Виды экологического мониторинга

1. По территориальному признаку: локальный, региональный и глобальный виды мониторинга.

2. По методам наблюдения: космический, авиационный, наземный.

3. По методам исследований физический, химический, биологический.

Наблюдения из космоса позволяют составить представление об изменениях в биосфере, которые при других методах нельзя выявить, о степени загрязнения океана, других водных объектов, выявить характер загрязнения (нефтяная пленка, моющие вещества и т. п.). Наблюдения такого типа используют для выявления некоторых катастрофических явлений (например, оползней, пожаров и т. п.).

Авиационные наблюдения ориентированы в отличие от космических на региональные или локальные явления.

Наземный мониторинг проводят для двух целей:

1) Для уточнения данных, полученных при космических или авиационных наблюдениях;

2) наблюдений, которые не могут быть выполнены иными методами (определение химических характеристик приземного слоя воздуха, почв).

При наземном мониторинге часто используют биологические методы наблюдений, растения, которые наиболее чувствительны к отдельным воздействиям. Эти виды называют биоиндикаторами. Для биологических наблюдений применяют также концентрационную функцию живых организмов – способность их к накоплению некоторых загрязнителей. Анализ этого материала дает возможность выявить такие загрязняющие вещества, которые трудно определить другими методами из-за малого их содержания в среде. Вместе с наблюдениями за растениями – индикаторами в естественных условиях часто используется метод экспозиции некоторых растений-индикаторов в городах, на промышленных предприятиях, в помещениях и т. п.

Растения – индикаторы и загрязняющие вещества: лишайники, мхи – тяжелые металлы; слива, фасоль обыкновенная – диоксид серы; ель, люцерна – фтористый водород; береза бородавчатая, земляника – аммиак; подсолнечник, конский каштан – сероводород; шпинат, горох – фотохимический смог; соя, недотрога обыкновенная – углеводороды.

В современной экологии широко применяются методы теории информации и кибернетики, тесно связанные с такими областями математики, как теория вероятности, математическая логика, дифференциальные и интегральные исчисления, теория чисел, матричная алгебра.

Примером биологических моделей может служить и аппарат искусственного кровообращения, искусственная почка, искусственные лёгкие, протезы, управляемые биотоками мышц, и др.

5. В настоящее время основным методом оценки окружающей среды является экологическое нормирование. В соответствии с природоохранительным законодательством Российской Федерации нормирование качества окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение генофонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности.

Качество окружающей среды - мера соответствия окружающей среды и природных условий потребностям людей и других живых организмов. Качественная оценка - показания отдельных компонентов: воздух, вода, почва.
Стандарты качества окружающей природной среды: единые требования и нормативы, предъявляемые к состоянию окружающей среды и деятельности производственно-хозяйственных объектов.
В зависимости от методики установления требований качества, стандарты делятся на:

• - экологические
• - производственно-хозяйственные

Экологические стандарты: определяют предельно-допустимые нормативы вредного ан-тропогенного воздействия на окружающую среду, превышение которых создает угрозу сохранению оптимальных условий существования человека и его окружения. Предельно-допустимые нормативы: ПДК - предельно-допустимые концентрации загрязняющих ве-ществ в атмосфере, водоемах; ПДН - предельно-допустимые нагрузки на природную сре-ду (ПДН - носит региональный характер т.к. определяет воздействие на природно-территориальный комплекс).
Производственно-хозяйственные стандарты: определяют предельно-допустимые пара-метры производственно-хозяйственной деятельности конкретных объектов с точки зрения экологической защиты природной среды: ПДВ - нормативы предельно-допустимых выбросов вредных веществ, химических и биологических воздействий (ПДВ в атмосферу, водоемы устанавливается для каждого стационарного источника отдельно).
ПДК - предельно допустимая концентрация - норматив - количество вредного вещества в окружающей среде, при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияющее на здоровье человека и не вызывающее неблагоприятных последствий у его потомства. Устанавливается в законодательном порядке или рекомендуется компетентными учреждениями (комиссиями и т.п.). С позиции экологии ПДК есть верхний предел лимитирующих факторов среды при которых их содержание не выходит за допустимые границы экологической ниши человека.
В последнее время при определении ПДК учитывается не только степень влияния за-грязнителей на здоровье человека, но и воздействие этих загрязнителей на диких живот-ных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом. Ис-следования самого последнего времени привели к выводу об отсутствии нижних безопас-ных порогов (а следовательно, ПДК) при воздействии канцерогенов и ионизирующей ра-диации. Любое превышение ими привычных, природных фонов опасно для животных организмов хотя бы генетически, в цепи поколений.
Среднесуточная ПДК (ПДК сс) - концентрация загрязнителя в воздухе, не оказывающая токсичного, канцерогенного, мутагенного воздействия Максимальная разовая величина ПДК не должна допускать неприятных рефлекторных реакций человеческого организма.

6. ЭКОЛОГИЯ (от греч. oikos — жилище) — наука о взаимодействиях растений и живых организмов и их систем, образующих т. н. биосферу, друг с другом и со средой обитания, включающей в себя как органическую, так и неорганическую природу.

Термин «экология» введен в научный оборот в 1866 г. немецким биологом-дарвинистом Эрнстом Геккелем. Он считал изучение этих взаимодействий ключом к пониманию эволюции. По Геккелю, экология — это "общая наука об отношениях организмов к окружающей среде, куда мы относим в широком смысле все условия существования. Они час­тично органической, частично неорганической природы, но как те, так и другие имеют весьма большое значение для форм организма, так как они вынуждают приспосабливаться к себе".

С античных времен многочисленные естествоиспытатели в самых различных аспектах обращали внимание на взаимоотношение организмов и влияние на них среды. Ещё в древних египетских, индийских, китайских и осо­бенно европейских письменных источниках IV-II вв. до н.э. можно обнаружить сведения об образе жизни и даже изменениях численно­сти животных и растений. Труды Эмпедокла, Гиппократа и других древнегреческих философов содержат сведения явно экологического характера. Однако они не знали слова «Экология».

Аристотель (384-322 г. до н.э.) описал свыше 500 видов живот­ных и классифицировал их по образу жизни и способам питания. Большое внимание он уделил поведению, в частности, миграциям и спячке рыб, перелётам птиц, строительной деятельности животных, паразитизму кукушки и т.д. Ученик Аристотеля, "отец ботаники" Теофраст Эрезийский (371-280 г. до н.э.) привёл сведения о своеоб­разии растений в разных условиях, зависимости их формы и особенностей роста от почвы и климата.

В течение XVI-XVII веков происходит первоначальное накоп­ление сведений о многообразии животных и растений, их строении, о местах обитания, образе жизни. В это время закладываются основы научной систематики растений и животных. Большое значение в этом плане имели работы А. Цезальпина (1519-1603), Дж. Рея (1623- 1705), в которых сообщалось не только о строении, но и о зависимо­сти растений от условий произрастания и возделывания. Сведения о поведении животных, которые сопровождали описание их строения, называли "историей" жизни животных.

Особое место занимают в этот период работы выдающегося шведского естествоиспытателя Карла Линнея (1707-1778). Его классический груд «Система природы» впервые вышел в 1735 г., а в 749 г. в своей диссертации «Экономия природы» он вводит терми­ны «Экономия природы» и «Борьба за существование». Под «эконо­мией» Линней понимал взаимные отношения всех естественных тел, на которых основывается равновесие в природе. Для поддержания этого равновесия, наряду с размножением и существованием орга­низмов, важно и их разрушение, так как, по Линнею, гибель одного организма делает возможным существование других. Позднее, в дру­гой своей диссертации (1760), ученый сравнивает природу с челове­ческой общиной, живущей по определённым законам.

В XIX в. происходит дальнейшая дифференциация биологиче­ских наук, появляются биогеография и зоогеография. Этот период связан с именами немецких естествоиспытателей А. Гумбольта (1769-1859) и К. Глогера, а также датчанина Т. Фабера. Так, А. Гум- больт (1807) ввел в науку представление о том, что «физиономия» ландшафта определяется внешним обликом земли, а К. Бергман говорил о географических закономерностях в изменении раз­меров теплокровных животных.

В 1859 году появилась книга Ч. Дарвина (1809-1882) «Происхо­ждение видов путём естественного отбора, или сохранение благо- приятствуемых пород в борьбе за жизнь». Дарвин показал, что "борьба за существование в природе", под которой он понимал все формы противоречивых связей вида со средой, приводит к естест­венному отбору и что взаимоотношения живых существ и их связи с неорганическими компонентами живой природы - большая само­стоятельная область исследования.

Значительную роль в формировании экологии как науки сыграли исследования отечественных ученых. В. Докучаев доказал, что почва является естественным, исторически развивающимся телом, образованным взаимодействием живой и неживой природы.

В начале 40-х годов В.Н. Сукачев (1880-1967) обосновал концепцию биогеоценоза, имевшую большое значение для развития теоретической базы экологии. (Н) В этом учении нашли отражение идеи о единстве организмов с физическим окружением, о закономерностях, которые лежат в основе таких связей, об обмене веществами и энергией между ними. В. И. Вернадский (1863—1945) обосновал роль живого вещества как наиболее мощного геохимического и энергетического факторов — ведущей силы планетарного развития. В его работах ясно прослеживается значение для космоса жизни на планете Земля, а также значение космических связей для биосферы. Впоследствии эта космическая линия в экологии была развита в трудах А. Л. Чижевского, основателя современной пауки гелиобиологии.

В. И. Вернадский проследил эволюцию биосферы и пришел к выводу, что деятельность современного человека, преобразующего поверхность Земли, по своим масштабам стала соизмерима с геологическими процессами на планете. В результате стало ясно, что использование природных ресурсов планеты происходит без учета закономерностей и механизмов функционирования биосферы. Тем не менее завершающим этапом эволюции биосферы он считал появление ноосферы — сферы разума.

7. Каждая среда имеет свои специфические условия жизни, так в водной среде большое значение имеют такие факторы как плотность воды, солевой режим, скорость течения, поглощение света и насыщенности кислородом.
Элементы среды, воздействующие на живой организм, называются экологическими факторами. Жизнь любого организма зависит от определённого состояния окружающих его веществ и процессов. Эти условия подразделяются на:
1. Абиотические экологические факторы, которые делятся на:

• климатические;
• почвенно-грунтовые.

К климатическим относятся: поступающая от Солнца энергия и периодическая по времени суток и года - смена освещённости (фотопериодизм). Видимый спектр солнечных лучей нас освещает, инфракрасный - согревает, а ультрафиолетовый - кормит, участвуя в фотосинтезе и в небольших дозах - оздоравливает.
2. Влажность атмосферного воздуха и количество осадков.
3. Газовый состав атмосферы, в норме состоящей из смеси азота 78,09%, кислорода 20,05%, углекислого газа 0,03% и других газов, включая озон в верхних слоях. Азот участвует в создании белков, образующих массу тела живых организмов, в которые он попадает в результате деятельности микроорганизмов, способных его устраивать из воздуха и передавать почве и растениям. Кислород входит в состав белков, жиров и углеродов, обеспечивая окисление питательных веществ в клетках, что является источником энергии живых организмов. Углекислый газ, участвуя в фотосинтезе растений, является регулятором солнечного и ответного земного излучения тепловых лучей. Озон является "зонтиком", задерживающим ультрафиолетовые лучи с длинной волны менее 0,3м/км смертельные для жизни.

4. Температура

5. Ветер и атмосферное давление

К почвенно-грунтовым относятся:

Почвы различной плодородности, формирующиеся в результате взаимодействия климата, растений, животных и микроорганизмов. Почва - среда обитания множества микроорганизмов и корней растений. Она имеет свои экологические особенности. В почве первостепенное значение имеют:

" структура;

" химический состав;

" влажность.

Но свет или резкие колебания температуры практически роли не играют, кроме верхних слоёв. Обитателей почвенной среды называют эдафобионтами или геобионтами. Вода, различная по степени прозрачности, кислотности и наличия растворенных газов, особенно кислорода.
Биотические факторы - совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на других. Воздействие происходит как внутри видов через половозрастные отношения, совместную охоту и защиту от врагов, или борьбу за пищу и территорию, так и между видами.
Наиболее распространенным межвидовым отношением является:

" хищничество - пожирание одних видов другими. Можно отнести и поедание растений.

" паразитизм - питание одного животного или растения другими, но без немедленной гибели хозяина.

" комменсализм (сотрудничество)- один вид питается остатками другого.

" мутуализм (симбиоз) - не могут существовать друг без друга (растения с бактериями).

" конкуренция между видами и внутри видов за пищу, свет, воду, территорию и жилище.

" аменсализм - один организм (ингибитор) губит другой (аменсал) не получая для себя ни какой выгоды.

Среда, образуемая животными организмами Тела многих организмов служат жизненной средой для других организмов (паразитов, симбионтов). Главную роль играют обилие пищи, относительная стабильность условий, защищенность от неблагоприятных факторов, но в то же время - активное сопротивление организма - хозяина. Естественно, что у организмов, в определённой среде, вырабатываются специфические приспособления к экологическим условиям именно этой среды.
Антропогенные факторы - это все формы деятельности человека, которые воздействуют на естественную природную среду, изменяя условия обитания живых организмов, или непосредственно влияют на отдельные виды растений и животных. В свою очередь организмы сами могут оказывать влияние на условия. Например: наличие растительного покрова смягчает суточное колебание температуры в близи поверхности земли. Все имеющиеся в природе экологические факторы воздействуют на жизнь организмов по-разному, и имеет различную степень важности для разных видов.

Интересна классификация факторов по периодичности и направлен­ности действия, степени адаптации к ним организмов. В этом отноше­нии выделяют факторы, действующие строго периодически (сме­ны времени суток, сезонов года, приливно-отливные явления и т. п.), действующие без строгой периодичности, но повторяющиеся вре­мя от времени. Сюда относятся погодные явления, наводнения, урага­ны, землетрясения и т. п. Следующая группа - факторы направ­ленного действия, они обычно изменяются в одном направлении (потепление или похолодание климата, зарастание водоемов, забола­чивание территорий и т. п.). И последняя группа - факторы неопре­деленного действия. Сюда относятся антропогенные факторы, наи­более опасные для организмов и их сообществ.

8. Абиотические факторы в соответствии со структурой биотопа разделяются на климатические, географические, эдафические и гидрологические.

11

Свойство видов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды обозначается понятием экологическая пластичность или экологическая валентность вида. Чем шире диапазон колебания фактора, в пределах которого данный вид может существовать, тем больше его экологическая пластичность и тем шире у него пределы толерантности Организмы с широкими пределами толерантности являются более выносливыми и их называют эврибионтными. Виды, способные существовать при небольших отклонениях фактора от оптимальной величины, экологически непластичны и являются маловыносливыми. Они имеют узкие пределы толерантности и называются стенобионтными или узкоспециализированными. Виды, длительно существующие при относительно стабильных условиях среды, вырабатывают черты стенобион- тности, а те, которые существуют при значительных колебаниях факторов среды, становятся эврибионтными.
Бионтность организма к тому или иному фактору обозначается прибавлением к названию фактора приставки эври- или стено-. Например:
стенотермный или эвритермный (по отношению к температуре);
стеногидрический или эвригидрический (по отношению к влажности);
стеногалинный или эвригалинный (по отношению к солености воды);
стенофагный или эврифагный (по отношению к пище); стеноойкный или эвриойкный (по отношению к местообитанию).
Эврибионтных организмов по отношению ко всем факторам очень мало. Эврибионтность способствует широкому распространению видов (простейшие, бактерии, грибы и т.д.). Стенобионтность же обычно ограничивает ареалы. Однако из-за высокой специфичности стенобионты могут занимать обширные территории (птица скопа).
Таким образом, к каждому из факторов среды особи приспосабливаются относительно независимым путем, при этом экологическая пластичность по отношению к различным факторам среды оказывается неодинаковой. Поэтому каждый вид обладает своим специфическим экологическим спектром, т.е. суммой экологических валентностей по отношению к факторам среды обитания.

Однако для каждого организма, будь то растение, животное или микроорганизм, существует конкретное количество фактора, которое для него наиболее благоприятно. Благоприятная сила воздействия называется зоной оптимума экологического фактора или просто экологическим оптимумом для организма данного вида. Оптимальными условиями следует считать те, при которых особи данного вида проявляют максимальную жизнедеятельность (растут и развиваются) и оставляют наибольшее число потомков, т.е. оказываются наиболее приспособленными к условиям среды обитания. Уменьшение или увеличение силы воздействия фактора относительно пределов оптимального диапазона снижает жизнеспособность организмов. И чем сильнее отклонение от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организм. Максимальное и минимальное переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых существование организма уже невозможно, наступает смерть. Они называются верхним и нижним пределами или экологическим минимумом и экологическим максимумом. Диапазон силы фактора между экологическим минимумом и максимумом называется пределами выносливости или пределами толерантности. В пределах толерантности жизнедеятельность организма сильно варьирует в зависимости от степени выраженности фактора.

1 - зона оптимума - это диапазон силы фактора, в пределах которого организм проявляет максимальную жизнедеятельность и наблюдается его рост, развитие и размножение;
2 - зона нормальной жизнедеятельности - это диапазоны силы фактора, в пределах которых организм проявляет нормальную жизнедеятельность и наблюдается его рост и развитие, но размножение уже невозможно;
3 - зона выживания - это диапазоны силы фактора, в пределах которых организм проявляет сниженную жизнедеятельность, способную обеспечить только его существование, но недостаточную, чтобы обеспечить его рост, развитие и размножение;
4 - зона угнетения или зона пессимума - это диапазоны силы фактора, в пределах которых фактор оказывает угнетающее действие на организм и жизнедеятельность его настолько снижена, что в конечном итоге может произойти гибель организма.

Представители разных видов сильно отличаются по зоне оптимума и пределам толерантности к одному и тому же фактору (например, рыбы теплых и холодных морей). Одна и та же сила фактора может быть оптимальной для одного вида, пессимальной для другого вида и выходить за пределы выносливости для третьего вида. В зависимости от положения зоны оптимума в пределах толерантности организмы бывают теплолюбивые и холодоустойчивые, влаголюбивые и засухоустойчивые и т.д. Зона оптимума может быть разной у организмов одного и того же вида на разных стадиях развития (например, у рыб при созревании половых клеток и икрометании) к одному и тому же фактору, разной по отношению к разным факторам.

Поиск по сайту: