Фенологические наблюдения

Фенологические наблюдения имеют важное значение для многих отраслей народного хозяйства. Сроки зацветания, плодоношения дикорастущих растений необходимо знать животноводам, а также сборщикам лекарственного сырья. Установление санного пути, вскрытие рек, наступление весеннего паводка нужны для дорожного дела, водного транспорта. В полеводстве, садоводстве, огородничестве, пчеловодстве, лесоводстве и других отраслях народного хозяйства используются данные наблюдений над сезонными явлениями в природе.

Общие фенологические наблюдения особо важное значение имеют для правильной организации рыболовного и охотничьего хозяйства.

Фенологические наблюдения для научных целей служат, во-первых, методом изучения биологических  и географических объектов, во-вторых, методом установления фенологических закономерностей, использование которых  призвано повышать эффективность прикладных фенологических служб.

Руководит сетью фенологический сектор Географического общества с  помощью местных фенологических организаций. Фенологические наблюдения для научных целей организуют ботанические, зоологические и географические научные учреждения. Комплексные  фенологические наблюдения ведут также  государственные заповедники в  форме «летописей природы».

Традиционный метод фенологической информации – визуальные наблюдения, т. е. регистрация сроков наступления  сезонных явлений. С целью достижения сопоставимости фенологических наблюдений, проводимых разными лицами, издаются программы фенологических наблюдений, методические указания к ним, атласы фенофаз растений

Фенологические наблюдения – одна из наиболее доступных форм массовой краеведческой работы. Эти  наблюдения не требуют специальных  приборов и оборудования, могут быть легко организованы во многих уголках  природы по всему миру. Всюду, где  есть люди, интересующиеся изучением  природы - и горожане и жители сельской местности, и юные натуралисты и  пенсионеры, могут проводиться фенологические наблюдения. Данные фенологических наблюдений помогают агробиологическим и метеорологическим  станциям, научно-исследовательским  учреждениям полнее изучать разнообразие и закономерности динамики природы.

Обработка наблюдений фенологических сетей даёт возможность устанавливать  географо-фенологические закономерности, отражаемые на фенологических картах. Средняя многолетняя скорость продвижения сезонных явлений природы в широтном, долготном и вертикальном (в горах) направлениях различна в разных географических зонах, в разные сезоны и для разных групп явлений.. В горах весенне-летние сезонные явления запаздывают с подъёмом на каждые 100 м в среднем на трое суток. В некоторые годы сезонные природные явления могут протекать со значительными отклонениями от средних многолетних сроков, что осложняет ведение сельского хозяйства и других сезонных отраслей народного хозяйства.

Сейчас детальное изучение конкретных объектов природы составляет задачу частной фенологии. Получение  информации, дающей представление об особенностях сезонного развития природы  в различных природных зонах  и районах, составляет предмет общей  фенологии.

Мера времени в фенологии  становится предметом специального изучения. То есть фенологию интересует время, требуемое для развития того или иного природного объекта, в  его точной привязке к календарным  датам.

Во всех случаях фенология  имеет дело с годичными циклами  развития. Если это касается растений, то у однолетних берется весь период их жизненного цикла - ежегодно повторяющийся, от прорастания семени и до момента отмирания. Относится это и к целым природным комплексам - ландшафтам, которые в своем годичном цикле также претерпевают последовательные сезонные изменения.

Процессы развития в фенологии  описываются датами наступления  определенных стадий и фаз, устанавливаемых  по внешнему их проявлению. Так, на фенологическом языке развитие пшеницы будет  характеризоваться датами появления  всходов, начала колошения, цветения и  созревания.

Главное в фенологическом освещении развития природных объектов - это точная привязка как развития в целом, так и каждого из его  этапов к определенной календарной  дате (календарному времени). Сведения о поэтапном календаре развития растений составляют существенную часть  их общей характеристики. Так, каждый биологический вид отличается присущей только ему привязкой развития к  календарному времени. Занимаясь календарем развития биологических видов, фенология  исследует, таким образом, одну из присущих всему живому форму их адаптации  к среде обитания.

В зависимости от изменений  условий существования календарь  развития биологических видов может  существенно изменяться. При этом очень часто влияние среды  становится доминирующим. Внешне это  проявляется в том, что одно и  то же сезонное явление наступает  по годам в несовпадающие сроки. Причем это присуще всем сезонным явлениям. Изменчивость сроков наступления  сезонных явлений, ее закономерности составляют главный предмет изучения фенологии, а каждое из сезонных явлений может  считаться изученным в фенологическом плане, если известно, в каких пределах изменяются сроки его наступления  по годам и чем обусловлена  изменчивость этих сроков. Для получения  таких сведений необходимы многолетние  наблюдения, поэтому многолетняя  повторяемость наблюдений и составляет основу метода фенологических наблюдений. Однако сроки наступления сезонных явлений изменчивы не только во времени (по годам в одном пункте), но и  в пространстве. Вот почему для  того, чтобы получить ясную картину  сезонного развития природы в  широком географическом плане, требуется  проведение многолетних параллельных наблюдений в большом числе пунктов. [7]

Центральной и в известной  степени самостоятельной частью фенологической характеристики является ее фенологический календарь. Это разделение года на качественно различающиеся  фенологические периоды - сезоны и под  сезоны, каждому из которых свойственно  специфическое состояние объектов живой и неживой природы и  их особое взаимодействие. Фенологическую периодизацию называют естественной, поскольку в фенологическом календаре  для каждой конкретной территории даются не условные, а реальные сроки перехода природы из одного сезонного состояния  в другое. Естественная фенологическая периодизация исходит из того, что  каждому времени года присущ строго определенный специфический набор  сезонных явлений. Эта определенность позволяет использовать сезонные явления  в качестве индикаторов времен года и строить на этой основе естественный календарь природы конкретных территорий

Система фенологической периодизации как часть комплексной фенологической характеристики территории имеет важное значение в связи с другой важной задачей фенологии, заключающейся в определении и прогнозировании оптимальных сроков проведения сезонных работ. Поскольку сроки сезонного развития природы изменчивы, оптимальное планирование производственных календарей становится в зависимость от возможностей своевременного определения и прогнозирования хода сезонного развития природы. Эти возможности заложены в индикационной фенологии - учении о временной сопряженности сезонных явлений. Принципы ее довольно просты. Если путем наблюдения мы устанавливаем, что какая-то группа сезонных явлений ежегодно наступает практически одновременно (синхронно), мы можем говорить об общности условий, определяющих срок наступления явлений этой группы, а в ряде случаев и о причинно-следственных связях между отдельными явлениями. В данном случае важен не характер связей, а сам факт синхронности. Если он установлен, то очевидно, что срок наступления одного из явлений синхронной группы может служить индикатором, сигнализирующим о наступлении прочих явлений этой группы

Сезонные явления, служащие индикаторами естественных фенологических периодов, вместе с тем приобретают  значение синхронизаторов наступления  времени проведения связанных с  тем или иным периодом сезонных работ. Уже известно много сезонных явлений, используемых в качестве указателей оптимальных сроков проведения работ  и мероприятий в сельском хозяйстве, в области защиты растений, в лесном хозяйстве. Однако возможности фенологической индикации на основе синхронности явлений  далеко еще не исчерпаны. Дальнейшие поиски надежных систем фенологической сигнализации остаются одной из важнейших  задач фенологии.

Сопоставляя наблюдение, установили, что между сроками наступления  сезонных явлений существует определенная очередность и что временной  промежуток между двумя интересующими  нас явлениями довольно постоянен. Поэтому по сроку наступления  одного явления можно предсказать  вероятный срок наступления другого [11].

Это простейшая форма фенологического  прогноза, основанная на относительной  устойчивости временных интервалов между сроками наступления сезонных явлений. Довольно часто, когда не требуется  высокой точности прогноза, такая  форма предсказания вполне себя оправдывает. Более надежные способы фенологического  прогнозирования дает изучение прямой зависимости хода развития растений и животных от экологических факторов: температуры окружающей среды, влажности, солнечной радиации.

Многочисленными исследованиями доказано, что развитие растений и  холоднокровных животных во многом определяется температурным режимом. Активные процессы их развития начинаются лишь при достижении определенного порога положительных  температур. В зависимости от того, как распределяется тепло во времени, развитие может ускоряться или замедляться. На этой зависимости основано фенопрогнозирование по данным о потребности организма в тепле на разных стадиях его развития. Зная потребности организма в тепле и то, как будет складываться температурный режим согласно метеорологическому прогнозу, можно предсказать сроки наступления интересующих нас фаз и связанных с ними работ. [12]

Температурные условия - очень  важный, но не единственный среди факторов среды определяющий сроки сезонного  развития живых организмов. Из метеофакторов  большое значение имеют влажность  и освещенность, а из биологических - условия питания. Фенологический прогноз будет тем точнее, чем полнее учитывается влияние этих факторов в их взаимодействии.

Таким образом, из всего сказанного выше следует, что задачи фенологической индикации и прогнозирования  решают на основе анализа связей и  зависимостей между сезонными явлениями. Так как каждое явление по сроку  его наступления изменчиво и, выражаясь математическим языком, представляет собой математическую величину, анализ сводится к выяснению характера  связей между рядами переменных величин, которые представляют собой многолетние  ряды дат наступления сезонных явлений. Чем длиннее эти ряды, тем точнее может быть охарактеризована степень  прочности связей между явлениями. Поэтому для решения задач  фенологической индикации и прогнозирования  требуется создание широкой сети долго действующих пунктов фенологических наблюдений

Организация фенологических наблюдений обычно начинается с выбора участка и маршрутов наблюдений. Участок для наблюдений должен отвечать следующим требованиям:

удобство для посещения  в течение многих лет, т.е. данный участок и маршрут его посещения  должен располагаться в непосредственной близости от наблюдателя (по дороге из школы домой) и его посещение  не должно быть связано с большими тратами времени и сил;

типичность участка для  данной местности, т.е. места постоянных наблюдений по рельефу и растительности не должны резко отличаться от окружающей местности;

древесные растения на участке  должны быть представлены не одиночными экземплярами, достаточно большими группами (не менее 5-10 штук). Предпочтение следует  отдать средневозрастным группам нормально  развивающихся деревьев и кустарников;

травянистые растения также  должны быть представлены достаточно большим количеством экземпляров.

После того как выбраны  участки и намечены маршруты наблюдений, необходимо детально их описать. Без  точной характеристики мест наблюдений трудно сравнивать и анализировать  фенологическую информацию, поступающую от разных наблюдателей. Описание целесообразно дополнить схематической картой с обозначением местонахождения основных растительных объектов. Это обеспечивает преемственность в наблюдениях, продолженных другим лицом.

Выбрав места для наблюдений, приступают к выбору объектов наблюдения. Представление о сезонном развитии природы и его закономерностях  складывается из наблюдений за ходом  развития отдельных ее компонентов. Чем их больше, тем глубже и полнее будет картина сезонного развития природного комплекса. Однако, поскольку  практически невозможно охватить наблюдениями бесконечное множество природных  объектов, приходится, сообразуясь  с реальными возможностями, отбирать сравнительно небольшую их часть. К  отбору объектов и явлений, включаемых в программы общих фенологических наблюдений, предъявляются определенные требования:

объекты наблюдений должны быть широко распространены, что диктуется  необходимостью получения однотипных наблюдений на больших территориях;

объекты наблюдений должны быть хорошо известны и безошибочно узнаваемы;

отмечаемые явления должны относиться к наиболее характерным  для отдельных сезонов года, так  как одна из главных задач общих  фенологических наблюдений заключается  в разработке фенологической (биоклиматической) периодизации года применительно к  различным природным зонам и  районам.

Наблюдать необходимо не менее  чем за 10 деревьями или кустарниками одного вида. Выбранные экземпляры надо отметить несмывающимися этикетками, хорошо заметными издали. Для наблюдения за травянистыми растениями достаточно заложить постоянную площадку размером 5×5 м, четко обозначив ее границы. Разумеется, это должен быть участок, на котором интересующие вас виды должны встречаться особенно часто.

Должны быть также выбраны  места, на которых можно встретить  определенные виды животных, — участки  с деревьями и кустарниками для  наблюдения за птицами, лужайки для  наблюдения за насекомыми, водоемы.

После выбора маршрута и площадок для наблюдения следует составить  карту-схему (приложение), указав на ней  расположение всех интересующих вас  объектов, включая растения с этикетками. Составленная схема участка станет руководством для последующих наблюдений.

Регулярность наблюдений — важнейшее условие получения  надежных фенологических данных. Научная  и практическая ценность наблюдений зависит от того, насколько точно  определены даты наступления сезонных явлений. А это значит, что чем  чаще проводятся наблюдения, тем вероятность  ошибки в определении даты наступления  явления становится меньше. Наиболее точные результаты дают ежедневные наблюдения. Однако это удается далеко не всегда. В разное время года темп сезонного развития неодинаков. В весеннее время явления сменяются быстро, поэтому весной наблюдения необходимо проводить ежедневно. Летом допускаются достаточно большие перерывы, а в конце лета и осенью, в период созревания плодов и семян или отлета птиц, снова возникает необходимость в более частых наблюдениях. В зимний период возможно проводить наблюдения 1 раз в 10 дней. По возможности, постоянным должно быть и время суток, в которое проводятся наблюдения. Рекомендуется проводить их в утренние часы, поскольку в это время зацветает большинство растений и наиболее жизнедеятельны птицы. Однако строгой регламентации здесь нет.

