Экология популяций

• мониторинг биотического компонента окружающей природной среды;

• социально-гигиенический мониторинг;

• обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем.

При этом распределение функций между центральными органами исполнительной федеральной власти осуществляются следующим образом.

Госкомэкологии: координация деятельности министерств и ведомств, предприятий и организаций в области мониторинга ОПС; организация мониторинга источников антропогенного воздействия на окружающую среду и зон их прямого воздействия; организация мониторинга животного и растительного мира, мониторинг наземной фауны и флоры (кроме лесов); обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем; ведение с заинтересованными министерствами и ведомствами банков данных об окружающей природной среде, природных ресурсах и их использовании. Росгидромет: организация мониторинга состояния атмосферы, поверхностных вод суши, морской среды, почв, околоземного космического пространства, в том числе комплексного фонового и космического мониторинга состояния окружающей природной среды; координация развития и функционирования ведомственных подсистем фонового мониторинга загрязнения ОПС; ведение государственного фонда данных о загрязнении окружающей природной среды.

Роскомзем: мониторинг земель.

Министерство природных ресурсов: мониторинг недр, включая мониторинг подземных вод и опасных геологических процессов; мониторинг водной среды водохозяйственных систем и сооружений в местах водосбора и сброса сточных вод. Роскомрыболовство: мониторинг рыб, других животных и растений.

Рослесхоз: мониторинг лесов.

Роскартография: осуществление топографо-геодезического и картографического обеспечения ЕГСЭМ, включая создание цифровых, электронных карт и геоинформационных систем. Госгортехнадзор России: координация развития и функционирования подсистем мониторинга геологической среды, связанных с использованием ресурсов недр на предприятиях добывающих отраслей промышленности; мониторинг обеспечения промышленной безопасности (за исключением объектов Минобороны России и Минатома России). Госкомэпиднадзор России: мониторинг воздействия факторов среды обитания на состояние здоровья населения. Минобороны России; мониторинг ОПС и источников воздействия на нее на военных объектах; обеспечение ЕГСЭМ средствами и системами военной техники двойного применения. Госкомсевер России: участие в развитии и функционировании ЕГСЭМ в районах Арктики и Крайнего Севера. Технологии единого экологического мониторинга (ЕЭМ) охватывает разработку и использование средств, систем и методов наблюдений, оценки и выработки рекомендаций и управляющего воздействия в природно-техногенной сфере, прогнозы её эволюции, энерго-экологические и технологические характеристики производственной сферы, медико-биологические и санитарно-гигиенические условия существования человека и биоты. Комплексность экологических проблем, их многоаспектность, теснейшая связь с ключевыми отраслями экономики, обороны и обеспечением защиты здоровья и благополучия населения требует единого системного подхода к решению проблемы. Мониторинг в целом создан, чтобы предотвратить различные экологические проблемы, а также разрушение экосистем.

Истребление видов и разрушение экосистем

Воздействие человека на биосферу привело к тому, что очень многие виды животных и растений или исчезли полностью, или стали редкими. По млекопитающим и птицам, которых легче учитывать, чем беспозвоночных, можно привести совершенно точные данные. За период с 1600 года по настоящее время человеком истреблено 162 вида и подвида птиц и 381 виду угрожает та же участь; среди млекопитающих исчезла, по меньшей мере, сотня видов и 255 находятся на пути к исчезновению. Хронологию этих печальных событий проследить не трудно. В 1627 году в Польше умер последний тур, предок нашего крупного скота. В средние века это животное ещё можно было встретить во Франции. В 1671 году исчез дронт с острова Маврикий. В 1870-1880 гг. бурами уничтожены два вида южноафриканских зебр - бурчеллова зебра и квагга. В 1914 году в зоопарке города Цинциннати (США) умер последний представитель странствующего голубя. Можно было бы привести большой список животных, находящихся под угрозой уничтожения. Чудом уцелели американский бизон и европейский зубр; азиатский лев сохранился лишь в одном из лесов Индии, где его осталось всего 150 особей; во Франции с каждым днём становится всё меньше медведей и хищных птиц.

Исчезновение видов сегодня

Вымирание - это естественный процесс. Однако со времени появления сельского хозяйства около 10 тысяч лет назад скорость исчезновения видов резко возрастала по мере расселения людей по всему земному шару. По приблизительным оценкам, в период между 8000 годом до н.э. средняя скорость исчезновения видов млекопитающих и птиц возросла в 1000 раз. Если включить сюда скорость исчезновения видов растений и насекомых, то скорость вымирания в 1975 году составляла несколько сотен видов в год. Если взять нижний предел в 500 000 исчезнувших видов, то к 2010 году в результате антропогенной деятельности в среднем будет исчезать 20 000 видов в год, т.е. в общей сложности 1 вид каждые 30 минут - 200-кратное увеличение скорости вымирания всего за 25 лет. Даже если среднюю скорость исчезновения в конце XX века принять за 1000 в год, общие потери будут несравнимы с великими массовыми вымираниями прошлого. Наибольшей огласке предаётся исчезновение животных. Но исчезновение растений с экологической точки зрения более важно, так как от растительной пищи прямо или косвенно зависит большинство видов животных. По оценкам, более 10% видов растений мира сегодня находятся под угрозой исчезновения. К 2010 году исчезнет от 16 до 25% всех видов растений.

Принципы комплексной характеристики состояния загрязнения природной среды

Комплексная характеристика состояния загрязнения исходит из концепции всестороннего анализа окружающей среды. Главным и обязательным условием этой концепции является рассмотрение всех основных сторон взаимодействий и связей в природной среде и учёт всех аспектов загрязнения природных объектов, а также поведении загрязняющих веществ (ЗВ) и проявления их воздействия.

Программа комплексного исследования загрязнений наземных экосистем

В условиях возрастающей нагрузки индустриальной цивилизации, загрязнение среды превращается в глобальный фактор, определяющий развитие природной среды и здоровье человека. Перспективы такого развития общества губительны для существования развитой цивилизации. Предлагаемая программа дает возможность реально оценить комплекс проблем, связанных с организацией мониторинга окружающей среды и спланировать работу по изучению загрязнения конкретной территории. В рамках программы поставлена также задача показать, что загрязнение среды -это реально действующий и повсеместно распространенный фактор окружающей среды.

Загрязнение среды - это объективная реальность и ее нельзя панически боятся. (Пример - радиофобия, т.е. психическое заболевание, связанное с постоянной боязнью радиоактивного заражения). Надо учиться жить в изменившихся условиях так, чтобы уменьшить воздействие загрязнения на свое здоровье и здоровье своих ближних. Формирование природоохранного мировоззрения - основной путь для борьбы за сохранение и улучшение качества окружающей среды. Обычно в школьных, внешкольных и вузовских программах прикладной экологии широко разбираются проблемы загрязнения водоемов и мирового океана. Особое внимание уделяется оценке состояния водоемов и местных водотоков по экологическим и гидрохимическим показателям. Существуют и действуют многочисленные программы по оценке экологического состояния водоемов. Этот вопрос хорошо отработан в методическом и научном плане.

Наземные экосистемы, неотъемлемым компонентом которых является и человек, менее изучены и в учебных курсах реже используются как модельные объекты. Это связано со значительно более сложной организацией наземной биоты. Когда мы рассматриваем наземные экосистемы, природные или в значительной степени измененные человеком, количество внутренних и внешних взаимосвязей резко возрастает, источник загрязнения или иного воздействия становится более размытым, а его воздействие идентифицируется труднее, по сравнению с водными экосистемами. Размытыми оказываются и границы экосистем и территорий, подверженных антропогенному воздействию. Однако, именно состояние наземных экосистем, т.е. территории суши, наиболее заметно и существенно влияет на качество нашей жизни. Чистота воздуха, которым мы дышим, продуктов питания и питьевой воды, которые мы потребляем, в конечном счете, связаны с состоянием загрязнения экосистем суши. С середины 50-х годов загрязнение среды приняло глобальные масштабы - в любом месте планеты можно теперь обнаружить токсичные продукты нашей цивилизации: тяжелые металлы, пестициды и другие токсичные органические и неорганические соединения. Потребовалось 20 лет для осознания учеными и правительствами стран мира необходимости создания службы контроля глобального загрязнения природной среды.

