Естественно-математические науки

С высоты птичьего полета

Какие краски и узоры можно увидеть на болотах Карелии и как они помогают при изучении природы болот?

 

 

Топи да болота

Синий плат небес.

Хвойной позолотой

Взвенивает лес.

 Сергей Есенин

 

Известно, что Карелия — страна лесов, озер и болот. Леса занимают около 50 процентов  территории республики, а на долю озер и болот приходится соответственно 20 и 30 процентов её общей площади за вычетом акватории Белого моря. Таким образом, болота являются неотъемлемой частью карельской природы и существенным элементом ее облика, видимого с высоты птичьего полета (рис. 1).

 

 

 

Рис.1. Карелия с высоты птичьего полета: 1 — болота (светло-желтые и сиреневые пятна с полосчатым   рисунком); 2 — леса (темно-зеленые полосы с зернистым рисунком крон деревьев); 3 — озера.

 

В настоящее время  дистанционные методы исследований Земли с помощью летательных аппаратов широко используются при исследовании ресурсов Земли. Первичный материал таких исследований — это аэро- и космоснимки. На них отчетливо видны леса, озера и болота, имеющие различные цветовые (спектрозональные) характеристики. Кроме того из космоса хорошо видна красивая мозаика различных объектов земной поверхности, которые образуют неповторимый узор лика нашей планеты.

Такие объекты как болота прекрасно различаются на космоснимках как более светлые полосы и пятна различной конфигурации на фоне темно-зеленых лесов.  Какие же краски и узоры можно увидеть на наших «многоликих болотах» (Елина, 1987)? И как они помогают карельским болотоведам при изучении природы болот? Причем знать и трактовать цвета и узоры болотных объектов на космических снимках — это дело не только увлекательное, но и полезное с практической точки зрения. В наше компьютерное время внимание человека привлекают прежде всего картинки, по которым  пользователь компьютера может многое узнать о болотах, разглядывая космоснимки в программах Google или SASPlanet (рис.2).

 

Рис. 2. 1 — болото, 2 — лес и 3 — озера на космическом снимке в программе Google.

Но для этого нужно научиться различать цветовую гамму, присущую болотам, и иметь некоторый запас знаний. Так одни цвета и узоры болотной поверхности говорят о практической непроходимости топей на болотах, а другие указывают путь к кладовым лекарственных и ягодных растений на их окрайках. Может ли цветовой спектр болотной  растительности помочь человеку  изучать эти «кладовые солнца» (Пришвин), а также отыскивать ценные ягодные и  лекарственные растения  в «аптеке на болоте»? Именно такое  название имеет книга о болотах Галины Андреевны Елиной (Елина Г.А., 1993).

В лаборатории болотных экосистем Института биологии РАН при изучении болот уже давно и постоянно используются визуальные дешифровочные признаки болотной растительности на аэро-и   космических снимках. Начало работ по дешифрированию растительности болот по аэрофотоснимкам было положено в 50-х годах прошлого века лауреатом  государственной премии Екатериной Алексеевной Галкиной, приглашенной из Ленинграда для работы в сектор мелиорации и болотоведения Карело-Финского филиала АН СССР. Под ее руководством дешифрирование растительности болот по аэрофотоснимкам проводили молодые тогда сотрудники сектора:  Р.Р. Германова, Г.А. Елина, О.П. Храмцова, Р.П. Козлова, Н.В. Лебедева и Т.К. Юрковская (см. воспоминания Галины Андреевны Елиной и Татьяны Корнельевны Юрковской в «Лицее»).

В настоящее время на основе изготовленных ими 955 планшетов дешифровки болотной растительности по аэрофотоснимкам и данных наземных исследований 482 болот сотрудники нашей лаборатории ведут работы по сопоставлению этих дешифрофочных признаков со спектрозональными характеристиками болот на доступных материалах дистанционных исследований Земли. Такой коллекции материалов, как полагают Татьяна Корнельевна Юрковская и Галина Андреевна Елина (Юрковская, Елина, 2009, с. 4): «… нет не только в нашей стране, но и в каком-либо регионе мира, сравнимым по площади с Карелией». Вся эта информация на бумажных носителях о дешифровочных признаках болотной растительности после перевода ее в цифровой формат вошла в золотой фонд лаборатории болотных экосистем Института биологии.  Кроме того нами привлекаются при исследовании болот также и фотоизображения болот с борта вертолета, самолета и в конечном итоге со спутника.

Легче всего на фотоснимках и других цифровых материалах дистанционных исследований Земли дешифрируется растительность крупных болот, имеющих в центре их грядово-мочажинные или грядово-озерковые комплексы. Каковы же главные «цветовые»  признаки и узоры омбротрофного (от греческих слов «омброс» — дождь, «трофе» — питание) болотного массива, или как его часто называют верхового грядово-мочажинного болота?  При этом мы часто видим на снимках загадочный узор, образованный относительно сухими грядами и залитыми водой мочажинами или озерками, которые регулярно чередуются на поверхности болота. Этот извилисто-полосчатый рисунок на болоте напоминает нам искусственные террасы на склонах гор для выращивания риса в Китае, Индии и Филиппинах (рис. 3).При рассмотрении данного рисунка складывается такое впечатление, что болото как рачительный хозяин бережет дождевую воду.

 

 

Рис. 3. Слева фрагмент грядово-озеркового комлекса на болоте, справа — рисовых террас в горах Филиппин.

 

При работе с космическими снимками надо знать, что на них отражаются не только болота, но и все окружающие их элементы ландшафта: леса, озера и реки.  Как известно, одни объекты на поверхности Земли поглощают много солнечного света, а другие меньше, отражая при этом свет в различных диапазонах спектра. Так на плановых (под прямым углом)  космоснимках водные объекты (озера, реки и грядово-озерковые топи на болотах выглядят самыми темными, почти черными, вследствие сильного поглощения света водой. 

Хвойные леса также поглощают свет, хотя и не так сильно как вода. А открытые, то есть безлесные, и умеренно влажные участки болот поглощают света меньше и выглядят на снимке более светлыми по сравнению с лесами и озерами. Но вместе с тем в центре некоторых грядово-мочажинных болот вода находится на поверхности мочажин. Иногда воды на болоте так много, что образуются озерки с открытой водой. Поэтому грядово-озерковые топи выглядят на космоснимках в виде темных, почти черных ячеек и пятен различной конфигурации, то есть как микрозерки (рис.4).

 

 

Рис. 4. Вид омбротрофного грядово-озеркового болота на космическом снимке (kosmosnimki.ru): 1 — грядово-озерковые топи в центре омбротрофных болот, 2 — более сухие их  окрайки и 3 – первичные озера, оставшиеся после заболачивания территории.

   

Центр таких болот труднодоступен для человека, поэтому там зона относительной тишины и покоя  для «братьев наших меньших» — зверей и различных водоплавающих и перелетных птиц. А вот людям наиболее интересны болотные окрайки (они выглядят как участки, окрашенные в светло-желтые цвета). Именно на них могут быть места, где произрастают клюква и морошка (см. рис.4). А можно ли для выявления их применить космические снимки?

Накопленный в лаборатории опыт использования космических снимков при выявлении биологических ресурсов клюквы и морошки позволяет сделать вывод, что можно. На основании наземных исследований ресурсов этих дикорастущих ягод были сопоставлены качественные и количественные геоботанические (характер растительности, местоположение, уровень грунтовых вод) и ресурсоведческие (среднемноголетняя урожайность ягод) характеристики наиболее продуктивных болотных участков с их изображениями (цветом и узором) на космических снимках. Наиболее урожайные (свыше 100 кг/га) на клюкву и морошку участки болот имеют на космических снимках следующий вид (рис. 5).

 

Рис.5.  Так выглядят на космических снимках урожайные на клюкву (1) и морошку (2) участки болот и труднопроходимые болотные топи (3) [фрагмент космического снимка в программе Virtual Earth —  SASPlanet].

 

На рис. 5 видно, что цветовая гамма урожайных участков на клюкву и морошку лежит в области светлых тонов, а сами участки тяготеют к окрайкам болота. Безъягодные участки находятся, как правило, в центре болотного массива и имеют более темные грязно-коричневые тона окраски, на приведенном фрагменте космического снимка. Это, как правило, топкие и трудно проходимые места. Эти изображенные на космическом снимке болотные участки, изучаются и фиксируются с помощью GPS-навигатора и цифровой фотокамеры. Урожайный на клюкву участок представлен на рис. 6, на морошку – на рис. 7, а безъягодная болотная топь – на рис.8.

Рис. 6. Цветовая гамма урожайного на клюкву  осоково-сфагнового болотного участка

 

 

Рис. 7. Внешний вид урожайного на морошку болотного участка

Рис. 8. Цветовая гамма безъягодной болотной топи

 

Литература

 

Елина Г. А. Многоликие болота. Л., Наука, 1987. 191 с.

Елина Г. А. Аптека на болоте. Л., Наука, 1993. 495 с.

Юрковская Т. К., Елина Г. А. Восстановленная растительность Карелии на геоботанической и палеокартах. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2009. 136 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Павел Токарев

    Спасибо большое, уважаемая Татьяна Корнельевна, за Ваш комментарий!
    Гл. биолог лаб. болотоведения Ин-та биологии КарНЦ РАН

  • Юрковская ТК ,С-Петерб-г

    Замечательная статья В.Антипина и П. Токарева Как четко, интересно и доступно изложен столь сложный материал. Думаю, что он будет интересен многим, кого занимают проблемы географии, роль дистанционных изображений в современных исследованиях растительного покрова Земли, в процессе составления карт.Очень хорошо подобраны иллюстрации. А благодаря интернет журналу Лицей такие материалы становятся доступными, охватывая не только аудиторию учителей и школьников, но широкий круг читателей. Я, например, сижу сейчас дома в Петербурге, заглянула на сайт и обнаружила такую интересную публикацию и даже для себя почерпнула в ней интересные факты и теперь буду рекомендовать прочесть ученикам (аспирантам и докторантам) прочесть ее
    Спасибо также редакции за поиск и подбор материала. Доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Ботанического института им. В.Л. Комарова Российской академии наук ТК Юрковская

  • Павел Токарев

    Второй рис.6 — лишний. С уважением Павел Токарев