Правила регистрации фенологических наблюдений в целом должны обеспечивать накопление безошибочных фенологических данных, хорошо сопоставимых по годам  и четко оформленных, чтобы в  дальнейшем не возникло трудностей при  их использовании. При регистрации  фенологических наблюдений необходимо соблюдать следующие правила:

Записи необходимо вести  в записной книжке простым карандашом. Записывать шариковой или гелевой ручкой не разрешается, так как при намокании книжки текст пропадает. Не следует вести записи на отдельных листочках, потому что их легко потерять.

Регистрация наблюдения должна проводиться непосредственно в  ходе их наблюдения — «в поле». Откладывая записи, полагаясь на память, всегда рискуешь что-то упустить или ошибиться.

Форма дневниковых записей  выбирается по своему усмотрению, при  этом важно, чтобы, однажды принятая, она регулярно соблюдалась из года в год.

В дневнике по каждому выходу после указания даты и часов наблюдения следует отмечать:

состояние погоды и явления  в неживой природе;

изменения (явления) в растительном и животном мире.

В дневник следует заносить не только необходимые данные, но и  сведения о других явлениях, которые  привлекли к себе внимание.

Записи должны быть как  можно более полными, с необходимыми пояснениями, для того чтобы не только по свежей памяти, но и много лет  спустя их можно было легко прочесть и понять.

Учащимся рекомендуется  завести календарь природы в  виде альбома для рисования или  обычной тетради. На первых страницах  записывают краткие сведения о месте  наблюдения: местоположение, рельеф, характер почвы, общая характеристика растительного  и животного мира. Сюда же вклеивают  карту-схему маршрута. На последующих  страницах записывают в хронологическом  порядке явления, над которыми будут  вестись наблюдения (лучше отдельно: метеорологические, гидрологические, ботанические, зоологические).

Результаты своих  наблюдений школьники могут оформить в виде настенных таблиц с рисунками, фотографиями, выдержками из литературных произведений. Одна из распространенных форм наглядного оформления результатов  наблюдений — фенологическое дерево (приложение). На стволе его через равные промежутки наносятся даты, на ветвях — рисунки и надписи, показывающие, что в этот день произошло. С левой стороны, параллельно стволу, дается столбик средних дневных (или суточных) температур на те же даты, что отмечены на стволе дерева.

Выбирают типичный для  данной местности участок, характер рельефа которого, а также почва, увлажнение, растительный покров такие  же, как и на большей части избранного района.

Лучшее время для наблюдений — первая половина дня, так как  зацветание растений происходит преимущественно  в это время. В утренние часы заметнее и начало осеннего листопада. Сезонный цикл развития растений отчетливо распадается  на отдельные периоды, которые носят  название фенофаз (распускание почек, облиствение, цветение и др.). Турист должен зафиксировать начало, расцвет и конец той или иной фенофазы у различных видов растений.

В качестве объектов наблюдений пригодна лишь здоровые, взрослые, не подвергшиеся воздействию человека и животных экземпляры растений. Туристам легче наблюдать за кустарниками и деревьями, так как для определения фенофаз травянистых растений и мхов требуется некоторый опыт.

У растений можно установить наиболее точно начальную стадию фенофазы. Ее отмечают той датой, когда в этой фазе развития находятся 3-5 экземпляров исследуемого вида растений.

Ниже приводятся указания, на основе которых можно узнавать наступление той или иной фенофазы:

Распускание почек определяется по моменту, когда из-под раздвинувшихся наружных почечных чешуи станут видны  кончики зеленых листочков или  хвои.

Начало облиствения отмечается днем появления первых вполне раскрывшихся листовых пластинок.

Появление бутонов фиксируется  моментом, когда из цветочной почки  или пазухи листа становится виден выход бутонов.

Зацветание определяется появлением первых вполне раскрывшихся цветов. Зацветание ветроопыляемых растений (осина, ель, сосна и т. п.) устанавливается  по началу высыпания пыльцы из сережек  при легком потряхивании. Исключение составляют ивы, зацветание которых  определяется по началу выдвигания из «барашков» желтых или пурпуровых пыльников  и зеленоватых пестиков.

Созревание семян и  плодов происходит в различное время. Установить точную дату наступления  этой фазы довольно трудно. Обычно она  определяется тем днем, когда на нескольких растениях одного вида появилось  хотя бы по одному зрелому плоду. Эту  дату наиболее точно можно отметить для растении с раскрывающимися плодами: начало растрескивания стручков у бобовых растений и крестоцветных, коробочек — у мака. Для древесных пород за созревание принимается начало опадения полностью побуревших семян.

Значительно труднее определить созревание мягких и сочных плодов. Считается, что плод созрел, когда  он целиком окрасился в цвет, характерный  для данного вида, и стал мягким.

Особо нужно обратить внимание на то, не является ли опадение семян  следствием неблагоприятных условий (повреждение вредителями, засуха, заморозок). Такие случаи отмечать как начало созревания плодов нельзя, но фиксировать  в дневнике сам факт опадения необходимо. Кроме того, для практических целей  важно дать оценку урожая семян, например: неурожай, слабый урожай, хороший урожай и т. п.

Начало осеннего расцвечивания  определяется моментом появления первых по-осеннему раскрашенных листьев или  веточек (так называемая «прозолоть»).

Запестрение отмечается, когда у большинства растений избранного вида около половины листвы приняло осеннюю раскраску.

Полная осенняя раскраска  фиксируется тем днем, когда ее приняла вся листва. Однако полная осенняя раскраска бывает не у  всех растений и не каждый год. Известны случаи, когда листопад опережает  процесс пожелтения и часть листьев  осыпается зелеными. Тогда в дневнике записывают; «Полной осенней раскраски  не было».

Начало листопада —  это первый день опадения листьев  независимо от ветра.

Конец листопада фиксируется  датой, когда Деревья или кустарники освободятся от листвы. После этого  на растениях может оставаться лишь незначительное количество листьев  на вершине и концах ветвей.

Отмирание побегов, т. е. пожелтение и побурение большинства растений.

Наиболее важными фазами являются: распускание почек, зацветание, созревание семян, полная осенняя раскраска, конец листопада и отмирание побегов.

При благоприятных метеорологических  условиях в некоторые годы наблюдается  осеннее оживление растений —  вторичное цветение и т. п. Эти  явления также должны быть подробно описаны.

Фенологические явления  зависят от погоды, поэтому очень  желательно сопровождать фенологические наблюдения гидрометеорологическими.

Из бесприборных метеорологических наблюдений весной необходимо отмечать дни, когда были замечены первая капель с крыш, начало весеннего снеготаяния (когда снег начал усиленно таять), образование первых проталин, исчезновение первых сугробов, схода снегового покрова, последний утренний заморозок. В осеннее время важно записать день первого заморозка, первого снегопада, первый морозный день, установление снегового покрова.

Из гидрологических явлений  наиболее интересны для фенолога следующие: водяные забереги на водоемах весной и ледяные — осенью, вскрытие и ледостав, начало и конец ледохода, исчезновение льда и др. Еще до выхода на маршрут группа должна выделить ответственных за фенонаблюдения. Эти туристы заранее подготавливают тетрадь-дневник и необходимое, оборудование: термометр и фотоаппарат с набором пленок и светофильтров.

Дневник разлиновывают на несколько граф.

В графе «Место наблюдения»  нужно указать:

а) географическое положение  данного участка — его широту, долготу и другие данные, которые  помогут точно определить его  местоположение, высоту над уровнем  моря;

б) общий характер окружающей местности — гористая, ровная и т. д.;

в) рельеф местности; для участков, расположенных в долинах, необходимо указать ширину, глубину и направление  долины, а для склонов — ориентацию в отношении частей света и  положение участка на склоне, т. е. в его верхней, средней или  нижней части;

г) характер почв участка  и их увлажненность;

д) защищенность от ветра;

е) характер окружающей растительности;

ж) влияние деятельности человека.

В графе «Явление» описывается  то явление, которое наблюдается  на избранном участке. Например, начало цветения одуванчиков, конец листопада  березы.

В графе «Дата» указывается  точное число, когда началось то или иное явление. Записи типа «с 12-го по 17-е» или «во второй декаде» никакой ценности не имеют.

Наблюдения заносят в  дневник во всей полноте непосредственно  на месте. Откладывать записи до более  удобного случая не годится. Если объект наблюдения точно не известен, то в  дневнике ставят условное название, скажем: «растение № 12», а само растение закладывают в гербарий.

После завершения похода проводят первичную обработку материалов. Прежде всего определяют точные названия неизвестных растений и вписывают их в дневник.