Под эгидой программы ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП) было принято решение о создании Глобальной Системы Мониторинга Окружающей Среды (ГСМОС) с координационным центром в г. Найроби (Кения). На первом межправительственном совещании, проходившим в 1974 году в Найроби были приняты основные подходы к созданию комплексного фонового мониторинга. Россия является одной из первых стран мира, на территории которой к середине 80-х годов была создана национальная система комплексного фонового мониторинга Госкомгидромета. Система включает сеть станций комплексного фонового мониторинга (СКФМ), расположенных в биосферных заповедниках, на территории которых проводятся систематические наблюдения за загрязнением природных сред и состоянием животного и растительного мира. Сейчас в России действуют 7 станций фонового мониторинга Федеральной службы России ' по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, распложенные в биосферных заповедниках: Приокско-Террасном, Центральнолесном, Воронежском, Астраханском, Кавказском, Баргузинском и Сихотэ-Алинском.

На СКФМ проводятся наблюдения за загрязнением воздуха, осадков, поверхностных вод, почв, растительности и животных. Эти наблюдения позволяют оценить изменение фонового загрязнения среды, т.е. загрязнения, вызванного не каким-то одним или группой источников, а общее загрязнение обширной территории, вызванное суммарным воздействием близких (локальных) и удаленных источников загрязняющих веществ, а также общим загрязнением планеты. На базе этих данных можно составить комплексную характеристику загрязнения территории.

Для того, чтобы составить предварительную комплексную характеристику загрязнения территории, нет необходимости в долговременном мониторинге. Важно, чтобы при проведении исследования, учитывались основные требования и принципы, на которых строится концепция ком¬плексности исследования.

Принципы комплексной характеристики состояния загрязнения природной среды. Комплексная характеристика состояния загрязнения исходит из концепции всестороннего анализа окружающей среды. Главным и обязательным условием этой концепции является рассмотрение всех

основных сторон взаимодействий и связей в природной среде и учет всех аспектов загрязнения природных объектов, а также поведения загрязняющих веществ (ЗВ) и проявления их воздействия. При комплексной характеристике загрязнений ЗВ отслеживаются во всех средах, при этом большое значение придается изучению накопления (аккумуляции) того или иного ЗВ в природных объектах или определенных ландшафтах, его переходу (транслокации) из одной природной среды в другую и вызываемых под его воздействием изменений (эффектов). Проводимые комплексные исследования загрязнений призваны определить источник загрязнения, оценить его мощность и время воздействия и найти пути оздоровления среды. Подход, учитывающий перечисленные требования, принято считать комплексным.

В связи с этим, выделяют 4 основных принципа комплексности:

1. Интегральность (наблюдения за суммарными показателями).

2. Многосредность (наблюдения в основных природных средах).

3. Системность (воссоздание биохимических циклов загрязняющих веществ).

4. Многокомпонентность (анализ различных видов загрязняющих веществ).

При организации долговременного мониторинга особое внимание уделяется пятому принципу - унификации методов анализа и контролю и обеспечению качества данных. Далее мы подробно охарактеризуем каждый из этих принципов.

Следует обратить внимание, что при проведении комплексного исследования используются не только чисто экологические знания и методы, но также знания и методы географии, геофизики, аналитической химии, программирования и др.

Интегральность

Особенность интегрального подхода заключается в использовании для определения наличия загрязнений признаков реакций различных природных объектов и биоиндикаторов.

Попадая в незнакомую местность, наблюдательный человек, а особенно натуралист, может по косвенным чертам определить состояние загрязнения в данной местности. Неестественный запах, задымленность горизонта, серый февральский снег, радужная пленка на поверхности водоема и многие другие черты подскажут наблюдателю повышенное промышленное загрязнение местности. В приведенном примере индикаторами состояния загрязнения местности являются неживые (абиотические) объекты - приземный воздух, поверхность снежного покрова и водоема. Наиболее широко в качестве абиотического индикатора промышленного загрязнения территории используется снеговой по¬кров и метод его изучения - снегомерная съемка (этому методу будет по¬священо одно из методических пособий данной серии).

При использовании интегрального подхода особое внимание уделяется состоянию живых организмов.

Так, известно, что к загрязнению воздуха в нашей полосе наиболее уязвимой оказывается сосна. При высоком уровне загрязнения воздуха окислами серы, азота и другими токсичными соединениями наблюдается общее осветление окраски хвои, суховершинность, пожелтение краёв хвоинок. В подлеске засыхает можжевельник. Через несколько часов после кислотного дождя края листьев берёзы желтеют, листья покрываются серо-жёлтым налётом ил крапинками. При обилии окислов азота в воздухе на стволах деревьев бурно развиваются водоросли, при этом исчезают эпифитные кустистые лишайники и т.д. Наличие широкопалых раков в водоёме свидетельствует о высокой чистоте воды.

Метод использования живых организмов в качестве индикаторов, сигнализирующих о состоянии природной среды, называется биоиндикацией, а сам живой организм, за состоянием которого проводятся наблюдения, называют биоиндикатором. В приведенных выше примерах биоиндикаторами служили живые объекты - береза, сосна, можжевельник, эпифитные лишайники, широкопалые раки.

Использование биоиндикаторов основано на реакции любого биологического организма на отрицательное воздействие. При этом, набор реакций на множественное, интегральное, отрицательное воздействие ок¬ружающей среды, как правило, весьма ограничен. Организм либо погибает, либо покидает (если может) данную местность, либо влачит жалкое существование, что можно определить визуально или с использованием различных тестов и серии специальных наблюдений (методикам биоиндикации посвящены несколько пособий данной серии).

Подбор и использование биоиндикаторов - целиком в русле эко¬логической науки, а биоиндикация - интенсивно развивающийся в метод исследования результатов воздействий. Так, например, при наблюдениях за качеством воздуха широко используются различные растения. В лесу, в каждом ярусе, можно выделить определенные виды растений, реагирующие по своему на состояние загрязнения среды.

Таким образом, интегральный подход заключается в использовании природных объектов в качестве индикаторов загрязнения среды.

При этом, зачастую, бывает совершенно неясно, какое конкретно вещество было причиной того или иного эффекта и делать выводы о прямой зависимости между видом-индикатором и загрязняющим веществом нельзя. Особенность интегрального подхода заключается именно в том, что тот или иной объект-индикатор только сигнализирует нам, что в данной местности что-то не в порядке. Использование биоиндикаторов для характеристики состояния загрязнения позволяет эффективно (т.е. быстро и дешево) определять наличие общего, интегрального воздействия загрязнения на среду и составлять лишь предварительные представления о химической природе загрязнения. К сожалению, точно определять химический состав загрязняющих веществ с помощью методов биоиндикации нельзя. Для того, чтобы конкретно определить, какое вещество или группа веществ оказывает наиболее губительное воздействие, необходимо использовать другие методы исследования. Точное определение вида воздействующего ЗВ, его источника и масштабов загрязнения и распространения невозможно без проведения аналитических долговременных исследований во всех природных средах.

Многосредность

При проведении мониторинговых исследований важен охват всех основных природных сред: атмосферы, гидросферы, литосферы (главным образом почвенного покрова - педосферы), а также биоты. Для анализа миграций ЗВ, определения мест их локализации и аккумуляции и определения лимитирующей среды необходимо проведение измерений в объектах основных природных сред.

Особенно важно определить лимитирующую среду, то есть среду, загрязнение которой определяет загрязнение всех других сред и природных объектов. Также весьма важно определить пути миграции ЗВ и возможности и коэффициенты перехода (транслокации) ЗВ из одной среды (или объекта) в другую. Этим занимается наука геофизика.

Основные среды (объекты), которые должны быть охвачены при проведении комплексного исследования: воздух, почва (как часть литосферы), поверхностные воды и биота. Загрязнение каждой из этих сред характеризуется по результатам анализов ЗВ в различных объектах в пределах этих сред, выбор которых имеет важное значение для получаемых результатов и выводов. Чтобы получить сведения о загрязнении определенного объекта требуется отобрать пробу для анализа. Основные принципы, которыми необходимо руководствоваться при выборе объекта и отборе проб охарактеризованы ниже.

Атмосфера.

Основным объектом, по которому характеризуется загрязнение атмосферы является приземный слой воздуха. Пробы воздуха для анализа отбираются на уровне 1,5 - 2 м от поверхности земли. Отбор пробы воздуха заключается, обычно в его прокачивании через фильтры, сорбент (связующее вещество) или измерительное устройство. Особые требования предъявляются к площадке отбора. Во-первых, площадка должна быть открытой и удаленной более чем на 100 м от леса. Измерения под пологом леса дают, как правило, заниженный результат и более характеризуют плотность крон, чем уровень загрязнения воздуха. Опосредованно о качестве воздуха можно судить по загрязнению атмосферных осадков (главным образом