Сезонная динамика ландшафтов Крылатских холмов

Проектная работа по результатам программы фенологических исследований для школьников «Сезоны года на Крылатских холмах»

Введение

Накопление знаний об изменениях погоды в течение года, времени наступления разливов рек и межени (самой низкой отметки уровня воды в реке), о периодических явлениях в жизни растений и животных началось еще в эпоху собирательства. Промысловая и хозяйственная деятельность зависела от чередования астрономических и климатических явлений, поэтому накопление этих знаний получило дальнейшее развитие в последующие эпохи загонных и промысловых охот, рыболовства, скотоводства и особенно – со времени перехода к оседлому образу жизни и начала развития земледелия. В древнейших приречных земледельческих цивилизациях проводились наблюдения за режимом рек: египетские жрецы около 6 тыс. лет назад стали измерять уровень ежегодных половодий на Ниле на специально оборудованных постах. Результаты наблюдений древних славян за сезонным развитием природы отражены в названиях месяцев года: январь – «студень», февраль – «лютый», май – «травень».

В Средние века в русских и зарубежных летописях велись записи о сроках наступления важнейших сезонных явлений. Из них можно узнать, например, что в 1420 г. в «Русской земле... ранние морозы, на 15 сентября пошел снег и шел три дня... урожай остался неубранным». Но вплоть до эпохи Возрождения люди накапливали и передавали знания о периодических природных процессах и явлениях в основном в виде народных примет.

В России в 1721 г. Петр I, дав указание о выборе наиболее благоприятных участков для разбивки парков в окрестностях Петербурга, приказал Меншикову присылать еженедельно засушенные «дубовые, рябиновые и березовые сучки и цветы, а также и травные листочки... с написанием чисел, дабы узнать, где раньше началась весна».

Французский естествоиспытатель Р.Реомюр в 1735 г. на основе результатов проводимых им наблюдений сделал вывод о существовании зависимости хода сезонного развития хлебов от температурного режима. А в 1748 г. шведский ученый Карл Линней начал проводить наблюдения одновременно за развитием растений и ходом погоды. Линнея считают основателем науки о сезонном развитии живой природы, обусловленном сменой времен года, – фенологии. Свои взгляды на периодические явления ученый изложил в знаменитом труде «Философия ботаники», где дал описание методики фенологических наблюдений. В 1750 г. Линней организовал первую фенологическую сеть из 18 наблюдательных станций, которые в разных местах отмечали сроки распускания почек, цветения, созревания плодов и опадения листьев. Задача этой фенологической сети состояла в том, чтобы с помощью фенологических наблюдений охарактеризовать климатические особенности различных географических районов.

В 1780 г. Мангеймское метеорологическое общество одновременно с международной метеорологической сетью создало первую международную фенологическую сеть.

В России в 1845 г. академик П.И. Кеппен, много лет наблюдавший за сезонным развитием растений в Крыму, выступил с обращением к Академии наук об организации сети регулярных фенологических наблюдений. Такая сеть была создана под руководством Русского Географического общества. В 1848 г. была составлена программа фенологических наблюдений для Восточно-Европейской равнины.

В 1855 г. А.Ф. Миддендорф написал работу о ходе весеннего пролета птиц по территории России от западных границ до Тихого океана. В ней была опубликована фенологическая карта с изофенами прилета 7 видов птиц.

Инициатива создания в России фенологической сети из добровольных наблюдателей принадлежит А.И. Воейкову. Он считал, что базой для научных обобщений могут быть только регулярные, проводимые в равномерно рассредоточенных по территории России точках, наблюдения. В своих научных трудах А.И. Воейков, исследуя разнообразие климатов и его причины, рассматривал метеорологические и климатические процессы в развитии и во взаимодействии с другими факторами природы, проводил мысль о взаимной связи метеорологических и фенологических наблюдений: ход погоды в течение года непременно отразится на сроках наступления фенологических фаз растений.

Создателем добровольной фенологической сети в России является Дмитрий Никифорович Кайгородов, который лично подготовил несколько сотен наблюдателей. В 1871 г. он осуществил обширную программу фенологических наблюдений, ведение которых затем стало для него потребностью и получило отражение в очерках, статьях, рассказах, на которых воспитывалось несколько поколений естествоиспытателей. Д.Н. Кайгородов считал, что фенология должна быть школьным предметом, а основная форма занятий при ее изучении – экскурсии в природу.

К началу XX в. в России многие корреспонденты добровольной фенологической сети вели наблюдения в течение долгого времени. Например, в селе Захарьино под Подольском Н.Е. Сироткин вместе с учениками сельской школы проводили фенологические наблюдения. Материалы Н.Е. Сироткина впоследствии были положены в основу календаря природы Московской губернии. Обработал их, прокомментировал и издал И.А. Здановский, который установил и фенологические пределы времен года.

В 30-е гг. XX в. наряду с добровольной фенологической сетью возникают ведомственные феносети: сельскохозяйственная феносеть Гидрометеослужбы, феносеть лесного хозяйства, сеть государственных сортоиспытательных участков.

До сих пор проводятся фенологические наблюдения в государственных заповедниках и на научных стационарах. Ведущими фенологами за это время было составлено несколько программ наблюдений. Получили распространение метод построения фенологических спектров, фенологические карты, расчет суммы эффективных температур, необходимой для наступления той или иной фазы развития растений.

В настоящее время Московский центр Русского Географического общества совместно с Институтом глобального климата и экологии Росгидромета и Российской Академией наук курирует фенологические наблюдения более чем в 20 регионах Европейской части России.

В переводе на русский язык «фенология» – наука («логия») о явлениях («фенос»). Но такое определение не отражает современной сущности понятия. Сейчас фенология – это система знаний о сезонном развитии природы. Результаты и методы фенологии используются в географических и биологических дисциплинах, агрономии. Фенологические наблюдения доступны всем, так как не требуют использования специальных приборов, а их результаты имеют широкое прикладное значение. К настоящему времени целесообразность организации систематических фенологических наблюдений очевидна.

Изменение состояния живой природы по сезонам года

Климат Крылатских холмов

На протяжении последних нескольких тысяч лет климат на территории современной Москвы менялся весьма существенно. После завершения последнего оледенения, в период примерно 10 000–4500 лет назад, на территории нынешней Москвы было на 2–3 °С теплее, чем в настоящее время. Затем началось похолодание, которое особенно ярко проявилось во время малого ледникового периода, длившегося с XIII в. до середины XIX в. Далее началась эпоха современного потепления, которая продолжается и сейчас. Средняя годовая температура в Москве на протяжении XX столетия повысилась более чем на 2 °С, а продолжительность безморозного периода возросла более чем на 2 месяца. Годовая сумма осадков тоже существенно возросла. Вследствие потепления стали нередкими случаи повторного (вторичного) цветения растений, некоторые перелетные птицы (например, грачи и скворцы) стали оставаться на зимовку.

Крылатские холмы – участок коренного берега реки Москвы, расположенный на Татаровской возвышенности, которая в свою очередь занимает северо-западную часть Теплостанской возвышенности. Климат этой территории умеренно-континентальный, характеризуется теплым летом, умеренно холодной зимой с устойчивым снежным покровом и хорошо выраженными переходными сезонами. Среднемесячная температура воздуха самого теплого месяца (июля) составляет +17,5 °С, самого холодного (января) –10 °С. Летом температура может повышаться до +38 °С. Но такие высокие, как и очень низкие, температуры наблюдаются редко.

Теплый период (с положительными среднесуточными температурами) длится 206–216 дней. Безморозный период длится 120–140 дней. В отдельные годы длина безморозного периода колеблется от 65 до 180 дней. Первая половина зимы заметно теплее второй.

Территория расположена в зоне достаточного увлажнения, годовая сумма осадков в среднем составляет 550–560 мм. Две трети осадков приходят в виде дождя, одна треть – в виде снега. В теплую часть года преобладают дожди средней интенсивности, хорошо увлажняющие почву.

Устойчивый снежный покров образуется обычно в конце ноября (самая ранняя дата – 23 октября, самая поздняя – 28 января). К концу зимы высота снежного покрова составляет 35 см. По средним многолетним данным, снеготаяние начинается 17–24 марта и длится 15–20 дней, а сход устойчивого снежного покрова наблюдается 3–8 апреля.

Изменения климата вызывают резкие перепады в характере погоды. Например, в Москве 4 февраля 2002 г. была зафиксирована температура +5,2 °С, 12 марта 2002 г. дневная температура воздуха достигла отметки +9,1 °С, во время урагана 2 июля 1998 г., длившегося около часа, были повреждены десятки тысяч деревьев, а шквал 24 июля 2001 г. повалил более 25 тыс. деревьев.

Сезонные изменения состояния почвы

Почва, как среда обитания организмов, обладает определенным комплексом свойств, среди которых основными являются гидротермический режим и аэрация.

Сезонные изменения состояния почвы определяются климатическими факторами и жизнедеятельностью организмов и проявляются в изменении влажности и температуры, содержания в почве воздуха и газов, распределения обменных катионов по почвенному профилю.

Зимой в Подмосковье почва промерзает на глубину до 60–70 см, а в отдельные годы – до 140–150 см. Температура почвы с глубиной повышается, поэтому почвенные организмы перемещаются вниз. Во время оттепелей в верхних слоях почвы наблюдается повышение температуры, но нижние слои остаются промерзшими.

Весной, с устойчивым переходом средней суточной температуры воздуха через 0 °С, верхние горизонты почвы начинают медленно оттаивать. Нижние слои еще находятся в мерзлом состоянии. После схода снежного покрова во второй половине апреля почва оттаивает полностью, а затем постепенно просыхает и прогревается. Весной быстро растет испарение, но за счет накопленных осенью и зимой запасов влаги наблюдается и интенсивный сток. С поверхностным и внутрипочвенным стоком происходит механический и геохимический вынос веществ из почвы.

Со сроками весеннего просыхания почвы до мягкопластического состояния связано начало полевых работ (в середине мая). К концу весны средняя суточная температура воздуха возрастает до 10 °С и более, наблюдается максимальное испарение, но температура на поверхности почвы ниже (приблизительно на 3–5°), чем температура воздуха. Последние заморозки на почве приходятся на конец мая.

Летом продолжается интенсивный расход почвенной влаги при испарении. Максимальная температура на поверхности почвы наблюдается во второй половине лета. С глубиной температура почвы падает. Почвенные организмы летом мигрируют вверх. Причиной вертикальных миграций является изменение соотношения воды и воздуха в почве. При избытке влаги и ухудшении аэрации организмы поднимаются к поверхности, при недостатке влаги и улучшении аэрации – опускаются на глубину. Жизнедеятельность почвенных организмов в летний период наиболее интенсивна: животные механическим и биохимическим способом разрушают органическое вещество, разрыхляют почву, улучшая ее воздушный режим, перемещают органические и минеральные вещества; микроорганизмы синтезируют почвенный гумус и разлагают органические вещества.

Осенью, с понижением температуры воздуха, происходит дальнейшее снижение испарения, в результате чего наблюдается пополнение почвенных запасов влаги. Снижается интенсивность жизнедеятельности почвенных организмов, происходит их перемещение на глубину. С переходом среднесуточной температуры воздуха через 0 °С (в начале ноября) снижается интенсивность накопления влаги и начинается промерзание почвы, периодически чередующееся с оттаиванием до наступления стабилизации зимней структуры ландшафтов.

Продолжение следует