Сбор образцов и других натурных экспонатов 3 страница

случайного процесса (Е), не входящего в перечисленные.

Суммируя все факторы, получим уравнение

где 5 перед Z), и D₂ обозначает отсутствие (0) или наличие (1) возмущающего сигнала. Таким образом, если необходимо усилить сигнал одного из факторов среды, влияние других факторов долж-, но быть ослаблено. Например, при изучении воздействия на при­рост климатических факторов нам необходимо избавиться от вли-1 яния фактора возраста, а также внутренних и внешних для данно­го дерева и сообщества возмущающих процессов. Такая процедура носит название стандартизации. Устранение посторонних факто­ров производится различными статистическими методами, для чего разработаны специальные компьютерные программы, например ARSTAN (G.Cook, 1985).

Принцип экологической амплитуды. Этим принципом опреде­лено, что растения бывают наиболее чувствительны к факторам окружающей среды на широтных и высотных границах ареалов их распространения. Этим необходимо руководствоваться при отборе образцов, особенно для видов с широкой экологической ампли­тудой.

В соответствии с принципом выбора местообитания для отбора образцов необходимо выбирать такие фации, в которых прирост древесины наиболее чувствителен именно к тому фактору, кото­рый будет изучаться. Из этого следует, что для изучения повторяе­мости засух образцы для датировки следует отбирать в районах с недостаточным увлажнением.

Принцип перекрестного датирования. Данный принцип позволя­ет, сопоставляя серии приростов нескольких образцов, выявить

одинаковые серии, относящиеся к одному и тому же времени. Напри­мер, год постройки деревянного строения можно определить, сопо­ставляя серии приростов образцов древесины, взятых из этого строе­ния, с сериями приростов живых деревьев. Перекрестно датируя живую, умершую и погребенную древесину, отобранную в одном районе, можно построить довольно продолжительные региональ­ные дендрошкалы. В настоящее время в мире построено несколько абсолютных непрерывных хронологий до 10— 12 тыс. лет.

В неблагоприятных местообитаниях часто наблюдается выпаде­ние годичных колец, т. е. прирост древесины отсутствует в преде­лах отдельной части или всей окружности ствола. Поздние и ран­ние заморозки, временные засухи и другие условия, сопровожда­ющиеся последующим возобновлением прироста, часто приводят к образованию множественных колец, состоящих из нескольких «ложных». С помощью перекрестного датирования образцов, взятых из разных деревьев, но в одном местообитании, мы можем вы­явить такие кольца и избежать ошибки. Для этого также разработа­ны специальные компьютерные программы, например COFECHA (R. Holmes, 1983).

Принцип массовости заключается в том, что чем больше об­разцов взято с одного конкретного дерева и с большего коли­чества деревьев в пределах местообитания, тем более точными с точки зрения статистики будут полученные данные. С. Г. Шиятов, Е. А. Ваганов и др. (2000) рекомендуют отбирать образцы с 15 — 30 деревьев в пределах одного местообитания (в экстремальных услови­ях роста достаточно 10—15), а с каждого дерева — по двум радиу­сам. Опыт показывает, что в пределах многих фаций, особенно бо­лотных, количество деревьев может составлять всего 3 — 5 единиц. В таких случаях отбирают керны из всех существующих деревьев. Ландшафтно-дендрохронологическое исследование делится на

пять этапов.

На первом этапе важно четко определить основные цели и за­дачи будущего исследования: какие факторы, влияющие на при­рост деревьев, необходимо выявить в первую очередь, какова долж­на быть продолжительность хронологии и т.д. Полевые работы при ландшафтно-дендрохронологических исследованиях могут выпол­няться самостоятельно, а могут выступать как одно из направле­ний при комплексных физико-географических исследованиях.

Второй этап — выбор места отбора образцов и определение породы деревьев. В зависимости от поставленной задачи выбирают пробные площади. Они могут быть привязаны к доминирующим фациям разных ландшафтов, чтобы по полученным результатам можно было выявить синхронность (или асинхронность) колеба­ний прироста древесины в изучаемых ландшафтах в зависимости от общих изменений климатических условий. Очень часто пробные площади располагают по линии профиля, особенно когда основ-

^ная цель — выявление реакции древостоя на колебание уровня Грунтовых вод (подтапливание или осушение) и местных или мик­роклиматических условий под воздействием геотехнических си­стем (водохранилищ или осушительных каналов). При выборе пло­щадей необходимо руководствоваться принципом лимитирующе­го фактора, принципом экологической амплитуды и принципом выбора местообитания.

Выбор породы деревьев — также очень важный момент, по­скольку породы различаются между собой продолжительностью жизни, плотностью древесины, выраженностью годичных колец. Чаше всего для изучения временных изменений прироста древеси­ны на территории Восточно-Европейской равнины используют хвойные виды: сосну обыкновенную (Pinus sylvestris L.), ель евро­пейскую, или обыкновенную (Picea abies (L.) Karst.), ель сибир­скую (Picea obovata Ledeb.), лиственницу сибирскую (Larix sibirica Ledeb.) и европейскую, или опадающую (L. decidua Mill.), пихту сибирскую {Abies sibirica Ledeb.). Их древесина обладает невысокой ■плотностью, а границы колец видны хорошо. В горных районах это (могут быть сосна горная (Pinus montana (L.) Mill.), стланниковые древесные породы. Возможно использование дуба, ясеня, в мень­шей степени березы, черной ольхи, осины (в связи с затруднен­ностью прослеживания и измерения годичных колец).

На третьем этапе осуществляют отбор образцов — кернов. Кер­ны (цилиндрики древесины) для дендрохронологического анали­за берутся возрастным буром Пресслера. Для хвойных и листвен-jHbix пород применяют разные буры, отличающиеся маркой стали. "Кроме того, буры различаются по диаметру и длине; сейчас наи­более распространенными являются буры диаметром 5 и 12 мм и '.длиной 20, 25, 30, 40, 45, 50, 60 и 75 см. Если радиус дерева очень.большой, то сначала берут керн буром длиной до 40 см, а затем в это же отверстие вставляют более длинный бур. Керны берутся на высоте 1,0—1,3 м от земли. Сверление производится строго пер-■ пендикулярно к продольной оси дерева и так, чтобы бур прошел.через сердцевину или вблизи нее. Не рекомендуется брать керны с Деревьев больных, поврежденных или гнилых, за исключением тех случаев, когда выясняют влияние вредителей, заболеваний, Механических травм, пожаров и т. п. на прирост древесины. Коли­чество образцов, взятых с одного местообитания и из каждого де­рева, устанавливают принципом массовости. Необходимо отметить, что для каждой фации, в которой производится отбор образцов При ландшафтно-дендрохронологическом исследовании, обязатель­но выполняется комплексное физико-географическое описание. Керны очень хрупки, поэтому для их хранения и транспорти­ровки существуют различные приспособления. Из бумаги или по­лиэтилена изготавливают специальные контейнеры, внутренний 'Диаметр которых на 2 — 3 мм больше диаметра образца, затем их

■ Жучкою 161

помещают в картонные коробки. Можно использовать фотографи­ческие кюветы, вставленные одна в другую, с днищами, покры­тыми тонким слоем пластилина.

В некоторых случаях, когда из-за трещин и гнилей невозможно отобрать керны (сухостой, валеж, полуископаемая, строительная древесина), приходится брать поперечные спилы деревьев. Раньше спилы отбирались и со здоровых деревьев, однако в настоящее время это практикуется крайне редко. Кроме того, наиболее ста­рые одиночные деревья и лесные насаждения в европейской части страны, как правило, находятся под особой охраной.

На четвертом этапе производят первичную обработку данных: измерение ширины годичных колец, верификацию измерений методом перекрестного датирования (устранение ложных и фик­сация выпавших колец), а также стандартизацию хронологии, т.е. устранение посторонних факторов (главным образом фактора воз­раста дерева). В результате получают не абсолютные значения, а так называемые индексы приростов, которые анализируют на за­ключительном этапе.

Для подсчета ширины годичных колец существуют специально сконструированные полуавтоматические комплексы, включающие бинокулярный микроскоп, двигающийся столик с подключенным к нему приспособлением, преобразующим электронный сигнал в цифровой, прерыватель сигнала и компьютер со специальным программным обеспечением. Чтобы измерить ширину кольца, пред­варительно отшлифованный наждачной бумагой керн или спил закрепляют на столике. Вертикальную линию измерительной ли­нейки микроскопа совмещают с границей первого кольца, делают отметку, а затем перемещают столик с образцом древесины до границы следующего кольца и снова делают отметку. Данные авто­матически заносятся в компьютер. Точность измерений составляет от 0,01 до 0,05 мм (С. Г. Шиятов, Е. А. Ваганов и др., 2000). Соответ­ствующее программное обеспечение не только принимает измере­ния от столика, но позволяет сразу провести первичную обработ­ку и получить индексы приростов. Однако такая аппаратура стоит очень дорого и имеется пока не во всех научных учреждениях.

В обычной практике отшлифованные керны сканируют сканером с разрешением не менее 600 dpi. Изображение можно корректиро­вать, изменяя яркость, контрастность и другие параметры, чтобы границы колец были максимально различимы. С помощью специа­льных программ исследователь обозначает эти границы «мышью», а ширина колец (расстояние между отметками) рассчитывается уже автоматически. Данные представляют в виде колонки с абсо­лютными значениями приростов. Верификацию и стандартизацию хронологий проводят специальными компьютерными программа­ми, например уже упомянутыми COFECHA и ARSTAN. Эти две программы предоставляются бесплатно через сеть Интернет.

Существуют и еще нередко применяются простейшие методы ^: подсчета и измерения ширины годичных колец по кернам с помо­щью бинокулярной лупы (микроскопа) МБС-1 с 16- или 8-крат-яым увеличением, позволяющим достигнуть точности 0,05 — 0,1 мм. Этот метод достаточно трудоемкий, поскольку полученные дан­ные вводят в компьютер вручную, однако его можно применять И в полевых условиях для получения предварительных результатов. На последнем, пятом, этапе производится статистическая об­работка полученных индексов прироста. Выбор методов и способ представления окончательных результатов зависит от поставлен­ных на первом этапе целей и задач. Как правило, для сравнения хронологий между собой вычисляют коэффициенты корреляции, ковариации, синхронности и чувствительности. Применяют также кластерный, регрессионный и другие виды анализа. По материа­лам физико-географических описаний, а также используя метео-I данные, производят факторный анализ, позволяющий выявить факторы динамики приростов.

Результаты исследования представляют в виде графиков хроно-I логий — кривых прироста. Строят как индивидуальные, так и свод-[ ные кривые, которые получают путем осреднения данных по фа­сциям и урочищам. Хронологии для ПТК ранга местности и ланд-I шафта строят на базе хронологий доминирующих фаций. Для каж-Ього вида деревьев строят отдельные кривые приростов.

В отчет о ландшафтно-дендрохронологических исследованиях включают также данные статистического анализа (таблицы, гра-, фики, дендрограммы и т.д.). Точки отбора образцов целесообраз­но нанести на ландшафтный профиль или ландшафтную карту. На карту могут быть нанесены и результаты исследований в виде изо­линий одинакового прироста за определенный период (изоэпидоз). Методика и результаты ландшафтно-дендрохронологических 'исследований освещены в работах К.Н.Дьяконова (1975, 1979). /Собственно дендрохронологический метод исследований наибо­лее полно описан в следующих публикациях: Т. Т. Битвинскас (1974), А.А. Молчанов (1976), Методы дендрохронологии (2000, I отв. ред. С. Г. Шиятов, Е. А. Ваганов).

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 Использования территории.

Маршрутные наблюдения между точками комплексных описа­ний дополняют последние и фиксируются в дневнике. По своему. содержанию и объему они могут быть очень различными в зависи­мости от масштаба и целевого назначения исследований. При круп-; Ном масштабе точки комплексного описания зачастую закладыва­ются в соседних комплексах. По маршруту отмечают те небольшие

163 I

изменения, которые удается заметить по сравнению с уже опи­санной точкой, размеры и конфигурацию ПТК, характер перехо­да к другому комплексу. Если маршрут проходит через природные территориальные комплексы, в которых не запланировано комп­лексное описание точек вследствие того, что аналогичные комп­лексы уже были описаны ранее, то по маршруту делают краткую дневниковую запись вновь встреченных ПТК с элементами срав­нения с уже описанными.

Средний и мелкий масштабы работ характеризуются «разбро­санностью» точек, значительными расстояниями между ними, по­этому роль маршрутных наблюдений усиливается. Большое внима­ние уделяется морфологической структуре природных территори­альных комплексов, активным ландшафтообразующим процессам, характеру хозяйственного использования и антропогенным изме­нениям природных комплексов.

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 берут лишь те виды растений, которые требуют определе­ния. Каждый вид собирают в нескольких экземплярах (не менее трех) и укладывают в папку, в стандартные листы бумаги (30 — 40 см). На этикетке записывают название экспедиции, номер точки, усло­вия местообитания, дату сбора и фамилию собравшего. Сушку про­изводят в туго перевязанных гербарных сетках, подвешенных на воздухе в тени. В первое время ежедневно меняют не только про­кладки, но и сами «рубашки», в которых лежат растения (обычно это сдвоенные листы с клапаном). Позже, когда растения уже су­щественно подсохнут, можно ограничиться сменой только про­кладок. Впрочем, процесс сушки зависит от того, какие растения засушивают. Злаки, как правило, высыхают быстро, не доставляя хлопот, а какие-нибудь суккуленты будут мокнуть, чернеть, плес­неветь и т.д., и избежать этого очень трудно.

При сборе растений в гербарий следует соблюдать общеприня­тые правила: каждое растение берут целиком, включая верхнюю часть корневой системы; если растение слишком крупное, то в гербарий закладывают его отдельные характерные части. По воз-

можности в гербарий должны попасть и цветы, и семена (плоды) или хотя бы что-то одно.

Собранные растения сохраняют под условными названиями до полного их определения. Если можно надеяться определить неко­торые растения самим с помощью определителя или агронома, 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, собирают в значительном количестве. При крупномасштабных исследованиях, ориентирован­ных на оценку сельскохозяйственных земель, количество образ­цов, подлежащих различным видам анализов, определяется ин-струкцией почвенной съемки. В других случаях образцы могут быть I собраны в ином объеме, предусмотренном программой работ. Часть образцов берется только для повторного просмотра на базе (смот­ровые образцы). Они могут иметь произвольные размеры и упаков­ку, сокращенную документацию. Образцы же, предназначенные ^гдля анализов, должны быть весьма тщательно документированы, [ высушены и упакованы.

Почвенные образцы берут из каждого генетического горизон- §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

(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-

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.

Дата добавления: 2015-05-09