Теорія картографування освітніх інновацій (стр. 10 )

У попередньому звіті нами зроблена спроба узагальнити наші напрацювання віднасно теоретичних засад фітокліматології і обгрунтувати висновок стосовно об’єту дослідження у галузі фітокліматології - фітопогодного комплексу. Нами доведено, що фітокліматологія – це новий науковий напрямок, що виник в рамках природничих наук і розвивається на стиках географії, біології, грутознавства метеорології і кліматології.

Головним питанням у наукознавчому сенсі є визначення об’єту дослідження. У наступному розділі звіту подано викладення цього питання.

Зміст поняття “фітокліматології”, її місце у системі наук і уява про предмет науки визначає її спрямованість і методи дослідження. Таким чином, у цьому розділі звертається увага на у систему методів дослідження у фітокліматології.

3.1.1 Концептуальні передумови методів дослідження

Необхідною умовою розвитку концептуальних передумов досліджень є створення теоретичних основ та методичних розробок у межах фітокліматології, як предмета міждисциплінарної галузі з відбиттям у ній: взаємовідносин між об’єктами різних дисциплін, що розглядаються; фітокліматологічних досліджень на основі методів синтезу причинно-наслідкових зв'язків і інтегрального оцінювання природних умов з метою оптимізації розвитку сільського господарства; прогнозування ефективності землеробства; використання стаціонарів у природно-моніторінговних дослідженнях; вдосконалення методів оціночного природно - моніторінгового картографування.

Фітокліматологія — це наука, що вичає метеорологічні, кліматичні і гідрологічні умови у взаємодії з обєктами і процесами сільськогосподарського виробництва. Це науковий напрям в галузі наук про атмосферу, основним змістом якого є вчення про агроклімат, що є фактором розвитку сільськогосподарського виробництва.

До задач фітокліматології входить:

1) дослідження прострово-часових закономірностей впливу погоди і клімату на обєкти і процеси сільського господарства;

2) разработка методів дифференційованої і ефективної оцінки умов погоди і клімату з метою їх більш повного дослідження у сільському господарстві;

3) агрометеорологічне обгрунтування засобів боротьби з несприятливими явищами клімату і погоди, шкідниками і хворобами сільськогосподарських культур;

4) розработка прогнозів умов розвитку і росту сільськогосподарських культур і формування врожаю;

5) вивчення проблем мелиорації клімату, як засобу покращення природних передумов розвитку сільськогосподарського виробництва.

Вивчення фітокліматологічних ресурсів базується на використанні основних законів життєдіяльності рослин.

1. Закон незамінності основних факторів життя. Для розвитку рослин необхідні світло, тепло, волога, повітря і поживний субстрат (грунт). Ні один із цих факторів не може бути виключений або замінений іншим. Всі вони рівнозначні і незамінні.

2. Закон нерівнозначності факторів середовища життя рослин. За своїм впливом на рослину фактори середовища поділяються на основні (тепло, волога, повітря, грунт) і другорядні (вітер, хмарність, орієнтацфя і крутизна схилів). Другорядні або допоміжні фактори лише посилюють або послабляють вплив основних факторів на рослинний організм.

3. Закон мінімуму (або лімітующего фактору). Стан рослин, їх кінцева продуктивність визначається фактором, що знаходиться у мінімумі, наприклад, недоліком грунтової вологи або пониженою температурою у критичні періоди життя рослин.

4. Закон оптимуму (або сукупної дії факторів). Відповідно до цього закону, максимальна продуктивність рослин формується тільки при оптимальній кількості співвідношення основних і другорядних факторів у критичні періоди життя рослин.

5. Закон критичних періодів життя рослин. На основі цього закону існують кількісні вимоги рослин до факторів средовища (тривалість світового дня, вологи, температури) у різні фази розвитку рослин.

3.1.2 Фітокліматологія і її місце у системі наук

Проблеми, які розглядаються на стику багатьох наукових напрямків відносяться до міждисциплінарної галузі, а дослідження в цьому разі носять міждисциплінарний характер. Особливо складні у цьому відношенні постають питання розробки наукових основ міждисциплінарних галузей знань.

Наукові питання кліматології взагалі і фітокліматології зокрема розглядаються у розділі як ключові питання наук про атмосферу і її місце у системі наук про Землю. Розвиток фітокліматології потребує чіткого визначення термінологічних і понятійних засад науки. Зміст поняття “фітокліматології”, її місце у системі наук і уява про предмет науки визначає її спрямованість і методи дослідження. Таким чином, у цьому розділі звертається увага на місце фітокліматології у системі наук.

У своєму розвитку фітокліматологія спирається на фундаментальні дисципліни. Вона досліджує закономірності фізичних процесів і явищ у атмосфері, їх генезис, фактори, що форують клімат і погоду, географічний розподіл їх на землі, вплив на господарську діяльність людей. Особливістю фітокліматології є те, що вона вивчає закономірності фізичних і біологічних процесів, що мають сутєве значення для сільськогосподарського виробництва.

Рис. 3.1 Місце фітокліматологцї в системі наук про Землю

В разработке теоретических вопросов фітокліматологія спирається на знання не тільки законів фізики атмосфери, але і фізики грунту, біофізики, основних законів агрономії. В цьому полягає складність даної науки. Вона має свої методологічні і методичні підходи до вирішення поставлених задач. Крім того, в рамках фітокліматології розробляются прикладні питання, питання, які важливі для практики сільського господарства.

Для розвитку фітокліматології залучаються географічні, сільскогосподарські і біологічні науки. Фітокліматологія найбільш тісно повязана з метеорологією і кліматологією Вона спираються на знання законів фізики атмосфери, а також физичною географією, грунтознавством, гідрологією, рослинництвом, фізиологією рослин [121].

У розділі подані спочатку загальні питання вивчення клімату взагалі і зокрема розуміння місця кліматології у системі наук взагалі. На протязі тривалого часу у кліматології точилася дискусія відносно визначення її місця у системі наук. Одні вчені розглядають клімат як поняття чисто статистичне, абстрактне, що характеризується незміними величинами, а сама кліматологія відносилась до класу точних наук, фізико-математичних дисциплін. Інші – відносять клімат до об’єктивної реальності, яка є діалектичною якістю атмосфери, що склалася і обумовлена безперервним процесом взаємодії атмосфери з усіма географічними факторами. У такому розумінні кліматологія відносилась до природничих наук.

3.1.3 Фітопогодний комплекс – обєкт дослідження фітокліматології

У розділі розглядаються наукові засади вивчення фітопогодного комплексу, як об’єкту дослідження фітокліматології, і уява про предмет науки, її спрямованість і методи дослідження. Розвиток науки взагалі і фітокліматологічної зокрема потребує чіткого визначення термінологічних і понятійних засад науки. Визначення поняття “фітопогодний комплекс”

Вивчення погодно-кліматичних комплексів окремих природних і культурних ландшафтів, розробка методів їх виділення, типізація, класифікація, вивчення їх сфери прикладного використання становить зміст нового напрямку в кліматології - фітокліматології.

Теоретичні передумови, що розкривають зміст терміну фітопогодний комплекс, і зокрема фізичні процеси, які функціонують у його межах, обгрунтовуються при вивченні фітокліматичної системи. Дослідження цієї системи пов’язані з аналізом властивостей об’єктів, що вивчаються різними науками, носять міждисциплінарний характер. Особливо складні в цьому відношенні постають питання розробки наукових основ міждисциплінарних галузей знань.

Для визначення об’єму і змісту поняття «фітопогодний комплекс», як об’єкту дослідженя, що містить різнопланові компоненти, необхідно розглянути природні складові системи, які є природничою основою розвитку рослинництва і фізиологічні особливості сільськогосподарських культур. Це дозволить більш обгрунтовано проводити агротехнічні заходи [125].

Прикладний аспект цієї проблеми полягає в тому, що теплобалансові розрахунки, фітокліматичні показники і характеристики вологості грунту можуть лягти в основу розробки критеріїв стану сільськогосподарських культур у період вегетації. Для росту і розвитку рослин виняткове значеня мають умови їх життєдіяльності: ресурси тепла і вологи, фотосинтетично активна радіація, пожівні речовини грунту, тощо. У процесі своєї життедіяльності рослини активно створюють своє середовище існування. Можна говорити про індивідуальні фітопогодні комплекси, які формують певні сільськогосподарські культури [145].

Вивчення теоретичних і практичних засад фітокліматології дозволяє сформулювати визначення поняття “фітопогодного комплексу“.

Мікропогодний комплекс в цілому і фітопогодний зокрема являє собою сполучення значень метеорологічних елементів, що визначають стан погоди у визначений строк спостережень і характеризують фізичні процеси приземного шару повітря, що формуются під впливом природних чи штучних ландшафтів певних територій.

У визначені фітопогодного комплексу знайшли відображення три аспекти цього явиша – фізичні процеси, а також часова і просторова структури їх розвитку.

Перший аспект торкається розвитку мікропогодних процесів. Стан приземного шару повітря залежить від геофізичних процесів, що протікають у певних геграфічних умовах, а також залежать від масштабу їх формування. Розрізняють атмосферні макропроцеси і мікропроцеси. Перші – погодно-кліматичні явища, що визначаються факторами великого масштабу, такими як загальноциркуляційні процеси і географічні фактори. Вони спостерігаються лише поза сферою збудження діяльного шару атмосфери. Другі вирізняються розвитком атмосферних процесів, прилеглих до земної поверхні.

Мікропогодні комплекси визначаються географічними факторами малих масштабів: рельєфом, рослинним покривом, сільськогосподарським освоєнням. Особливістю явищ, що протікають у приземному шарі атмосфери є те, що вони характеризуються виключно великими градієнтами температури і вологості повітря і вітрового режиму. Ці явища не виходять за межі приземного шару атмосфери, але вони мають велике практичне значення. Тут протікає значна частина діяльності людини, розвивається рослинний і тваринний світ і цей шар найбільш доступний активному впливу людини [113].

Другий аспект проблеми висуває аналітичні задачі часових рядів, що подають перелік значень змінної величини в залежності від часу. Інтервал часу між спостереженнями метеорологічної величини постійний і його тривалість коливається від часток секунди при вивченні турбулентних потоків до тисяч років за умови вивчення клімату. З урахуванням їх інтерпретації як випадкових функцій часу передбачається вивчення структури їх основних властивостей у вигляді оцінок середньої, характеристик мінливості, періодичних і неперіодичних складових і їх коливань у майбутньому. Дослідження часових рядів гідрометеорологічних характеристик дозволили провести класифікацію періодичних процесів у часі, що вони їх виражають і визначити задачі їх вивчення [112].

Третій аспект торкається вивченню змін метеорологічних величин у просторі. Просторове узагальнення – це заключний етап вивчення атмосферних процесів у вигляді побудови метеорологічних полів. Його основними елементами є: оцінка статистичних характеристик просторової структури, картування и районування метеорологічних і кліматичних величин. Дослідження елементів просторової структури метеорологічних полів набуває важливого значення у звязку з необхідністю подання інформації безпосередньо у межах адміністративних районів і залучення програми кліматичного моніторингу. Властивості метеорологічних полів передаються даними в окремих точках простору. Вони можуть бути представлені значеннями, що отримані безпосередньо на метеорологічних станціях, або даними, які проінтерпольовані у вузли регулярної мережі за допомогою об’єктивного аналізу.

Вивчення погодно-кліматичних комплексів окремих ландшафтів складає зміст фітокліматології. В умовах природних і окультурених ландшафтів формуються фітопогодні комплекси. У цьому терміні вдало поєднується наукова сторона проблеми з практичною її спрямованістю.

Наукову основу методу фітокліматології складає аналіз зв'язків окремих метеорологічних елементів і їх сполучень, які в умовах конкретних природних і штучних ландшафтів формують певні погодні комплекси.

Науковий підхід розкриває зміст терміну “фітопогодний комплекс”. Фізичний сенс протікаючих в ньому процесів можна обгрунтувати через вивчення ситеми “грунт-рослина-повітря”. В центрі системи знаходиться рослина, що гостро реагує на всі процеси, які виникають в процесі функціонування її складових. Для росту і розвитку рослин виняткове значення мають умови їх життєдіяльності. До них можна віднести ресурси тепла і вологи, фотосинтетична активна радіація, поживні речовини, тощо. В процесі своєї життєдіяльності рослина активно створює своє середовище існування. Це дає підставу говорити про індивідуальні фітопогодні комплекси, які властиві певним культурам.

Таким чином, можна сформулювати визначення фітопогодного комплексу. Мікропогодний комплекс в цілому і фітопогодний комплекс як система зокрема, визначається фізичним станом приземного шару повітря, що формується під впливом природних чи штучних ландшафтів у визначений проміжок часу.

3.2 Методи польових моніторингових досліджень ФПК

Польові методи у фітокліматологічних дослідженнях — основа для проведення комплексного физико-географічного вивчення місцевості і призвані ознайомити з атмосферними процессами і явищами необхідними для розуміння генезису фітопогодного комплексу, його еволюції, історії формування, виявлення закономірностей і взаємозвязку між атмосферними процесами та іншими компонентами природи.

3.2.1 Огляд моніторингових методів дослідження

Методологічними засадами фітокліматології є комплексне використання натурних спостережень, вимірювань і досліджень, експериментальних лабораторних дослід­жень, картографування і моделювання. Більшості фітокліматологічних досліджень притаманний системний підхід.

У сучасних фітокліматологічних дослідженнях широко викорис­товують методи інших наук — хімії, фізики, геології, біології, математики. Ці методи можна об'єднати в кілька груп:

Методи реєстрації та оцінки якості довкілля, насамперед різні типи фітокліматологічного моніторингу, і зокрема біомоніторинг, біоіндикація, дистанційний аерокосмічний моніторинг та інші.

Методи кількісного аналізу у фітокліматології і методи оцінки біомаси та продуктивності рослин природних агросистем (ПАС).

Вивчення особливостей впливу різних фітокліматологічних чинників на життєдіяльність організмів (як складні й тривалі спостереження в природі, так і, частіше, експерименти в лабораторних умовах — токсикологічні, біохімічні, біофізичні, фізіологічні та ін.).

Методи вивчення системоутворюючих взаємозв'язків між фітопогодними комплексами і навколишнім природним середовищем, і внутрішньосистемних зв'язків між елементами фітопогодних комплексів.

Створення геоінформаційних систем і технологій для розв'язання фітокліматологічних питань різних масштабів і в різних сферах сільського господарства.