формации. Сложнее обстоит дело
с компонентами. Сведения о них заносятся лишь в том случае, если
район исследован хорошо и составлены признаковые системы
каждого компонента. В последних перечислены и расположены в
определенном порядке все возможные варианты данного компонента.
Например: 1.1. Буковые мертвопокровные леса. 1.2. Буковые
травянистые леса. 1.3. Буковые леса с листопадными кустарниками.
1.4. Буковые леса с вечнозеленым подлеском. 2.1. Дубовые травя-
нистые леса и т.п.
В файл EXPED-0 эти данные могут быть занесены в виде
численных индексов. Признаковые системы хранятся на отдельных
файлах типа PRIZNAK-1, эти файлы при помощи макрокоманды
легко копируются ("подвешиваются") к файлу EXPED-0, и в этом
случае пользователь может тут же расшифровать индекс и вместо
числового обозначения получить текстовую характеристику
компонента.
Первоначально файл EXPED-0 представляет из себя пустографку.
После того, как в него внесены параметры, характеризующие тот или
иной участок, описанный во время экспедиционных исследований, он
переименовывается. При этом новому файлу присваивается имя,
соответсвующее названию участка. Например, если в файл EXPED-0
были внесены данные участка Кам 3, то новому файлу присваивается
270
имя КАМЗ.
В настоящее время разработано несколько типов файлов для
обработки экспедиционных данных. Но во всех этих файлах
разграфка параметров та же что и в файле EXPED-0, т.е. в любом
файле в одни и те же ячейки строки АЗ:1АЗ помещаются одни и те же
данные.
Например, в ячейке 13 всегда содержатся сведения о высоте участка
над уровнем моря. Поэтому "рабочее поле" остальных файлов
находится ниже уровня 20 строки, так как первые 20 строк в базовом
файле зарезервированы.
Поэтому файл BLANK 1, который представляет собой копию
полевого бланка описания ПТК, начинается с 20-ой строки. В той же
последовательности, что и в полевом бланке, приводятся индекс
участка, название и номер ландшафта, название фации, стеке. Однако
дальше структура файла BLANK 1 отличается от полевого бланка и в
нем содержатся сведения только лишь о рассчитываемых параметрах,
г.е. та часть полевого бланка, которая предназначена для расчета
геомасс. Она состоит из следующих расчетных таблиц: геомассы
подземной части вертикального профиля ПТК, фитомасса
травянистых растений и мортмасса, таксация древесной раститель-
ности, фитомасса древесных растений. Эти таблицы занимают 60
етрок и 10 столбцов. Кроме того, в файле BLANK 1 содержатся
таблицы, помещенные на последней странице полевого бланка и
предназначенные для обработки проб, взятых для определения
объемного веса педомасс и литомасс, влажности почвы,
коэффициента усыхания фитомассы и мортмассы. На эти таблицы
резервировано еще 40 строк и столбцов.
Файл BLANK2 в отличие от предыдущего файла содержит еще
текстовые характеристики: названия геологической формации, типа
рельефа, морфологической характеристики рельефа, характеристики
видового состава растительности, описания почвы. Оставлено место
для зарисовки вертикального профиля и описания геогоризонтов.
Однако этот файл возможно обработать лишь при помощи
стандартной программы KWADRO, так как LOTUS не имеет
хорошего текстового редактора и графической подпрограммы,
позволяющей рисовать графики вне пределов деловой графики (т.е. не
только лишь на основе таблиц с данными). Файл BLANK2
предназначен для создания полной копии полевого бланка описания.
Так же как и предыдущий файл он содержит необходимые формулы и
данные для расчета всех не определенных в поле геомасс и
характеристик геогоризонтов.
Файлы BLANK 1 и особенно файл BLANK2 малоэффективны для
заполнения в камеральных условиях, так как на переписку одного
бланка уходит от 30 до 40 мин. Они предназначены для работы в
полевых условиях при наличии там портативны» компьютеров. Тогда
271
в эти файлы сразу же, минуя этап заполнения "бумажного" бланки
заносятся наблюдаемые и измеренные в поле данные.
Опыт компьютерной обработки материала показал, что если и
полевых условиях отсутствуют портативные компьютеры, то часть
расчетов удобнее провести сразу же в поле вручную или при помощи
микрокалькулятора. С учетом этой особенности составлен файл
EXPED-1, в котором предусмотрен расчет всех измеряемых в поле
параметров, однако, ввод целого ряда первичных данных представ
ляется нецелесообразным, так как занимает много времени.
Например, определение объемов древесных пород осуществляется
при помощи специальной подпрограммы, но намного быстрее
происходит обработка материала, если в этот файл ввести сразу же
суммы объемов древесных пород, а мощь компьютера использовать
для более сложных расчетов, чем счет по простой таксационной
формуле.
В файле имеется ряд вспомогательных подпрограмм
(MAKROSOV):
/А — простая подпрограмма (MAKROS), предназначенная для
счета аэромасс.
/D — простая подпрограмма, позволяющая на основе диаметра
(окружности), высоты дерева и коэффициента формы определить
объем ствола. Интересной особенностью подпрограммы является то,
что при вводе новых данных результаты расчета по ним
автоматически прибавляются к предыдущей сумме. Поэтому после
окончания расчетов по какому-либо одному виду дерева сразу же
получается сумма объемов по этому виду, которая копируется в
следующую подпрограмму /Р для расчета фитомассы.
/Р — подпрограмма для определения сырой и сухой фитомассы
отдельных видов древесных пород. Состоит из расчетного блока и
небольшого банка данных. В банке данных содержатся средние
величины и расчетные формулы для определения процента
фракционных частей отдельных пород деревьев (бука, граба, каштана
И др.).
/К — подпрограмма для таксационных расчетов по кустарникам.
/I — подпрограмма для определения фитомассы травянистых
растений на основе данных 3—5 площадочек, на которых были
проведены укосы. При этом учитывается разное проективное
покрытие плошадочек, которое сравнивается с суммарным покрытием
травянистыми растениями всего экспериментального участка, и на
этой основе рассчитывается окончательная фитомасса травянистых
растений. Если по каким-либо причинам не был определен
коэффициент усыхания травянистых растений, то на основе индекса
стекса происходит поиск коэффициента усыхания в банке данных и
расчет сухой фитомассы трав производится по этому коэффициенту.
/S — подпрограмма для определения количества педомасс,
литомасс, гидромасс и фитомасс в подземной части вертикального
профиля ПТК.
/X — основная подпрограмма для общего счета, которая выпол-
няется после введения всех данных.
После того, как рассчитаны основные данные при помощи файла
I XPED-1, переходят либо к анализу вновь созданного банка данных,
либо к составлению камерального компьютерного варианта полевого
бланка, который содержит все материалы расчетов по данному
участку. Для этого существуют файлы типа FORMA-1—4.
В файле FORMA-1 происходит компоновка, в основном,
текстовых данных по участку. Этот файл формирует первую страницу
компьютерного бланка, на которой распечатываются общие сведения
об участке описания, приводится текстовая характеристика или
индексы компонентов.
Файл FORMA-2 предназначен для формирования второй
страницы компьютерного бланка. На ней помещаются в компактном
виде сведения об основных геомассах экспериментального участка.
Файл FORMA-3 предназначен для третьей страницы, для расчета
распределения геомасс по вертикальному профилю. Это сравнительно
небольшой файл, но он содержит довольно громоздкие формулы.
Поэтому, до того как была разработана эта программа, расчеты
состава геогоризонтов и распределения геомасс и их плотности по
вертикальному профилю велись относительно редко.
Файл FORMA-4 предназначен для заполнения четвертой страницы
компьютерного бланка. Он устроен аналогично файлу FORMA-2,
только в нем происходит уже окончательный расчет и компоновка
данных по функционированию ПТК.
6.2. ОРГАНИЗАЦИЯ БАНКОВ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ ОБРАБОТКИ
МАТЕРИАЛОВ ПОЛЕВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ
В информатике различают три понятия:
База данных — совокупность набора данных, объединенных в
целях создания информационной модели объекта, используемой при
обработке информации.
База знаний — организованная совокупность знаний, представ-
ленных в форме, которая допускает автоматическое или автомати-
зированное использование их при помощи компьютеров.
Банк данных — совокупность баз данных, созданных в интересах
решения задач по определенным направлениям науки. Иногда банком
данных называют комплекс, состоящий из совокупности информа-
ционных баз данных, программного обеспечения для работы с ними,
соответсвующего комплекса технических средств и обслуживающего
персонала.
273
18 Зак. 3725
о геомассах различных типов вертикальных структур или ландшафтов
(базы данных), переходные коэффициенты, формулы
и логический
цепочки, позволяющие производить определенные расчеты различных
географических параметров (базы данных). Например, кроме средних
максимальных и минимальных значений фитомассы для буково
темнохвойных лесов содержатся графики связи количества фитомассы
с мощностью ПТК, а также сведения о зависимости фитомассы этих
лесов от высоты местности, крутизны склона, экспозиции и других
данных, приведенных в признаковой системе ландшафтов Кавказа.
6.3. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Все геоинформационные системы можно разбить на две группы
1.Так называемые "стандартные ГИС" (например ARKINFO
MAPINFO, IDRISI и др ). Они позволяют привязывать банки данных
к картографической основе, вычерчивать тематические карты и
получать любую картографическую информацию. Эти ГИС
рассматриваются в специальном курсе "Геоинформационные систе
мы", который читается теперь во многих университетах. Поэтому
здесь эти ГИС не рассматриваются.
2. Специальные ГИС, которые разработаны для конкретных задач
например, для задач геофизики ландшафта.
Детально организация ГИС, банков данных и построенных на их
основе компьютерных моделей ландшафтов рассмотрена в моногра
фии "Кавказ: ландшафты, модели, эксперименты" (1995)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, подведем итоги. Основная наша задача была — раскрыть
методы комплексных физико-географических исследований, в первую
очередь (и преимущественно) полевых, имея в виду, что поле для
физикогеографа ландшафтоведа — это основная лаборатория для
получения новых научных данных. При этом нельзя было обойтись
без изложения основополагающих теоретических вопросов, чему
целиком была посвящена глава 1 и некоторые разделы других глав.
Не имея возможноти, из-за ограниченного объема учебника, рас-
сказать обо всем (и с одинаковой степенью подробности), мы
остановились на главном. Из традиционных методов мы выбрали
сравнительно-географический и картографический, реализуемые в
виде полевых описаний и карт природных территориальных
комплексов, отражающих пространственное распространение и
структуру ПТК, без чего невоможны сколько-нибудь серьезные
дальнейшие исследования природных геосистем.
Из новых методов нами рассмотрены ландшафтно-геохимический
и ландшафтно-геофизический, позволяющие раскрыть внутреннюю
сущность процессов, определяющих функционирование и динамику
ПТК, а также метод компьютерной обработки полевых материалов.
Однако компьютерная техника развивается столь стремительно, что
сказанное в главе 6 будет очень скоро (и постоянно) требовать
обновления. Впрочем, в какой-то мере, это относится ко всем
методам.
В августе 1995 г. в Санкт-Петербурге состоялся X юбилейный
(150 лет) съезд Русского географического общества. Из докладов и
опубликованных материалов следует, что перед географической
наукой на пороге третьего тысячелетия встают новые задачи,
связанные с глобальными проблемами экологической ситуации и
разработкой проектов устойчивого развития на всех уровнях
организации общества. В связи с этим сейчас, как никогда ранее,
остро ощущается необходимость интеграции науки.
А. Г. Исаченко говорил на съезде о большой разобщенности в
системе отраслей физической географии, отмечая вместе с тем, что
связи физической географии с естественными науками все же теснее,
чем со своей сестрой экономической географией. И этот разрыв
275
IK
опасен Нужны совместные комплексные работы — "двуединая"
география должна быть единой.
Во многих выступлениях прозвучало, что в настоящее время
усилились тенденции экологизации и гуманизации географии Вновь
возродилось, считавшееся у нас ранее реакционным, геополитическое
направление.
Несомненно, что будут изменяться и методы географических, в том
числе — комплексных физико-географических исследований К этому
также надо быть готовыми.
Осваивать или разрабатывать новое, осуществлять совместные
работы с представителями родственных или отдаленных научных
направлений можно, только хорошо усвоив азы собственной
дисциплины, наращивая на этом фундаменте все, что потребуется для
достижения поставленной цели.
В заключение — еще раз о поле. Оно ничем не заменимо. Сколько
бы мы ни читали литературы, сколько бы не изучали самых
прекрасных карт, аэрофото- и космоснимков, фотографий — мы не
получим полного, всестороннего географического представления об
объекте исследования. Только благодаря полевым работам и
последующей тщательной обработке материалов (разумеется, с
использованием опыта предшественников) мы добьемся того, что
наши модели (графические, текстовые, мысленные и прочие) будут
более или менее адекватны географической действительности.
Поле формирует начинающего исследователя. Более того, от того,
в какой ландшафтной обстановке будущий ученый начинал свои
полевые исследования, или в каких ландшафтах он большей частью
работал, в большой степени зависит характер его научного
мышления, теоретических взглядов, концептуальных построений. Вот
почему, отдавая преимущественное внимание изучению какого-либо
региона, всегда полезно поработать и в других. Это расширяет
географический кругозор и позволяет освободиться от ограниченных
(иногда не совсем правильных) представлений.
Мы будем вполне удовлетворены, если наш труд поможет
становлению молодого поколения физикогеографов, и будем благо-
дарны всем тем, кто выскажет в наш адрес критические замечания,
которые способствовали бы нашему общему делу.
ЛИТЕРАТУРА
Авессаломова И. А. Геохимические показатели при изучении
ландшафтов. М., 1987. 106 с.
Анненская Г. Н. и др. Морфологическая структура географического
ландшафта. М., 1962. 55 с.
Арманд Д. Л. Наука о ландшафте. М., 1975. 287 с.
Базилевич Н. И. и др. Методы изучения биологического
круговорота в различных природных зонах. М,. 1976. 184 с.
Б а з ы к и н а Г. С., Р о д е А. А. Методы изучения водного режима
почв. // Принципы организации и методы стационарного изучения почв. М.,
1976. С. 95—198.
Беручашвили Н. Л. Методика ландшафтно-географических
исследований и картографирование состояний природно-территориальных
комплексов Тбилиси, 1983. 200 с.
Беручашвили Н. Л. Геофизика ландшафта. М., 1990. 286 с.
Беручашвили Н. Л. Персональные компьютеры в географии.
Тбилиси, 1992. 177 с.
В и д и н а А. А. Методические указания по полевым крупно-
масштабным ландшафтным исследованиям. М., 1962. 120 с.
Г л азовская М. А. Геохимические основы типологии и методика
исследований природных ландшафтов. М., 1964. 231 с.
Дьяконов К. Н. Изучение вертикального строения ландшафта//Ме-
тоды ландшафтных исследований. Л., 1971. С. 67—73.
Дьяконов К. Н. Геофизика ландшафта. (Метод балансов). М., 1988.
96 с.
Дьяконв К. Н., Касимов Н. С., Тику нов В. С. Современные
методы географических исследований. М., 1996. 208 с.
Жучкова В. К. Организация и методы комплексных физико-
географических исследований. М., 1977. 184 с.
Жучкова В. К., Раковская Э. М., Географическая среда
методы исследования. М., 1982. 168 с.
Исаченко А. Г. Прикладное ландшафтоведение. Ч. I. Л., 1976.151с.
Исаченко А. Г. Ландшафтоведение и физико-географическое райо-
нирование. М., 1991. 365 с.
К р а у к л и с А. А. Проблемы экспериментального ландшафтоведения.
Новосибирск, 1979. 232 с.
Макунина Г. С. Методика полевых физико-географических
исследований. Структура и динамика ландшафта. М., 1987. 115 с.
Мамай И. И. Динамика ландшафтов (Методика изучения). М., 1992.
167 с.
Модели в географии. М., 1971. 381 с.
277
Николаев В. А. Классификация и мелкомасштабное картогра-
фирование ландшафтов. М., 1978. 63 с.
Петров К. М. Подводные ландшафты. Теория, методы исследования
Л., 1989. 126 с.
Снытко В. А. Геохимические исследования метаболизма вещества в
геосистемах. Новосибирск, 1978. 149 с.
Солнцев В. Н. Системная организация ландшафтов. М., 1981.239 с
Солнцев Н. А. О взаимоотношении "живой" и "мертвой” природы. И
Вести. Моск, ун-та. Сер. V. География. 1960. №6. С. 10- 17
Солнцев Н. А К теории природных комплексов. И Вести. Моск,
ун-та. Сер. V. География. 1968. №3. С. 14—27.
С о ч а в а В. Б. Введение в учение о геосистемах Новосибирск, 1978.
319 с.
Терминологический словарь по физической географии: Справочное
пособие. Подред. Милькова Ф. Н. М., 1993. 288 с.
Ханвел Дж., Ньюсон М. Методы географических исследований,
вып. 2. Физическая география. Пер. с англ. М„ 1977. 392 с
Releve methodique de la vegettion et du millen. Paris, 1968.
Beroutchachvili N., Pougerie G. Geosystemes Paysages. Pans, 1991
ПРИЛОЖЕНИЯ
Выше были изложены методы комплексных физико-географических
исследований, нацеленных на описание и картографирование природных
территориальных комплексов, в том числе измененных человеком, на выяв-
ление их геофизических и геохимических свойств и процессов, в них протека-
ющих, не затрагивая ни прикладных аспектов, ни экстремальных условий.
В приложении 1, составленном В. Г. Линником, А. И. Кувылиным,
В. Н. Кузьмичевым, Е. М. Коробовой, можно ознакомиться с кратким
изложением методов исследования природной среды в чрезвычайной
обстановке, создавшейся на значительной территории России, Украины,
Белоруссии после аварии на Чернобыльской атомной электростанции (1986).
Радиационное загрязнение в ряде мест сделало опасным проживание и
хозяйственную деятельность человека. Первейшая задача науки, и не в
последнюю очередь географии исследовать сложившуюся ситуацию,
предугадать возможные пути и скорости перераспределения радионуклидов,
как в результате естественных процессов, так и под антропогенным
воздействием, оценить действенность применяемых мер по выводу из
хозяйственного использования очень сильно загрязненных территорий, а
также по улучшению экологической обстановки в местах менее загрязненных,
дать свои предложения по организации мониторинга природной среды.
Другие приложения в основном иллюстрируют материал гл. 2,
посвященной полевым исследованиям и картографированию ПТК: карты
разных масштабов, с последовательным приближением, т.е. с укрупнением
масштабов и увеличением детальности изображения ПТК; образцы легенд;
образец бланка описания фации; эдафическая сетка типов леса ; К главе 3 и
отчасти 5 относится приложение -— Полевой бланк "ИНТЕРСТЕКС",
предназначенный для изучения геофизических параметров ПТК и их
состояний.
Приложение 1
ОРГАНИЗАЦИЯ БАЗ ДАННЫХ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ
ИНФОРМАЦИИ НА ТЕРРИТОРИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО
ПОЛИГОНА В БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ
ВВЕДЕНИЕ
На современном этапе ликвидации последствий аварии на ЧАЭС в России
особую актуальность приобретает сбор радиоэкологической информации и ее
систематизация, конкретизирующая рекомендации по хозяйственному
использованию территорий в условиях радиоактивного загрязнения как
отдельных населенных пунктов, так и хозяйств в целом. В конечном итоге
целью радиоэкологических исследований является разработка комплекса мер,
279
направленных на снижение дозовых нагрузок населения, проживающего в
условиях радиоактивного загрязнения. Для решения данной задачи
необходимо создание сети стационарных радиоэкологических полигонов с
комплексным изучением миграции радионуклидов по всем природным средам
и их поступлению в пищевые цепи.
Система радиоэкологического контроля загрязненных территорий на
выбранных полигонах должна включать следующие направления иссле-
дований:
оценку радиационного и других видов загрязнения природной среды
(сочетанные воздействия), районирование территории по степени неблаго-
приятности экологической обстановки;
прогноз экологической обстановки и ожидаемых уровней облучения в
регионах с различными ландшафтно-геохимическими характеристиками;
комплексные исследования миграции и трансформации радионуклидов, а
также химических веществ в природных и антропогенных ландшафтах по
всем природным средам;
сбор и систематизацию радиоэкологической информации по единым
методикам для формирования банков данных;
совершенствование и верификацию моделей естественного и техногенного
переноса радионуклидов и химических загрязнений в окружающей среде;
создание геоинформационных систем и построение электронных карт для
территориального прогноза радиоэкологической обстановки;
оценку эффективности проведенных и проводимых мероприятий по
оздоровлению окружающей среды в целях безопасного проживания
населения и хозяйственной деятельности в условиях повышенного
радиационного фона.
В 1992 г. в РНЭЦ (Российском научно-экспериментальном центре) были
начаты работы по созданию банков данных радиоэкологической информации
по результатам экспериментальных исследований в Новозыбковском и
Злынковском районах Брянской области, включающие характеристику
ландшафтов, почв, растительности, радиационной обстановки,
хозяйственного использования территории. Банк данных содержит
информацию по 19 экспериментальным площадкам. Центральное место в
организуемом банке данных занимает Новозыбковский полигон с
географическими координатами 52°40" — 52°34" с.ш. и 31°32" — 31°49" в.д.
размером 20x20 км, включающий территорию б-ти хозяйств. На данном
полигоне заложено 10 экспериментальных площадок.
Проведение радиоэкологических исследований различными специалис-
тами в пределах паспортизированных площадок обеспечивает возможность
получения сопоставимых данных, что существенно при организации
интегрированных банков данных радионуклидного загрязнения по всем
природным средам. Фактически, экспериментальные площадки рассматри-
ваются как эталонные участки для идентификации радиоэкологических
моделей, что предъявляет особые требования к количеству и качеству
выполненных измерений.
Подбор экспериментальных площадок для проведения натурных исследо-
ваний выполнялся таким образом, чтобы были охарактеризованы все
варианты радиационных, ландшафтных и хозяйственных условий загрязне-
нных территорий. К радиационным характеристикам относятся: общий
радионуклидный состав, плотность загрязнения и формы нахождения
радионуклидов. По хозяйственному использованию исследуемые территории
280
разделяются на селитебные (населенные пункты — города, поселки
городского типа и сельские поселения), сельскохозяйственные угодья и леса.
Ландшафтный анализ территории выполняется с позиции изучения характера
миграции радионуклидов, а также исследования возможности влияния других
видов загрязнений нерадиоактивной природы.
СТРУКТУРА БАНКА ДАННЫХ
Банк данных по площадкам ориентирован на обработку экспери-
ментальных данных по изучению миграции радионуклидов с целью
идентификации и верификации радиоэкологических моделей, предна-
значенных для пространственной экстраполяции полученных данных
(построения радиоэкологических карт) в пределах загрязненной территории.
Банк данных включает как результаты экспериментальных исследований
на площадках, так и радиационно-ландшафтную характеристику Новозыб-
ковского полигона, представленную в виде серии карт. В настоящий момент
картографический банк данных на территорию Новозыбковского полигона
содержит карты, характеризующие радиоэкологическую обстановку в
масштабах:
отдельного хозяйства (масштаб 1: 25 000—1: 50 000);
экспериментальной площадки (масштаб 1: 200)
Первая версия банка данных по экспериментальным площадкам включает
информацию по радионуклидному загрязнению естественных и
окультуренных экосистем, характеризующих лесные и луговые ("целинные")
участки загрязненных территорий, а также агроценозы.
Банки данных экспериментальной радиоэкологической информации
предназначены для обработки и анализа по следующим позициям:
определение запасов радионуклидов;
изотопный состав радионуклидов;
формы нахождения и трансформации радионуклидов;
параметры вертикальной миграции в почвах;
коэффициенты перехода почва—растение;
загрязнение подземных и поверхностных вод, донных отложений;
миграция по пищевым цепочкам (коэффициенты перехода);
параметры горизонтальной миграции радионуклидов;
коэффициенты ветрового подъема;
параметры пожароопасности и вторичного загрязнения в результате
пожаров в лесах и на торфяниках.
Банк данных включает информацию различного вида: текстовую
(описания площадок, почвенных разрезов, растительности), графическую
(различные карты, графики) и числовую (данные измерений). Основу банка
данных экспериментальных площадок составляет паспорт площадки,
включающий следующие виды информации: топографический план, блок
ландшафтно-экологических данных, блок радиационных данных.
На все площадки выполнена топографическая съемка масштаба 1:200 с
сечением горизонталей 20 см. При съемке в лесу отмечалось каждое дерево.
Места пробоотбора почв, растений фиксируются на плане с точностью 20-30
см. В базе данных предусмотрена возможность хранения плана площадки как
в растровом, так и в векторном виде.
Блок ландшафтно-экологических данных включает следующие виды
информации:
281
ландшафтное описание площадки, с указанием паспортных данных
(удаленность от населенных пунктов, местоположение в рельефе);
характеристика почвенного покрова площадки на основании описаний
почвенных разрезов по генетическим горизонтам (текстовая информация);
данные агрохимических анализов почв (по генетическим горизонтам):
кислотность (солевая вытяжка), основные микроэлементы, обменные формы
для микроэлементов (Мп, Си, Zn, Со);
геоботанические описания (текстовые данные), включающие видовой
состав фитоценоза, оценку проективного покрытия для наземной
растительности, в том числе мохового покрова, а также характеристику
древесного яруса (видовой состав, возраст, средняя высота и диаметр ствола),
подроста, кустарников, кустарничков (обилие);
данные гидрогеологических исследований до первого водоносного
горизонта (гранулометрический состав пород, коэффициент фильтрации,
химические анализы проб вод).
Блок радиационных данных содержит:
данные дозиметрической съемки площадок в соответствии с методи-
ческими рекомендациями Госкомгидромета с поверхности и на высоте 1 м над
землей;
общий радионуклидный состав загрязнения поверхности (Ru-106, Sb-125,
Cs-134, Cs-137, Eu-154, Co-60, К-40) по данным опробования почв кольцами,
методом конверта (в Кбк/кг и Кбк/м2) по слоям на глубину 0—5 и 5- 10 см, а
также растительного опада с подстилкой и травяного покрова.
Кроме паспортных данных по площадкам в базе данных накапливается
информация, необходимая для идентификации коэффициентов диффузион-
ного переноса и кривых вертикального распределения радионуклидов в
почвенном покрове. Для этого хранятся результаты анализов послойного
отбора проб, взятых в слое 0—9 см - через 1 см, в слое 9—15 см - через 2 см,
в слое 15—30 см — через 5 см, в слое 30—50 см — через 10 см. Таким образом,
стандартный почвенный разрез (минеральная часть) охарактеризован 17-ю
пробами Каждый почвенный разрез, из которого отобраны пробы, имеет
привязку на топографическом плане соответствующей площадки.
Для определения коэффициентов перехода "почва—растение" синхронно с
почвенным пробоотбором выполнялся отбор растений, разделенных по
экологическим группам.
ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
В качестве основы для создания подсистемы визуализации экспери-
ментальных данных по площадкам радиоэкологического полигона РНЭЦ
использован инструментальный комплекс VIZ, ориентированный на
разработку прикладных программных систем с графическим представлением
данных. Для визуализации картографические данные, представленные в
векторном формате, конвертируются в формат VIZ, растровые форматы
графических данных вводятся сканером, затем редактируются, в случае
необходимости, любым графическим редактором, поддерживающим PCX
формат.
Реализованная в данной версии банка данных подсистема VIZ позволяет
работать с фрагментами карт Брянской области различного масштаба. На
этих фрагментах можно выбрать и отобразить занесенные в базу данных
282
результаты радиоэкологических исследований, выполненных на эксперимен-
। зльных площадках
Режим работы (выборка информации) по площадкам осуществляется
подводом к объекту на карте или опции меню курсора и нажатия левой
клавиши манипулятора ''мышь" или клавиши Enter, возврат на предыдущий
уровень осуществляется нажатием правой клавиши "мыши" или клавиши Esc.
После выбора конкретно*? площадки на экране появляется меню, опциями
которого являются ильнейшие возможные действия пользователя, например:
1) паспорт площадки; 2) ландшафтный профиль; 3) почвенный разрез; 4)
?анные по загрязнению; 5) возврат.
При выборе опции "Паспорт площадки" в окне рядом с изображенной
площадкой можно просмотреть ее паспортные данные, включающие
местоположение площадки, рельеф, характеристики литологического
строения, описание почвенного профиля и геоботаническое описание.
При выборе опции "Ландшафтный профиль" можно просмотреть
графическое изображение ландшафтного профиля с высотными отметками,
включающее почвенные профили, характеризующие структуру почвенного
покрова на площадке.
Аналогичным образом при выборе опции "Почвенный разрез" выводится
графическое изображение морфологического профиля указанной пользова-
телем почвы с описанием по отдельным генетическим горизонтам.
При выборе опции "Данные по загрязнениям" существует возможность
этображения распределения радионуклидов по слоям 0- -5 и 5 10 см (данные
пробоотбора кольцами) в зависимости от местоположения в рельефе. Так,
данные по загрязнению участка поймы ручья Cs-137 показали, что на
высокой пойме плотность загрязнения составляет 42,7 Ки/км2, на низкой
пойме (затапливаемая заболоченная часть площадки) 30,7 Ки/км2.
Обращает внимание повышенное содержание Cs-137 (в процентах) в слое
10 см на низкой пойме по сравнению с высокой поймой
Опция "Данные по загрязнению" включает также возможность построения
карты распре (еления мощности экспозиционной дозы по данным детальной
наземной съемки.
ПОДСИСТЕМА КАРТОГРАФИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Подсистема картографического моделирования содержит картогра-
фический банк данных на территорию Новозыбковского полигона,
включающий следующие информационные слои (карты):
1 Топографическая. Используется как базовая карта для создания всего
набора электронных карт; все остальные карты при формировании базы
данных корректируются по топографической карте. Топографические планы
масштаба 1:200 используются как основа для создания картографического
банка данных по экспериментальным площадкам.
2. Карта земельного фонда. Данная карта характеризует территориальное
распределение пахотных угодий, садов, сенокосов, пастбищ, лесов в границах
отдельных хозяйств на загрязненной территории
3. Серия карт ландшафтно-экологической обстановки (почвенная,
растительности, ландшафтная и др.). Данный набор карт характеризует
исходные услови миграции радионуклидов по вст'м природным средам и их
комплексу.
283
4. Карты радиационной обстановки (дозиметрическое обследование
населенных пунктов, аэрогаммасъемка, загрязнение сельскохозяйственной
продукции).
Результат картографического моделирования представляется в виде
радиоэкологических карт (I), к которым относятся карты накопления
радионуклидов в пищевых продуктах, молоке и мясе сельскохозяйственных
животных. Построение прогнозных электронных карт загрязнения
сельскохозяйственной продукции реализовано на примере колхоза
"Решительный" Новозыбковского района. Для построения прогнозной карты
загрязнения молока при пастбищном содержании животных (без проведения
контрмер) использовались карты землепользования, карта плотности
загрязнения Cs-137 сельскохозяйственных угодий. Для построения карты
загрязнения молока рассчитано содержание Cs-137 в сене естественных трав
сенокосов и пастбищ и затем в молоке по коэффициентам перехода (2).
Прогнозные уровни загрязнения молока сопоставлены со значениями ВДУ.
Прогнозная карта загрязнения молока в данном колхозе отображает
значительные колебания содержания радионуклидов в зависимости от
конкретных почвенно-агрохимических и радиационных условий
Литература
1. Линник В. Г., Хитров Л. М„ Коробова Е. М. Принципы
ландшафтно-геохимического и радиоэкологического картографирования
территорий, загрязненных радионуклидами в результате аварии на
Чернобыльской АЭС (проект "РАДЛАН"). М.: ГЕОХИ АН СССР, 1991.
2. Рекомендации по ведению сельского хозяйства в условиях радио-
активного загрязнения территории в результате аварии на ЧАЭС на период
1991-1995 гг. Государственная комиссия СМ СССР по продовольствию и
закупкам. М., 1991.
3. Л и н н и к В. Г. Методы моделирования динамики и оптимизации
геосистем. М., 1993
Приложение 2
Физико-географическое районирование СССР, 1983. Уменьшенный
фрагмент карты масштаба 1:8 000 000. Физико-географические страны: Б —
Кольско-Карельская, зональные области: V- Тундрово-лесотундровая и
VI - Таежная. В Русская равнина, зональные области: VII Тундрово-
лесотундровая, VIII Лесная, IX Лесостепная, X Степная, XI —
Полупустынная XII Пустынная. Физико-географические границы и
индексы: 1 стран, 2 зональных областей, 3 провинций: 4 граница
Брянской области
285
Приложение 3
Карта ландшафтов Брянской области (Волкова, 1989).
Ландшафты восточноевропейские подтаежные и широколиственно-лес-
ные. Типологические группы. I. Эрозионно-денудационные, возвышенные,
лёссовые, овражно-балочные, _• серыми и темно-серыми лесными почвами,
полностью распаханные (леса по балкам: дубовые, березовые) (1 -4);
II. Ополья, островные лёссовые возвышенности, овражно-балочные, с
многочисленными западинами, с серыми лесными почвами, полностью
распаханные (леса по балкам: дубовые, березовые, посадки сосны) (5 10); III.
Предополья: возвышенные и средневысотные, лёссовидно-суглинистые и
-супесчаные, овражно-балочные, с западинами, со светло-серыми лесными и
дерново-подзолистыми почвами, сильно распаханные (11- 23); IV. Моренные
ландшафты: возвышенные и средневысогные, холмистые и холмисто-
грядовые, волнистые, суглинистые (и супесчаные), с балками и зап,.динами, с
дерново-подзолистыми, реже серыми лесными почвами, сильно распаханные,
и с оглеенными дерново-подзолистыми почвами под широколиственно-
еловыми лесами (24—29); V. Предполесья: средневысотные, слабоволнистые и
волнисто-бугристые, с западинами и лощинами (реже с балками), супесчаные
и песчаные, реже суглинистые, с дерново-подзолистыми почвами, часто
глеевыми и глееватыми, с болотами, средне распаханные, частью пол закуста-
286
На карте Брянской области изображены индивидуальные ландшафты
(I--77), объединенные в семь типологических групп. Зональные черты
ландшафтов искажены влиянием литогенной основы. Песчаные заболоченные
полесья имеют более северный, почти таежный облик, а лёссовые
возвышенные ополья и эрозионно-денудациионные ландшафты западной
окраины Среднерусской возвышенности — более южный, почти лесостепной.
По сути дела, вся территория области является макроэкотоном между
типично лесными и лесостепными зональными областями.
Для более полного раскрытия структуры ландшафтов (вертикальной и
горизонтальной) была составлена развернутая легенда, фрагмент которой
(шапка и образец заполнения граф) приводится ниже.
В качестве примеров в легенде охарактеризованы контрастные
ландшафты: 5 Брянское ополье и 57 Рамасухское полесье. Разница
между ними хорошо просматривается по всем графам легенды. Выше уже
говорилось о геохимических особенностях ополий и полесий (см. с. 235—243).
Н. И. Волкова по материалам Брянской области построила обобщенную
макрокатену типичных ландшафтов: I ландшафты эрозионно-денудацио-
нных равнин; 2 — ополья; 3 — предополья; 4 предполесья; 5 -—полесья.
Обработав большой материал по всем сельскохозяйственным предприятиям
области, ей удалось статистически подтвердить четкую детерминированность
распределения угодий, плодородия почв, урожайности сельскохозяйственных
культур, дифференциального дохода и себестоимости продукции от
природных условий каждого из звеньев катены (Рекомендации к ландшафт-
ному обоснованию природоохранных систем земледелия, 1990). Поскольку
физико- и экономико-географические системы единиц не совпадают, то при
необходимости перекрестных характеристик лучше набирать статистический
материал по низшим (на ранг или два) единицам другой системы. Чем меньше
хозяйства - тем точнее их мозаика укладывается в границы ландшафта. К
тому же сельскохозяйственное предприятие — это одна из наименьших
целостных единиц экономико-географического районирования.
Типичные черты морфологической структуры ландшафтов ополий и
полесий можно проследить по рис. 1.2 и 5.9, А, полесий — по рис. 1.12 (хотя из
них только первый относится к Брянской области). Ландшафтная структура
ополий предполагает, в основном, миграцию "в условиях мезорельефа",
полесий — "в условиях микрорельефа" (см. рис. 1.6).
ренными лугами и сосново-мелколиственными лесами (30 - 50); VI. Полесья:
низменные (реже средневысотные), волнистые, бугристо-дюнные, песчаные (и
супесчаные), с подзолистыми и дерново-подзолистыми почвами, часто
глеевыми и глееватыми, с обширными болотами, заболоченными лощинами,
под сосново-мелколиственными лесами, мало распаханные (51—60);
VII. Долины рек: нередко с заболоченными ( и мелиорированными)
суглинистыми и песчано- супесчаными поймами, луговыми и лугово-
болотными, с пойменными дерновыми и болотными почвами; с боровыми
песчаными террасами и суглинисто-супесчаными террасами, с дерново-
подзолистыми почвами, среднераспаханными, часто под сосново-мелко-
лиственными лесами и закустаренными лугами (61 77). Прямоугольником на
карте обозначено местоположение фрагмента карты масштаба 1: 200 000 (см
приложение 4)
287
ЛАНДШАФТЫ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ, восточноевропейские
Род Подрод № и назва Л и т о г с иная основ а
ланд- шафта ланд- шафта ние ланд- шафта, абс. высота, м дочетвер- тичные отложения четвертич- ные подс- тилающие четвертич- ные повер- хностные рельеф
1 2 3 4 5 6 7
Ополья собст- венно ополья 5. Брянский возвышен- ный (190 210, макс. 228 м) верхнеме- ловые опо- ки, трепел, мергели, мел моренные суглинки опесчанен- ные, 2—3 м лёссовид- ные сугли- нки, 6—15 м, редко более эрозион- ный, с уплощен- ными за- падинны- ми между- речьями, ВДОЛЬ р. Десны сильно расчлене- нный
Поле- сья собст- венно полесья 57. Рамасу- хский сред- невысотный (160—180, макс.213 м) верхнеме- ловые мергели, глины флювио- гляциаль- ные пески, 5—10 м, местами до 30 м флювио гляииаль- ные пески, супеси, 2—5 м зандро- вый, плоский, местами бугристо- западин- ный, сла- бо эрози- онно’рас- членен- ный
В легенде к оригиналу карты имеется примечание, в котором кратко
характеризуются типичные субдоминантные и дополняющие ПТК ополий и
полесий: долины малых рек, урочища эрозионной сети, западины. Здесь эти
характеристики не приводятся.
288
подтаежные и широколиственно-лесные (фрагмент легенды)
Ландшафтная увлажненность структура, дренированность Доля угодий Размеры полей
паш- ня луг лес длина, ширина, км площадь, га
доминантные урочища субдоминантные и дополн. уроч.
8*) 9 10 11 12 13 14
уплощенные междуречья с присетевые склоны с серыми пре- не не 0,5x1,0; 20—25
серыми, реже лесными смыты- обла- более более 0,3x0,7
светло-серыми лесными легкосуглини- стыми почвами, распахиваемые (3); то же, с обили- ем распахивае- мых западин; дренирован- ность хорошая (3) структура поли- доминантная; плоские и бугри- ми почвами, рас- пахиваемые; балки, долины малых рек и ру- чьев; западины разноувлажнен- ные, распахива- емые, реже луго- вые и закустаре- нные дополняющие: крутые и покатые склоны долины р.Десны, с серы- ми лесными смытыми почва- ми, луговые и ра- спахиваемые; ов- раги задернован- ные и растущие; дренированность хорошая; поймы малых рек и ручьев часто переувлажнены долины малых дает мень- 20% мень- 10% значи-
сто-западинные междуречья, с дерново-подзо- листыми оглееп- ными почвами, песчаные, супес- чаные и сугли- нистые, лесные (осина, береза, дуб, сосна) реже пашня, луг (2,3); дренирован- ность слабая рек и ручьев, лощины заболо- ченные: запади- ны заболочен- ные; дополняющие: балки (в придес- нинской части ландшафта) ше 10% ше 10% тельно преоб- ладает
*) Цифры в скобках означают — в прошлом (до сельскохозяйственного
освоения территории) преобладали леса: (1) — еловые и елово-
широколиственные; (2) сосновые и сосново-широколиственные; (3) —
дубовые.
19 Зак. 3725
289
Приложение I
На рисунке приложения изображена ландшафтная карта масштаба
1 : 200 000 (фрагмент) участка, расположенного на западе Брянской области
В него входят части предполесских ландшафтов моренно-зандровых равнин.
Яловского (34), Красногорского (35), Клинцовского (43) и отрезки Унеч.<
Ипутьского (64) и Нижнеипутьского (65) долинных ландшафтов (см. при-
ложение 3). Структура предполесских ландшафтов полидоминантпа
Наиболее характерные из доминирующих урочищ- 20 водно-ледниковыг
равнины и 13 — моренные холмы и гряды (см. фрагмент легенды с. 292, 293)
Следует оговориться, что масштаб 1: 200 000 не очень "удобен" для
составления ландшафтной карты. Дело в том, что выделенные на ней контуры
в большинстве случаев невозможно отнести ни к одной из общепринятых
морфологических единиц ландшафта. О фациях речи быть не может ( для их
изображения необходим масштаб не мельче 1: 2 000, редко 1:5 000), о
подурочищах — тоже. Лишь некоторые урочища выделяются в самостоя
тельный контур (например, значительные по размерам моренные холмы).
Чаще же всего на карте масштаба Г 200 000 даже небольшие контуры
представляют собой совокупности взаимосвязанных соседствующих урочищ,
но еще не местности. В таких случаях в соответствующих подзаголовках
следует писать: "урочища и группы урочищ" (или "совокупности урочищ")
Но при этом характерно и то что ландшафты разного генезиса, относящиеся
к разным классификационным категориям, имеют различную "позребность" в
таких дополнительных единицах, отсутствующих в общей схеме. Отсюда
вывод, что разные ландшафты обладают разными уровнями проявления
фрактальности. Для одних и принятая схема может оказаться слишком
детальной, для других (что гораздо чаще) единиц общепринятой схемы
недостаточно. Можно вводить новые единицы, если их не хвататает, но
"приживутся" они лишь при условии достаточной весомости признаков их
выделения.
При составлении легенд также возникают большие трудности.
Развернутые легенды (текстовые или табличные) обычно очень громоздки.
При попытке дать ПТК краткое наименование зачастую указывается только
его принадлежность к определенной форме рельефа (см. например рис 1. 2)
Иногда даются крайне редуцированные комплексные характеристики (см.
например, приложение 6 фрагменты ландшафтных карт). Другие
характеристики разе ртываются в полном варианте легенды, или в
обобщенном виде указываются в заголовках и подзаголовках кратких легенд
или просто выносятся в текстовое описание.
Вопросы оформления карт нами не рассматриваются. За образцы можно
брать ландшафтные карты справочно научных атласов. Стандарты не
выработаны, точнее "не узаконены". На практике на красочных картах
эрозионно-денудационные равнины и ополья обычно имеют светло-ко-
ричневый и бежевый цвета, моренные и моренно-водно-ледниковые равнины
красный и розовый, водно-ледниковые серый террасы рек желтый,
поймы — зеленый, балки — коричневый или зелено коричневый, болотные
комплексы — фиолетовый или черный и т.д.
И красочные и штриховые варианты карт рекомендуется давать с
оцифровкой контуров, соответствующей легенде. ПТК разного ранга могут
быть выделены на карте границами разной рисовки и (или) толщины.
290
g1 ЕН2 ESI5 Г1 "141*^15 \^\ 6 P-^=l7
Фрагмент ландшафтной карты западной части Брянской области,
масштаб 1 : 200 000.
Ландшафты восточноевропейские подтаежные (хвойно-широколист-
вснно-лесные). Урочища, группы урочищ: 1 моренные холмы и гряды
(II 12); 2 моренно-водно-ледниковые, водно-ледниковые и озерно-
и тниковые. водно-ледниково-аллювальные равнины (13-27); 3 - террасы
рек (28,29), 4 поймы (30—38); 5 — долины малых рек (40,41); 6 - ПТК
>розионных форм (42,43); 7 - болотные комплексы (39, 44).
Прямоугольником обозначено местоположение фрагмента ландшафтной
карты хозяйств Новозыбковского полигона масштаба 1 : 25 000 (см.
приложение 5)
291
ЛЕГЕНДА ЛАНДШАФТНОЙ
западной части Брянской области России, листы
N—36—XXXIII
Масштаб 1 : 200 000
Авторы: А. М. Альбова,
ЛАНДШАФТЫ ВОСТОЧНОЕВРОПЕЙСКИЕ ПОДТАЕЖНЫЕ И
Междуречные равнины на коренном основании из
Род Подрод N ПТК Краткая рактерис- тика ПТК Усло- вия ув- лажне- ния Дрени- рован- носгь Рельеф
1 2 3 4 5 6 7
12 моренные холмы и атмос- нерав- ХОЛМЫ и
Морен- морен- гряды, перекрытые ферное номер- гряды с
ные хо- ные хо- водно-ледниковыми норма- ная: уплощен-
лмы, лмы и супесями и песками льное хоро- ными вол-
гряды, гряды с дерново-подзоли- сточное шая нистыми
равни- стыми почвами, места- места- вершина-
ны распахиваемые, лу- ми по- ми до ми, поло-
говые и лесные вышен- плохой гими скло-
ное на- нами, реже
течное покатыми
и крутыми
Водно- предпо- 20 водно-ледниковые атмос- хоро- поверх-
ледни- лесские песчаные равнины ферное шая, ность вол-
ковые, и собст- с широколиственно- норма- места- нисто-буг-
в том венно сосновыми лесами льное, ми до ристо-за-
числе полесс- на дерно во-по дзо- места- плохой падинная,
озерно- кие, не- листых почвах, ре- ми ат- часто с
ледни- расчле- же распахиваемые мосфе- дюнами,
ковые, ненные рно- слаборас-
полес- грунто- члененная
ские вое по- вышен- ное и избыто- чное
292
КАРТЫ
N - 36 XXVI, N 36 XXVII, N—36 XXXII
H. И. Волкова, В. К. Жучкова, 1995
(фрагмент)
ШИРОКОЛИСТВЕННО-ЛЕСНЫЕ
меловых мело-мергельных пород
Литоло- гия по- верх н. отложе- ний Почвы (преоб- ладаю- щие) Меха- ничес- кий состав почв Расти- тель- ность *) У го- дья Условия мех. миграции RN
эрозия тип гео- ХИМИЧ. сопря- жения
водная вет- ровая
лине- йная плоск- остная
8 9 10 II 12 13 14 15 16
водно- дерново- легко- куль- паш- ела- ела- нет элюви-
ледни- подзоли- сугли- турная ня, бая и бая и альный,
ковые суглин- ки на морене, морена стые, ме- стами смытые, в пони- жениях намы- тые оглеен- ные нистые (1.2,3) реже луг, лес сред- няя сред- няя транс- элюви- альный
водно- дерново- песча- широ- лес, ела- нет нет, элюви-
ледни- ковые пески (супеси) более 2 м подзоли- стые, ча- стью сла- бо огле- енные, в пониже- ниях до болот- ных; местами слабо ра- звитые подзоли- стые ный реже супес- чаный колис- твенно- сосно- вый лес, низин- ные луга и боло- та, с.х. ку- льту- ры (1,2) луг, пашня бая потен- циа- льно ДО силь- ной альный, в пони- жениях супер- акваль- ный
*) Цифры в скобках означают — в прошлом (до с.х. освоения территории)
преобладали леса: (1) еловые и елово-широколиственные, (2) — сосновые и
сосново-широколиственные, (3) — дубовые
293
Приложение 5
В приложении представлен фрагмент ландшафтной карты Новозыб
ковского полигона, о котором говорилось в приложении I в связи с
освещением методов ландшафтно-экологических исследований с целью
создания ГИС для экологического мониторинга радиационно загрязненных
территорий.
Добавим к этому немного о методических приемах ускоренного создания
самой ландшафтной карты этого полигона
Работе над картой предшествовали нелегкие организационные хлопоты,
предпринятые В. Г. Линником, по рассекречиванию всех топографических и
аэрофотоматериалов на исследуемую территорию (20 х 20 км). Это было
необходимо в связи с тем, что в работе принимали участие не только
отечественные специалисты, но и ученые США (от Московского университета
были представлены географический и биологический факультеты). Г 1о окон
чании работ в Брянском педагогическом государственном университете был
организован Радиологический центр, оснащенный (безвозмездно) компьютер-
ным оборудованием США.
Согласившись на составление ландшафтной карты масштаба 1:25 000 на
территорию Новозыбковского полигона, мы понимали, что о полевом
ландшафтном картографировании (в его классической форме) не может быть
и речи при той высокой радиоактивной загрязненности, которая и по
сегодняшний день сохраняется там.
Решено было применить ускоренный метод с преимущественным
использованием камеральных материалов. В поле же было проведено всего
несколько автомобильных маршрутов с заложением точек комплексных
описаний и с целью окончательного отбора ключевых участков для
детальных исследований, о которых рассказано в приложении 1. Полевые
маршруты заняли 6 дней. Их протяженность составила около 300 км. Было
составлено 41 комплексное описание фаций. Остальные наблюдения были
визуальными.
Такое количество точек во много раз меньше норм, приведенных нами в
гл. 2 (табл. 2.5, с.121). Мы едва ли смогли бы с таким полевым материалом
составить полноценную ландшафтную карту, если бы ее авторы (старший
научный сотрудник, инженер, аспирант и два студента) не имели бы опыта
полевого крупномасштабного картографирования в аналогичных ландшаф-
тах Брянской области, в том числе в непосредственной близости от полигона
(несколько выше по течению р.Ипуть).
В нашем распоряжении были очень хорошие топографические карты
масштабов 1:10 000, 1: 25 000, 1: 50 000; аэрофотоснимки масштаба 1: 25 000;
почвенные карты хозяйств масштаба 1:10 000 и сводная почвенная карта
Новозыбковского района масштаба 1: 50 000; планы лесной таксации
масштаба 1: 25 000; карта лугово-пастбищных угодий масштаба 1:200 000 на
Новозыбковский лист (крупномасшзабных карт найти не удалось);
геологические карты также преимущественно среднемасштабные (1: 200 000).
Ландшафтная карта Новозыбковского полигона была составлена на
литоттиске топографической карты масштаба 1:25 000 с последующей
раскраской (правда, лесные массивы остались черными пятнами, но
ландшафтные контуры и номера ПТК были достаточно хорошо видны).
В данном случае был применен "экспресс-метод", вполне приемлемый при
достаточном опыте составителей и наличии хороших материалов.
294
Фрагмент ландшафтной карты хозяйств Новозыбковского
полигона, масштаб 1 : 25 000
Моренные холмы: 1— вершины холмов (1—5); 2 приводораздельные и
присетевые наклонные поверхности (6—11); 3 — привершинные водосборы и
седловины (12—18); 4 склоны холмов (19 26); 5 — водно-ледниковые и
озерно-ледниковые равнины (27—48); 6 - склоны речных долин (71 74),
7 террасы (75—83); 8 — поймы (84—97); 9 — долины малых рек (98— 100);
10 ПТК эрозионных форм (101—104); 11- аквальные комплексы (109)
295
ЛЕГЕНДА К ЛАНДШАФТНОЙ КАРТЕ ХОЗЯЙСТВ
Масштаб
Авторы: Н. И. Волкова, В. К. Жучкова,
Редактор
Географический факультет
(Фрагмент)
ЛАНДШАФТЫ ВОСТОЧНОЕВРОПЕЙСКИЕ ПОДТАЕЖНЫЕ
ДНЕПРОВСКО-ДЕСНИНСКОЙ ПРОВИНЦИИ ЛЕСНОЙ ЗОНАЛЬНОЙ
Природные территориальные комплексы
МЕЖДУРЕЧЬЯ
Генезис № вида ПТК Рельеф Увлажнение Почвообразу- ющие породы (мех. состав)
1 2 3 4 5
Холмы и гряды, Е возвышенные и средне высотные, 10— 15 м отн. высоты,
Моренво-во- дно-леднико- вые всхолм- ленные рав- нины, морена на глубине менее 2 м 1 вершинные поверхности, слабовыпуклые атмосферное нормальное пески, морена на глубине менее 1 м
дол ИНЫ РЕК
Долины рек, луговые, лугово-боло- тные, лесные, реже распа- хиваемые 87 Пой сегментно-гривис- тый иы, высокого и атмосферно- поемное, от нормального до избыточ- ного среднего уровней супеси (пески)
По сравнению с предыдущим фрагментом ландшафтной карты масштаба
I: 200 000, на этом фрагменте (масштаб I: 25 000) структура ландшафта
изображена намного детальнее. Например, урочище моренного холма на
правом берегу р. Ипуть (почти в центре на рис. приложения 4, номер 12),
здесь занимает чуть ли не весь фрагмент и представлено множеством
контуров. Тут и подурочища вершин малых всхолмлений, осложняющих
296
НОВОЗЫБКОВСКОГО ПОЛИГОНА (БРЯНСКАЯ ОБЛАСТЬ)
1 : 25 000
Н. С. Мельник, А. Ю. Наумов, Е. А. Прудникова
В. К. Жучкова
МГУ, 1992 г.
ПРЕДПОЛЕССКИЕ НА МЕЛО-МЕРГЕЛЬНОМ ОСНОВАНИИ,
ОБЛАСТИ РУССКОЙ РАВНИНЫ, распахиваемые, лесные, луговые
(ПТК) — урочища и подурочища
Почвы Растительность Угодья Тип геохимичес- кого сопряже- ния
6 7 8 9
хорошо дренированы дерново-среднепод- золистые супесча- ные, частично спаха- нные; бывшие дерно- во-подзолистые, пе- счаные, сильно спа- ханные и эолово- эродированные ые, преимуществен! сельскохозяйст- венные культуры, сосновый лес ю распахиваемые пашня элювиальный
пойменные дерновые
слоистые супесчаные
в понижениях оглее-
нные; пойменные бо-
лотные низинные
перегнойно-глеевые
луговая, лугово-
болотная - на
гривах: овсяни-
ца луговая, по-
левица гигантс-
кая, клевер луго-
вой и др., в пони-
жениях бекмания
обыкновенная,
лисохвост луго-
вой, череда трех-
раздельная и др.
луг, болото
элювиальный
и суперакваль-
ный
структуру большого холма (номера 1 -5, рис. приложения 5), и другие под-
урочища. В то же время балки (101,103), — сложные урочища, показаны
нерасчлененными контурами, так как выделить в них подурочища не
позволяет масштаб. Пойма р. Ипуть еще более сложна. Например, контур 87
на фрагменте объединяет урочища грив и межгривных понижений.
297
Приложение 6
2 рПЛНВв|
7 | C119n~]
5 | CI5r |
IО | П119О I
X | ПЛПв |
6 I с119в I
3 I ПЛ118г~]
8 I ]
Рис.1. Ландшафтная структура Южно-Калачского левобережного овраж-
но-балочного степного района (уменьшенный фрагмент карты Ландшафтная
структура Воронежской области, масштаб 1. 200 000. Под ред. Милько-
ва Ф. Н., 1996).
Плакорные местности: 1 — пологоволнистые суглинисто-меловые,
возвышенные полевые с черноземами обыкновенными; 2 — пологоволнистые
суглинистые пониженные полевые с черноземами обыкновенными;
3 пологоволнистые суглинистые пониженные полевые с черноземами
южными. Склоновые местности: 4 суглинисто-меловые с глубоковрезанной
эрозионной сетью лесо-полево-степные с черноземами обыкновенными; 5 -
суглинисто-меловые с глубоковрезанной эрозионной сетью лесо-полево-
степные с черноземами южными; б — суглинисто-меловые со
средневрезанной эрозионной сетью лесо-полсво-степные с черноземами
обыкновенными; 7 суглинисто-меловые со средневрезанной эрозионной
сетью лесо-полево-степные с почвами овражно-балочных склонов
Надпойменно-террасовые местности: 8 песчано-суглинистые лож-
бинно-лощинные высокие полевые с черноземами обыкновенными. Пой-
менные местности: 9 - сегментные суглинистые пониженные лугово-лесные
со слоисто-зернистыми почвами; 10 — сегментные суглинистые пониженные
лугово-полевые со слоисто-зернистыми почвами
298
Рис.2. Ландшафтная структура Сре-
днехоперского придолннного южно-
лесостепного района (уменьшенный
фрагмент карты Ландшафтная струк-
тура Воронежской области, масштаб
1 : 200 000. Под ред. Милькова Ф. Н.,
1996)
Плакорные местности: 1 низ-
менные плоские песчано-суглинис-
тые полевые с черноземами выщело-
ченными; 2 — низменные плоские
песчано-суглинистые полевые с
черноземами типичными; 3 - низ-
менные плоские песчано-суглинистые
полевые с черноземами обыкно-
венными; склоновые местности: 4
суглинистые со средневрезанной эро-
зионной сетью лесо-полево-степные с
почвами овражно-балочных склонов;
надпойменно-террасовые местности:
5 высокие песчано-суглинистые
ложбинно-лощинные полевые с чер-
ноземами обыкновенными; 7 —
низкие песчаные бугристо-котло-
винные лесные с черноземовидными
песчаными почвами; пойменные мест-
ности: 8 - пониженные параллель-
но-гривистые песчано-суглинистые
лугово-лесные со слоисто-зернис-
тыми почвами; 9 — низкие сегмент-
ные иловато-торфяные, лугово-
болотные с иловато-болотными
почвами
Если сравнить оба этих фагмента с фрагментом карты того же масштаба в
приложении 5, то можно заметить существенную разницу в рисунке
морфологической структуры ландшафтов. Междуречья полесских ландша-
фтов моренно-зандровых равнин имеют дробную пятнистую структуру
(с. 291), степные ландшафты эрозионно-денудационной Калачской
возвышенности дендровидную и тоже довольно дробную (рис 1) Южная
лесостепь Окско-Донской низменности (Среднехоперский район, рис.2.)
характеризуется крупно пятнистым рисунком.
Различия в рисунке морфологической сруктуры ландшафтов гесно
связаны с их генезисом и служат надежным дешифровочным признаком при
выявлении границ ландшафтов по аэрофото- и космоснимкам.
299
В условиях равнинного эрозионно-денудационного и эрозионно-аккуму-
лятивного рельефа хорошо зарекомендовала себя типологическая система
физико-географических единиц, разработанная Ф. Н. Мильковым и его
учениками (К. А. Дроздовым и др.).
"Типологические ландшафтные комплексы имеют разорванный ареал и
нередко представлены множеством конкретных комплексов, обьединяемых в
один тип по аналогии. Нашла обоснование следующая система типологи-
ческих единиц: тип урочища тип местности - тип ландшафта — мегатип
ландшафта" (Мильков, 1996, с. 44). Из этого следует, что за каждым типом
стоят конкретные индивидуальные единицы, и это, очевидно относится не
только к урочищам и местностям, но и к ландшафтам. Последним
Ф. Н. Мильков обычно не придавал таксономического ранга в системе
физико-географических единиц, что до сих пор было одним из главных
разногласий между сторонниками Н. А. Солнцева и Ф. Н. Милькова.
Впрочем, если ополья и полесья без труда выделяются как самостоя-
тельные ландшафты, то выявить аналогичные по рангу единицы между
физико-географическим районом и местностью в пределах равнин, где
господствует эрозионный рельеф не так-то просто, а в ряде случаев может
быть просто невозможно. Единая иерархическая система единиц, по-види-
мому, в каких-то регионах может терять отдельные звенья, а в других,
напротив, дополняться промежуточыми единицами. Тем не менее, сколько
бы ни наблюдалось рангов в природе, местные названия дополнительных
единиц обычно не прививаются в общей практике. Следовательно, ряд: фация
подурочище — урочище - местность — ландшафт определил именно
кардинальные, узловые различия
В Воронежской области распространены лесостепной и степной типы
ландшафтов. Масштаб ландшафтного картографирования 1.200 000 позво-
ляет изобразить в контурах местности, а иногда и крупные урочища (см.
например, урочища оврагов и балок, выделенных более тонкими линиями на
фрагменте карты, с. 298). Типов местности семь: пойменный, надпойменно-
террасовый, зандровый, склоновый, плакорный, междуречный недрениро-
ванный, останцово-водораздельпый. Каждый тип местности (в индексах
фрагментов обозначен заглавными буквами) делится на два три варианта в
зависимости от абсолютной высоты (для плакоров, недренированных
междуречий и водораздельных останцов) или с учетом относительных
превышений (для всех остальных типов). На фрагментах варианты
обозначены римскими цифрами, роды и виды, соответственно, арабскими
цифрами и строчными буквами. Роды различаются по доминирующей
растительности, либо по различию техногенного покрова, виды по
преобладающим почвам.
Один из фрагментов исполнен здесь в контурном варианте, второй в
штриховом Штриховые варианты оформления удобны для публикаций.
Контурное оформление дает широкие возможности для разработки на их
основе отраслевых природных или же прикладных карт. Незаменимы они
также в полустационарных, экспедиционных или аэровизуальных иссле-
дованиях состояний ПТК на них наносятся данные наблюдений.
300
Приложение 7
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Географический факультет
Кафедра физической географии и ландшафтоведения
ОПИСАНИЕ ФАЦИИ №
Адрес (общий)_________________________________
Аэрофотоснимок № Квадрат
Лесничество ___________Квартал ____Выдел _____
Хозяйство_____________________________________
Для зарисовок
Мезоформа рельефа (генетическое название, морфометрические
характеристики) ___________________________________________
Элемент мезоформы (название, морфометрические характеристики,
экспозиция) ___________________________________________
М и крорел ьеф_______________________________________________
Положение разреза и ботанической площадки
Тип увлажнения________________________ |
Степень увлажнения___________________________________________
Глубина залегания грунтовых вод:______м; верховодки: _____ м
Угодье ______________________________________________________
Полевой После контроля
Индекс почв ы
Полевой После контроля
индекс фитоценоза
301
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
-100
-НО
-120
-130
-140
-150
-160
-170
-180
-190
-200
Для Описание почвенного разреза
зарисовок см ____________________________________
Индекс горизонта, глубина границ,см Описание горизонтов: цвет, влаж- ность, механический состав, структу- ра, плотность, сложение, новообразо- вания, включения, переход между горизонтами, граница
302
Продолжение описания почвенного разреза
Образцы
взяты
с глубин
1) см
2) см
3) см
4) см
5) см
6) см
7) см
8) СМ
9) СМ
10) см
1 I) СМ
12) см
13) см
14) см
15)см
Замечания о выраженности свойств, особенностях строения почвы,
сезонных процессах и т д. __________________________________
Почва (полное название) __________________________________________
303
Описание ботанической площадки
№ п/п Древостой (род и вид древесных пород; по-русски и по-латыни) Ярус Средняя высота, м Средний диаметр, см
1
2
3
4
5
6
7
8
Состав древостоя (в баллах от 10) ______________________________
Сомкнутость крон (от 1,0) ______________________________________
Состояние древостоя (фаутность, влияние человека, снеголом, ветро-
валы и т. д.____________________________________________________
Замечания по динамике древостоя
304
П о д р о с т
№ п/п Название древесных пород Средняя высота,м Обилие Состояние
1
2
3
4
5
6
8
9
Выраженность яруса, интенсивность возобновления, распределение:
Подлесок
№ п/п Названия кустарников Средняя высота,м Обилие Состоя- ние
1
2
3
4
5
6
7
8
Выраженность яруса, характер распределения
20 Зак. 3725
305
Кустарничковый ярус
№ п/п Виды кустарничков Обилие Характер распределения
1
2
3
4
5
6
7
8
Проективное покрытие кустарничками
%
____________Лишайниково-моховой наземный покров
№ п/п Виды мхов и лишайников Обилие Характер распределения
1
2
3
4
5
6
7
8
Проективное покрытие мхами и лишайниками
%
306
Травостой
№ п/п Наименование растений(род, вид) Обилие (по Друде) Фенофаза
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
32
33
Средняя высота травостоя (по господствующему ярусу) см
Проективное покрытие %
Фитоценоз ______________________________
307
О
□
5
о
55
Я
S
55
Н
55
X
Й
g
§
55
55
S
ы
Полевой бланк Межуниверситетской группы "ИНТЕРСТЕКС" в оригинале представлен на восьми страницах формата
машинописной бумаги 29,7x21 см. Здесь он приводится в сокращенном (по объему) виде, с сохранением содержания.
Индекс ПТК.......... Индекс описания......................................................
Межуниверситетская группа "ИНТЕРСТЕКС"
ПОЛЕВОЙ бланк
Индекс стекса........................................................ № рода ландшафта....
Название ландшафта
Фация.......................................................................................
Стеке.......................................................................................
------------------------------------------------ — ---------------------------------------------Исследо ватель- Дата-
Местонахождение----------------------------------------------------------------------Высота абс.
----------------------------_---------------------------------------------------------бар.
Физико-географическая характеристика. Коренные породы
Четвертичные отложения------------------------------
Тип рельефа-----------------------------------------
Морфологическая характеристика----------------------
Крутизна -----------
- Экспозиция---------
Открытость----------
- Освещенность------
Современные геоморфологические процессы-------------
Режим миграции--------------------------------------
Характер увлажнения -----------------------------—-
Степень антропогенной трансформации ПТК-------------
Хозяйственная деятельность человека в исследуемый стеке
Название растительной ассоциации---------------------------------------------------------.
Характеристика видового состава растительности
Вид Ярус Вы- сота Мощ- ность Фено- фаза Вид Ярус Вы- сота Мощ- ность Фено- фаза
Древостой: полнота------------------------------------бонитет---------------------------------------------
Сухостой -------------------------------------------------------------------------------------------------
Валежник--------------------------------------------------------------------------------------------------
Подрост: состав--------——------------------------------------------------------сомкнутость----------------
размеры--------------------------------------------------------жизненность--------------------------------
Проективное покрытие: древостой--------------кустарниковый ярус-----------------------------------------
подрост--------------травяно-кустарничковый ярус---------------мохово-лишайниковый ярус-----------------
Задернованность почвы---------------
Синузиальность и парцелярность............................................................................
Названиепочвь i................................................................................
Морфологическая характеристика почвенного покрова
Генетический горизонт Цвет, влажность, механический состав, структура, сложение, плотность, новообразования, включения, (щебень и др.), корни, характер нижней границы, тип гумуса Индекс геогоризонта
Пробы на влажность почв отобраны с глубины (см): О—5, 0—5, 5—10, 5—10, 15—20, 15—20, 25—30, 25—30 и т.д.
Тип почвенно-поверхностной формации................................................................
Исследование геомасс. Геомассы подземной части вертикального профиля
Секции Педомасс ы Литомассы Гидромассы Фитомассы
% объем- ный вес количе- ство % ПЛОТ- НОСТЬ количе- ство влаж- ность количе- ство % сырые сухие
Таксация древесной растительности. Размер участка
Диа- Вы-
метр
Виды
К2
Объ-
ем
Виды
сота
Индекс---
Диа- Вы-
мету
Об-
ъем
сота
Фитомасса древесных растений
Виды м3га Общий вес Сырая фитомасса Сухая фито масса
сухой сырой ство- лы ветви лис- тья кор- ни ство- лы ветви лис- тья кор- ни
Таксация кустарников и по дроста. Разу tep участка
Виды Количество стволов Диаметр средний Высота средняя Объем средний Объем суммарный Масса
Фитомасса травянистых растени й и мортмасса. Размер проб
Виды секции пробы сы рая фитомасса сухая фитомасса | мортмассы разные
зеленая ветошь подстил. зеленая ветошь подстил. сырые сухие
1 рансформация солнечной энергии Проникновение солнечной радиации (относительная освещенность): приборы :
Время Гори- зонт Солн- це Облач- ность Измерения (отсчеты) Контроль Процент проникновения
Температура воздуха и почвы
Н, м Градусов —
Общий характер функционирования ПТК
Вертикальная структура. Название типа вертикальной структуры-
Индекс
Высота Геогоризонты
— (зарисовка вертикального профиля)
0
Описание горизонтов (состав, структура, номер текстуры, тип функционирования) и слагающих их геомасс
Индекс Описание
Характеристика вертикального профиля
Мощность суммарная---------------------- надземная
Сложность суммарная----------------------надземная
Напряженность суммарная------------------надземная
Горизонтальная структура
Схема Уитеккера и распространение состояний
Высота
-подземная
•подземная
-подземная
Стексы
Днища
ущелий
С
В 3
Склоны различной экспозиции
Ю Гребни Скалы,
обнажения
Природные территориальные комплексы
Морфологическая структура ландшафта.
Дробность------------------------—
Схема горизонтальной структуры
Сложность-
Пестрота -
Лабораторные исследования
Влажность почвы_________
Глу бина № бюкса Рб Р1 Р2 Рк Pl— Р2 Р2—Рб—Рк Глу бииа № бюкса Рб Р1 Р2 Рк Pl—Р2 Р2—Рб—Рк
Влага в Литомассе и в мортмассе. количество фитомасс и зоомасс в почве
Проба Р1 Р2 Pl— Р2 Ру Влажн. Секции Размер пробы Ф итомасса 3 0 0- масса
Р1 Р2 Pl— Р2
Итоговая таблица по количеству геомасс
Объект Аэро- массы Фитомассы Мортмассы Гидромассы Педо- массы Лито- массы
1 1 “1 1 1 1 1 1 1 1
Эдафическая__сетка
ТРОФОТОПЫ — почвообразующие породы; питающие воды; почвы ГИГРОТОПЫ — глубина грунтовых растения в наземном
безводные до 3—5 м пески; суглинистые крутосклоны Ю экс- позиции, без выпотов; сильно закарстован- ные участки; оглеения почв нет; лесные ксерофиты и степные виды грунтовые воды на глубине 3—5 м в песках и 7—10 м в суглинках, иногда ближе при условии хорошего оттока; умеренно закарсто- ванные участки; оглеения почв нет; лесные ксерофиты
0 1
Пески мощные; торф верхо- вой; атмосферные и очень слабо минерализованные грунтовые воды; подзолис- тые, подзолисто-глеевые, подзолисто-болотные, бо- лотные верховые А бед- ные Ао остепненный бор А1 сухой бор
Пески оглиненные, пески 1—1,5 м, подстилаемые су- глинками; торф переходный; атмосферные и слабо мине- рализованные грунтовые воды; подзолистые, дерново- подзолистые (включая гле- евые), болотные переход- ные В отно- сите- льно бед- ные
Супеси; пески, подстилае- мые с 1 -1,5 м суглинками; суглинки 0,5 м, подстилае- мые песками; относительно бедный низиный торф; атмо- сферные; полые; грунтовые, слабо минерализованные воды; дерново-подзолистые светло-серые лесные (включая глеевые), болот- ные низинные относительно бедные С отно- сите- льно бога- тые
Суглинки, глины; пески, с 0,5 м подстилаемые суглин- ками, пески с богатыми гру- нтовыми водами; атмосфер- ные; полые; грунтовые мине- рализованные воды; серые лесные (включая глеевые), аллювиальные, дерновые, болотные низинные, редко дерново-подзолистые D бога- тые Do остепненная дубрава DI сухая дубрава
314
Приложение 8
типов_________леса_____________________________
вод, интенсивность стока (оттока); увлажненность почв; господствующие
покрове _____________________________________
грунтовые воды на глуб. 2-3 м в песках и 4-5 м в суглинках или глубже при натеке сверху или боковом подтоплении в половодье; краткопо- емные участки; почвы не оглеены или контакт- но слабоглееватые; господствуют мезофиты грунтовые воды на глубине 1,5-2 м в пес- ках и 3-4 м в суглин- ках или глубже - при натеке сверху или бо- ковом подтоплении; почвы глееватые; господствуют мезо- фиты и мезогигрофи- ты грунтовые воды на глубине 1 м в песках и 2—3 м в суглинках при натеке сверху и боковом подтопе от болот; почвы глеевые; господ- ствуют гигрофиты ("влаголюбы") лесные болота; воды у по- верхности; почвы болотные; гигрофиты или олиго- трофные ксерофиты
2 3 4 5
А2 с<вежий бор Аз влажный бор А4 сырой бор As "сосна по болоту", мшара
В2 свежая суборь Вз влажная суборь В4 сырая суборь Вз "сумшара"
С2 свежая сложная суборь (сурамень, судубрава) Сз влажная сложная суборь (сурамень, судубрава) С4 сырая сложная суборь (сурамень, судубрава) С5 ольс- болото
D2 свежая дубрава D3 влажная дубрава D4 сырая дубрава D5 ольс—лог (ольховые топи в пой- ме
По П. С. Погребняку (1955) с изменениями, внесенными А. А. Видиной
(1982) применительно к районам ландшафтного дешифрирования учебных
аэрофотоснимков (центральные районы Русской равнины)
315
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.................................................3
Введение....................................................5
Глава 1. Объект исследований — природные территориальные и
природные аквальные комплексы (ПТК И ПАК) и основные
особенности их изучения......................................8
1.1. Ландшафт и его морфологическая структура. Иерархическая
система ПТК и их классификация............................8
1.2. Природные аквальные комплексы.......................22
1.3. Взаимодействие природных и природно-антропогенных гео-
систем с глобальными факторами...........................25
1.4. Состояния ПТК.......................................30
1.5. Особенности изучения ПТК при стационарных, полустациона-
рных, экспедиционных, аэровизуальных, дистанционных исс-
ледованиях ..............................................30
1.6. Классы задач, решаемых в процессе комплексных физико-гео-
графических исследований.................................33
1.7. Ландшафно-геохимический подход к изучению ПТК..........35
1.8. Ландшафтная катена.....................................51
Глава 2. Полевые комплексные физико-географические исследования и
картографирование природных территориальных комплексов......56
2.1. Постановка задачи, изучение литературных и фондовых мате-
риалов....................................................56
2.2. Работа с топографическими аэрофото-, космическими
и другими материалами для предварительного дешифрирова-
ния ПТК...................................................58
2.3. Полевая документация................................73
2.4. Рекогносцировка и выбор участков для детальных исследова-
ний......................................................75
2.5. Точки наблюдений. Ключевые участки, пробные площади,
учетные площадки, почвенные ямы 76
2.6. Комплексное физико-географическое описание..........80
2.7. Прочие наблюдения..................................104
2.8. Сбор образцов и других натурных экспонатов..........110
2.9. Ландшафтное профилирование .........................114
2.10. Полевое ландшафтное картографирование .............117
Гпава 3. Полевые ладндшафтно-геофизические методы исследования
ПТК и их состояний ..................................... 124
3.1. Исследование геомасс .............................. 124
3.2. Структура природных территориальных комплексов и мето-
ды ее исследования....................................... 170
316
3.3. Функционирование природных территориальных комплексов и
методы его изучения.................................... 186
3.4. Полевые исследования структурно-функциональных
особенностей ландшафтов................................ 195
Глава 4. Полевые ландшафтно-этологические исследования ....198
4.1. Классификация стексов и их основные характеристики.198
4.2. Методы выделения стексов при стационарных исследова-
ниях ................................................. 200
4.3. Методы выделения стексов при экспедиционных и аэровизуа-
льных исследованиях .................................. 200
4.4. Полевое картографирование состояний ПТК ..........201
4.5. Выделение стексов при аэровизуальных наблюдениях и соста-
вление карт состояний ПТК крупных регионов.............202
Глава 5. Камеральная обработка материалов ... .203
5.1. Обработка материалов полевых комплексных физико-
географических исследований и карто1рафирования ПТК....203
5.2. Обработка материалов полевых ландшафтно-геохимических
исследований ......................................... 218
5.3. Отображение геохимической обстановки на примере
контрастных ландшафтов ополий и полесий................235
5.4. Обработка экспедиционных данных геофизических
исследований...........................................244
5.5. Анализ ландшафтно-геофизических данных............260
Глава 6 Компьютерная обработка данных,
составление географических банков данных, геоинформа-
ционных систем.......................................... 268
6.1. Компьютерная обработка экспедиционных данных..... 268
6.2. Организация банков данных на основе обработки материалов
полевых наблюдений ....................................273
6.3. Геоинформационные системы.........................274
Заключение ...............................................275
Литература........................................... 277
Приложения ............................................. 279
Приложение 1...........................................279
Приложение 2 ..........................................285
Приложение 3......................................... 286
Приложение 4...........................................290
Приложение 5......................................... 294
Приложение 6...........................................298
Приложение 7 ..........................................301
Приложение 8...........................................314
317
CONTENTS
Foreward................................................................. 3
Introduction ............................................................ 5
Chapter 1. The object of investigations - natural territorial and natural
aquatic complexes (NTC and NAC) and main peculiarities of their studies.......8
1.1. Landscape and its morphological structure. Hierarchic system
of NTC and their classification......... ....8
1.2. Natural aquatic complexes ...................................22
1.3. Interaction of natural and natural-anthropogenic geosystems
with global factors ..............................................25
1.4. States of NTC............................................... 30
1.5. Peculiarities of studies of NTC during stationary, semi-
stationary, cxpeditional, aero-visual, remote investigations.......30
1.6. Classes of tasks solved during complex physico-
geographical investigations ».................................... 33
1.7. Landscape-geochemical approach to studies of NTC..............5
1.8. Landscape catena ...................................1
Chapter 2. Field complex physical-geographical investigations and mapping
of natural territorial complexes ...................56
2.1. Task formulation, revision of published and unpublished
materials.............................................................56
2.2. Survey of topographic maps, aerial and space images
and other materials for preliminary interpretation of NTC .........8
2.3. Field documents..............................................73
2.4. Reconnaissance and selection of key sites for detailed studies...75
2.5. Observational points. Key sites, sample areas, soil profile pits.6
2.6. Complex physical-geographical description..... ........0
2.7. Other types of observations................................ 04
2.8. Collection of samples and other natural issues, photo shooting... 10
2.9. Landscape profile creation.... ............................. 14
2.10. Field landscape mapping................................... 117
Chapter 3. Field landscape-geophysical methods of investigations of NTC and
their states........................................................... 124
3.1. Geomass studies.............................................124
3.2. Structure of natural territorial complexes and methods of its
studies ..........................................................70
3.3. Functioning of natural territorial complexes and methods
of its studies ................................................. 186
3.4. Field studies of structural and functional peculiarities
of landscapes....................................................195
318
Chapter 4. Field landscape-ethological investigations................198
4.1. Classification of stacks and their main characteristics......198
4.2. Methods of stack delimitation during stationary investiga-
tions .........................................................200
4.3. Methods of stack delimitation during expeditional and
aerial-visual investigations...................................200
4.4. Field mapping of NTC states..............................201
4.5. Stack delimitation during aero-visual observations, and
creation of maps with states of NTC for large regions..........202
Chapter 5. Processing of the materials of field observations.........203
5.1. Processing of materials of complex field physical-geographical
observations and NTC mapping ..................................203
5.2. Processinfg of results of lanscape-geochemical field studies.218
5.3. Fixing of geochemical situation basing on the example
of contrast lanscape opoljes and polesjes 235
5.4. Processing of data of expeditional geophysical investigations .. 244
5.5. Analysis of landscape - geophysical data.................260
Chapter 6. Computer data processing, creation of geographical data banks,
geoinformational systems..............................................268
6.1. Computer processing of field data .......................268
6.2. Data bank organization on the basis of processing of field
observations...................................................273
6.3. Geoinformational systems.................................274
Conclusions.......................................................... 275
Bibliography......................................................... 277
Supplements...........................................................279
Supplement 1......................................................279
Supplement 2......................................................285
Supplement 3......................-...............................286
Supplement 4......................................................290
Supplement 5......................................................294
Supplement 6................................................... - - 298
Supplement 7......................................................301
Supplement 8......................................................314
Учебное издание
Беручашвили Николай Леванович
Жучкова Вера Капитоновна
МЕТОДЫ КОМПЛЕКСНЫХ
ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Зав. редакцией И. И. Щехура
Редактор Л.М.Батыеина
Художественный редактор Л.В.Мухина
Переплет художника А. А. Кущенко
Технический редактор Н.П. Матюшина
Изд. лиц. № 040414 от 18.04.97
Подписано в печать 07.05.97.
Формат 60 * 90 1 /|ь- Бумага офсетная.№ 1
Гарнитура Таймс. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 20,0 Уч.-изд. л. 20,65.
Тираж 1000 экз. Заказ № 1725—97 . Изд. № 5980
Ордена “Знак Почета’’
издательство Московского университета.
103009, Москва, ул. Б. Никитская, 5/7.
Отпечатано с оригинал-макета заказчика в 12 ЦТ МО