Основные задачи,классификации сис-м и подс-м экологического мониторинга (ЭМ).

Мониторинг – это сис-ма повторных наблюдений за элементами природной среды в простр-ве и во времени с опред-ой целью в соотв-и с заранее разработанной программой (по Манну).

Мониторинг – это сис-ма наблюдений, позволяющая выделить измен-я в состоянии биосферы под влиянием человеческой деят-ти (по Израэлю).

Классиф-я сист и подсист монит-га.

1.по простр-му масштабу возд-я (Монит-г: глоб-й, регион-й, импактный, национ, международный);

2.по реакции осн-х составл-х биосф (геофиз, биолог, эколог);

3.по организации мон-га по средам и геосферам (М-г: приземного слоя атм-ры, поверхностных пресных вод, пресных вод, океана, литосферы, почвенный и т.д.);

4,по ф-рам и ист-м возд-я (М-г: ист-ков возд-я, инградиентный - ф-ров возд-я);

5.по остроте и глоб-ти проблем (М-г океана, озоносферы, климат-й);

6.по методам набл-й (набл по физ, хим, биол показ-лям, дистанцион-й М-г и спутниковый)

Монит-г включает следующие направ-я деят-ти:

1.наблюдения за сост-ем ОС и ф-рами возд-я на ОС;

2.оценка сост-я ОС;

3.прогноз сост-я ОС на будущее.

Наблюд-я за изменением сост-я биосф – это наблюд-я за физ-ми параметрами, хар-ками мгновенного сост-я среды и за стихийными прир явл-ми; сбор физ-геогр данных о распред-и суши и воды, о рельефе, о прир рес-сах; наблюд-я за хар-ми геохим данными (за сост-м прир сред, за содер-м ЗВ, за круговоротами в-в, за физ парам-ми).

Наблюдения за источниками и ф-рами возд-я наз-т ингредиентным монит-гом или хим-м. Он позволяет определить загр объект, ф-ры вызвавшие загр-я, степень возд-я; дает сведения об ист-ках негат-го возд-я; позволяет принять реш-я о предотвращ-и поступл-я ф-ров возд-я в прир объекты; оценка эфф-ти меропр-й проводимых на основе первичной инф-и.

Источники: точечные, линейные. Среди факторов воздействия большее внимание уделяется химическим.

Оценка сост-я биосф. Оценка производится 3способами: 1.сравн с нормативом; 2.с фоном; 3.изучение динамики тренда.

2 вопроса: опр-ть ущерб от ест-го и антроп-го возд-й, разработка мер по устранению и выявление доп-х рес-сов для их исп-я в интересах чел-ва. Для реш-я этих? необх-мо знать величину допуст-ой нагр-ки и резерв сист. Эк нагрузка – это любая возникающая за счет к-либо возд-я нагр-ка в экосист, способ-я вывести ее из среднего ест-го сост-я. За допуст-ю приним-т такую нагр-ку (складыв-ся из однород-х или разнород-х возд-й), к-рая не вызыв-т негат-х послед-й у разл-х популяций и не приводят к сущ-му ухуд-ю кач-ва ОС. На практике исп-ся ПДК и ПДУ.

Зона эко резерва – зона м/у факт.значением и допустимым.

Высокое кач-во ОС – это возм-ть уст-го сущ-я и разв-я истор-ки сложившейся экосист и отсут-я в наст и будущем нежел-х измен-й. Для кол-го опр-я допуст возд-я надо знать текущее сост-е сист и фон-е сост-е сист, т.е. сост-е не измен-е никакими локальн-ми возд-ми.

Глоб-й (биосф) М-г – набл-я за глоб-ми измен-ми, происходящими в атмосф, гидросф. Для осущ-я глоб-го м-га надо знать фон сост-е. Сущ-т сист фон м-га: изучение ф-ров возд-я в объектах ОС, удаленных от источников загр-я (у нас биосф запов-к). Палеомон-г – воссозд-е фон сост-я по данным прошлого м-га (по ледникам, давно отмершим деревьям). В рамках глобального мг сущ еще и фоновый.

Регион-й (экосист) - набл-я за взаимод-ем чел-ка и ОС в ходе п/пол-я на региональном уровне. Изм-т хар-ки вноса и выноса в-в и Е. Эта класс-я позвол-т выбрать приоритетные ингред-ты для М-га на кажд уровне.

