Биондикация и ее виды (дендроиндикация, лихеноиндикация, гидробиологическая индикация и др.).




Биоиндикация в этом плане является оптимальным и активно развивающимся методом ее оценки. Он подразумевает слежение за природными и антропогенными процессами в биологических средах, включающее всю совокупность взаимодействия живого с агентами внешней среды, в том числе выяснение ответных реакций биосред на природные и антропогенные воздействия.

Объектами исследования в данном случае выступают биоиндикаторы – организмы, присутствие или интенсивность развития которых служит показателем изменений каких-либо естественных процессов или условий в окружающей среде.

Биоиндикация может осуществляться на всех уровнях организации живого (биологические молекулы, клетки, ткани, органы, организмы и популяции).

В зависимости от времени развития биоиндикационных реакций выделяются различные типы чувствительности организмов:

I тип – биоиндикатор проявляет быструю реакцию, продолжающуюся некоторое время, после чего перестает реагировать на загрязнение;

II тип – биоиндикатор в течение длительного времени линейно реагирует на воздействие возрастающей концентрации загрязнения;

III тип – после быстрой сильной реакции наблюдается ее затухание: сначала резкое, затем постепенное;

IV тип – под влиянием загрязнения реакция биоиндикатора постепенно становится все более интенсивной, но при достижении максимума постепенно затухает;

V тип – реакция и типы неоднократно повторяются, возникает осцилляция биоиндикаторных параметров.

Для разных типов экосистем выявлены свои биоиндикаторы.

Исследование растительности, как индикатора состояния окружающей среды. Важный элемент биологического мониторинга – растения. Растения как биоиндикаторы проявляют дифференциальную чувствительность к различным видам антропогенных воздействий.

К числу наиболее распространенных методов оценки состояния ОС по различным параметрам индикаторных видов, а также по структуре и строению растительных сообществ относятся:

ü анализ химического состава растений как неотъемлемая часть биогеохимического метода для оценки взаимосвязи химического состава живой и неживой природы, трансформации химических элементов по звеньям пищевой цепи и др.;

ü морфологический метод – изучения внешнего облика растений и его изменение под действием внешних факторов;

ü флористический метод – исследование особенностей видового состава, индикаторных видов, характера распространения и динамики ареала, популяционный анализ и др.;

ü спектрофотометрический – состоящий из ряда методик изучения состава, вертикальной и горизонтальной структуры и строения растительных сообществ: анализ видового разнообразия, экобиоморфного состава, анализ продуктивности, анализ жизненного состояния ярусов и др.;

ü дендроидикация – изучение и анализ древесной растительности;

ü лихеноиндикация – изучение и анализ лишайникового покрова растительных сообществ;

ü бриоиндикация – изучение и анализ мохового покрова.

Одним из важнейших направлений экологического мониторинга выступает сегодня фитоиндикация – это один из способов биоиндикации, т.е. оценка состояния окружающей среды по реакции растений. Этот метод обеспечивает более раннее, по сравнению с инструментальным, распознаванием возможностей опасности, исходящей от вредных веществ. Спецификой этого метода является подбор растений – индикаторов, обладающих характерными чувствительными свойствами при контакте с вредными веществами.

Метод дендроиндикации заключаетсяв выявлении изменений природной среды с помощью изучения хода прироста деревьев (особенно хвойных). Это один из немногих методов, позволяющих получить непрерывную ретроспективную информацию о развитии процессов за многолетний период. Ее анализ дает возможность установить сроки возникновения изменений природы и скорости их формирования во времени и пространстве. По величине колебания прироста можно судить о глубине трансформации природных систем, определить границы распространения и тенденцию развития изучаемого процесса.

Биоиндикация растений в условиях техногенного загрязнения – актуальный и перспективный метод исследования состояния окружающей среды. Она позволяет существенно повысить точность прогнозов изменений в окружающей среде, вызванных деятельностью человека. В условиях города эффективным зарекомендовал себя метод биоиндикации газодымовых загрязнений по состоянию хвои сосны.

Сущность метода лихеноиндикации заключается ввыявлении изменений природной среды с помощью изучения эпифитных лишайников. Интенсивность загрязнения среды определяется с помощью шкалы, составленной по степени чувствительности лихенофлоры к загрязнению. Лишайники используются на основе их высокой чувствительности к загрязнителям. Лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха и погибают при высоком содержании в нем угарного газа, соединений серы, азота и фтора.

Таким образом, растения выступают важными объектами биоиндикации загрязнений экосистем, а исследования их морфологических признаков при распознавании экологической обстановки является особенно эффективным и доступным в черте города и его окрестностях.

Понятие о геоэкосистемном мониторинге, его задачи, содержание и виды.

Понятие о геосистемном мониторинге. Среди природных систем в окружающей человека среде особую роль играют географические системы или геосистемы.

Геосистема - это природно-географические единства всех возможных категорий, от планетарной геосистемы (географической оболочки или географической среды в целом) до элементарной геосистемы (физико-географической фации). Термин “геосистема” ввел А. Г. Исаченко.

Для экологического обоснования хозяйственной деятельности важен учет следующих свойств:

буферностъ - способность геосистем противостоять возмущающим воздействиям (в т. ч. и антропогенного характера), сохранять свою структуру, функциональные особенности и замкнутость круговорота веществ;

восстанавливаемость - способность геосисистем возвращаться в исходное состояние после внешнего воздействия; способность геосистем существовать без качественного преобразования внутренней структуры и основных специфических и полезных свойств, т. е. в рамках одного инварианта значительное время, несмотря на отклоняющие воздействия внеш. факторов;

саморегуляция - свойство геосистем сохранять на определенном уровне в процессе стабилизирующей динамики (спонтанной и вызванной влиянием человека) типичные для данных геосистем черты;

сенсибилизация - восприимчивость геосистемы к воздействию внешних факторов;

жизнеспособность - степень способности геосистемы сохраняться или адаптироваться к изменяющимся условиям среды без деградации образующих ее компонентов:

анаболизм - преобразование вещества из энергии внутри геостстем в процессе обмена со средой. Продуктом анаболизма геосистемы являются биомасса, гумус, некоторая часть влаги, углекислый газ;

метаболизм - круговорот вещества и энергии внутири геосистемы а так же в пределах ее среды.

Под геоэкосистемным (ландшафтно-экологическим) мониторингом понимается регулярное слежение за состоянием геосистем и экосистем (геоэкосистем) с целью оценки и прогноза их изменений под влиянием антропогенных и естественных факторов.

Основная задача геоэкосистемного мониторинга - выявление условий и закономерностей изменения природных систем и составляющих их компонентов под влиянием ант­ропогенных факторов (в том числе в результате загрязнения).

Наблюдения за со­стоянием компонентов должны проводиться сопряженно с учетом взаи­мосвязей между ними и в границах природных и природно-антропогенных систем. Помимо покомпонентных параметров необхо­димо определять интегральные показатели, характеризующие природ­ные системы в целом.

Главная практическая цель геоэкосистемного мониторинга - свое­временное выявление негативных изменений геосистем и экосистем локального и регионального уровней.

Слежение должно проводиться за состоянием трех важнейших групп геосистем и экоси­стем: природных (с естественным режимом), природно-антропогенных (прежде всего сельскохозяйственных и лесохозяйственных) и антропо­генных (например, городских территорий). Особенно важно проведение мониторинга на территориях, характеризующихся преобладанием пре­образованных человеком ландшафтов.

Состояние и изменение геосистем и экосистем могут быть описаны большим числом показателей. Исходя из важнейшего свойства этих объектов - целостности, предпочтение следует отдавать комплексным признакам.

Природные и природно-антропогенные геоэкосистемы. Геосистемы могут быть природные, социально-экономические, природно-технические.

Различают геосистемы, состоящие только из природных элементов – природные геосистемы и из элементов природы, населения и хозяйства – интегральные.

Природная геосистема – это участок земной поверхности, где отдельные компоненты природы и комплексы меньших рангов находятся в тесной связи друг с другом и который как целое взаимодействует с соседними участками, космической сферой и человеческим обществом. Природные геосистемы могут иметь различные размеры, соответствующие порогам географической реальности.

Интегральная геосистема – это сложное пространственно-временное образование, состоящее из таких элементов или подсистем, как природа, население, хозяйство; последние два элемента обычно рассматриваются как представители подсистемы «общество» с его различными видами деятельности: производственной, культурной, бытовой, рекреационной.

Интегральные геосистемы имеют различные размеры и разные уровни сложности. Интегральной геосистемой глобального уровня можно считать всю суперсистему «природа–общество». К интегральным геосистемам регионального или локального уровня могут быть отнесены производственные, демоэкологические, рекреационные, природно-хозяйственные, природно-технические геосистемы.

В последние годы для описания сложных геосистем используются термины природно-антропогенная система, «антропогенно-техногенная геосистема, природно-хозяйственная система и другие, которые мы будем рассматривать как синонимы.

Природно-антропогенные геосистемы (ПАГС)– вариант (вид) интегральной геосистемы, в которой на первый план выходит взаимодействие природы и техники.

Природно-технические геосистемы, или геотехсистемы – комбинации орудий и средств труда, связанные единым технологическим циклом и выполняющие определенную социально-экономическую функцию.

Технология, техника в природно-технической геосистеме (геотехсистеме) выступают как своеобразный механизм, позволяющий обществу (человеку), с одной стороны, приспосабливаться к при родной среде, а с другой – приспособить природу к удовлетворению своих потребностей.

В результате тесного взаимодействия между природными и техническими элементами в природно-технической геосистеме связи столь велики, что ни одна из них в отдельности не может выполнять возложенные на всю систему социально-экономические функции.

Под природно-техническими геосистемами понимаются не только, такие геосистемы, в которых технические устройства выступают как непосредственный элемент системы, например, в промышленных системах, но и такие, деятельность которых в значительной степени определяется условиями, создаваемыми в результате использования тех или иных технических средств.

К промыш­ленным геоэкосистемам относят различные технические объекты про­мышленного назначения в совокупности с окружающей их природной сре­дой, на которую эти объекты оказывают существенное влияние. Ими могут быть отдельные предприятия (например, рудники, фабрики по первичной обработке сырья, машиностроительные и химические заводы и др.) или более сложные производственные комплексы (например, горнометаллур­гические и нефтехимические комбинаты и др.).

Результаты комплексных наблюдений, представ­ляют большой интерес для оценки и прогнозирования изменений при­родных систем под влиянием мелиорации, служат ценным материалом для отработки способов регулирования природных процессов. В основу модернизации может быть положена концепция геоэкосистемного мониторинга, который направлен не только на определение отдельных параметров, но и на изучение состояния природных систем как интегрального выражения изменения их структуры и функционирования.

Критерии оценки состояния геоэкосистем. В качестве комплексных критериев оценки состояния геоэкосистем могут быть использованы:

Ø показатель их естественной способно­сти к самоочищению (отношение количества вынесенных загрязнителей к количеству внесенных в ландшафт за тот же период);

Ø норматив оптимального соотношения площадей естественных ландшафтов и земель с разными типами использования, отношение запасов мертвого органического вещества в экосистемах к суммарному опаду и другие критерии.

Для геосистем городских и сельских поселений в оценку состояния необходимо включать показатели здоровья населения.

Ряд критериев, характеризующих состояние и изменения природных систем применительно к выделению зон экологического риска (ЭР), кризиса (ЭК) и бедствия (ЭБ), представлен в таблице 1 (Критерии оцен­ки..., 1992; Виноградов и др., 1993).

Таблица 1- Критерии экологической оценки состояния и изменения природных систем

Показатели Норма ЭР ЭК ЭБ
Площадь деградированных экосистем, % общей площади территории <5 5-50 50-75 >75
Скорость деградации назем­ных экосистем, % площади в год 0,5 0,5-2 2-4 >4
Площадь эродированных почв, % площади угодий <10 10-25 25-50 >50
Скорость увеличения площади деградированной пашни, %вгод <0,1 0,1-0,3 0,3-1 >1
Скорость уменьшения содержания гумуса в почвах, % в год <0,5 0,5-3 3-7 >7
Лесистость, % от зональной >80 60-70 50-30 <10
Скорость уменьшения продуктивности растительно­сти, % в год <1 1-3,5 3,5-7,5 >7,5
Содержание тяжелых метал­лов в укосах растений, кратность превышения ПДК или фона 1,1-1,5 1,5-5 5-10 >10
Перегрузка пастбищ, % от не­сущей способности <100 100-150 150-200 >200

Качество среды в рекреационных ландшафтах может определяться по конечной "продукции" - повышению уровня здоровья отдыхающих за счет рекреации.

Для оценки состояния систем наряду с комплексными критериями широко используются и покомпо­нентные показатели. Они должны применяться с учетом естественной дифференциации природной среды, т.е. существования естественных границ природных комплексов.

Оценку степени трансформации природных систем целесообразно производить по критериям, которые определяют изменения в структуре и функционировании систем, учитывают их пространственную диффе­ренциацию по степени нарушенности, а также динамику трансформи­рующих процессов во времени и пространстве.

К ним можно отнести такие показатели, как изменение в соотношении основных трофических групп в экосистемах, площади проявления негативных процессов, ско­рости деградации природных систем, уровни продуктивности фитоценозов и скорости их изменения, показатели потери почвенного плодоро­дия, уровни загрязнения почв и биоты и другие признаки.

Выявление скорости и направленности де­градации природных систем необходимо не только для оценки их со­стояния, но и для составления прогноза ухудшения экологической си­туации и разработки мероприятий по ее стабилизации и улучшению.

Стационары и комплекс наземных режимных наблюдений. Осуществление геоэкосистемного мониторинга связано с проведени­ем наземных стационарных наблюдений и с использованием дистанцион­ных методов исследований.

