strona główna
prospekcja lotnicza
prospekcja geofizyczna
prospekcja powierzchniowa
prospekcja geochemiczna
aktualności
odnośniki
 

wprowadzenie
ślady w rzeźbie terenu
zabytki podziemne
wyróżniki
cieniowe
śniegowe i szronowe
zalewowe
glebowe
wegetacyjne
wilgotnościowe
ślady pod wodą
samolot i odbywanie lotów
typy samolotów
lotniska
pogoda i planowanie trasy
wysokości lotu
nawigacja i mapy
sprzęt fotograficzny i technika zdjęciowa
aparaty fotograficzne
obiektywy
filmy
druk zdjęć lotniczych
filtry
technika zdjęciowa
doświadczenia i recepty
trzy filary archeologii lotniczej
doświadczenia polskie
stanowiska archeologiczne w Polsce w fotografii lotniczej Otto Braascha

Wyróżniki wegetacyjne

Ukryte pod warstwą gleby uprawnej zagłębienia i ciągi murów wpływają na wzrost roślin, które są w naszych czasach bardzo gęsto siane i uprawiane na rozległych przestrzeniach. Dzięki temu na łanie roślin uprawnych odznaczają się wyraźne wzory, wynikające ze zróżnicowanej barwy i wysokości części roślin. Przyczyną tego są różnice w zawartości wilgoci i substancji odżywczych pomiędzy warstwą zwykłej, jednorodnej gleby, a wypełniskiem obiektu. Na wypełnisko takie składa się drobnoziarnisty materiał, pochodzenia obcego lub naniesiony przez wodę z powierzchni gleby; materiał ów może gromadzić więcej wilgoci niż otaczający go calec.

Jednak także niegdysiejsze mechaniczne spulchniene bardzo zwartych warstw (np. warstw kamienia czy żwiru) poprzez wykopanie rowu, może później sprzyjać rozrostowi korzeni roślin i sprawić, że ich części naziemne będą silniejsze od roślin sąsiednich. W odwrotnej sytuacji, kiedy korzenie już na niewielkiej głębokości trafiają na masywny, nieprzenikalny dla nich mur, także nadziemna część rośliny zdecydowanie słabiej rośnie.

Same zakłócenia wywołujące opisywane zjawiska mogą być obserwowane tylko jako wyróżniki glebowe, i to jedynie w wypadku, gdy ich odmiennie zabarwione wypełniska zostaną wydobyte na współczesną powierzchnię. Natomiast jako wyróżniki wegetacyjne, w przypadku których zakłócenia "wykrywane" są przez głębiej sięgające systemy korzeniowe roślin, są one z reguły rozpoznawalne częściej, w sprzyjających warunkach nawet regularnie. Dlatego wyróżniki wegetacyjne, które najwyraźniej uwidaczniają się na łanach zbóż, są na obszarach o intensywnej uprawie (do których należy środkowa Europa) najważniejszymi i najczęstszymi śladami, które zdradzają podczas obserwacji powietrznych istnienie obiektów archeologicznych. Nie dziwi więc, że w podstawowych publikacjach angielskich archeologów i pilotów Crawforda i Rileya opis tego typu wyróżników zajmuje wiele miejsca. Riley ukuł w 1946 roku terminy "positive crop-marks" (pozytywne wyróżniki wegetacyjne) na oznaczenie roślin, które rosnąc nad zgłębieniami osiągają większą wysokość, oraz "negative crop-marks" (negatywne wyróżniki wegetacyjne) dla takich, które nad ciągami murów rozwijają się słabo i pozostają niższe od roślin otaczających.

Pozytywne wyróżniki wegetacyjne

Powstanie pozytywnych wyróżników wegetacyjnych uzależnione jest od wielu warunków. Anomalie w okrywie roślinnej występują niemal wyłącznie na terenach płaskich, o glebach, których miąższość nie przekracza 60 cm i których podglebie jest dobrze odwadnianie i nie sprzyja powstawaniu zastoisk wilgoci. Poza rozmaitymi reakcjami różnych gatunków roślin, o formowaniu się wyróżników decyduje przede wszystkim grubość warstwy humusu oraz forma i głębokość zakłócenia (tj. obiektu archeologicznego). Dopiero wówczas, gdy starożytne zakłócenia sięgają niżej niż warstwa humusu, dochodzi w głębszych warstwach (ze względu na powstanie wypełniska złożonego z materiału obcego lub naniesionego z powierzchni) do zróżnicowania właściwości fizycznych, które mają wpływ przede wszystkim na zdolność gromadzenia wody i substancji odżywczych.

Rycina (obok) schematycznie objaśnia różne warianty rozmaitego powstawania i kształtowania się wyróżników. Na kolejnej ilustracji (poniżej) ukazano zdolność do gromadzenia wody w zależności od ziarnistości i rodzaju podłoża. Ważniejsza jednak od zdolności podłoża do gromadzenia wilgoci jest dostępność wody dla systemu korzeniowego rośliny. W przypadku zbóż największe zapotrzebowanie na wilgoć rozwija się w okresie krótko przed wykształceniem kłosów. Ponieważ nasączony wodą piasek cechuje się, ze względu na wysoki wskaźnik ziarnistości, niewielkim napięciem powierzchniowym, szybko traci nagromadzoną wodę; natomiast drobnoziarnista glina silnie wodę zatrzymuje. Dlatego gleby piaszczyste sprzyjają szybkiemu początkowemu wzrostowi, po którym szybko następuje krytyczne stadium więdnięcia, jeżeli na czas nie nastąpi nowy napływ wilgoci. Gleby lessowe lub gliniaste w razie zaistnienia deficytu wody oddają nagromadzoną wilgoć - z rosnącym wprawdzie oporem - korzeniom roślin. Dlatego wzrost jest na nich wolniejszy, ale zjawisko więdnięcia występuje odpowiednio później. To tłumaczy dlaczego na glebach piaszczystych wyróżniki wegetacyjne występują nagle, podczas gdy w tym samym czasie na podłożach o większej zdolności gromadzenia wody nie ma ich wcale.

Pozytywne wyróżniki wegetacyjne. Rozwój zboża nad zagłębionym zakłóceniem w okresie wczesnego wzrostu (a), wykształcania kłosów (b) i dojrzewania (c). Wg R. Christlein i O. Braasch, Das unterirdische Bayern, Stuttgart 1982.

Schematyczne przedstawienie różnych zdolności gromadzenia wody przez gleby rozmaitych typów i rozmaitej ziarnistości. Wg R. Christlein i O. Braasch, Das unterirdische Bayern, Stuttgart 1982.

Wykres na rycinie (obok) pokazuje bardzo zróżnicowany rozwój bilansu wilgotności podłoża w roku 1999 na dwóch stanowiskach, we Freiburgu i Poczdamie.

Krzywa przedstawia przebieg wilgotności gleby pokrytej trawą, określonej w procentach użytecznej dla roślin pojemności pola, dla stacji klimatycznych Freiburg i Poczdam w roku 1999. Wartości zostały zaczerpnięte z cotygodniowych wskazań agro-meteorologicznych Niemieckiej Służby Meteorologicznej. Uznawana za graniczną dla wystąpienia wyróżników wegetacyjnych linia 50% została we Freiburgu przekroczona za późno i tylko na stosunkowo krótki czas, dlatego wyróżniki wegetacyjne mogły jedynie sporadycznie, na bardzo dobrze odwadnianych glebach, wykształcić się w zbożu, które zbiera się już od początku lipca (poczynając od jęczmienia). Natomiast stosunki wilgotnościowe w Poczdamie były niemal idealne, choć początek deficytu wilgoci wystąpił nieco za późno. Wystąpienie jeszcze wcześniejszego stresu wilgotnościowego i przekroczenie linii 50% już w marcu lub kwietniu (jak to miało miejsce w 1976 roku) doprowadziłoby do jeszcze wyraźniejszego zaznaczenia się anomalii wegetacyjnych. Oprac. O. Braasch.

 

Natomiast na rycinie (obok) zestawiono wielkości opadu i parowania, odnotowane w stacji meteorologicznej w Neuburgu nad Dunajem, w roku 1976, kiedy to niezwykle suche "lato stulecia" stworzyło specyficzne warunki dla prospekcji lotniczej.

Przedstawienie bilansu wodnego pól na przykładzie okolic Neuburga nad Dunajem w roku 1976. Na całkowite parowanie danego pola składa się parowanie odkrytej gleby (ewaporacja) i parowanie powierzchni roślin (transpiracja). Na naszej ilustracji oba rodzaje parowania, występujące w ciągu przeciętnego roku zostały dodane. Tej ciągłej krzywej przeciwstawiona jest przerywana krzywa opadów w suchym roku 1976. Dzięki temu wyraźnie widać, że w roku 1976, w miesiącach od lutego do czerwca wielkość parowania była stale wyższa od ilości wody dostarczanej w postaci opadów. Powstały w ten sposób deficyt w bilansie wodnym stworzył doskonałe warunki dla zaistnienia wyróżników wegetacyjnych, które wyrażały się min. b. wyraźnymi różnicami w wysokości roślin. Rok 1976 uchodził w Europie środkowej za "sezon stulecia" dla archeologicznej prospekcji lotniczej. Wg R. Christlein i O. Braasch, Das unterirdische Bayern, Stuttgart 1982.

Przykłady pozytywnych wyróżników wegetacyjnych

Platkow, okręg Märkisch-Oderland, Brandenburgia, zdjęcie wykonane w lipcu 1994 r. Nieznany słowiański gród na naodrzańskich mokradłach, z otoczonym fosą podgrodziem i jamami osadniczymi. Fot. O. Braasch.

 

Zehbitz, okręg Köthen, Saksonia-Anhalt, zdjęcie wykonane 29 maja 1992 r. Wielka niedatowana fosa z licznymi jamami osadniczymi i śladami geologicznymi. Fot. O. Braasch.

 

Wienheim, okręg Heidelberg, Badenia-Wirtembergia, zdjęcie wykonane 26 maja 1993 r. Nekropola z epoki żelaza, z kolistą fosą i małymi, kwadratowymi dziedzińcami grobowymi, widoczna jako pozytywne wyróżniki wegetacyjne. Jasne równoległe linie to nie zadrapania na negatywie, tylko kable linii wysokiego napięcia przebiegającej nad stanowiskiem. Fot. O. Braasch.

 

Heidelberg, Badenia-Wirtembergia, zdjęcie wykonane 8 lipca 1985 r. Opuszczona średniowieczna osada z ziemiankami i rowami przydrożnymi. Fot. O. Braasch.

 

Burlafinden, miasto Neu-Ulm, Szwabia Bawarska, zdjęcie wykonane 31 lipca 1984 r. Mały rzymski kasztel nad Dunajem, na którym prowadzone są wykopaliska. Fot. O. Braasch.

 

Negatywne wyróżniki wegetacyjne

Negatywne wyróżniki wegetacyjne ujawniają się w sytuacji braku wilgoci niezależnie od rodzaju miejscowego podłoża, w miejscach, gdzie masywne podziemne przeszkody szybko hamują wzrost korzeni i uniemożliwiają im dostęp do zalegającej głębiej wilgoci i substancji odżywczych. W ten sposób, "za pośrednictwem" roślin ujawniać się mogą ukryte pod ziemią fundamenty i pokryte płytkami pomieszczenia np. rzymskiej willi czy wczesnego kościoła (albo też cementowa posadzka pralni jakiejś zrujnowanej nowożytnej chaty). Także utwardzone kołami i nogami warstwy rzymskich lub średniowiecznych dróg, od dawna już pokryte warstwą luźnej gleby, mogą się w ten sposób uwidocznić. Nawet jeśli po suszy następują obfite deszcze, te rośliny w łanie zboża, które słabiej rosły pozostają w tyle za resztą pod względem wysokości, liczby liści i ich koloru, tak jak to widać na przykładzie źdźbeł rosnących nad murami rzymskiej willi w Lich w Hesji.

Lich, okręg Gießen, Hesja, zdjęcie wykonane 30 czerwca 1986 r. Na polu pszenicy zaznaczają się, jako jasne pasma i negatywne wyróżniki wegetacyjne, cztery budynki i fragment muru rzymskiej willi. Korzenie roślin trafiają zaraz pod powierzchnią na przeszkodę w postaci masywnych murów fundamentowych. Powstrzymują one dopływ wilgoci i substancji odżywczych do poszczególnych roślin, co przyśpiesza dojrzewanie, z którym wiąże się jaśniejszy kolor liści. Fot. O. Braasch.

 

Czas wystąpienia wyróżników i ich intensywność w znacznej mierze zależą od głębokości zalegania zakłócenia. Przeszkody występujące głębiej niż 60 cm pod powierzchnią nie wywołują najczęściej żadnych śladów i pozostają niezauważone. Powodem tego jest fakt, że korzenie docierają do takiej przeszkody później, a poza tym w głębszych warstwach podczas normalnego lata dłużej utrzymuje się wilgoć. Rycina (obok) pokazuje w schematyczny sposób przebieg wzrostu zboża nad ruinami muru.

Rozwój zboża nad odcinkiem muru w okresie wczesnego wzrostu (a), wykształcania kłosów (b) i dojrzewania (c). Wg R. Christlein i O. Braasch, Das unterirdische Bayern, Stuttgart 1982.

