Федеральные государственные образовательные стандарты высшего образования для естественнонаучных направлений подготовки и специальностей определяют довольно широкий спектр компетенций, формирование которых связано с приобретением профессиональных умений и навыков в ходе прохождения учебных выездных (полевых) практик и выполнения научно-исследовательских работ. Эффективность полевых практик определяется, с одной стороны, представительностью полигона (разнообразием его геологических, ландшафтных и прочих условий и их доступностью для изучения), с другой – наличием тематических образовательных ресурсов (знакомящих учащегося со спецификой территории и методиками проводимых исследований) и системы хранения и обработки результатов полевых наблюдений. Особое значение приобретают базы практик, функционирующие как междисциплинарные и межвузовские, что обеспечивает возможность проведения транс- и междисциплинарных исследований, организацию комплексного мониторинга природной среды, привлечение материальных ресурсов (лабораторно-аналитической базы, программного обеспечения и пр.) и специалистов вузов-партнеров. При этом функционирование подобной научно-образовательной среды возможно лишь при условии создания специализированных электронных ресурсов.
Элементы такого подхода разработаны для полигона практик Южного федерального университета (ЮФУ), расположенного в Республике Адыгея и действующего на основе Базы практик и учебного туризма «Белая речка» ЮФУ. Территория, условно определяемая как Белореченский полигон, охватывает часть предгорной и горной части Адыгеи, примерно соответствующую площади листа карты L-37-141. Ей свойственна широта спектра геологических и ландшафтно-климатических условий, проявленных на относительно небольшой площади [2].
Для хранения и систематизации данных о природных особенностях полигона разрабатывается комплекс электронных научно-образовательных ресурсов, общая структура которых приведена на рис. 1. Главными компонентами комплекса являются ГИС, тематические описательные ресурсы и банки хранения результатов наблюдений.
В основу геоинформационной системы (созданной программными средствами ArcGIS 9 и ГеоГраф ГИС 2.0) положена цифровая топооснова листа L-37-141, дополненная тематическими слоями, содержащими геологические карты разного масштаба, спектрозональные космоснимки территории и карты фактического материала, интегрированные с базам данных. Дополнительные данные получены путем анализа цифровых данных (карты солярной экспозиции склонов, уклонов склонов, площадей водосборных бассейнов и пр.).
Рис. 1. Общая структура научно-образовательных ресурсов Белореченского полигона
Обширный информационный модуль составляют описания физико-географических, геоморфологических, геологических, ботанических и зоологических условий и особенностей, созданный на основе систематизированных фондовых материалов и авторских исследованиях коллектива сотрудников ЮФУ. В частности, тематические описательные ресурсы биологической направленности характеризуют флору территории, характер растительности – лесной (буково-пихтовые, пихтовые, дубовые, грабовые, пойменные леса), луговой, высокогорной (сообществ высокотравных субальпийских лугов, альпийских лугов, сообществ с доминированием Rhododendron caucasicum, подвижных осыпей, скал, долгоснежных местообитаний, горных ключей и ручьев), ландшафтную характеристику, содержат описания (с фотодокументацией) 500 высших растений, более 300 видов животных, встречающихся на территории полигона, атлас-определитель грибов и лишайников и пр. Геологический блок информации, помимо картографической и описательной частей, содержит информацию о наиболее важных обнажениях, результаты лабораторно-аналитических исследований. Библиографические базы включают более 200 полнотекстовых версий работ, содержащих данные о территории. Специальное издание отражает результаты геологический изученности полигона [4], определяя актуальные задачи и направления исследований.
Полученный комплекс данных создает основу для оценки состоянии и мониторинга территории. Помимо учебных задач, полученные данные представляют практическую значимость: оценка состояния природной среды площади, в пределах которой расположено несколько особо охраняемых территорий, дает основание для рационального планирования системы «экологических коридоров», а наличие природно-технических систем, и в частности длительное время неэксплуатируемых подземных горных выработок (с 90-х годов XX века), позволяет оценивать их воздействие на природные ландшафты и динамику восстановления последних. Особое значение имеет изучение территории Даховского уранового и Белореченского баритового месторождений (образующих единый горнорудный объект), характеризующихся разнообразием минерального состава рудных тел и вмещающих силикатных пород, что позволяет выявить комплекс факторов, управляющих закономерностями миграции продуктов окисления минерального вещества в условиях ландшафтов, характерных для лесной зоны Западного Кавказа (рис. 2). Оценка распределения удельной активности естественных радионуклидов [1] и тяжелых металлов [3] в системе «горные выработки – дренажи – речная система – илы и аллювиально-дерновые почвы» указывает на высокий нейтрализующий потенциал природной среды, обусловленный спецификой рельефа и гидродинамического режима водотоков [5], составом почвоматеринских пород, глинистой ассоциации илов и почв, параметрами почвенных вод и пр. [1, 3]. Изучение растительности территории месторождения указывают на восстановление растительных сообществ, осложняющееся на горных отвалах подвижностью техногенных осыпей за счет эрозионного подмыва и активности склоновых процессов.
Рис. 2. Источники и факторы, контролирующие миграцию и концентрации элементов в природно-технической системе горных выработок Даховского и Белореченского месторождений и смежных природных ландшафтах. Условные обозначения: 1 – барьеры с преимущественно сорбционным механизмом концентрирования; 2 – барьеры с преимущественно микроминеральной формой концентрирования; 3 – элементы, осаждаемые в составе стабильных минеральных фаз
Заключение
Приведенные данные, отражающие структуру научно-образовательных ресурсов (на примере естественнонаучного полигона ЮФУ) и полученные с их привлечением результаты комплексного изучения сложноорганизованной природно-техногенной системы с сопряженными естественными ландшафтами, иллюстрируют значимость создания подобных комплексов в как в образовательной сфере, так и для организации на их основе постоянно действующих междисциплинарных центров мониторинга природной среды. Формулировка задач исследований при этом должна осуществляться заинтересованными организациями (осуществляющими природоохранную деятельность, мониторинг природных процессов и пр.), что определяет включение в образовательных процесс технологий практического обучения, связь обучающихся с потенциальными работодателями, апробацию результатов и иные стимулы.