Локальный М-г (импактный, сан-гигиен) –это м-г на уровне сильного возд-я в лок-м масштабе. Слежение за процессами имеющими местный, чаще точечный хар-р (стройка, предпр-е). Контроль присутствия токсичных в-в (набл-е за предприятием)

М/унар-й – осущ-ся силами нес-ких гос-в (изуч-е трансгранич-го переноса ЗВ в атмосф).

Национ-й М-г – это регион-й уровень М-га, кот осущ силами отд гос-в.

Геофиз-й – опр-е реакции абиотич составл-щей в микро и макромасштабе. на антроп-е возд-е (сбор данных о загр-и ОС, в том числе по косвенным показ-лям опр-е метео и гидро хар-к).

Биол-й – оценка сост-я биотич составл-щей, ее отклика на возд-е и последствий антропогенного возд-я. (опр-е ф-ций сост-я реагир-х на то или иное изм-е. Изм-е м.б. на молек-м, клет-м, орг-зм-м уровнях). Сюда же относится наблюдение за состоянием ОС с пом биоиндикаторов.

ЭМ – это компл сист м-га, вкл-щая набл-е, оценку и прогноз антроп изменений абиотич составл-щей атмосф и ответ-й р-ции биоты на эти изм-я. Д.б. непрер-ть набл-й.

Задачи м-га - это выбор приоритета. Необх-мо выделить ф-ры ведущие к наиболее серьезным долговр-м последствиям; эл-ты биосф наиболее подверженные возд-ю.

С1972г м-гом занимается национ-я сист м-га (ГСМ), РосКомГидромет (атм-ра, повер.воды, почвы), Мин-во прирпольз, Депортамент прир рес-сов МПР, Ростехнадзор (ист-ки загр-я), Росприронадзор, РосПотребНадзор (мг физических факторов).

54. Организменный уровень биомониторинга. Высшая раст-ть. 3 осн. группы методов: 1.Колич. методы оценки сод-я хлорофилла и продуктов его окисления в клетке раст-й. 2.Оптич. методы, в основе кот. лежит спос-ть хлорофилла поглощать и излучать Е в различ. диапазонах. 3.Анализ микроморфолог. изм-й (размеров, цвета, стр-ры хлоропласта).

Метод колич. оценки хлорофилла(ХФ) у высш. раст-й: хлорофилл a и b, c и d. ХФ связан с окружающими белками и трудноизвлекаем из клетки. Такой ХФ явл-ся мембраносвязанным, но есть еще лабильный ХФ, кот. экстрагируется без соотв-щей обработки. Повыш. сод-е лабильного ХФ клетки м.б. из-за сезонных изм-й и в рез-те разрушения систем в следствие возд-я неблаг. факторов, разрушающих связь.

В конце вегетации (разрушение по естеств. причинам) свободный ХФ подверг-ся быстрому аутоокислению, => обр-ся фиофитины - в-ва красно-коричневого цвета, их конц-я увел-ся и придает цвет растениям, пожелтение листвы свид-ет о высокой скорости аутотоксии, и явл-ся признаком неблаг. возд-я на раст-я.

Колич-ное сод-е ХФ опред-ся с пом-ю оптич. методов. ХФ имеет свой максимум поглощения, что позволяет отделить ХФ от др. компонентов клетки. При неблагоприятн. усл-ях происходит уменьш-е отн-я max поглощения ХФ к max поглощ-ю феофитинов. При нарушении функц-я фотосинтеза наруш-ся состояние фотосинтетич. мембран, активные центры переходят в неактивное состояние.

Исп-е спец. флюор-ных микроскопов, в кот. ХФ подвергают мощному излуч-ю. Жизнеспособные растит. клетки, в кот. активно протекают процессы фотосинтеза, выглядят как красно-коричневые. Чем ярче это свечение, тем лучше происходит фотосинтез. Мертвые клетки светятся холодным зелено-голубым цветом, что говорит о преобладании аутотоксии в этих клетках. М. опр-ть долю живых и мертвых клеток. Это быстрый метод.

При выборе раст-й-биоиндикаторов, прежде всего, следует учитывать ценотическую значимость вида.Раст. исп-т для индикации токсикантов: SO₂, CO, компон. фотохим. смога. Гл. признак сод. этих соед-й – хар-ное изм-е окраски раст-я. Изм. зел. окраски связ. с появл. хлороза. Это не яв-ся спец. признаком. Появление краевого хлороза у лип, растущих вдоль магистрали, объясняется влиянием выхлоп-х газов магистрали. Это может произойти из-за наруш. водно-солевого баланса. В опред-х случаях надежность интерпретации достигается за счет срав. хар-ки раст., отлич-хся по чувствит-ти к тому или иному токсиканту. Необхд. иссл-ть неск-ко разл. попул. раст. Наиб. массив данных получ-ся по сосне и по пихте. Но на самом деле они не яв-ся чувствит-ми, а чувствит-ми явл-ся трав.–кустар-я раст-ть. Наиб. чувст-тью к SO₂ облад. люцерна, O₃ поврежд. тополь и бобовые культуры.

Кислотные выпадения вызывают высыхание верхушек деревьев, но не влияют на ниж. часть кроны. У хвойных деревьев кисл. дожди вызывают осыпание старой хвои, но не действ. на средневозраст. хвою. По изменениям м. судить о хар-ре возд-я. Озон вызывает верхушечный хлороз у лукович-х и точечный у тополя. Это качеств. хар-ки: тип хлороза, что повреждает. Колич-ные хар-ки выраж-ся в процентах повреждения пов-ти листа или относит. длине обесцвеченных уч-в. Они опред-ся в среднем для дерева. Хлороз бывает обратим, но при глуб. пораж. листа он приводит к некрозу (омертвение раст. ткани), что сопровожд-ся измен. цвета или поврежд. уч-ков. NO₂ при малых конц-ях оказ. стимулир-щее действие на синтез ХФ, приводит к ускорению созревания и уменьш. вегетац. периода. При больших конц-ях появ-ся краевой и межжилковй хлороз с появлением бурых пятен.

Сернистый ангидрит (SO₂). Хронич. действие выраж-ся в появлении межжилкового хлороза и обесцвечивания поврежд-х уч-ов от св-зел до коричневого.

Исп-е м/о. М/о предст-т собой целост-й организм. Св-ва: ареал обит-я, вид. состав, репродукция, налич. доминантных форм. Исп-ся 3 вида микробиолог-х сообщ-в: 1)прир. микробиологич. сообщ-ва (почв. м/о, бактериопланктон); 2)прир. модифицированные сообщ-ва (адаптир-е культ. м/о). Получ. антибиотики, лек. препараты. 3)чистые культ-е м/о, исп-ют как индикаторы сост-я ОС в лаб экспериментах (модифицированные и природные). Оценка антимикробной активности – пример исп-я м/о в биотестировании. Осн. пок-лем яв-ся чис-ть кл. м/о, выращ-х в строго контр-х усл-ях в присут. индив-х соед-й или многокомпон-ых смесей (ст. вода). Сущ. 2 варианта проведения экспер-ов, кот. отлич. по способу культив-ия: 1) провед-е биотестир-я на жид. среде; 2) на тв. пит-х средах.

Жидкая среда. В воду добавляют мин., пит. в-ва и замер-ся скорость увел-я клеток. Скорость деления замеряется оптич. методами.

Зав-ть кол-ва кл. от времени проведения экспер-та:

Если добавить токсикант в среду, то по кривой мы можем судить о наличии и действии токсиканта. 1)Токсикант ингиб-т процесс деления клеток, т.о. происх. удлинение lag фазы, затем рост как и в отсутствии токсиканта. 2)lag фаза удлин-ся, увел-ся числ-ть. Токсикант м. менять свою конц-ю в среде и прод. распада предст. собой доп. ист-к питания. 3)если прод. распада орг. в-в явл-ся более токсичн., чем первоначально. 4) сначала в-во токсично, потом м/о адаптир-ся. По стац. фазе, по углу, по изгибу можем судить о действии токсиканта. Такие тесты проводят в сан-гигиен. монит-ге при исслед. питьевых, прир, сточ. вод для опред-я индикат-х м/о, возбуд. инфекц. заболев.

Исп-е тв. субстрата. В жид. пит-ю среду добавляют спец. загустители - желатин/агар-агар. Исп. методов: опред-ся антимикроб-е действие. На тв. пит. среду в чашку Петри наносится культура. Т.о. проверяют лекарственные препараты. Тв. пит. среды исп-ют для выделения индикаторных м/о: добавляют в-во, в присутствии кот. м. расти опред. штаммы м/о. Т.о. высевают воду.

Мониторинг водной среды с пом-ю многоклет. орг-мов. Биотестир-е и биоиндик-я. Касается оценки кач. вод по показ. фито-, зоопланктона и макрозообентоса. Гидробиологические пок-ли: числ-ть и биомасса фитопланктона, кол-во нитчатых водорослей, валовая прод-я фитопланктона, отнош-е продукции и деструкции A/R – индекс самоочищ. водоема. Если деструк. больше продукции R>A, то большое потреб-е кислорода, с выс. интенсив-ю, происх. дефицит кислорода. Если А>R, то интенсивны процессы окисл. орг. в-ва, будет проц. биологич. загр-я за счет увел-я биомассы водорослей. Бактериологич. признаки: здесь учит-ся бактер. гр. кишечной палочки, кот. яв-ся индик. фекального загр-я.

Биоиндикация в водной среде. Биоиндикация. Осн. задачи, которые решаются при оценке качества воды, м. б. объединены в 3 группы: 1)угроза инфекц-х заболеваний; 2)токсичность; 3)эвтрофикация.

55. Популяц-й и экосистемный уровни биомониторинга. На популяционном уровне чаще всего исп-т показатели: 1)Морфометрич-е хар-ки, т.е.видимые нарушения, кот. опис-ся на кач. уровне и ранжир-ся при помощи систем экспер-х оценок. 2)Ростовые показатели, т.е.оценивают абсол. и относит. скорость роста. Использ. таких индикаторов показ-т: ежегод. прирост у двустворч-х моллюском, год. кольца. 3) Воспроизв-во – измен. плодов. особи вход-х в популяцию свид-т о наруш. репрод-го процесса. Он исп-ся для птиц (подсчет яиц в кладке). 4) Распред-е и обилие видов – это ценные показател. Исп-ся для осед-х видов жив. и раст. Хорошо хар-т градиент загр-я.Часто исп-т искусственный субстрат для набл. за скоростью обраст., их обилием, распред. Для подвижных форм этот показатель не очень удобен в силу измен-ти. 5) Стр-ра популяции. Для оценки исп. методы опред. возр. групп. Пробл. попул. уровня монит-га: 1) Нормы. Чтоб решить эту проблему выбир. наиб. показ-е индикат. виды и в этом случае исп. виды имеющ. больш. простр-е распред.2) Учет генет-го разнообразия. Здесь выбир. (искл-т) те виды, кот. отлич-ся от нормы, т.е. делают однородную популяцию. 3) Интерпретация данных. Т.к. показатели носят не спец. хар-р, т.е. они отраж. откл. в разв. обусл. длит-м разв. внеш-х факт-ов, в том числе и природ. естест-е причины.

В популяции постоянно присутствуют особи, находящиеся на разных стадиях онтогенеза. Молодые особи особ-но подвержены неблагопр. воздействию, т.к. рост, усилен. обмен веществ. Старовозрастные тоже подвержены, т.к. затухание функ-ий.

Экосистемный уровень предполагает изучение круг-та в-в и потоков Е. Круг-т в-в осущ-ся при участии запаса биогенов, орг-в-продуцентов (раст-я, создающие орг-е в-во из неорг-х), орг-в-консументов (животные, распред-ие и регулирующие потоки в-ва и Е) и орг-в-редуцентов (грибы и бактерии, которые разрушают органические вещества, пополняя запас биогенов).Среди различных показателей экосистем для биоиндикации представляют интерес трофическая структура и сукцессионные изменения.

Трофическая структура. Нарушение соотношения между блоками продуцентов, консументов, редуцентов. Напр-р, вблизи комбинатов цветной металлургии, расп-х в таежной зоне, толщина подстилки достигает 20 см, превышая норму в 3–4 раза. Это проис-т из-за угнетения почв-х беспозв-х, ускор-х проц. разруш-я раст-х остатков. Сукцессии – естест. смены сообществ от простых и неустойчивых до сложных и устойчивых (зрелых, или климаксных). Антр-й пресс нарушает естест-й ход сукцессий. Страдают зрелые климаксные сооб-ва, они не формир-ся. Проц. все время отбрас-ся на ранние стадии. Напр-р, полная сукцессия лесов предполаг. не только смену березняков ельниками, но и формир-е слож. смешанных лесов с уч-м дубов. Редкость таких лесов свид-т о глуб-х преобра-х терр-и. Попытки воспроизвести естеств-ю сукцессию встреч-т большие трудности. При лесной рекультивации отвалов угледобыв. промыш-ти посаженные деревья не образуют настоящих лесов. Даже спустя 30 лет в почве под ними не развив-ся харак-й для лесов комплекс сапрофагов-разруш-й лесной подстилки, что свидет-т о существенном отличии почв-х и лесорастительных усл. на отвалах, по срав. с лесами. Беспозвон-е жив. яв-ся биоиндикаторами формир-я «неполноценных» экосистем. В целом, наруш-я среды на ценотическом и экосистемном уровнях приводят к: - упрощению структуры сообществ и экосистем;

- нарушению внутренних связей (между видами, экологическими группами, блоками экосистемы и т.д.), т.е. механизмов саморегуляции сообществ и экосистем.

Сапробность- степ. орган-го загр-я. Набл-ся ухудш. сост. кач. воды. Кольквитц и Марсон разделили водоемы на 3 зоны загр-я: - полисапробная, где преоблад. редукц-е процессы (редуценты – грибы и бактерии), хар-ся низк. сод. кислорода. Хар-ся налич-м легко разлаг-ся бактерий, орг. в-в, белков, углеводов, больш. конц. раствор-й углекислоты. При дефиците кислорода идут проц. разложения, обр-ся сероводород и сернистое железо, т.е. сернистые соед нак-ся в дон. отлож. Вид.разнообраз. незначит-е, особое распр. им. бактерии и простейшие. Аэрофиты отсутствуют.

- мезосопробная – уменьш. редукц. проц. и преобл. окис-х. Дел-ся на альфа-мезо­сапробную – более худшая, бетта-мезо­сапробнаую – лучшая. Альфа-мезо­сапробная зона хар-ся усил. проц. самоочищ-я. Здесь присут-т зел раст., за счет проц. фотосинтеза (пост. кол-ва кислор.). При этом рудуценты грибы и бактерии ост-ся на дост. выс. уровне. Могут обитать отд. виды рыб. Бетта-мезо­сапробная зона – домин-т окисл. проц., кот ззатраг-т не только не только окисл. орг. в-в, но и аммон-х соед. Обит-т разнообр. представ. жив. и раст. орган-ы.- олигосапробная – зона законч.окисл. Зона пред. чистой воды больших озер. Для них хар-н проц. полн. минер. орг. соед. Кол-во бакт. в этих водах не велико. Недост. выс разнообр. жив. и раст. Проц. эвтрофикации набл-ся в теч. послед. 100-120 лет. Гидробионты могут яв-ся актив. звеном формир. кач. воды, участвовать в проц. самоочищ. Для полисапробных водоемов характерны те же организмы, что и для эвтрофных, а также водоросль кладофора, колиформные бактерии, черви-трубочники, а из рыб – карпы. Олигосапробные водоемы отличают виды, свойственные олиготрофным водоемам, а также личинки насекомых: поденок, веснянок и ручейников.

Сапробность опред-ся след. факторами: кисл. режим, биоген. элем., влияние токсич, позв-т выявить внутри и межвид. взаимод-я. Сапробность опред-ся в любом водоеме и опис-т акт. разлож. орг. в-ва аллохтом. и автохтом-го происх-я. В рез. изм-ся абиотич. и биот. фактор во вр. и простр-ве. Сапробность развив-ся в 2-х направ-х:1.В направ. увел-я сапробности, хар-ся увел-м кол-ва полисопроб-х видов.2.В направ. уменьш. сапроб., т.е. увел-е бета и олигосапробных видов.

В основе расчета сапробности лежит список индикат. видов организ. Находят те виды, кот. были обнар. из пробы. Разработаны и количественные способы оценки водоемов:

- массовое развитие олигохет – индикатор спуска бытовых отходов. Пред­ложено уровень загрязнения оценивать по плотности этих червей: слабое загрязнение – 100–999 экз/м2, среднее – 1000–5000; сильное >5000 экз/м2;

- индекс сапробности Сладечека S = ∑sh / ∑h, где h – индикат. знач. каждого вида, кот. нах по 6-ти ступ. шкале и хар-т относит. знач. обилия видов, т.е. кол-во экземпл. одного вида к общ. кол-ву экзепл.

Организмы полисапробы имеют значимость – 4, а-мезосапробы – 3, в-мезосапробы – 2 и олигосапробы –1. Относительное количество особей (h) учитывается в баллах: массовые скопления – 5, частая встречаемость – 3, случайные находки – 1. В загрязненных водоемах индекс принимает значения от 4,51 до 8,5; в чистых – от 0 до 0,5.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: