методы исследований, книга. Высшее профессиональное образование
 Скачать 11.53 Mb.
|
|
§га, но не реже, чем через 50 см. В случае большой мощности горизонта из него берут два-три образца. Образец вырезают ножом, а если почва рыхлая, то его насыпают в специальные мешочки или заворачивают в крафтовую бумагу. По вертикали образец не должен быть более 10 см. Исключение делается только для пахотного • горизонта, который берется на всю его мощность. В бланке записывают номер образца и глубину от поверхности его верхней и ;нижней границы, например: 1) 0—22; 2) 25 — 30; 3) 35 — 45 и т.д. t 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 1 дм3. Если же это массовые агрохимические 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 записывают название экспедиции, номер точки, мощность горизонта и глубину взятия образца (в виде дроби), дату, фамилию собравшего. Этикетку заполняют простым карандашом, свертывают внутрь написанным и кладут так, чтобы она минимально пострадала при перевозке. Если образец упаковывают в бумагу 165  (обычно в крафтовую), то этикетку заворачивают в угол листа или закладывают иначе, но так, чтобы она не соприкасалась непосредственно с образцом. В мешочках этого избежать не удается.Геологические сборы тоже должны иметь определенную цель. Образцы могут брать 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 документируют и упаковывают. Археологические или единичные интересные фаунистические находки 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 раскопку вести нельзя, а нужно сообщить о находке археологам. Палеогеографические образцы собирают в том случае, если обследуемое обнажение или разрез представляют особый интерес для установления стратиграфии отложений и палеогеографии четвертичного 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 (чтобы не захватить в один образец разновозрастные горизонты). Очень велика также требовательность к чистоте образца (для упаковки используют пергамент или кальку). Большая частота взятия образцов по обнажению — также необходимое условие их полноценности. Размеры образцов могут быть очень небольшими. Образцы воды берут для сопряженных геохимических анализов либо просто для характеристики вод территории. Нередко пользуются стеклянными бутылками объемом 0,5 л. На каждой точке обычно берут 2 л, т.е. четыре бутылки. Тщательно вымытые бутылки в последний раз ополаскивают водой из того источника, откуда будет взята проба, заливают доверху и закрывают резиновой соской. К горлышку привязывают этикетку. Транспортируют бутылки в обычных деревянных или металлических ящиках с ячейками. В последнее время стали широко применять 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) берут, как правило, не на одной точке, а на нескольких, по катене — от элювиальных фаций до супер-аквальных. Образцы почв, в отличие от описанного выше способа, применяемого в ландшафтном профилировании и картографировании, для ландшафтно-геохимических анализов берут не из средней час- 166 I ти генетического горизонта, а по всей его мощности. Рекомендует- I ся 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, чтобы общая масса образца достигала 0,5 кг. При ■ очень малой мощности горизонта борозды вообще не получается, приходится выбирать почву ножом 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 др.), отбирают среднюю пробу в 50 г для спектрального полуколичественного анализа. Отдельно отбирают 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 берут образцы с ненарушенной структурой. Это должны быть микромонолиты, помещенные в маленькие коробочки. После просушки образца свободное пространство в коробочке закладывают ватой или бумагой для сохранения структуры почвы при транспортировке. Для каждого почвенного горизонта рекомендуется определить объемный вес и полевую влажность почвы (А. А. 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 берут таким образом, чтобы сухая масса со- I ставляла 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 берут из модельных деревьев (см. раз-Дел 3.7). Из каждого отрезка ствола отпиливают для анализов пластинку толщиной 1 — 2 см, массой 1,5 — 2 кг. Она же служит для выявления процесса роста дерева (по годовым кольцам). Образцы Кустарников берут по тому же принципу, что и древесных пород. Для определения аналитических данных смешанного травяного •Покрова можно использовать укосы пробных площадок. Помимо этого представляет интерес взятие проб отдельных видов растений, особенно доминантов. Из более редких растений предпочтение отдается тем, у которых развита глубокая корневая система. 167 I    При этом у кустарничков и полукустарничков с одревесневшими стеблями стебли берут отдельно от листьев. Корни лучше собирать после срезания надземной массы растений. Их осторожно подкапывают и вытаскивают, несколько раз (по мере сушки) отряхивают от земли, чистят мягкой щеткой, но не моют, чтобы избежать выщелачивания части веществ. Толстые и тонкие корни, как отмечалось, берут отдельно. Все образцы эти-кетируют, сушат, затем измельчают ножницами или руками. Пробы воды берут из шурфа, а также из родника, ручья, реки, озера, расположенных в нижней части изучаемой катены. Донные отложения и образцы водных растений (и животных) отбирают после комплексного описания водоема (с профильной зарисовкой). Их быстро просушивают, чтобы остановить микробиологические процессы, могущие повлиять на результаты анализов. Фотографии, сделанные в поле, могут служить дополнительным документальным фактическим материалом. Основное требование при этом — точная привязка и датировка кадров (где и когда сделан снимок). Эти сведения обычно записывают в дневнике вместе с замечаниями о содержании кадра. Возможности получения точной документальной информации с помощью фотографий непрерывно возрастают вместе с развитием техники фотографирования (различные системы фотоаппаратов, широкоугольные объективы, телеобъективы, насадочные кольца для макросъемок, цветная фотография, приспособления для получения моментального фотоизображения и т.д.). Применяются также кино- и видеосъемка. 3.9. Ландшафтное профилирование Ландшафтное профилирование — один из основных методов комплексных физико-географических исследований. На комплексных профилях особенно ярко выявляются ландшафтные катены — ряды сопряженных фаций и урочищ, составляющих морфологическую структуру ландшафтов, определяются доминирующие, субдоминантные и дополняющие урочища и их приуроченность к формам рельефа, литологии, уровню залегания грунтовых вод и т.д. По конкретным наблюдениям на профиле возможно выявить закономерности, присущие более крупным ПТК. Составление комплексных физико-географических профилей, изучение 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. 168 Выбор линии профиля производят так, чтобы профиль пересек все наиболее характерные для исследуемой территории формы рельефа, отразил разнообразие геологического строения и современного растительного покрова. Наиболее типичное заложение профиля, по М. А. Глазовской, — | от местного водораздела к водоприемнику (ручью, речке, озеру) изображено на рисунке 27. М. А. Гл азовская (1964, 2000) рекомендует закладывать необходимый и достаточный минимум точек, где помимо комплексных описаний отбирают 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 закладывают две точки (в трансэлювиальной и трансэювиально-аккумулятивной фациях) или одну, если аккумуляция не выражена. Ниже закладывают точки в супераквальной фации поймы и далее — в субаквальной фации водоема. Если есть надпойменная терраса, то как минимум одну точку закладывают 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 дета-   ли и затушевать основную картину изменения распределения элементов в вертикальном профиле катенарно сопряженных фаций.Линии традиционных ландшафтных профилей выбирают по такому же принципу, но помимо точек отбора образцов для сопряженных геохимических анализов (эти точки, очевидно, следует считать опорными) закладывают 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 точку, а на других ограничиться комплексным описанием и на некоторых из точек отбором почвенных образцов. Гипсометрическая кривая профиля, к которой привязывают 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 закладывают на основных элементах рельефа, полученные на них данные записывают в бланки и наносят условными обозначениями на гипсометрическую кривую профиля. При прохождении профиля важно не только произвести описания на точках, но и выявить все природные территориальные комплексы в их иерархическом соподчинении. Описание комплексов, более сложных, чем фация, и характера границ производят в полевом дневнике как дополнение к бланковым описаниям фаций. Сам профиль изображают в дневнике схематически, но непременно наносят на него все точки комплексных описаний, данные о геологическом строении, почвах и почвообразующих породах, растительности, грунтовых водах, а также границы ПТК. При вечерней обработке материалов на базе (или временной стоянке) линию профиля вычерчивают в избранном масштабе на миллиметровке и наносят все имеющиеся данные, в том числе данные бурения и др. 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 исследований. Нанесенные в соответствующем порядке над линией профиля метеоданные помогут выявить закономерности изменения ПТК, связанные с экспозицией и крутизной склонов, относительными превышениями. В зависимости от масштаба работ меняется 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 более крупного масштаба, более детально вскрыва- 170 [ ющими связи между компонентами природы и более мелкими ' комплексами. Крупномасштабные профили сами по себе доста-i точно детальны, но при необходимости и они могут «раскрывать-Iся» более подробно на отдельных характерных участках. Метод профилирования применяется не только для изучения | структуры ПТК и картографирования, но и для прослеживания процессов функционирования и динамики природных комплексов. Применение компьютерной технологии для математической обработки материалов профилирования потребовало регулярного i шага обследования большой частоты, что и осуществляется в настоящее время на ряде стационаров, например на Архангельском стационаре географического факультета МГУ. Главная цель составления профилей — выявление взаимосвязей внутри природных территориальных комплексов и сопря-} женности комплексов друг с другом. Эти задачи наиболее успеш-I но могут быть решены с применением геофизических, геохи-[1 мических и математических методов исследований. Окончатель-[ ные ответы зачастую зависят от результатов обработки полевых | данных. 3.10. Полевое ландшафтное картографирование Ландшафтные карты (при крупном и среднем масштабах ра-| бот) или карты физико-географического районирования (при мел-L. ком масштабе) являются нередко основным результатом комп-I лексных физико-географических исследований. Методика крупно-Iмасштабного ландшафтного картографирования хорошо описана I у А.А.Видиной (1962) и К.А.Дроздова (1989). Начинается эта работа с заложения на местности опорного ланд-I шафтного профиля. На этом профиле производятся наиболее тща-( тельные и детальные наблюдения, поэтому почти все точки этого I профиля основные и одна или несколько — опорные. В зависимо-(.. сти от сложности строения территории может быть заложен один | или несколько опорных профилей. Дальнейшая работа по картографированию заключается в закладке менее детально изучаемых рабочих профилей и в равномерном заполнении территории точками наблюдений, выбранными в типичных фациях, в рисовке или в проверке отдешифриро-ванных ранее контуров ПТК и в описании природных комплексов более сложных, чем фация. Маршруты прокладывают таким образом, чтобы они равномерно покрыли территорию и пересекли все типы выявленных контуров. Если предварительного дешифриро-I вания не производилось или отдешифрированные контуры недо-I статочно дробны, в поле производят поиски и наносят границы ПТК. Задача эта не всегда простая, так как степень выраженности 171    / 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 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. Он заключается в следующем. Посредине расстояния между двумя точками, характеризующими разные природные территориальные комплексы, закладывают третью. Третья точка по своей характеристике должна быть близка либо первой, либо второй; тем самым интервал для поиска границы сократится вдвое. Посредине оставшегося для поисков участка закладывают следующую точку, и так до тех пор, пока расстояние между соседними точками на местности не уменьшится на карте до 10 мм. После этого поиски границы прекращают, а саму границу проводят 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 проверенные 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 определяют еще до выезда в поле и при рекогносцировке, исходя из масштаба работ, степени сложности территории, качества картографической основы и наличия или отсутствия достаточно качественных аэро-фотоматериалов. Основное требование при этом — необходимое 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 172 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. Из табл. 15 следует, что при крупномасштабной съемке не рекомендуется до конца использовать разрешающую способность Rap's ты, 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. Методика составления карт разных масштабов различна. При крупном масштабе (1: 200— 1: 100 000) производят сплошную съемку. Начинается она с заложения опорного комплексного профиля и осуществляется далее путем пеших маршрутов с зало-\ жением дополняющих профилей и отдельных точек фациальных Iописаний (основных и картировочных) с последовательной отра-I боткой всех участков картируемой территории. Размещение точек I при этом должно быть лишь относительно равномерным. Важно, [ чтобы не оставалось крупных «белых пятен» и чтобы на каждый      вид ПТК было составлено подробное и достоверное описание. На участках со сложной морфологической структурой густота заложения точек, естественно, возрастает. Материалы аэрофотосъемки достаточно ярко выявляют однородные или неоднородные в природном отношении участки территории и помогают рационально разместить точки описаний. При среднем масштабе (1:200 000— 1: 1 000 000) съемку производят на детально исследуемых ключевых участках (также с применением профилирования) и ведут маршрутные исследования, в процессе которых выявляют (или проверяют ранее отдешифриро-ванные) границы ПТК и составляют характеристики природных комплексов по пути следования. На остальную территорию карту составляют в полукамеральных условиях на базе экспедиции с использованием полевых наблюдений и имеющихся картографических и аэрофотоматериалов. При мелком масштабе (мельче 1:1 000 000) карту составляют практически целиком в камеральных условиях. В поле лишь выявляют или проверяют те участки границ, которые могут быть пересечены маршрутом. Сеть точек на местности гораздо более разреженная. Масштаб карты обусловливает возможность отображения на ней ПТК различных рангов. Так, фациальное картирование возможно только для самых крупных масштабов, не мельче 1:2000. В масштабах 1: 5000— 1: 25 000 изображают подурочища и урочища. В обобщенных крупных масштабах (1: 50 000— 1:100 000) уже не каждое урочище может быть изображено на карте. Часто приходится объединять контуры в группы урочищ или картировать местности. То же относится и к среднемасштабным картам (1:200 000— 1:1000 000). Мелкий масштаб (мельче 1:1 000 000) дает возможность изображать либо ландшафты, либо их типологические группировки. Способ размещения точек по регулярной сети квадратов, по нашему мнению, не рационален. Во-первых, в ячейки квадратов могут «провалиться» малые субдоминантные или дополняющие ПТК, без которых характеристика вмещающего их комплекса будет неполноценной. Во-вторых, на обширных по площади доминирующих ПТК густота точек, заложенных по квадратам, может оказаться избыточной и приведет к излишней трате времени и средств на полевое обследование. Кроме того, надо дифференцировать автономные (элювиальные) и подчиненные (аккумулятивные) комплексы. Сетку квадратов применяют в особых случаях, когда необходимо абстрагироваться от уже известной нам ландшафтной структуры (исследовать как бы неизвестную территорию или территорию с незаданными параметрами), либо, наоборот, когда территория очень хорошо известна. Например, геоинформационные системы представляют собой сетки квадратов, в которых каждый квадратик (пиксел) охарактеризован во всех слоях ГИС И тем не менее лучше и для ГИС использовать ландшафтную кар- 174 ту, так как она способствует выявлению связи структуры с функционированием ландшафта, хороша для согласования контуров отраслевых карт. 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 исследований (табл. 16). Разделение территории по степени сложности почвенной съемки (в порядке нарастания сложности) имеет следующий вид: / 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.   // категория: а) степные территории с рельефом, расчлененным на ясно обособленные элементы с однообразным на них почвенным покровом. Контуры почвенных комплексов занимают не более 10 %; б) территории I категории с площадью почвенных комплексов 10 — 20%.
Vкатегория: 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. 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 сложности территории, исходя из сложности морфологической структуры ПТК. Такие попытки имеют место, но в виде утвержденных инструкций они пока отсутствуют. Так что для предварительных расчетов требуемого времени и средств для ландшафтной съемки можно пользоваться разработками почвоведов. Однако комплексное описание фации сложнее, чем описание почвы, поэтому сред- 176 няя норма выработки на ландшафтной съемке меньше, чем на почвенной. Впрочем, нормы эти тоже еще не разработаны и не установлены. А. А. Видина (1962, 1983) считает, что, составляя карты крупного масштаба, один съемщик может сделать в день 10— 12 полных комплексных описаний (см. рис. 28), а вместе с картировочны-ми точками до 20—23. Количество описаний точек сокращается до 7—8, если необходимо совершать значительные переходы. И при больших, и при малых переходах 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). Принципиальную схему этого расчета можно использовать для подобных расчетов любого масштаба картографирования любой территории. В статье И.И.Мамай (1997) дается подробный анализ расчета стоимости ландшафтного картографирования. Там же указано количество точек комплексного описания при разных съемках. Отметим, что разные ландшафты (равнинные или горные, пустынные или тундровые, плакорные или пойменные и т.д.) обладают разными вариантами иерархической организации, т. е. разными степенями фрактальности. Поэтому в одних случаях выявляют лишь количество соподчиненных единиц (фаций, урочищ, подурочищ и т.д.), в других картина оказывается более простой, поскольку выпадают какие-то единицы (например, подурочища или местности). Или, 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 нее рамки, а надо найти способ наиболее адекватного отражения реальности на карте и в пояснительном тексте. ГЛАВА 4 |