Фенология: прошлое и ее настоящее в системе биологических знаний

Рассмотрим положительные  стороны и недостатки обычного метода. Достоинства его можно свести к трём положениям: 1) простота и доступность; 2) получение ошибок наблюдения сразу во временных единицах (что свойственно не всем методам); 3) фенологическое состояние объекта задаётся заранее, что позволяет подыскать явления более чёткие и легко наблюдаемые. Первый большой недостаток метода – его неприемлемость в экспедициях, походах, экскурсиях. Он пригоден только для стационарных наблюдений на постоянных участках, поскольку требует многократных посещений. Кроме того, применение метода становится невыгодным, если наблюдаемые объекты сильно удалены от местожительства наблюдателя, поскольку точность наблюдения зависит от того, насколько часто наблюдатель посещает участок. И последнее: с помощью данного метода фиксируется весьма ограниченное количество точек сезонных процессов, чаще всего начало и конец.

Таким образом, обычный  метод может быть использован  для фенологических наблюдений за небольшим  количеством объектов, расположенных  близко от местожительства наблюдателя.

Методы описательной группы.

Использование данного метода не требуют многократного посещения изучаемого участка. Одно обследование даёт законченный результат. Сущность описательного метода заключается в описании показателей фенологического состояния объекта в данный день на определённой территории, в день посещения этой территории.

При работе описательными  методами фенологические наблюдения проводятся либо над отдельными экземплярами, либо наблюдения проводятся сразу за несколькими объектами на изучаемой  территории. В методическом отношении  наблюдения над популяциями будут более предпочтительными, если осуществлять наблюдения над единичными экземплярами, объектами. Простые описательные наблюдения могут быть проведены даже школьниками. На начальном этапе исследовательской работы учениками, описательный метод самый доступный и понятный для школьников. Их задача заключается в наблюдении за отдельными объектами и внесением наблюдаемых явлений в протокол своей исследовательской работы.

Данные две группы методов широко распространены в  географии и биологии. Таковы, например, наблюдения над сходом снежного покрова от появления первой проталины до исчезновения последнего пятна снега на изучаемой территории. Проводимое наблюдение за сезонным колебанием уровня воды в водоёме. Динамики появления листочков до полного покрытия листвой объекта, начало и окончание цветения этого объекта, созревания плодов у данного растения  и т. д. Наиболее элементарным методом фиксации таких процессов является установление дат их начала и конца изучаемого явления. Например, в протокол вносится дата появления первого раскрытого цветка и отмечается дата полного раскрытия всех цветов растения. Описание процесса несколько углубляется, если дополнительно отмечается период наиболее интенсивного его протекания.

Наряду с визуальными  методами фенологических наблюдений всё большее развитие получают точные количественные методы. Некоторые из них доступны широкому кругу наблюдателей, например интегральный метод, разработанный В. А. Батмановым. При интегральном методе наблюдения ведутся над более многочисленными группами изучаемых объектов. Регистрируется процент объектов, вступивших в ту или иную фенологическую фазу.

Интегральный метод  был применён В. А. Батмановым при  проведении наблюдений за ходом колошения  и зацветания озимой ржи. При этом он использовал следующие учётные фенологические фазы: от стеблевание до колошения (балл 0), колошение до цветения (балл 1) и цветение (балл 2). Балл 2 ставится и тогда, когда колосья отцвели. Наблюдатель проходил вдоль типичного для поля рядка и оценивал соответствующим баллом фенофазу каждого растения подряд. Чем больше просчитывается растений, тем точнее результат. Автор получал удовлетворительные результаты при просчёте 300 растений. Собрав данные по 17 однородным пунктам за 8 лет (1954-1961), В. А. Батманов вычислил средний многолетний ход выколашивания озимой ржи для Среднего Урала.

Используя средний многолетний  ход сезонного процесса в качестве эталона, можно с ним сопоставлять любые, даже единичные просчёты, проведённые  по интегральному методу над данным процессом в самых разнообразных условиях, и решать, таким образом, целый ряд географо-фенологических задач.

Интегральный метод удобен, когда требуется информация о различиях в сезонном состоянии растительности на разных полевых или луговых участках, в разных экологических условиях одного и того же или близких фитоценозов. Один наблюдатель, используя этот метод, за 2-3 дня может собрать наблюдения на нескольких десятках участков.

С развитием наземного  и воздушного транспорта стали предприниматься  фенологические исследования с использованием транспортных средств (Шульц, 1981). Особенно перспективны быстро развивающиеся дистанционные фенологические наблюдения с вертолётов, самолётов и орбитальных ракет (аэрометоды), с использованием научного оборудования: специальными фотоаппаратами и фотоэлектрическими приёмниками.

Аэровизуальные фенологические наблюдения с самолётов,  и, особенно с вертолётов, с успехом проводятся на больших площадях, например, лесами, болотами, тундрами и т. д. Эффективность данного исследования возрастает, потому что частота посещения исследуемых объектов ограничена сложностью, удаленностью, сложностью посещения и т.д.

Принципы организации  фенологических наблюдений определяются поставленными задачами. Для этого  выбираются места наблюдений, устанавливается  длительность наблюдений, степень их подробности и точности, состав и квалификация наблюдателей, составляются рабочие программы.

Организацию фенологических наблюдений следует начинать с ознакомления с окружающей местностью и выбора удобного для частого посещения участка или маршрута. По своему положению, рельефу и составу растительности участок (маршрут) должен быть типичным для данной местности. Выбранный участок считается долго действующим пунктом и включается в общую сеть пунктов фенологических наблюдений. Основным документом, характеризующим такой пункт, своего рода паспортом должно быть подробное его описание. Необходимо иметь в виду, что без точных сведений о пункте наблюдений сами по себе наблюдения утрачивают свою ценность, т. к. их бывает трудно привязать к конкретной местности. На разных, даже близко различные сроки.

Главное, что требуется  от фенологической работы, - точное определение  даты (дня) наступления того или иного  явления. Точность этого во многом зависит  от того, как часто проводится наблюдение. Весной, когда оживление природы идёт быстро, и сезонные явления сменяют друг друга в очень сжатые сроки, рекомендуется проводить наблюдения ежедневно, чтобы не ошибиться в дате их наступления. Летом и осенью, с их более медленными темпами развития, можно выходить на маршрут один раз в два-три дня. Причём лучше делать это в утренние часы, когда зацветает большинство растений и наиболее жизнедеятельны птицы.

Результаты фенологических наблюдений записывают в фенологический дневник по форме: название географического пункта, число, месяц, наблюдаемые явления, примечание. В дневник следует заносить наблюдения не только за явлениями, предусмотренными программой, но и за другими явлениями в живой и неживой природе, привлекающими внимание: сильные и позднее весенние снегопады, резкие похолодания весной, летние заморозки и повреждения растений морозом. Записи должны быть чёткими и достаточно полными, чтобы не только в текущем году, но и много лет спустя их можно было легко прочесть и однозначно понять. Важно это потому, что фенологам, изучающим ритмику живой природы, приходится много раз обращаться к наблюдениям прошлых лет. Крайне важно с самого начала систематически вести дневниковые записи непосредственно в процессе работы. Записи необходимо выполнять в день наблюдения, не откладывая на потом. Сведения из дневника переносят в таблицы фенологической программы.

Программы массовых общих фенологических наблюдений должны удовлетворять трём основным требованиям: 1) соответствовать природным условиям той территории, для которой они составлены; 2) быть комплексными, т.е. охватывать все важнейшие компоненты местной природы в течение круглого года; 3) быть достаточно простыми и доступными массовому наблюдателю. Программы общих фенологических наблюдений обычно состоят из трёх основных разделов: 1) гидрометеорологических явления; 2) явления в мире растений; 3) явления в мире животных. Однако нередко в их состав включают также наблюдения за сельскохозяйственными культурами.

Существуют программы  наблюдений, имеющие специализированный характер. Они включают лишь те объекты и явления, учёт которых должен обеспечить решение конкретной задачи. Например, сотрудники агрометеорологических станций наблюдают только за сельскохозяйственными культурами; лесных семенных станций – за цветением и плодоношением лесных деревьев и кустарников; службы учёта и прогноза вредителей и болезней – за вредителями и грибковыми заболеваниями сельскохозяйственных культур. По таким программам работают ведомственные фенологические службы, при этом каждое ведомство создаёт свои программы и инструкции по ведению фенологических наблюдений.

Специальные программы  используются и в заповедниках. Итоги  полученных там наблюдений обрабатываются в форме Летописей природы, которые  планируются на длительный срок. Они служат исходным материалом для изучения погодичной и вековой изменчивости сроков наступления сезонных явлений.

