Биологические методы экологического мониторинга при чрезвычайных ситуациях

Технология использования дистанционных методов для оценки состояния ОС и экосистем в частности показала, что космическая информация позволяет получать спектральный образ каждого типа экосистем, его изменения при возрастании антропогенных нагрузок. Однако сравнительный анализ результатов наземных исследований экосистем и картографической классификации состоянии растительности по космической информации обнаружил возможности и ограничения диагностики состояния экосистемы дистанционными методами.

При этом результаты исследования демонстрируют, что комплексный подход позволяет достоверно оценить состояние экосистем и дать предположительный прогноз их развития.

Для биомониторинга (БМ) используются несколько биологических методов:

1. Биоиндикация.
2. Биоаккумуляция.
3. Биоразнообразие.

Каждый и них имеет свои особенности.

Биоиндикация - это фитоиндикация. Растения оказываются хорошими диагностами в ситуации загрязнения почвы-воды-атмосферы, имеют специфику отклика на загрязнение тяжелыми металлами.

Фитоиндикаторы:
1) позволяют суммировать данные по окружающей среде;
2) делают необязательным использование дорогостоящих методов;
3) дают возможность длительного наблюдения и мониторинга;
4) отражают скорость изменений, происходящих в окружающей среде;
5) обеспечивают возможность широкого контроля;
6) позволяют нормировать допустимую антропогенную нагрузку на экосистемы;
7) обеспечивают «сигнализацию экологической тревоги».

Биоаккумуляция - многие растения оказываются специфическими накопителями поллютантов, особенно тяжелых металлов. По этому признаку их можно использовать в сельскохозяйственных целях для очищения соответствующих очагов загрязнения, а также в качестве протекторов загрязнения. Для этой цели растения высаживаются как кулисы вдоль дорожных автомагистралей для воздушного поглощения поллютантов.

Биоразнообразие - тест на загрязнение территории, способный оценить характер загрязнения и концентрацию по длительности выживания. Лучше всего это может представить блок-схема 3, на которой дан перечень систем, входящих в понятие «биоразнообразие».

В данной главе внимание будет сконцентрировано на биоиндикации и оценке состояния экосистем.

В соответствии с концепций В.И.Вернадского, цель экосистемы - создание и поддержание жизни, максимальное для локальных климатических условий. Для выполнения этих целей экосистема должна обладать не только максимальной продуктивностью, но и способностью реагировать на негативные и позитивные изменения среды, т.е. обладать устойчивостью и резервной активностью. Главной проблемой диагностики состояния экосистем становится вопрос о том, насколько те или иные из них способны продуцировать жизнь и их устойчивости по отношению к давлению природных и антропогенных факторов.

Принципы фитоиндикации

Оценка состояния экосистем, какими бы методами или критериями она бы не проводилась, практически всегда, в большей или меньшей степени, опирается па особенности отклика растительного покрова - сообществ, его слагающих, видов растений и их популяций. Растительность и параметры, ее характеризующие, выступают надежными индикаторами воздействия. Различные виды воздействий зачастую не вызывают специфических реакций. Это позволяет использовать параметры растительности как интегральные показатели нагрузок и в результате диагностировать состояние экосистем.

Визуализация растительного покрова, доступность для наблюдения и возможности использования дистанционных методов делают весьма эффективным использование фитоценотических критериев.

В современных исследованиях по использованию растительного покрова для индикации можно выделить несколько направлений:

1. Растительный покров как индикатор особенностей других компонентов экосистем и ландшафтов - рельефа, глубины залегания грунтовых вод, механического состава почв и т.п.
2. Изменения в структуре растительных сообществ (смена доминантов, сокращение видового разнообразия растений и т.п.) как показатель сукцессионных смен, сокращения биоразнообразия экосистем.
3. Изменение продукционных характеристик экосистем как показатель их устойчивости и трансформации информационно-энергетических потоков.
4. Выявление климатических, экологических и других показателей для определения потенциальных продукционных возможностей ландшафта, экосистемы и т.п.
5. Растительный покров как индикатор антропогенной трансформации экосистем - одно из новых направлений традиционной фитоиндикации.

Можно представить схематическую картину воздействия различных факторов па трансформацию экосистемы (рис.5.6), т.е. реакцию экосистемы па воздействие внешних факторов.

Геохимические исследования компонентов экосистем (почвы, растений, подстилки) подтверждают пространственное распределение экологических ситуаций различной напряженности, классифицированных по фитоценотическим критериям. Распространение экосистем разного состояния (разных классов по фитоценотической классификации) в большинстве случаев соответствует пространственному распределению суммарного загрязнения почв.