Різноманіття ландшафтних комплексів області

Ландшафтна екологія

Методичні вказівки до лабораторних занять

Для студентів освітнього рівня «бакалавр»

Напряму підготовки «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування»

Затверджено

                                  вченою радою ЗНУ

                                  протокол № 12 від  23.06.2015 р.

Запоріжжя

2015

УДК: 502.63 (076)

ББК 20.1 я 73

К 727

Костюченко Н.І. Ландшафтна екологія: методичні вказівки до лабораторних робіт для студентів освітнього рівня «бакалавр» напряму підготовки «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування»/ Н.І. Костюченко. – Запоріжжя: ЗНУ, 2015. – 74 с.

Методичні вказівки містять інструкції до виконання експериментальних завдань, які охоплюють основні розділи навчальної програми з ландшафтної екології. Коротко описана методика дослідження ландшафтних природних територіальних комплексів, методи ландшафтного профілювання, дослідження морфолітогенних та біотичних компонентів геосистем, а також принципи систематизації та класифікації ландшафтів. До кожного лабораторного заняття складені контрольні запитання, які охоплюють як теоретичну, так і практичну частини роботи. Окремо наведені тестові завдання для поточного контролю знань студентів за розділами курсу «Ландшафтна екологія».

Для студентів освітнього рівня «бакалавр» напряму підготовки «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування».

Рецензент О.М. Войтович, кандидат біологічних наук, доцент

Відповідальний за випуск О.Ф. Рильський, професор, завідувач кафедри загальної та прикладної екології і зоології

Зміст

ВСТУП………………………………………………………………………….4

Лабораторне заняття № 1……………………………………………………...5

Лабораторне заняття № 2……………………………………………………...8

Лабораторне заняття № 3…………………………………………………….12

Лабораторне заняття № 4……………………………………………………16

Лабораторне заняття № 5…………………………………………………….18

Лабораторне заняття № 6…………………………………………………….21

Лабораторне заняття № 7…………………………………………………….29

Лабораторне заняття № 8…………………………………………………….33

Лабораторне заняття № 9…………………………………………………….35

Лабораторне заняття № 10……………………………………………………39

Лабораторне заняття № 11……………………………………………………41

Лабораторне заняття № 12……………………………………………………43

Лабораторне заняття № 13……………………………………………………45

Лабораторне заняття № 14……………………………………………………48

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА....................................................................51

ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ ЗНАНЬ………………....52

ДОДАТКИ………………………………………………………………………….60

ВСТУП

Розвиваючись на стику географії та екології, ландшафтна екологія переросла в самостійну наукову дисципліну. Формування її як науки нового напрямку зумовлено сучасним рівнем розвитку суміжних наук, а також вимогами до практичної діяльності суспільства. Важливим аспектом ландшафтної екології є розробка теоретичних і методичних принципів аналізу природних і природно-антропогенних територіальних комплексів, використання аналізу для оцінки екологічної ситуації в певному регіоні і вирішення питань раціонального природокористування.

Метою курсу є формування у майбутніх фахівців-екологів цілісного уявлення про стан природних комплексів, їх ієрархію і структуру, особливості функціонування і еволюції геосистем, стійкість геосистем до антропогенних впливів, методи оптимізації геосистем. На основі теорії і практики класичного ландшафтознавства сформувати практичні навички проведення ландшафтно-екологічних досліджень: виділяти ландшафтно-територіальні структури за різними показниками;визначати критерії виділення морфологічних одиниць ландшафту; аналізувати провідні компоненти геосистеми з врахуванням особливостей функціонування геосистем різних типів; оцінювати стійкість геосистем до антропогенного навантаження.

Методичні вказівки включають 14 лабораторних занять, які викладені за традиційною схемою і охоплюють основні розділи навчальної програми з ландшафтної екології. Коротко описана методика дослідження ландшафтних природних територіальних комплексів, методи ландшафтного профілювання, дослідження морфолітогенних та біотичних компонентів ландшафту, а також основні критерії класифікації ландшафтів. Велика увага приділяється методам картографування, удосконаленню навичок роботи з атласами та галузевими картами, набутими студентами при вивченні курсів «Методи картографічних досліджень», «Геологія з основами геоморфології», «Грунтознавство», що є обов’язковою складовою ландшафтно-екологічного аналізу.

До кожного лабораторного заняття складені контрольні запитання, які включають як теоретичну, так і практичну частини роботи. Окремо наведені тестові завдання для поточного контролю знань студентів за розділами курсу «Ландшафтна екологія».

Дані методичні вказівки до лабораторних занять з ландшафтної екології призначені для студентів-екологів і можуть бути використані під час проведення навчальної ландшафтно-польової практики і при виконанні науково-дослідної роботи.

Лабораторне заняття № 1

Тема: Дослідження компонентів природних комплексів

Мета:Ознайомитись з геокомпонентною структурою природних комплексів України і Запорізької області, закріпити навички роботи з атласами та галузевими картами.

Обладнання: Атласи України і Запорізької області, галузеві карти.

Основні відомості

Природний комплекс (або геосистема) – це сукупність природних елементів, взаємопов’язаних та взаємодіючих (маси земної кори, атмосфери, поверхневих та ґрунтових вод, ґрунту, рослинного та тваринного світів та мікроорганізмів). Такі системи є полігеокомпонентними. До них належать: геосистеми або ландшафти – предмет сучасного ландшафтознавства (вчення про геосистеми); екосистеми – предмет екології, біогеоценози – предмет біоценології. На планетарному рівні полігеокомпонентні системи вивчають загальне землезнавство (її предмет – географічна оболонка) та глобальна екологія (її предмет – біосфера).

Ландшафтна екологія досліджує полігеокомпонентні природні системи переважно топічного та регіонального рівнів.

Ландшафт (від нім. land – земля, schaft – суфікс, що виражає взаємозв’язок, взаємозалежність) – це конкретна територія, яка має єдиний геологічний фундамент (місцева геологічна структура), один тип рельєфу (одна морфоструктура), однаковий клімат, зональний тип ґрунтів і рослинності (у межах однієї природної зони), специфічний набір урочищ та місцевостей. Конкретними (індивідуальними) ландшафтами можна назвати Хотинську широколистяно-лісову височину, Бельцьку лучно-степову рівнину в Молдові тощо.

Єдність геологічного фундаменту означає однаковість корінних (неогенові, палеогенові тощо) і четвертинних (ґрунтоутворюючих) порід. Прикладом останніх є алювіальні (продукт діяльності річкових вод) і водно-льодовикові (діяльність талих вод льодовика) відклади. Відповідно формується ландшафт з одним типом рельєфу, наприклад, долинно-терасовий.

Однаковість клімату проявляється через мезокліматичні характеристики (головним чином температури січня і липня місяців, сума температур більше +10°С, річна сума опадів, відношення зимових опадів до літніх). Носіями зонального типу ґрунтів і рослинності є вододільні місцевості (елювіальні місцеположення), їх генезис залежить, головним чином, від співвідношення тепла і вологи, літології та характеру залягання поверхневих гірських порід. І нарешті, ландшафт має специфічний (індивідуальний) набір урочищ і місцевостей, які формують його горизонтальну (морфологічну) та вертикальну (або компонентну) структури, зумовлюють його цілісність.

Серед учених існують три трактування терміна «ландшафт»: загальне, типологічне та індивідуальне.

Загальне трактування: ландшафт є синонімом природного територіального комплексу. Це погляди Мількова Ф.Н.; Арманда Д.Л. та ін. Згідно з цим трактуванням, ландшафт таке ж загальне поняття, як рельєф, ґрунт, клімат, і може бути застосований для різних за розміром і складністю територій (наприклад, ландшафт Руської рівнини, ландшафт Карпат, лучний ландшафт, болотний ландшафт і т.д.).

Типологічне трактування – це ландшафти, які можуть поєднуватися за типовими ознаками в певні групи (види, роди, типи, класи) і повторюються у межах певних територій. (Полинов Б.Б., Гвоздецький М.О., Маринич О.М., Шищенко П.Г.). У практичній діяльності (наприклад, при оцінці природних ресурсів) доцільніше розробляти ті чи інші норми стосовно до типових ландшафтів, ніж для кожного ландшафту окремо. Тому типологічна класифікація має практичне (прикладне) значення. Вона є основою для дослідження, картографування і наукового опису ландшафтів різних територій.

Індивідуальне трактування: ландшафт розуміється як конкретний, неповторний ПТК, має власну географічну назву (Солнцев М.А., Геренчук К.І., Ісаченко А.Г., Ніколаєв В.О., Давидчук В.С.). Відповідно до цього трактування ландшафт є складовою частиною більших від нього територіальних одиниць (ландшафтного району, ландшафтної області тощо).

Порівняння індивідуальних ландшафтів дає можливість встановити їх типологічні ознаки і систематизувати або класифікувати їх. Це свідчить про те, що ландшафт можна розглядати як із типологічних, так і з індивідуальних позицій. Вони не суперечать один одному, а взаємодоповнюються, тому доцільне використання обох трактувань.

