Роль и проблемы экологического мониторинга при чрезвычайных ситуациях

Термин «мониторинг» появился примерно 30 лет назад. С этого момента важность и актуальность разработок в области мониторинга различных областей лишь возрастает.

Программой ЮНЕСКО «Человек и биосфера» мониторинг определяется как «система регулярных длительных наблюдений в пространстве и времени, дающих информацию о состоянии окружающей среды (на глобальном, региональном, национальном уровнях) с целью оценки прошлого, настоящего и прогноза изменения параметров окружающей среды (имеющих значение для человека) в будущем». Помимо этого определения существуют и иные, различающиеся лишь объектами наблюдения и контроля, в качестве которых могут выступать: окружающая среда, конкретные экосистемы, определенная территория и т.д. Таким образом, диапазон наблюдений очень широк: от целого круга явлений (окружающей среды) до конкретного единства — экосистемы.

Наиболее современным и верным является выделение в качестве основного объекта мониторинга биогеографических систем различного территориального уровня, что обусловлено необходимостью решения проблемы национального природопользования.

Общая структура и области приложения ЭМ находятся в соответствии с организацией исследуемого объекта, в структурно-функциональной связи с системой более высокого иерархического порядка. Концепция уровней организации биологических объектов позволяет выделить биологический спектр уровней (ген, органелла, клетка, организм, популяция, сообщество). Эти образования взаимодействуют с внешней (по отношению к ним) средой, обеспечивающей их веществом и энергией.

Экология исследует совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и образующих со средой обитания систему, в пределах которой осуществляется трансформация энергии и органического вещества. Объектами современного экологического мониторинга в пределах надорганизменного уровня организации биологических систем являются: организм, популяция, биоценоз, биосфера.

В соответствии с принятыми объектными подразделениями биогеографических образований основные виды мониторинга следующие:

1. биогеосистемный мониторинг (БГМ);
2. мониторинг геолого-геоморфологических систем;
3. мониторинг климатических систем;
4. мониторинг демографических систем;
5. мониторинг промышленных систем;
6. мониторинг сельскохозяйственных систем;
7. мониторинг транспортных систем и их сочетаний.

Система ЭМ может быть наиболее эффективна в случаях:

1. ограниченного числа определенных объектов, что повышает достоверность информации в применении ее к широкому кругу природных явлений;
2. выделения контролируемых системой территорий и выявления антропогенной нагрузки на биогеосистемы различных иерархических уровней;
3. разработки методов оперативного и длительного слежения за состоянием биогеосистем и их компонентов.

Территориально-временные уровни мониторинга - глобальный, биосферный, региональный, локальный.

По назначению различают мониторинг: базовый (фоновый) и импактный региональных и локальных острых воздействий.

Мониторинг биогеосистем или биогеосистемный мониторинг является одним из видов мониторинга природных геосистем.

Объект наблюдения данного мониторинга обладает специфическими особенностями:

1. значимость биоты в жизни человека;
2. растительность и животные являются наиболее зависимыми, а следовательно, и наиболее динамичными компонентами природы, поэтому могут служить универсальными индикаторами изменений эколого-географической ситуации различных пространственно-географических временных масштабов.

Благодаря многообразию жизненных форм (биоразнообразию), обладающих различной чувствительностью к внутренним и внешним воздействиям, биота способна информировать не только о степени структурно-функциональных воздействий, но и заблаговременно предупреждать о возможных изменения в биологической организации человека. Информация об изменении состоянии Шроты может быть оперативно получена методами наземного и дистанционного наблюдения, а так, биологическими методами.

Основным звеном биогеомониторинга является блок слежения за биотическими компонентами биогеосистем на различных уровнях организации живого вещества:

1. видовом;
2. популяционном;
3. сообществ организмов.

Глобальной экологической концепцией является системный подход, т.е. рассмотрение взаимодействия элементов, что рождает новые свойства системы с новыми характеристиками. Способ взаимодействия между элементами определяет структуру системы, а само разнообразие элементов рассматривается как внешний ее признак.

По природе своих элементов системы могут быть бесконечно разнообразны, а их соподчиненность приводит к иерархичности соподчинения элементов. Так, совокупность особей популяции образует элементарную подсистему в пределах экологической системы. Совокупность популяций образует следующую промежуточную подсистему и т.д.

Особенность экологического мониторинга в том, что для понимания целостных свойств экосистемы наиболее важно изучение связи образующих ее элементов, т.е. функционирование целого.

Именно экосистема, а не просто сообщество является объектом экологии. Все особи сообщества, будучи в целом связаны с окружающей средой функциональной связью, извлекают из нее материальные вещества и обогащают среду продуктами жизнедеятельности, тем самым образуя некое функциональное единство - биогеоценоз.

Понятие «состояние системы» включает ее сложность, надежность, устойчивость, автономность подсистем и часто носит прогностический характер. При отсутствии возможности предсказать точное состояние объекта пользуются описанием целостных свойств системы.

Изучение природных экосистем осложняется наличием огромного числа трудно контролируемых факторов. Для их описания и понимания их взаимодействия необходим четкий параметрический анализ и характеристики «управляющих факторов». Имеются в виду не все параметры, участвующие в описании функционирования сложной системы, а достаточно тех, без которых структуру и жизнедеятельность, т.е. механизмы работы системы проанализировать невозможно.

Управляющих параметров, как показывает синергетический подход, может быть не более 5-10. Однако только с помощью математического моделирования такой анализ невозможен, необходимы результаты и факты, полученные экспериментально.

В экологических исследованиях построение математической модели часто предшествует эксперименту и нуждается в направленном сборе информации из области смежных дисциплин.

Выбор модели обусловлен ее максимальным приближением к экспериментальным данным Модели, применяемые в экологии, должны согласовываться с реальностью и правильно описывать те экспериментальные данные о системе, которыми располагает исследователь. Поэтому целью всех построений является достижение их достаточности для проведения оценок состояния системы по данным эксперимента

В экологии важен системный подход, который представляет ее методологическую основу и особое направление исследования, ориентированное на изучение специфических характеристик сложноорганизованных объектов, многообразие связей между элементами, их разнокачественность и соподчинение, что имеет целью построить целостную картину объекта. Системный подход к изучению экосистемы состоит в определении образующих ее составных частей, взаимодействующих с ними объектов окружающей среды; в установлении структуры экосистемы (т.е. совокупности внутренних связей и отношений); связей между экосистемой в целом и окружающей средой.

Блок-схема 2 (рис.5.3) в какой-то мере отражает это экологическое разнообразие.

Для решения таких задач выделяются три группы методов:

1. Полевые наблюдения.
2. Эксперимент.
3. Моделирование.

Моделирование является основой первых двух методов. Моделирование как способ представления и оценки полученных данных несомненно лежит в основе ЭМ.