2018-02-14
2177
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.