Природні географічні компоненти (геокомпоненти) – це матеріальні тіла природного походження, які відрізняються між собою переважаючим фізико-агрегатним (фазовим) станом речовини, наявністю (або відсутністю) та формою органічного життя, основними механізмами утворення, положенням щодо земної поверхні та основними функціями в геосистемі.

Під природними географічними компонентами слід розуміти: 1) маси твердої земної кори; 2) маси гідросфери (на суші це різні скупчення поверхневих і підземних вод); 3) повітряні маси атмосфери; 4) біоту – співтовариства організмів – рослин, тварин і мікроорганізмів; 5) ґрунт. Крім того, як особливі географічні компоненти, як правило, розрізняють рельєф і клімат. По суті, перший є лише зовнішньою формою твердої земної кори, але не самостійним природним тілом; другий – сукупність певних властивостей і процесів повітряної оболонки, точніше – окремих повітряних мас. Проте і рельєф, і клімат відіграють таку важливу роль у формуванні і функціонуванні географічного комплексу, що за традицією за ними зберігаються права самостійних географічних компонентів.

Географічні компоненти взаємозв’язані не тільки в просторі, але і в часі, тобто їх розвиток також відбувається зв’язано. Так, на будь-яку зміну клімату обов’язково відреагують водоймища, рослинні і тваринні співтовариства, ґрунти і навіть рельєф. Щоправда, ця реакція не може бути миттєвою, оскільки кожному компоненту властива певна інерція і потрібний час, щоб вони «підтяглися» і перебудувалися. Але важливим є те, що компоненти неминуче перебудовуються і прагнуть прийти у відповідність один до одного. Причини змін природного комплексу можуть бути різноманітними; поштовх їм можуть дати, наприклад, тектонічні рухи, які викликають підняття і опускання земної кори, що спричиняють зміни в кліматі і водному режимі, що, у свою чергу, викличе неминучу перебудову біоценозів, ґрунтів тощо.

Таким чином, природний територіальний комплекс – це не просто набір або поєднання компонентів, а така їх сукупність, яка є якісно новим, складнішим матеріальним утворенням, що характеризується властивістю цілісності. Природний територіальний комплекс можна визначити як просторово-тимчасову систему географічних компонентів, взаємообумовлених у своєму розміщенні і які розвиваються як єдине ціле.

У 1963 р. В. Б. Сочава запропонував іменувати об’єкти, що вивчаються фізичною географією, геосистемами. Поняття «геосистема» охоплює весь ієрархічний ряд природної географічної єдності – від географічної оболонки до її елементарних структурних підрозділів. Геосистема – більш широке поняття, ніж ПТК, оскільки останнє застосовується лише до окремих частин географічної оболонки, її територіальних підрозділів, але не розповсюджується на географічну оболонку як ціле. Таким чином, поняття «геосистема» об’єднує об’єкти як загальної фізичної географії, так і ландшафтознавства, підкреслюючи єдність цих двох гілок фізичної географії. Можна сказати, що об’єктом вивчення фізичної географії є геосистеми, і це буде найкоротше і всеосяжне визначення фізичної географії.

Інструкція

Завдання 1. Використовуючи атласи України і Запорізької області, визначити основні характеристики геокомпонентів природних комплексів Запорізької області.

Визначити за допомогою галузевих карт основні характеристики геокомпонентів кожного з природних комплексів, що знаходяться в межах області. Проаналізувати особливості рельєфу, геологічної будови, кліматичних особливостей, ґрунтів, рослинного покриву 5-х населених пунктів (точок). Звернути увагу на текстову й індексову легенди до галузевих карт. Отриману інформацію занести до таблиці 1.

Завдання 2. Провести аналіз різноманіття ландшафтних комплексів області.

1. Проаналізувати різноманіття кожного виду геокомпонентів у межах Запорізької області.

2. Проаналізувати особливості формування певних типів ландшафтів у конкретних умовах.

3. Простежити зміни меж ландшафтних комплексів у широтному напрямку.

4. Зробити висновки.

Таблиця 1

Різноманіття ландшафтних комплексів області

Контрольні питання

1. Розкрийте поняття «природний комплекс», його суть та синоніми.

2. Сформулюйте загальне, типологічне та індивідуальне трактування терміна «ландшафт».

3.  Розкрийте поняття «геосистема».

4. Поясніть, що слід розуміти під природними географічними компонентами (геокомпонентами).

5. Назвіть основні геокомпоненти природних комплексів.

6. Охарактеризуйте загальні властивості екосистем.

Лабораторне заняття № 2

Тема: Аналіз ландшафтного різноманіття природних комплексів

Мета:Ознайомитись з методом ландшафтного профілювання як способом відображення ландшафтного різноманіття території, закріпити навички роботи з атласами та галузевими картами, поглибити знання та закріпити навички роботи з картами, набуті при вивченні курсу «Геологія з основами геоморфології».

Обладнання: Атласи, галузеві карти, міліметровий папір, циркулі, лінійки, кольорові олівці.

Основні відомості

Взаємна залежність географічних компонентів і реальність утворюваних ними складних матеріальних комплексів, або систем, виявляються у зв’язаних змінах компонентів від місця до місця, тобто в їх взаємній просторовій належності. Це легко показати на профілях, що перетинають будь-яку територію в будь-якому напрямку, наприклад, з півночі на південь, коли услід за змінами клімату відбувається узгоджена зміна водного балансу, ґрунтів, рослинного і тваринного світу. Аналогічну картину, тільки у вужчих, локальних масштабах, можна спостерігати на профілі, що перетинає різні елементи рельєфу від вододілу через схили і тераси до русел річок: разом з рельєфом змінюються поверхневі відклади, мікроклімат, рівень ґрунтових вод, види ґрунтів, фітоценози.

Гіпсометричний профіль – це графічна модель рельєфу земної поверхні вздовж заданої лінії.

Рельєф – один із фундаментальних, незмінних факторів кожної території і тому вважається, що більшість природних процесів залежить від умов рельєфу місцевості. Лінія гіпсометричного профілю обирається залежно від практичних цілей.

Профіль – вертикальний перетин, переріз будь-якої ділянки земної кори, гідросфери, атмосфери або географічної оболонки в цілому вдовж заданої лінії. По горизонтальній вісі профілю відкладають відстані, по вертикальній – височини або глибини.

Профіль земної поверхні будується по горизонталях та висотним відміткам топографічної або гіпсометричної карти. Під ним наносяться шари гірських порід, що дозволяє бачити співвідношення рельєфу і геологічної будови (геологічний профіль). Якщо нанести на лінію профілю позначення ландшафтів, то можна відстежити зв’язок ландшафтів із геологічною будовою та рельєфом (фізико-географічний профіль).

Гіпсометрична карта – карта, яка дає змогу геометрично точного зображення рельєфу суходолу та морського дна за допомогою горизонталей та забарвлення (за певною кольоровою шкалою) висотних ступенів. На гіпсометричні карти наносять абсолютні значення характерних точок рельєфу.

Гіпсометричний метод зображення рельєфу земної поверхні на географічних картах базується на використанні горизонталей (ізогіпс), що проводяться через певні інтервали обраної шкали перетинів (запропоновано французом Дюкарлом, 1771 р.). Перша карта в горизонталях на території Франції була складена Дюпен-Триєлем (1791). Основною перевагою гіпсометричної карти порівняно з іншими способами є можливість досягнення геометрично точного та вимірного зображення рельєфу. Гіпсометрична карта в поєднанні з відмітками височин забезпечує чітку передачу основних орографічних ліній та точок (височин, водорозділів, тальвегів, уступів тощо), напрям та форми схилів, кут нахилу, абсолютні та відносні височини. Для передачі різких порушень рельєфу (обривів, уступів, скель), що не відображено горизонталями, додатково використовуються спеціальні позначки.

За допомогою профілювання можна виявити ряди поєднаних ландшафтів, зв’язок між геокомпонентами, складність території дослідження.

Інструкція

Завдання 1. Побудувати ландшафтний профіль, що показує межі природних комплексів та їх основні компоненти.

Ландшафтний профіль виконується на гіпсометричному профілі та доповнюється інформацією про геокомпоненти території дослідження (на профілі, у табличній та текстовій легенді). Обов’язково показують положення всіх точок спостереження і межі ПТК, зазначають масштаб. Межі між ландшафтами показують вертикальними лініями, які поділяють профіль на відрізки. До профілю бажано додавати таблиці з деякими цифровими показниками для виділених комплексів: стрімкість схилів, почленованість поверхні, потужність горизонтів ґрунту, результати аналізів тощо.

Гіпсометричний профіль будується на міліметровому папері формату А4 у альбомній орієнтації. На аркуші вказують назву роботи та прізвище автора. Сам малюнок профілю розміщують угорі, адже нижче згодом буде розміщена інша інформація.