Наземные наблюдения представляют собой постоянные участки (площадки) и профили, заложен­ные в типичных физико-географических условиях с учетом характерных для данной территории направления и степени антропогенного изменения ландшафтов.

Наземные наблюдения ведутся на специально организованных стационарах (геоэкосистемных полигонах). Наблюдения должны проводиться как в условиях естествен­ных (слабо измененных) комплексов, так и на территориях, подвергаю­щихся типичному для данного региона хозяйственному воздействию.

При выборе места для размещения стационара следует исходить из предпочтительного проведения наблюдений на водораздельных (плакортных) участках, отвечающих элювиальному типу геохимических ланд­шафтов. Эти ландшафты непосредственно связаны с климатическими ус­ловиями и загрязнением атмосферы. Целесообразно также заложить ком­плекс площадок, включающий сопряженные геохимические ландшафты: элювиальный (водораздельный), трансэлювиальный (склоновый) и акку­мулятивный (подножье склона, долина реки и т.п.).

Особого внимания за­служивают так называемые "критические" комплексы - биогеоценозы, ко­торые занимают наиболее низкое положение в рельефе и поэтому подвер­гаются наибольшему загрязнению (в зоне влияния металлургических за­водов, химических предприятий, АЭС и др.).

На стационарах должны проводиться наблюдения трех типов:

ü ретроспективные (выявление прежних состояний геосистем с целью прогнозирования их будущих состояний),

ü реинвентаризационные (периодическое комплексное обследование и картографирование территории),

ü режимные (непрерывные многолетние комплексные на­блюдения).

Для мониторинга наиболее важное значение имеют режимные стационарные наблюдения. Их основная цель - длительное углубленное изучение изменения структуры, функционирования и динамики природ­ных и природно-антропогенных систем. Наблюдения ведутся на посто­янных участках и профилях с применением различных измерительных приборов по специальной программе и методике, включающей исследо­вание теплового и водного баланса систем, их гидротермического режи­ма, миграции химических элементов, динамики почвенных и биотиче­ских процессов, биологической продуктивности.

Для слежения за состоянием основных компонентов геосистем и эко­систем в их границах проводятся регулярные наблюдения за ходом геоморфологических процессов, метеорологических показате­лей, элементов водного баланса (стока, испарения и др.), содержанием и распределением химических элементов (в снеге, почвах, растительном покрове), изменением свойств почв, динамикой фигоценозов (особенно за сукцессиями, интенсивностью продукционного процесса и др.), дина­микой животного населения (прежде всего видов-индикаторов). Они должны выполняться сопряженно с помощью методов, принятых в соот­ветствующих научных дисциплинах.

Синхронные комплексные наблюдения за основными компонентами элемен­тарных геосистем в их тесной взаимосвязи регулярно вы­полняются на полигонах -трансектах. В работе принимают участие специалисты различного профиля - климатологи, гидрологи, геоморфоло­ги, почвоведы, биологи, ландшафтоведы и др. Полученные данные анали­зируются и обобщаются с помощью методов математической статистики и моделирования, а затем могут быть экстраполированы на большие территории.

В последние годы много внимания уделяется автоматизации мониторинговых наблюдений и использованию ЭВМ для первичной обработки, систематизации и хранения полученной информации. В различных ор­ганизациях ведутся разработки информационно-телеметрических систем, состоящих из комплекса датчиков, линий передачи информации, коммути­рующих (распределительных) блоков и ЭВМ, управляющей процессом сбора и обработки информации.

В настоящее время одной из важных задач геоэкосистемного монито­ринга является организация разветвленной сети стационаров и станций, предназначенных для проведения комплексных наблюдений за состоянием природной среды. В пределах каждой ландшафтной области (или провинции) целесообразно организо­вать комплексный стационар и ряд станций, оборудованных для слежения за состоянием природных систем, видами и степенью использования тер­ритории.

Использование дистанционных (особенно космических) методов наблюдений позволяет получить оперативную информацию о состоя­нии природных систем, выявить антропогенные изменения, установить закономерности их динамики во времени и пространстве. Для решения этих задач необходим поиск интегральных показателей, характери­зующих состояние комплексов в целом. Этот поиск идет в направлении установления связей между перестройкой структуры и функционирова­ния природных систем и изменением их спектральных отражательных и излучательных характеристик.

Дистанционное слежение за спектральными характерис­тиками природных объектов дает возможность получить ценную инфор­мацию о состоянии геосистем и экосистем и их изменении под влиянием антропогенных и естественных факторов. Оно может служить важным до­полнением к данным наземных стационарных наблюдений, особенно для тех территорий, где такие наблюдения ограничены или совсем отсут­ствуют.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-10-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: