3 курс / 2 семестр / Методы изучения экологии животных и растений / metody_polev_ekol_issl_2014

Таблица 13.42. Оценка качества окружающей среды в баллах по интегральному показателю стабильности

развития животных

		Коэффициент асимметрии согласно бальной оценке
Класс	1 (чисто)		2 (относительно	3 (загрязнено)	4 (грязно)	5 (очень
			чисто)			грязно)
Рыбы	< 0,35		0,35 – 0,40	0,40 – 0,45	0,45 – 0,50	> 0,50
Земноводные	< 0,50		0,50 – 0,55	0,55 – 0,60	0,60 – 0,65	> 0,65
Млекопитающие	< 0,35		0,35 – 0,40	0,40 – 0,45	0,45 – 0,50	> 0,50

13.3.3.2. Зоологические индикаторы степени нарушенности экосистем

Б.В. Виноградов и др. (1993) выделяют три уровня нарушения экосистем по их глубине и необратимости.

–Зона экологического риска (Р) включает в себя территории с заметным снижением продуктивности и устойчивости экосистем, нестабильности, ведущей к спонтанной деградации экосистем, но еще с обратимыми нарушениями. Деградация земель наблюдается на 5-20% площади.

–Зона экологического кризиса (К) включает территории с сильным снижением продуктивности и потерей устойчивости, трудно обратимыми нарушениями экосистем. Деградация земель наблюдается на 20-50% площади.

–Зона экологического бедствия-катастрофы (Б) включает территории с почти полной потерей продуктивности, практически необратимыми нарушениями экосистем. Деградация земель превышает 50% площади.

Зоологические критерии зон экологического бедствия могут рассматриваться как на ценотических (видовое разнообразие, пространственная структура, трофическая структура, биомасса, продуктивность, энергетика), так и популяционных (пространственная структура, численность, возрастной состав, поведение) уровнях. Зона риска индицируется по этологическим критериям начальной стадии нарушения (синантропизация, потеря стадного сведения, изменение путей миграции). Зона кризиса характеризуется нарушением структуры популяций, групп и стай, сужением распространения и обитания, нарушением размножения. Зона бедствия отличается исчезновением мест местообитания, отдельных стаций, массовой гибелью возрастных групп, резким ростом численности синантропных и нехарактерных видов, интенсивным увеличением антропозоонозных и зоонозных заболеваний (таблица 13.43).

320

Таблица 13.43. Зоологические индикаторы зон экологической нормы (Н), риска(Р), кризиса (К) и бедствия

(Б)

	Индикатор		Н	Р	К	Б
Падёж домашних животных (%)			Случайно	Спорадически	Регулярно	Массово
			(<10)	(10–20)	(20–50)	(>50)
Биоразнообразие (уменьшение		в %	<5	10–20	25–50	>50
от исходного)
Плотность	популяции	вида-
индикатора и антропогенной нагрузки			<10	10–20	20–50	>50
(уменьшение в % от исходной)
Численность популяций диких север-			>6	2–4	0,5–2	<0,1
ныхоленей (головна 1000 га)
Численность популяций сайгаков (%			>90	60	20–40	<10
от нормальной)
Плотность популяций мышевидных
грызунов – вредителей посевов и пе-			<50	50–100	100–500	>500
реносчиков болезней (% от нормы)
Биомасса почвенной мезофауны (%			>90	60–80	30–50	<20
от нормы)
Численность	почвенных микроарт-		>90	60–80	40–60	<20
ропод (% от нормы)

Определение состояний нормы, риска, кризиса и бедствия экосистем основано на многолетних стационарных и полустационарных исследованиях динамики их нарушения и восстановления, измерения показателей состояния в зависимости от степени антропогенной трансформации в разных экологических условиях.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Алимов А.Ф. Элементы теории функционирования водных экосистем. СПб.: Наука, 2000. 147 с.

Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: научный и образовательный аспекты: Материалы Всерос. науч. школы, 24-25 ноября 2005 г. Вып. 3 / Редкол.: Т.Я. Ашихмина и др. Киров: Старая Вятка, 2005. 291 с.

Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Под ред. Р. Шуберта. М.: Мир, 1988.

350 с.

Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / О.П. Мелехова, Е.И. Егорова, Т.И. Евсеева и др.; под ред. О.П. Мелеховой и Е.И. Егоровой. М.: Издательский центр «Академия», 2007. 288 с.

321

Булохов А.Д. Экологическая оценка среды методами фитоиндикации. Брянск: Издательство БГПУ, 1996. 104 с.

Бязров Л.Г. Лишайники в экологическом мониторинге. М.: «Научный мир», 2002.

336 с.

Вернардер Т.Б., Сибирякова М.Д. Определение типов леса по растительным индикаторам. М.-Л., 1957. 157 с.

Викторов С.В., Ремезова Г.Л. Индикационная геоботаника: Учеб. пособие. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988. 168 с.

Виноградов Б.В. Количественные методы изучения природной среды. М.: Мысль, 1979. 285 с.

Виноградов Б.В., Орлов Б.В., Снакин В.В. Биотические критерии выделения зон экологического бедствия России // Известия РАН, 1993. №5. С. 77-89.

Виноградов Б.В. Растительные индикаторы и их использование при изучении природных ресурсов. М.: Высшая школа, 1964. 327 с.

Горышина Т.К., Антонова И.С., Самойлов Ю.И. Практикум по экологии растений. С-Пб.: Изд-во С-ПГУ, 1992. 140 с.

Гроздов Б.В. Лесные травы их индикаторное и кормовое значение. М.: Лесная пром-ть 1963. 37 с.

Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды. М.: Мир, 1979. 200 с.

Дьяченко Г.И. Мониторинг окружающей среды (Экологический мониторинг). Новосибирск, 2003. 64 с.

Загрязнение воздуха и жизнь растений / Под ред. М. Трешоу. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 536 с.

Захаров В.М. Асимметрия животных. М.: Наука, 1987. 214 с.

Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 330 с.

Ихер Т.П., Шиширина Н.Е., Курчакова О.А. Бентосные беспозвононые малых водотоков: Пособие по биоиндикацни качества речных вод. М., НП СХЭ, 2003.

Ларин И.В. Определение типов почв и сельскохозяйственных угодий по растительному покрову. М.: Сельхозиздат, 1953. 124 с.

Маслов А.А. Количественный анализ горизонтальной структуры лесных сообществ. М.: Наука, 1990. 160 с.

Мукмин М.Н., Шуравлев Э.А. Методы биоиндикации: учебно-методическое пособие. Казань: Казанский университет, 2011. 48 с.

Миркин Б.М., Розенберг Г.С. Количественные методы классификации, ординации и геоботанической индикации // Итоги науки и техники. Ботаника. М.: ВИНИТИ, 1979. Т. 3. С. 71-137.

Мэннинг У., Федер У. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений. М.: Прогресс, 1985. 143 с.

Папченков В.Г. Растительный покров водоемов и водотоков Среднего Поволжья. Ярославль: ЦМП МУБиНТ, 2001. 200 с.

Попов П.А. Оценка экологического состояния водоемов методами ихтиоиндикаци. Новосибирск: НГУ, 2002. 270 с.

Пчелкин А.В., Боголюбов А.С. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды: Методическое пособие. М.: Экосистема, 1997. 25 с.

322

Работнов Т.А. О применении экологических шкал для индикации эдафических условий произрастания растений // Журн. общ. биологии. 1979. Т. 40. № 1. С. 35-41.

Раменский Л.Г., Цаценкин А.И., Чижиков О.Н., Антипин Н.А. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М.: Сельхозизд., 1956. 472 с.

Растительные индикаторы почв, горных пород и подземных вод. М.: Изд-во АН

СССР, 1964. 390 с.

Семенченко В.П. Принципы и системы биоиндикации текучих вод. Минск: Изд-во «Орех», 2004. 124 с.

Трасс Х.Х. Классы полеотолерантности лишайников и экологический мониторинг // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. Т. 7. С. 122-137.

Туровцев В.Д., Краснов В.С. Биоиндикация: Учеб. пособие. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2004. 260 с.

Унифицированные методы исследования качества вод // Методы биологического анализа. Приложение 2. Атлас сапробных организмов. М.: Изд-во СЭВ, 1977. 227 с.

Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. 463 с.

Экология: учебно-методическое пособие к лабораторным и практическим занятиям / Сост.: Пьянзина Г.И., Денисова Я.В. Южно-Сахалинск: Изд-во СОИПиПКК, 2008. 64 с.

323

ГЛАВА 14. МЕТОДЫ ПОЛЕВЫХ ФИЗИКОГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

14.1. Методы дешифрирования космических снимков

Космические снимки в полевых исследованиях находят все большее применение. В настоящее время практически вся территория Земли покрыта общедоступными снимками, визуально сопоставимыми с топографическими картами масштаба 1:200 000. Дешифрирование космических снимков делится на ручное и автоматическое.

Ручное дешифрирование наиболее распространено на подготовительном этапе: выбор объектов исследования, первичное определение свойств и пр. Для этого обычно хватает одноканальных снимков, представленных в сети Интернет. Наиболее удобной программой для их получения в настоящее время является SASPlanet, которая позволяет скачивать в неограниченном объеме снимки с порталов Google, Bing, Яндекс, Космоснимки и др. Представленные космоснимки имеют разное разрешение: от 15 до 0,7 м/пикс. Наиболее предпочтительными являются снимки высокого качества, однако не для всех территорий они пока имеются в наличии. Так, например, Московская область практически полностью покрыта снимками высокого разрешения, а уже в 500 км от Москвы в Республике Мордовия их доля составляет около 50%. Для работы со скаченными одноканальными космоснимками наиболее пригодны программы ГИС (MapInfo, ArcView и др.) или навигации (OziExplorer и пр.), которые позволяют одновременно работать с картами, снимками и векторной точечной, линейной и площадной информацией, получаемой при полевых исследованиях.

Природные объекты дешифрируются по трем группам признаков: геоморфологические (форма, тень, размер), яркостные (фототон, уровень яркости, цвет, спектральный образ), структурные (текстура, структура, рисунок). Наибольшего результата можно добиться при совместном использовании космических снимков с топографическими и тематическими картами.

14.2. Методы геологических исследований

Перед полевыми исследованиями необходимо ознакомиться с существующими геологическими картами района и, по возможности, со всей имеющейся литературной и фондовой информацией. Весьма полезно посетить местный краеведческий музей, установить контакт с геолого-съемочными партиями и организациями, разрабатывающими то или иное минеральное сырье, а также побеседовать с местными жителями и выяснить, где они берут строительный материал, каковы условия водоснабжения поселка (глубина колодцев, их дебит, место расположения родников и т.д.).

324

Для проведения простейших полевых геологических наблюдений не требуется сложного снаряжения. Характер его в значительной степени зависит от места, где производятся работы, их продолжительности и ряда других условий.

Ниже приводится перечень основного геологического снаряжения: карта района обследования, горный компас, лупа, геологический молоток, барометранероид, водный термометр, рулетка, фотоаппарат, записная книжка, этикетная книжка, мешочки и оберточная бумага для образцов, зубило, перочинный нож, железная лопата.

Перед выходом в поле необходимо наметить объекты возможной встречи обнажений по картам и космическим снимкам. Особое внимание стоит уделить отмеченным на картам обрывам, промоинам; а также выходам коренных пород, которые нередко видны по космоснимкам (так, известняки хорошо выявляются по ярко-белой окраске).

Геологические исследования на равнинных территориях обычно ведут в районах развития гидрографической сети, поскольку на берегах рек и склонах оврагов главным образом можно наблюдать обнажения, т.е. выходы на дневную поверхность горных пород. Одновременно следует осматривать также и водораздельные пространства, задернованные части склонов и берегов долин, а также искусственные обнажения (карьеры, железнодорожные выемки, кюветы и т.д.). Это в конечном итоге дает материал для составления геологической карты всего водосбора исследуемой территории и позволяет уяснить влияние геологического строения на рельеф в целом и морфологию оврагов частности.

Нельзя ограничиваться изучением только геологических обнажений. Следует проводить наблюдения и над работой различных геологических факторов, определяющих характер рельефа земной поверхности. Наблюдения должны увязываться с морфологическими и геоморфологическими исследованиями. Рекомендуется делать в поле зарисовки описываемых объектов, составлять геоло- го-геоморфологические профили, на которых обычно хорошо выявляется взаимосвязь геологического строения и форм рельефа.

При геологических исследованиях района необходимо обращать внимание на морфологию оврагов и устанавливать ее связь с составом горных пород, в которые врезаны овраги. Например, в глинистом делювии овраги обычно узкодонные, каньонообразные, обладают отвесными стенками и резкими бровками. При чередовании рыхлых и твердых пород возникают ступенчатые перепады в дне оврагов, а стенки приобретают карнизообразный характер. Наличие водоносных горизонтов фиксируется не только выходами родников, но и присутствием оползней, заболоченностью берегов и склонов и гидрофильной растительностью.

Существенное внимание необходимо уделять выяснению геологических закономерностей в общем развитии рельефа при проведении геоморфологических исследований. Основной тип рельефа определяется взаимодействием двух геологических антагонистов – эндогенных и экзогенных сил, создающих и нивелирующих рельеф, т.е. необходима координация геологических и геоморфо-

325

логических исследований. Геологические данные необходимы для выделения генетических форм рельефа и их группировок (комплексов эрозионных форм и типов рельефа, ледниковых, эоловых, абразионных и т.д.).

Полевая документация. К числу основных полевых документов относятся: текстовой материал (записи в полевых книжках, зарисовки, схемы, карты, профили) и каменный материал (образцы минералов, горных пород и окаменелости ископаемых органических остатков). На карте фактического материала помечаются все точки наблюдений, абрис маршрута, местонахождение полезных ископаемых и предварительные контуры схематической геологической карты.

Для выяснения геологического строения изучаемой местности основное значение имеет правильное описание геологических разрезов и отбор образцов горных пород и палеонтологических объектов для последующей камеральной обработки.

К геологическим обнажениям относятся все типы выходов горных пород на поверхности земли – дневную поверхность. Различают естественные и искусственные обнажения. Первые обычно приурочены к берегам морей, рек, оврагов и горным сооружениям. Ко вторым относятся различные горные выработки – шурфы, канавы, штольни, карьеры для открытой разработки различного минерального сырья, кюветы дорог, стенки колодцев и т.д. Следует обращать внимание на все, даже незначительные выходы пород, как, например, высыпки из нор землероев, ямы от выкорчеванных деревьев и пр.

Необходимо фиксировать приуроченность обнажений к различным элементам рельефа. Это в ряде случаев дает представление о генезисе горных пород.

Прежде чем начинать изучение и описание обнажения, необходимо уяснить, как оно связано с рельефом, в коренном ли залегании находятся породы, не смещены ли они в результате тектонических причин или деятельности оползней, обвалов и т.д.

Если обнажение замаскировано осыпью, надо его расчистить. Если слой выветренных пород незначительной мощности, его удаляют геологическим молотком и лопатой. После расчистки обнажения приступают к его описанию. Указывается его точное местонахождение и порядковый номер; по карте с горизонталями определяются абсолютная высота обнажения над уровнем моря и относительное превышение над окружающим рельефом. С помощью барометраанероида или рулетки и рейки измеряют длину и высоту обнажения, выясняют общий характер и степень обнаженности. Наиболее полные и типичные обнажения фотографируют и зарисовывают. Следует сделать общий снимок разреза и крупным планом заснять характерные детали обнажения: слоистость, характер выветривания, размещение в породе палеонтологического материала и т.д.

Описание и документация разреза осадочных пород. Перед описанием следует осмотреть поверхность обнажения, обратить внимание на обломки гор-

326

ных пород в свежем и выветренном состояниях, поискать палеонтологический материал в осыпи, у подошвы обнажения.

Описание ведется послойно, причем обращается внимание на особенности контактов между смежными пластами. Описание каждого слоя дается по такой схеме: форма залегания (выдержанный пласт, прослойка, линза); название породы; цвет в сухом и влажном, в свежем и выветренном состояниях; вещественный состав; структура (зернистость, форма, размеры и характер поверхности отдельных зерен); текстура (слоистость, особенности плоскостей наслоения, включения – конкреции, друзы, жеоды, натеки, ископаемые остатки фауны и флоры); степень метаморфизации породы; контакт с подстилающим и перекрывающим слоями; изменение породы по простиранию; характер выветривания. В конце описания каждого слоя приводится мощность.

Мощность слоя, т.е. расстояние между кровлей и подошвой, определяется различными способами. В отвесно обрывающихся слоях мощность измеряется рулеткой, рукояткой молотка или мерной бечевкой. Мощность слоя, выходящего в различных пунктах склона долины, измеряется с учетом крутизны склона. Для этой цели используют барометр-анероид-высотомер или применяют упрощенное нивелирование с помощью рейки с прибитой к ней перпендикулярно планкой.

Необходимо различать истинную и видимую мощность. Истинная мощность – это мощность всего пласта от подошвы до кровли. Определяется она в том случае, когда обнажен весь пласт. Если же видна только часть слоя, то определяют мощность этой части, так называемую видимую мощность.

Если слои горных пород не горизонтальны, необходимо определить при помощи горного компаса элементы их залегания – простирание, падение и угол падения слоя.

Особое внимание при изучении осадочных пород следует обращать на характер слоистости. Слоистость возникает обычно одновременно с формированием осадка в определенной физико-геологической обстановке. Наблюдения за слоистостью позволяют уточнять и выяснять условия образования отложений. При ритмической слоистости необходимо отмечать последовательность слойков, их мощность, характер поверхности напластования, деятельности организмов и т.д. Наблюдения над слоистостью следует иллюстрировать зарисовками и фотографиями.

При описании обломочных образований отмечается размер зерен и обломков пород, их ориентировка, а также степень окатанности. Это в ряде случаев позволяет выяснить источник сноса и условия транспортировки материала.

В полевых условиях можно выявить некоторые физические свойства горных пород. Карбонатность, например, определяется действием 10% раствора соляной кислоты на породу, присутствие битуминозных веществ – действием бензина.

Описание обнажений сопровождается отбором образцов, который ведется также послойно.

327

В пластах значительной мощности образцы отбираются через различные интервалы, но так, чтобы были охарактеризованы все изменения состава породы. Образцы нумеруют и для каждого из них пишут этикетку по следующей форме: наименование организации, от которой ведутся исследования; номер обнажения и его местонахождение; буквенное обозначение слоя; номер и название образца; геологический возраст; дата и фамилия исследователя.

Интервалы взятия образцов определяются и составом пород. Так, например, для палинологического анализа свиты алевролитов (при средней мощности около 100 м), глин и пород, богатых органическим веществом, образцы следует брать через интервалы от 5 до 25 м. Из грубообломочных терригенных отложений образцы приходится брать чаще, т.к. эти породы обычно бедны спорами и пыльцой. Обязательно следует отбирать образцы из органогенных образований

– погребенных почв, угля, лигнита, торфа и т.д. Из четвертичных отложений образцы берутся с интервалами до 10-15 см. Не рекомендуется оставлять образцы открытыми, т.к. в них могут попасть споры и пыльца из воздуха.

При геологических исследованиях по определению относительного возраста пород ведущее значение принадлежит палеонтологическому – биостратиграфическому методу. Метод абсолютного датирования применяется в основном при изучении магматических и метаморфических пород, а также осадочных, лишенных органических остатков, так называемых «немых» пород. Из методов абсолютного летоисчисления основным является радиоактивный.

Полевые наблюдения и описание обнажений метаморфических и магне-

тических пород. Методы изучения этих пород иные, нежели осадочных. Особое значение здесь, наряду с визуальным изучением, приобретают геофизические методы, основанные на различии в физических свойствах пород. Широко применяется электроразведка, сейсморазведка, магниторазведка, гразиметрия, радиометрия.

При изучении интрузивных пород выявляют форму и время внедрения интрузивного тела, петрографический состав, текстуру, трещиноватость, зоны контактов, особенности внедрения и соотношения с осадочным комплексом пород, жильные тела и рудопроявления.

Для эффузивных образований, кроме того, прослеживается форма их залегания (потоки, покровы, дайки, прослои туфов, туффитов и т.д.) и выясняется генезис.

При исследовании метаморфических пород выявляются свиты и комплексы, их стратиграфические соотношения, первоначальный состав пород и степень кристаллизации.

Геологический возраст изверженных и метаморфических пород устанавливается по контактам с перекрывающими и подстилающими осадочными породами известного геологического возраста.

Методика составления графического материала. На основе изучения всех геологических обнажений составляется сводный стратиграфический разрез для обследованного района. На этом разрезе отражаются последовательность

328

залегания слоев от наиболее древних в основании колонки до молодых, состав горных пород, мощность и содержащиеся в породах ископаемые остатки. Колонка вычерчивается в виде вертикального столбца. Слева от колонки даются наименования слоев и индексы возрастных обозначений, справа – их мощность и краткая характеристика петрографического и палеонтологического состава с выделением руководящих ископаемых.

Каждый слой в колонке отделяется от ниже- и вышележащего в случае нормального залегания горизонтальной чертой, при стратиграфических перерывах и угловых несогласиях – волнистой чертой.

Различные слои в колонке обозначаются условной штриховкой и, кроме того, могут закрашиваться в зависимости от возраста общепринятым цветом геологической шкалы.

Геологические карты. При геологической комплексной съемке отчет сопровождается различными картами: обзорными, картой фактического материала, геологической, структурной или тектонической, палеогеографической, ли- толого-фациальной, гидрогеологической, полезных ископаемых и некоторыми другими более узкого назначения. Все карты составляются на топографической основе. Масштаб определяется степенью детальности исследований и целевым их назначением.

На геологической карте показываются распространение на дневной поверхности различных по возрасту геологических отложений и их взаимоотношения. Эта карта дает представление об истории геологических вопросов. При составлении геологической карты на топооснову в поле наносят все выходы горных пород. Для одновозрастных отложений указывают общий контур их распространения на дневной поверхности. Поле выходов одновозрастных пород закрашивают согласно принятому для этого возраста цветом геологической легенды и обозначают соответствующим буквенным индексом. Условными знаками отмечают взаимоотношение различных толщ и тектонические элементы пластов – падение, простирание, сбросы и т.д.

Карта четвертичных отложений обычно составляется отдельно от общегеологической. На ней отсутствуют более древние породы, а четвертичные даются с детальным расчленением.

Геологический профиль. Для лучшего понимания и чтения геологической карты ее обычно дополняют геологическими разрезами, профилями. Вначале составляется профиль по изогипсам геологической карты и таким образом выявляется рельеф поверхности по заданному направлению. Затем на профиль проектируются границы показанных на геологической карте стратиграфических горизонтов. Обычно геологический профиль дается вкрест простирания пород. Он отражает последовательность напластований, условия залегания пород, изменения их фациальных особенностей и мощность.

Горизонтальный масштаб профиля чаще всего отвечает масштабу карты, для вертикального допускаются произвольные превышения. Направления профиля обозначаются на карте буквами в начале и конце линии профиля. В

329