Каждый из разделов любой  программы состоит из таблиц первичных  данных, которые следует заполнять, и сопроводительной и пояснительной  информации к ним. В прилагаемых к программам инструкциях с помощью рисунков и графиков объясняется, по каким признакам у тех или иных объектов определяется наступление того или иного явления или фазы, иначе говоря, приводится диагностика сезонных явлений и фенологических фаз.

В силу разных причин некоторые  фенологические даты, в особенности,  в первые годы наблюдений, могут оказаться ошибочными. Все ошибочные, т. е. сомнительные, даты в ряду аналогичных дат должны быть отбракованы. Очень резкое выделение какой-либо даты в ряду аналогичных дат многолетнего ряда всегда вызывает сомнение. Существует несколько способов проверки правильности фенологических дат.

1. Надо сравнить положение  проверяемой даты в ряду с  её положением в наблюдениях  других лет (если они имеются). Например, если отмечена дата прилёта грачей в одном году 1 марта, а в другие годы 17, 21, 18, 19, 20 марта, то дата «1 марта» вызывает сомнение и в расчёт чаще всего не принимается.

2. Какая из дат неправильна,  определяется сопоставлением её  с близкими датами методом интервалов. Существует правило: «В пределах однородных экологических групп сезонных явлений интервалы между следующими друг за другом явлениями в данной географической местности менее изменчивы, чем ежегодные календарные даты их наступления». Примеры такого сравнения: желтая акация зацветает раньше рябины или в близкие с рябиной сроки, но не позже её; грачи не прилетают позже жаворонков и т. д.

3. Географический метод:  сопоставление рядов одного феноявления  в двух разных географических  пунктах в сходной местности, но при этом один пункт должен быть предварительно хорошо выверен.

Если данные собирались в течение трёх и более лет, то можно приступить к составлению  календаря природы. «Фенологический  или естественный календарь природы  – последовательный перечень многолетних средних дат наступления сезонных явлений, характеризующий обычный (нормальный) ход сезонного развития природы данной местности». Крайние даты, помещаемые рядом со средними, указывают на наблюдавшиеся крайние отклонения от нормального развития природы и размеры амплитуды колебаний дат за данный период. Средние даты можно получить лишь на основании многолетних наблюдений (не менее 10-15 лет). Чем дольше ведутся наблюдения, тем точнее средние даты.

Прежде всего, надо составить  рабочую таблицу исходных данных, т. е. выписать даты за все годы наблюдений отдельно по каждому явлению. Затем необходимо проверить, не вкрались ли в таблицу очевидные ошибки. Когда таблица проверена и уточнена, можно приступить к вычислению средних дат.

В том случае, когда все даты ряда относятся к одному месяцу, среднюю дату вычисляют простым сложением дат и последующим делением на число дат. Если же даты приходятся на разные месяцы, то сначала следует привести их к общему исчислению.

Фенология, как наука, возникшая два века тому назад, за свои годы вобрала в себя неиссякаемые данные и свидетельства о существующих закономерностях живой природы и сезонных изменений. Использование фенологических наблюдений и исследований в современных условиях решает ряд практических задач, связанных с постижением тайны природы,  учит видеть живую природу в ее развитие, становление. Наблюдения формируют память, интересные явления, сделанные открытия, повышают интерес к тайнам живой природы, учат ценить красоту и гармонию живого мира, окружающего нас. Библиография.

1. Абрамова Н. Л., Куприянова М. К. Фенологический мониторинг. // Биология в школе, 2000, №3.
2. Державина Т.Б. Экскурсии в природу. М., Мнемозина, 2010.
3. Ласуков Р.Ю. Серия «Мир родной природы», М., АЙРИС ПРЕСС, 2000.
4. Методика изучения сезонных явлений природы./ Под ред. Н. А. Аксёновой. М., МЦ РГО, 1993.
5. Попов Н. В. Фенологические наблюдения в школе. М., Наука, 1953.
6. Стрижёв А. Н. Календарь русской природы. М., Московский рабочий, 1972.
7. Хомченко С. И. Как организовать фенологические наблюдения.// Биология в школе, 1986, №2.
8. Шульц Г. Э. Общая фенология. Л., Наука, 1981.
9. Шульц Г. Э., Шамраевский В. Б. Фенологические наблюдения. Практическое руководство к производству наблюдений над сезонными явлениями живой природы. Л., Наука, 1971.
10. Яновский С. А. Программа организации и ведения фенологических наблюдений: Методическое пособие. М., Экосистема, 1996.