Dobre i złe przekaźniki

Poszczególne części źdźbła zboża w rozmaity sposób odczuwają skutki stresu wywołanego brakiem wody. Najszybciej reagują liście, które w ciągu godzin zwijają się i pochylają ku ziemi, równie szybko jednak potrafią wrócić do poprzedniej postaci. Takie krótkotrwałe zjawiska powodują zmiany w sposobie odbijania światła przez powierzchnie liści; różnice te można dostrzec i sfotografować tylko lecąc na niewielkiej wysokości, pod słońce. Następnie brak wody odbija się na łodydze, powodując wolniejszy wzrost, i wreszcie na systemie korzeniowym, zmieniając głębokość na jaką sięga i jego całkowitą objętość. Jeśli w odpowiednim czasie zostanie ponownie dostarczona woda, opisane procesy ulegają odwróceniu.

Jęczmień, obdarzony szczególnie wielkimi liśćmi, najwyraźniej i najszybciej ujawnia anomalie. Pod względem stopnia wrażliwości po jęczmieniu następują owies, pszenica i żyto. Dobre wyniki osiąga się w przypadku groszku. Na kukurydzę zakłócenia archeologiczne prawie nie mają wpływu, tylko w przypadku kilku znanych, głębokich fos rosnąca nad nimi kukurydza wykazywała niekiedy, późnym latem, różnice w wysokości roślin. Wśród roślin okopowych dość pewnych wskazań dostarcza burak cukrowy, jednakże w jego przypadku (podobnie jak i kukurydzy), ze względu na wielkość liści i duże odstępy między roślinami, kontury obiektów zarysowują się mniej dokładnie. Odstępy między roślinami mają podobne znaczenie jak wielkość pikseli na wydruku zdjęcia - decydują one o ostrości konturów dostrzeganych przez obserwatora śladów. Niestety w przypadku pól buraczanych szczególnie często nadzieje obserwatora niweczą nowoczesne metody uprawy: w przypadku zagrożenia suszą rolnik, wcześnie ostrzeżony przez służby agro-meteorologiczne, wystawia na pole zraszacze i dostarczając roślinom świeżej wody szybko likwiduje pierwsze oznaki jej braku.

Okolice Gardony, Węgry, zdjęcie wykonane w czerwcu 1996 r. Fosy należące do dawnego podziału pól, widoczne na polu groszku. Fot. O. Braasch.

Ziemniaki należą do najgorszych wskaźników. Wyraźniej reaguje koniczyna i lucerna, natomiast trawa objawy stresu wywołanego brakiem wilgoci wykazuje tylko podczas prawdziwych posuch, a ponadto, kiedy tylko wreszcie spadnie znaczny deszcz, zadziwiająco szybko odradza się, nawet po poważnym przesuszeniu. Rzepak reaguje tylko podczas krótkiego okresu kwitnienia zmianami wymiarów płatków kwiatowych; po przekwitnięciu wyróżniki znikają.

Czas wzrostu zboża i żniw wyznacza okres, w jakim obserwować można większość wyróżników wegetacyjnych - trwa on od końca maja do końca lipca. Czasem jednak na oziminach i poplonach od końca marca aż po grudzień - w cieplejszych okresach - znaleźć można interesujące ślady. Jak dotąd najpóźniej wykonane zdjęcia wyróżników wegetacyjnych zostały zrobione bardzo późną, suchą jesienią, 5 grudnia 1982 roku w Bawarii, na oppidum w Manching, gdzie w oziminie zauważono ślady po jamach i dołach posłupowych.

Dopóki wyróżniki wegetacyjne widoczne są dzięki różnicy kolorów (zielony - żółty) lub tylko jako odcienie kolorów (ciemna zieleń - jasna zieleń), najlepiej wyszukiwać i fotografować je ze słońcem za plecami. Doświadczenie wskazuje, że najsłabsze różnice w odcieniach barw uwidaczniają się na terenie, na który pada cień samolotu krążącego w pełnym słońcu nad polami. Odcień pozytywnych wyróżników wegetacyjnych ulega czasem, podczas fazy dojrzewania, odwróceniu - poprzednio ciemna zieleń nagle się rozjaśnia i ślady mają postać jasnych plan i linii na łanie zboża.

Wyróżniki cieniowe, wywołane różną wysokością zboża rosnącego nad wypełniskiem fosy (po lewej) i nad ciągami murów (po prawej). Wg R. Christlein i O. Braasch, Das unterirdische Bayern, Stuttgart 1982.

Kiedy po dojrzeniu plonów różnice kolorów zanikają, odkryć można różnice w wysokości roślin prowadząc obserwacje pod słońce lub przy oświetleniu bocznym. Wymaga to cierpliwego krążenia nad podejrzanymi miejscami tak długo, aż natrafi się na idealną wysokość i kąt obserwacji.
Archeologia Niedestrukcyjna | Fundacja Res Publica Multiethnica i Instytut Archeologii i Etnologii PAN
webmaster