Сбор, фиксация и обработка полевой информации
Полевой дневник, журналы наблюдений, бланки описания фаций, урочищ, картировочных точек и пр., в которых фиксируются материалы полевых наблюдений, полевые ландшафтные карты и карты «ключевых» участков являются основными видами полевой документации.
Все данные, полученные на точках наблюдения, маршрутах и пр., фиксируются каждым студентом в полевом дневнике. На каждой точке составляется качественная и количественная характеристика геосистемы. В полевом дневнике записи чётко ведутся простым мягким карандашом на правой стороне листа, а на левой стороне выполняются зарисовки, составляются схематические планы, колонки геологических обнажений, записываются фотокадры, вносятся поправки, относящиеся к тексту правой стороны. Все записи и зарисовки осуществляются каждым студентом непосредственно в поле у точки наблюдения. Дневник должен быть заранее пронумерован. Титульный лист дневника заполняется в первых же день работы. На нём указываются название университета, факультет, номер группы, фамилия, имя, отчество студента, место проведения практики, экспедиции, номер полевого дневника, дата начала и дата окончания ведения дневника, а также номер точки с которой начата работа работы и номер последней точки.
В конце титульного листа записывается почтовый адрес и телефон для того, чтобы в случае утере дневника нашедший мог связаться с его автором. По окончании дневника в начале или конце его даётся «содержание» с названиеми маршрутов и перечнем точек, описанных в каждом из них. Лучше содержание составлять в процессе полевых работ, по мере окончания каждого из маршрутов, с указанием страниц.
1. Сбор полевой информации на маршрутах и точках наблюдения должен вестись со строгим учётом общей структуры, динамического состояния и таксономической принадлежности геосистем по специальной, предварительно разработанной (в сооnветствии с тематикой исследований) программе с отработкой одних и тех же наблюдений, выполнять которые надо неукоснительно. Он должен носить целенаправленный специфически ландшафтный характер, всесторонне подчеркивающий системный подход к рассматриваемым явлениям, быть доступным и достаточным для последующей статистической обработки, систематизации, эмпирических и теоретических обобщений.
Наблюдения на точках носят обычно массовый характер, и их фиксация производится на бланках. Бланк — своего рода сокращённая программа наблюдений со строго определённым перечнем фиксируемых сведений. Записи делаются простым мягким карандашом или шариковой ручкой. Соблюдение единообразия и сравнимости собранного материала, необходимо для получения достоверной информации и выводов на основании её обработки. Запись дополнительных фактов, не предусмотренных графами бланков, производится в полевом дневнике. И в дневнике и в бланках ничего нельзя стирать, можно зачёркивать и писать заново. Нельзя уничтожать бесследно записи, показавшиеся ошибочными. Ни одна графа бланка не должна быть пропущена. В некоторых графах могут быть сделаны следующие пометки «отсутствует», «не наблюдается», «нет» и пр.
2. Сбор общемаршрутной полевой информации осуществляется вдоль линии маршрута по мере прохождения его логических отрезков и фиксируется в полевом дневнике, а также путём заполнения бланков описаний фаций и урочищ (см. прил. 6, 7, 8, 9). Сеть маршрутов намечается на карте до выезда в поле, а затем каждый очередной из них, подлежащий отработке, ежедневно уточняется. Расстояние между маршрутами, в зависимости от степени сложности ландшафтной структуры, при масштабе съёмки 1 : 10 000 (картируются фации) изменяется от 0,1 до 0,5 км, 1 : 25 000 (картируются урочища) - от 0,25 до 1 км, 1 : 50 000 - от 1,0 до 1,5 км.
Перед началом маршрута в дневнике даётся его краткое предварительное описание (направление, протяженность, степень сложности, общий характер ландшафтной структуры); на линии маршрута, положенного на карту, условно выделяются отрезки, подлежащие маршрутному описанию.
Если ведётся картирование геосистем включительно до фаций, то ширина таких отрезков должна соответствовать ширине пересекаемых урочищ; при картировании типов местности и урочищ — ширине типов местности или их сравнительно крупных участков. Протяженность отрезка на карте в любом случае должна быть не менее 2 мм.
Описание урочищного отрезка производится по схеме: номер, начало и конец отрезка (чётко фиксируются на карте), длина, принадлежность к типу урочища, диагностические признаки урочища, его границы (описываются и наносятся на карту), типы структурных фаций (после отработки точек наблюдения типы выделенных фаций уточняются), характер фациальной комплексности (распространение, порядок чередования, характер примыкания фаций), роль фаций в структуре и динамике урочища, границы фаций (описываются и наносятся на карту), индикационное значение фаций и их дешифровочные признаки; делаются выводы и предположения по поводу генезиса, истории развития, функционирования и динамики геосистем (урочищ, фаций). Определяется характер границ (резкий, плавный), обусловленность перехода, визуальная выраженность и другое.
Материалы общемаршрутных описаний являются «ключом» к последующему анализу фактического материала, полученного на точках наблюдения, эмпирическим и теоретическим обобщениям.
3. Основной фактический материал, необходимый для статистической обработки и системных обобщений, дают описания на точках наблюдения (комплексныхили специализированных), положение которых строго определяется и наносится на карту с присвоением порядкового номера. Методика этих описаний хорошо изложена в пособиях В.К. Жучковой (1977), В.К. Жучковой, Э.М. Раковской, 2004), К.В. Пашканга и др. (1969), а также в многих руководствах к проведению полевых практик частных физико-географических дисциплин (Исаченко А.Г., 1980 и др.). Комплексное описание геосистем на точках наблюдения необходимо не только при создании ландшафтных карт и профилей, но и при характеристики физико-географических районов, при обосновании проектов по экологической оптимизации природопользования, сохранению и восстановлению ландшафтного и биологического разнообразия и др.
Точки наблюденийподразделяются на: 1) точки комплексных описаний — основные, картировочные, опорные и 2) специализированные, или точки описания отдельных объектов и явлений (обнажений, родников, участков развития дефляции и т.д.)
Каждая комплексная точка характеризует фацию и её положение в системе единиц более высокого ранга - доминирующее в каком-то урочище или подурочище; субдоминантное, редкое.
Основные точки наиболее часто описываются при ландшафтном картировании. Их выбирают в типичных геосистемах так, чтобы добытые на основных точках сведения могли быть распространены на значительную территорию, либо на небольшие, но часто повторяющиеся геосистем (доминантные или субдоминантные). На основных точках делают описание рельефа, закладывают и описывают почвенный разрез и геоботаническую площадку, фиксируют характер и степень увлажнения. При необходимости уточнения диагностики или характеристики почв, отбирают их образцы, собирают для гербария незнакомые растения; определяют полное название фации; записывают некоторые другие данные (см. прил. 11)
Картировочные точки являются вспомогательными приландшафтном картировании. Они служат для экстраполяции данных, полученных на основных точках, на аналогичные по внешнему виду участки. Наблюдения на них проводятся по сокращённый программе и их результаты фиксируются в специальной (картировочной) форме бланка (см. прил. 10) или в дневнике. Для определения почвы вместо разреза делают неглубокую прикопку. Фитоценоз записывают по доминирующим видам без заложения геоботанической площадки.
Опорные точки или «ключи» отличаются подробностью наблюдений и описаний. Используются для изучения геофизических и геохимических характеристик геосистем, позволяющих выявлять процессы функционирования и динамики природных процессов. На них отбирают образцы для сопряжённых анализов (почв, почвообразующих и подстилающих пород, растений и т.д.). Проводят качественную и количественную характеристику почвенных горизонтов и ярусов биоценозов, в.т.ч. корневых систем травяного покрова и почвенной фауны.
Порядок нумерации точек в каждой экспедиции во время практики должен быть индивудуальным (возможно с использованием буквенных индексов), чтобы исключить путаницу в собранных материалах. Он строго соблюдается при нанесении точек на карту, в бланках, в дневниках и описях образцов.
Наблюдения производятся преимущественно на основных точках, закладываемых в наиболее типичных местах всех фациальных структур, пересекаемых маршрутом. При чисто картировочных работах описания ведутся с таким расчётом, чтобы каждый из типов фации встречающихся на участке был полностью описан не менее трёх раз (если геосистемы не единичны) в 4 - 6-кратной повторности по каждому индивидуальному контуру. Особенно часто такие описания следуют в начале картирования, когда ещё не ясны руководящие диагностические признаки фациальных типов (в дальнейшем их можно заменить менее детальным описанием на картировочных точках). Все ландшафтные структуры, пересекаемые профилем, описываются полностью на основных точках (если в этом есть необходимость, — наблюдений за отдельными компонентами на специализированных точках). При тематических изысканиях описание типов геосистем ведется с учетом правила случайной выборки индивидуальных контуров геосистем одного и того же вида: большой (более 20 - 30 элементов выборки) или малой (менее 20 - 30 элементов). Ландшафтоведу, географу и геоэкологу в поле приходится иметь дело главным образом с малыми выборками, а также с редкими и единичными (уникальными) геосистемами, изучать которые необходимо полностью, всю совокупность компонентов с особой тщательностью и большой кратностью повторений.
Более детальное изучение территории возможно лишь в процессе проведения полустационарных и стационарных исследований на «ключевых» участках, пробных площадях и укосных (или учётных) площадках.
«Ключевые» участки, выбранные при рекогносцировки исследуется более детально, чем остальная территория. В ландшафтоведении под «ключевым» участком подразумевается площадь, не связанная в своих рамках с границами геосистем и имеющая любую форму. При картировании локальных геосистем «ключевым» участком обычно является географическая фация или простое урочище. При картировании региональных геосистем выборочно изучаются довольно обширные территории, типичные для таксономических единиц более высокого ранга. Такие участки называют «ключевыми» полигонами и могут находиться в одном ландшафте, реже — охватывать участки различных ландшафтов. Картирование «ключевого» участка проводится в наиболее крупном масштабе и с большой подробностью комплексныхописаний, преимущественно закладываются основные или опорные точки.
Пробные площади закладываются при изучении древесно-кустарниковой растительности или определении подземной фитомассы травяных сообществ, и их границы не выходят за пределы изучаемой геосистемы.
Укосные (или учётные) площадки закладываются при изучении продуктивности геосистем. На них осуществляется укос наземной фитомассы травяных сообществ, сбор мортмассы ветоши (степного «войлока»). Форма площадок квадратная, размером 0,5 м на 0,5 м (реже 1 м на 1 м). Располагаются укосные площадки в типичных фациях с повторность, которая должна обеспечить достаточную точность результатов, обычно с 3 — 5 или 10-кратной повторностью, когда укосы производятся через определённый интервал времени.
4. Фиксация полевого материала осуществляться в полевом дневнике и на заранее заготовленных бланках со строгим делением объёма учитываемых признаков. Описания (помимо дневниковых) должны содержать как можно меньше словесного материала: все сведения о геосистемах подвергаются позиционному цифровому кодированию (введение шкал значений признаков, нормирование признаков). Шкалы значений признаков разрабатываются до выезда в район практики с учётом стоящих перед отрядом задач. Примерный свод классификаций признаков, необходимых для проведения описаний на точках наблюдения, предлагается в приложении 4.
Если основная часть полевого материала фиксируется на бланках, то в дневниках, записываются лишь специализированные точки, наблюдения по маршруту, между точками, поконтурная характеристика, выявленных геосистем, более сложных, чем фация (она описывается на бланке). Необходим ежевечерний просмотр полевых записей с целью контроля их полноты и правильности и первичных обобщений материалов.
При описаниях на точках наблюдения можно с успехом использовать не только общепринятые бланки (см. прил. 6 - 10), но и заранее заготовленные табличные бланки, образец которых представлен в приложении 5. Заполнение таблицы осуществляется по мере прохождения маршрута (профиля) от точки к точке. Основой фиксации полевого материала должны стать предварительно утвержденные своды классификаций основных признаков, прослеживание которых во всех типах геосистем строго предписывается программой исследований. Имея их на руках, наблюдатель может легко заполнять таблицы цифровыми индексами нормированных признаков.
Полевая информация накапливается также в виде рабочих карт, карт «ключевых» участков, журналов микроклиматических, гидрологических и прочих наблюдений, эскизов профилей, зарисовок, фотографий, образцов и гербариев.
Карты «ключевых» участков должны характеризовать наиболее типичные, закономерно повторяющиеся на территории съёмки сочетания геосистем. Съёмка их производится с большей точностью и в более крупном масштабе, чем остального района исследования. Площадь закладываемого участка не должна быть слишком большой (это затрудняет съёмку) и, вместе с тем, она призвана отражать все наиболее важные особенности локальной ландшафтной структуры (обычно 100 м2 или 2500 м2).
5.Обработка первичной полевой информации (систематизация, приведение к виду, удобному для получения выводов) ведется по следующим основным направлениям: а) классификации геосистем, б) карты, в) профили, г) графики и диаграммы, д) вещественные и энергетические балансы, е) модели, ж) математическая статистика (построение рядов распределения, подсчёт средних, корреляционный, регрессионный, дисперсионный и другие анализы).
Работа над ландшафтной картой и классификацией геосистем в послеполевой период продолжается по линии уточнения и детализации ранее существовавших материалов, подведения количественных характеристик, составления ряда ландшафтно-оценочных и частных физико-географических карт и классификаций по результатам наблюдения на точках и маршрутах: (карты современных физико-географических процессов, карты распределения элементов микроклимата (среднесуточные, почасовые и др.), карты запасов гумуса и элементов пищи растений в почве и другие. И карты, и классификации призваны давать «максимальное число утверждений о нужных нам свойствах геосистем».
Комплексные ландшафтные профили (Арманд, 1975; Пашканг и др., 1969; Жучкова, 1977; Жучкова, Раковская, 2004) в период обработки строятся на основе полевых эскизов с учетом уточненной и детализированной классификации геосистем, данных анализа компонентов на точках наблюдения, других Материалов, полученных в результате статистической обработки полевой информации (балансы вещества и энергии, средние и т. п.). Они содержат сведения (см. прил. 13): 1) об устройстве земной поверхности; 2) о типах почв и мощности почвенного покрова; 3) о растительности (типах ассоциаций и их границах); 4) о почво- и рельефообразующих породах; 5) о глубине грунтовых вод; 6) о характере сопряжения геосистем разных рангов и типов; 7) графики изменения: а) элементов микроклимата, б) биомассы, в) запасов гумуса, г) кислотности почв (их выщелоченности, смытости и др.); 8) ландшафтную карту припрофильной полосы шириной до 10 - 100 м и более в зависимости от масштаба съёмки; 9) точки комплексных наблюдений; 10) данные наблюдений на точках, помещённые в виде таблицы под профилем.
Таблица, приложенная к профилю, даёт возможность установить главные особенности закономерного изменения каждого изучаемого признака вдоль линии профиля, от одного типа геосистемы к другому,
Для обработки первичной полевой информации, полученной в маршрутных, полустационарных и стационарных условиях, весьма важными являются также различные табличные, графические и математико-статистические методы, ряд особенностей, использования которых предложен в работе Д.Л. Арманда (1975), а также в учебниках для студентов географических факультетов университетов (Архипов и др., 1976). и агрономических специальностей сельскохозяйственных вузов. Они обладают значительными возможностями в области систематизации и свертывания цифровой информации и представляют исследователю очень ценный материал для получения дальнейших эмпирических и теоретических выводов и практических разработок.
6. Результаты полевых исследований, через стадию эмпирических выводов доводятся до уровня «истинно теоретических выводов» — установления теоретических закономерностей.
Они позволяют решать многие вопросы палеогеографии (установление возраста, генезиса, эволюции геосистемы), современной структуры ландшафтов и прогнозировать динамику и эволюцию локальных геосистем. Главными вехами на пути получения необходимых выводов могут служить следующие этапы, отмеченные Д.Л. Армандом (1975); а) установление эмпирических закономерностей («это так, но почему - не знаю»), б) установление гипотетических закономерностей («предполагаю, что это можно объяснить следующим образом»), и в) установление теоретических закономерностей («это с несомненностью вытекает из таких-то основных законов природы»).
5.2. Ландшафтные исследования на основных типах местности
степных ландшафтных провинций Волгоградской области
Для каждого типа местности ландшафтные исследования имеет свою специфику, которую необходимо учитывать при планировании полевых работ.