Экологический мониторинг океана, его основные составляющие (физическая, геохимическая, биологическая).
Комплексный экологический мониторинг океана — это система наблюдений, анализа, оценки и прогноза состояния океана; он включает в себя физическую, геохимическую и биологическую составляющие.
В задачи экологического мониторинга океана (физическая составляющая) входит систематический анализ, наблюдения и прогноз термодинамических процессов и процессов распространения антропогенных примесей, определяющих экологическую ситуацию в океане. Физическая составляющая экологического мониторинга тесно связана с климатическим мониторингом и, таким образом, исследования в этой области являются элементом Всемирной климатической программы. В рамках этой программы значительное внимание уделяется изучению влияния свойств и динамики океана на тепло- и газообмен с атмосферой, на глобальный круговорот тепла, влаги и различных химических соединений, особенно двуокиси углерода, в климатической системе. В ее задачи также входит определение влияния различных антропогенных воздействий на важнейшие геофизические явления в океане, на процессы взаимодействия океана с атмосферой, на состояние климатической системы, в том числе криосферы.
Экологический мониторинг океана (геохимическая составляющая) охватывает систематический контроль, оценку и прогноз уровней загрязнения морских экосистем, включая скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан, их содержание в морской воде, накопление во взвешенном веществе, донных отложениях, биоте; скорости удаления загрязняющих веществ из морской воды за счет биогенной седиментации и микробного метаболизма.
Экологический мониторинг океана (биологическая составляющая) включает систематические наблюдения, оценку и прогноз биологических последствий антропогенного загрязнения и других негативных воздействий, а также выявление «критических» факторов воздействия и наиболее уязвимых звеньев в биотической составляющей морских экосистем.
Основными задачами экологического мониторинга океана является создание системы наблюдений за источниками и факторами антропогенных воздействий и биологическими эффектами в морских экосистемах, а также определение допустимой нагрузки на экосистемы (разрабатываемой на основе оценки, анализа и прогноза состояния океана).
Важным представляется выбор подходящих биологических объектов для наблюдения и контроля:
— морская микрофлора, обладающая высокой скоростью размножения, многообразием типов физиологической активности;
— молодь нейстонного сообщества, заселяющая приповерхностный мнкробиотон океана, где концентрируются загрязняющие вещества;
— макро- и мейофауна бентоса, многие формы которого интегрируют эффекты воздействия за длительный промежуток времени;
— макроводоросли в приливных зонах и шельфовых областях.
Система биологических показателей мониторинга океана должна охватывать все основные морские сообщества — нейстон, планктон, перифитон, бентос.
Для организации станций (полигонов) фонового мониторинга морской среды необходимо выбирать районы с экосистемами, имеющими различные трофические уровни, районы, удаленные от источников загрязнения, районы с легкоранимыми экосистемами.
В системе экологического мониторинга океана важное место занимает биологическая индикация поражения экосистем. Преимущество ее в том, что биологические процессы отражают интегральное влияние изменений среды; биологические процессы позволяют определить скорость и направленность происходящих изменений в окружающей среде; морская биота указывает не только пути миграции, но и места накопления химических веществ в экологических системах.
Биологическая индикация положена в основу биотестирования — биологического метода оценки характера и степени загрязнения морской среды.
В качестве биотестов широко используются различные виды фитопланктона, зоопланктона, моллюски, отдельные представители ихтиофауны, морские микроорганизмы. Биологический мониторинг осуществляется на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях.
Биологические показатели на индивидуальном уровне должны включать морфологические, этологические, биохимические, физиологические и генетические характеристики, специфические для данного вида.
Морфологические показатели — размерный состав гидробионтов, состояние жаберной мембраны рыб, формы клетки микроорганизмов; этологические показатели — характер ориентации гидробионтов в пространстве и частота движения жабер; биохимические — свойства отдельных ферментов; физиологические — потребление кислорода, скорости размножения, роста, осмотической регуляции, соотношение потребления кислорода к азоту, выделенного в процессе метаболизма; генетические показатели — скорости мутаций и т. д.
Мониторинг на уровне сообществ определяет состояние и уровень стабильности экосистемы. Именно этот аспект биологического мониторинга особенно важен, так как реализация мониторинга на индивидуальном уровне лишь указывает на появляющиеся тревожные признаки изменений, но не характеризует перестройки в экосистеме в целом.
Мониторинг на уровне популяций и сообществ включает изучение структурных и функциональных характеристик. В качестве структурных показателей обычно выбирается определение численности биомассы, числа и состава видов, их распределение во времени и пространстве; в качестве функциональных показателей — исследуется продукция и дыхание, характеризующие общее количество энергии, используемой данным сообществом.
При анализе состояния экосистемы особое внимание обращается на следующие характеристики, выявляемые в процессе наблюдений:
— соотношение ведущих таксономических групп в сообществе, индекс разнообразия;
— изменение средней биомассы доминантных групп (значительные изменения, перестройки указывают на наличие «стрессового» состояния);
— соотношение процессов продукции и деструкции органических веществ в экосистеме;
— соотношение организмов продуцентов и консументов, характеризующее трофическую структуру сообщества и определяющее степень его стабильности;
— микробиологические показатели (численность, биомасса, микроорганизмы, индикаторные формы); изменение соотношения различных физиологических групп микроорганизмов указывает на существование перестройки в сообществах;
— состояние индикаторных и критических форм гидробионтов.
Важное место отводится модельным экспериментам применительно к контролируемым экосистемам, которые воссоздают картину реакции системы на исследуемые воздействия.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник
Цели и задачи мониторинга Мирового океана
В связи с необходимостью выявить неприродные изменения в структуре и функционировании морских экосистем, а также для нормирования антропогенных воздействий на океан, возникла потребность в организации комплексного глобального мониторинга океана.
Этот мониторинг развивается в рамках программы ЦРП ГСМОС (центр работы по данной программе создан в 1975 г. в г. Найроби в Кении). В СССР, а затем в России работы ведутся по программе МОНОК. Программа была разработана в Институте глобального климата и экологии (ИГКЭ) Росгидромета и РАН (до 1991 г. Лаборатория мониторинга природной среды и климата). Программа МОНОК разрабатывалась с учетом рекомендаций I Международного симпозиума «Комплексный глобальный мониторинг Мирового океана», который состоялся в г. Таллине 2-10 октября 1983 г.
Экологический мониторинг океана — это система анализа, оценки и прогноза состояния морских экосистем. Важной составляющей экологического мониторинга является биологический мониторинг морской среды, включающий систематические наблюдения за элементами функциональной структуры биоценозов с целью оценки и прогноза биологического компонента морских экосистем. Биологический мониторинг сочетается с системой геохимического мониторинга, осуществляющего контроль над источниками и уровнями загрязнения морской среды. Физический мониторинг предназначен для анализа действия физико-океанографических и гидродинамических факторов, способствующих распространению и перераспределению загрязняющих веществ в морской среде.
Достижение целей мониторинга требует решения ряда специальных задач.
1. Выявление каналов поступления и оценка потоков загрязняющих веществ в биопродуктивных и легкоранимых экосистемах Мирового океана.
Решение этой задачи опирается на данные натурных наблюдений, позволяющие выявить основные источники поступления и каналы вывода загрязняющих веществ, оценить процессы самоочищения морской среды, рассчитать балансы загрязняющих веществ в отдельных регионах океана, описать динамику токсичных веществ в компонентах морских экосистем и изучить их биохимические циклы. Особую практическую важность имеют изучение поступления и разрушения загрязняющих веществ в наиболее продуктивных районах океана, в ПМС и в водной толще.
2. Изучение негативных последствий загрязнения биопродуктивных и легкоранимых экосистем Мирового океана.
Современные представления об экологических последствиях загрязнения океана еще только складываются в основном на примерах изучения прибрежных районов. Обширные области Мирового океана практически не охвачены подобными исследованиями. Поэтому для получения необходимой информации должны быть развиты длительные наблюдения за состоянием нейстонных, планктонных и бентосных сообществ, структура которых подвержена циклическим колебаниям под воздействием разнопериодных природных явлений. Задача состоит в том, чтобы на фоне естественных колебаний свойств морских экосистем выявить те изменения, которые определяются антропогенными факторами.
3. Изучение причинно-следственных связей между уровнями накопления загрязняющих веществ и наблюдаемыми экологическими изменениями. Определение критических концентраций загрязняющих веществ, могущих вызвать нарушения биологических процессов.
В настоящее время существует явно недостаточная информация о причинно-следственных связях между концентрацией загрязняющих веществ и нарушениями в морских экосистемах. Потребность в этой информации вызывается необходимостью определения критических концентраций загрязняющих веществ, незначительное превышение которых при воздействии на некоторый вид или группу организмов может привести к необходимому снижению устойчивости всей экосистемы.
4. Изучение физических, химических и биологических процессов, определяющих ассимиляционную емкость, и оценка ассимиляционной емкости морских экосистем в наиболее изученных районах Мирового океана.
Морские экосистемы обладают широким спектром физических, химических и биологических механизмов, посредством которых загрязняющие вещества могут быть выведены из нее без серьезных нарушений биологического цикла. Но когда концентрация загрязняющих веществ в среде достигает уровня, превосходящего ассимиляционную емкость экосистемы, они начинают влиять на выживаемость, рост, размножение гидробионтов. Определение ассимиляционной емкости необходимо для нормирования внешних воздействий.
5. Создание математических моделей отдельных экологических процессов для прогноза экологической ситуации в океане в локальном, региональном и глобальном масштабах.
Предсказание изменения природных экосистем, их состава, структуры, степени устойчивости к внешним воздействиям является одной из важнейших задач морских экологических исследований. Подобные прогнозы возможны на основе математического моделирования поведения экосистем с учетом внутренних и внешних связей. Создание таких моделей есть важная и ответственная задача для ученых.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник