ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ В СФЕРЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ФЛОРЫ И ФАУНЫ.

 

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ В СФЕРЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ФЛОРЫ И ФАУНЫ.

 

1. Оценка состояния растительного мира.

 

Растительность весьма чувствительна к нарушениям окружающей среды. Кроме того, она наиболее наглядно отражает изменения экологической обстановки террито­рии в результате антропогенного воздействия. Использу­емые критерии оценки состояния растительности зависят от географических условий и типов экосистем. При этом учитываются негативные изменения в структуре раститель­ного покрова (уменьшение площади коренных ассоциаций, изменение лесистости), а также на уровне растительных сообществ и отдельных видов и популяций (изменение видо­вого состава, ухудшение ассоциированности и возрастного спектра ценопопуляций доминантов).

Плотность популяции видов-индикаторов - один из важ­нейших показателей состояния экосистемы, высокочувстви­тельный к основным антропогенным факторам. В результате антропогенного воздействия плотность популяции отрица­тельных видов-индикаторов снижается, а положительных видов-индикаторов - возрастает. Пороговым значением антропогенной нагрузки считается снижение (или повыше­ние) плотности популяции вида-индикатора на 20%, а кри­тическим значением - на 50%.

Важным параметром ценопопуляций является возраст­ной аспект - доля участия в ценопопуляции особей разных возрастных состояний. Возрастные состояния устанавли­ваются исходя из комплекса морфологических признаков либо на основе абсолютного возраста в случаях, когда его определение не представляет особых затруднений. Параметр реагирует на разные формы антропогенных воздействий - прямых (выпас, рубки, техногенные воздействия) и опосре­дованных - через изменение экотопа.

Состояние растительности рассматривается как инди­катор уровня антропогенной нагрузки на природную среду (повреждение древостоев или хвои техногенными выбро­сами, уменьшение проективного покрытия и продуктивно­сти пастбищной растительности).

Изменение проективного покрытия происходит в резуль­тате антропогенного воздействия на растительность, глав­ными из которых являются механическое нарушение фито­ценоза (выпас, рекреация и т.д.) и химическое воздействие, приводящее к изменению жизненного состояния видо­вых популяций через изменение процессов метаболизма и водного баланса.

Однако четко выявить причины конкретных признаков нарушенности состояния растений бывает крайне сложно. В частности, последствия химических воздействий могут быть весьма разнообразными, как, например, в случае раз­ливов нефти и нефтепродуктов.

Уменьшение запаса древесины основных лесообразующих пород свидетельствует о процессе деградации лесных экоси­стем в результате неудовлетворительной лесохозяйственной деятельности.

Лесные пожары – опасный фактор, приводящий к дегра­дации значительных площадей лесных экосистем. Обшир­ные гари, где лес не восстанавливается в течение не менее 10 лет, являются признаком необратимых изменений в эко­системе. Следует отметить, что в оценках состояния лесных культур должны быть учтены региональные особенности территории, прежде всего – возможность естественного воз­обновления леса.

Часть критериев состояния агроценозов свидетельствует о неблагополучной экологической обстановке территории в целом: развитие вредителей на посевах, гибель посевов и др. При использовании данных критериев обязательно должны указываться причины гибели посевов, а на карте отражаются ареалы таких негативных изменений.

Повреждение растительности особо охраняемых природ­ных территорий свидетельствует об изменениях в среде оби­тания, носящих субрегиональный и региональный характер. Изменения качественных и количественных характеристик растительного покрова возможно объективно интерпре­тировать только в сравнении с естественным (фоновым) состоянием растительных сообществ. В качестве фоновых рассматриваются относительно ненарушенные участки, ана­логичные по своим природно-ландшафтным характеристи­кам исследуемой территории. В целом оценка состояния растительности производится на основе комплекса данных с помощью таблицы 10.1.:

Таблица 10.1

Состояние растительности как индикатора экологического

состояния территории

Показатели	Экологическое бедствие	Чрезвычайная экологическая ситуация	Относительно удовлетворительное состояние
Уменьшение биоразнообразия (индекс разнообразия Симпсона, % от нормы)	более 50	25-50	менее 10
Плотность популяции  вида-индикатора антропогенной нагрузки, %	более (менее) 50	более (менее) 25-50	менее (более) 10
Площадь коренных (или квазикоренных) ассоциаций, % от общей площади	менее 5	менее 30	более 80
Видовой состав естественной травянистой растительности	уменьшение обилия вторичных видов	смена господствующих видов на вторичные	естественная смена доминнатов, субдоминантов и характерных видов
Возрастной спектр ценопопуляции доминантов, возобновление в относит. единицах,	менее 0,1	01-0,3	более 0,5
Лесистость, % от оптимальной (зональной)	менее 10	менее 30	более 90
Запас древесины основных лесообразующих пород, % от нормального	менее 30	30-60	более 80
Повреждение древостое техногенными выбросами, % от общей площади	более 50	30-50	менее 5
Повреждение хвойных пород техногенными выбросами (повреждение хвои), %	более 50	30-50	менее 5
Заболевание древостоев, %	более 50	30-50	менее 10
Гибель лесных культур, % от площади лесокультурных работ	более 70	50-70	менее 5
Площадь гари, не облесившейся в течение не менее 10 лет	более 10 тыс. га	5-10 тыс. га	отсутствует
Площадь посевов, поврежденных вредителями, % от общей площади	более 50	20-50	менее 10
Гибель посевов, % от общей площади	более 30	15-30	менее 5
Проективное покрытие пастбищной сухостепной и полупустынной растительности, % от нормальной	менее 10	10-50	более 80
Продуктивность пастбищной растительности, % от потенциальной	менее 5	5-30	более 80
Изменение ареалов редких видов	исчезновение	разделение и сокращение	отсутствие
Повреждение растительности заповедников	смена формаций	смена ассоциаций	фенотипические, не вызывающие смены ассоциаций

 

Загрязнение окружающей среды отражается на состоян­ии растительности при выбросах фитотоксикантов - загрязняющих атмосферу веществ, погло­щаемых растениями через листья и побеги. Атмосферные осадки способствуют поступлению многих загрязнителей в растворенном виде.

Так, диоксид серы (SО₂) в атмосфере окисляется до сернистого ангидрида при фотохимических реакциях, в итоге образу­ется раствор серной кислоты в дождевой воде, что приводит к подкислению почвы и вызывает хлороз растений. На рас­стоянии до 1,5 км от предприятия - источника выбросов диоксида серы листья растений бывают усеяны некротиче­скими пятнами, образованными в местах оседания капель кислого дождя. Неустойчивы к кислотным дождям лещина обыкновенная, все виды тополей и берез, ель обыкновенная, пихта кавказская, сосна веймутова, лиственница европей­ская. В отличие от него, оксид углерода (СО) поглощается почвенными микро­организмами и грибами, концентрируется в растениях при поступлениях через корневые системы. Кроме перечислен­ных соединений в растениях также интенсивно накаплива­ются соединения азота и фтора.

Однако высшие растения способны поглощать и утили­зировать некоторые загрязняющие вещества, так как в них действуют биохимические механизмы окисления и деграда­ции поглощенных загрязнителей.

Различия в «чувствительности» растений и животных к воздействию химических веществ обусловили необходи­мость выработки специализированных нормативов качества воздуха для лесных экосистем - ПДК-АЛ.

ПДК-АЛ установлены по результатам эксперименталь­ных исследований воздействия загрязняющих атмосфер­ный воздух веществ на наиболее чувствительные среди хвойных (сосна) и лиственных (береза) лесообразующих древесных пород в виде их среднесуточных и максимальных разовых значений концентраций. Значения ПДК-АЛ не считаются превышенными, если измеренное значение концентрации загрязняющего вещества в атмосферном воздухе, приведено к нормаль­ным условиям.

Разовые и среднесуточные концентрации определяются при проведении вегетационных (лабораторных) и полевых экспериментов при непосредственном воздействии на дре­весные растения газовыми токсикантами.

Нормативы ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (мг/м³) для основных лесообразующих хвойных и лиственных пород установлены на уровне, выше которого у древесных растений нарушаются метаболические про­цессы и снижается резистентность по отношению к другим повреждающим факторам. Хотя в настоящее время эти нор­мативы утратили силу, они представляют собой интерес как первый опыт такого нормирования.

                             

 

2. Оценка состояния животного мира.

 

Критерии и показатели состояния животного мира рас­сматриваются на уровне зооценоза и отдельных видов и популяций животных. Состояние фауны и степень изме­нения генофонда могут свидетельствовать о том, что эколо­гическое состояние территории не вызывает опасений (отно­сительно удовлетворительно) либо достигло определенного уровня нарушенности. Оценку состояния животного мира проводят на основе данных, представленных в таблице 10.2.:

Таблица 10.2.

Состояние животного мира как индикатора экологического

состояния территории

Показатели	Экологическое бедствие	Чрезвычайная экологическая ситуация	Относительно удовлетворительное состояние
Уменьшение биоразнообразия, % от исходного	более 50	25-50	менее 5
Плотность популяции  вида-индикатора антропогенной нагрузки, %	более (менее) 50	более (менее) 25-50	менее (более) 20
Уменьшение численности (плотности) охотничье-промысловых видов животных (в том числе дикого северного оленя, сайгака), число раз от нормального	более или равно 10	3-10	менее 2

 

Изменения хозяйственно-значимых видов животных реко­мендуется оценивать с использованием данных по абсолют­ной численности в среднем за 10-летние отрезки. Эта инфор­мация требует статистической обработки. Так, изменение численности популяции диких северных оленей обязательно должно быть учтено при оценке экологического состояния территорий проживания малочисленных народов Крайнего Севера.

При оценке изменения плотности популяции видов-индикаторов антропогенной нагрузки обязательно должна приниматься во внимание их различная реакция на воздей­ствие: популяции устойчивых видов увеличивают свою чис­ленность, а популяции видов, чувствительных к антропоген­ной нагрузке, уменьшают ее.

Изменение разнообразия характеризует состояние зооценоза в целом. Его необхо­димо рассчитывать, учитывая, что данный критерий связан с оценкой обилия, а численность многих животных подвер­жена циклическим изменениям.

 

 

3. Биогеохимическая оценка территорий.

 

С биогеохимических позиций экологически неблагопо­лучные территории рассматриваются как биогеохимические провинции с резким изменением химического элементного состава компонентов окружающей среды, причем эти про­винции могут быть не только природного, но и техногенного происхождения.

Для оценки экологического состояния территорий реко­мендуется использовать показатели изменения соотноше­ния содержания таких химических элементов, как C:N, Са:Р, Ca:Sr в различных компонентах среды, а также уровни содер­жания токсичных и биологически активных микроэлементов в укосах растений с пробных площадок и в растительных кормах.

При использовании указанных критериев и показателей для оценки экологической обстановки территории необхо­димо учитывать следующее:

-                    сбор материалов должен осуществляться на основании стандартных и общепринятых методов с обязательной стати­стической обработкой данных, с использованием аттестован­ных методов;

-                    анализ данных должен проводиться в лабораториях, прошедших государственную аккредитацию и получивших аттестат аккредитации;

-                    материалы необходимо оформлять в виде отчетов с обязательным картографическим приложением.

Указанные работы (сбор, анализ) чаще всего осуществля­ются при проведении государственных экологических экс­пертиз по поручению природоохранных органов. На этапе проведения экспертизы можно использовать более широкий спектр критериев и показателей, а также применять специ­альные методы исследований экологически неблагополуч­ных территорий.

 

 

4. Биоиндикация.

 

Степень отклонения среды от нормы определяется по состоянию населяющих ее живых организмов, которое, в свою очередь, определяется по нарушению стабильности развития наиболее массовых (фоновых) видов и оценива­ется по пятибалльной шкале.

Стабильность развития как способность организма к нор­мальному развитию (без нарушений и ошибок) является чув­ствительным индикатором состояния природных популяций и позволяет оценивать суммарную величину антропогенной нагрузки. Методика основана на выявлении, учете и сравнитель­ном анализе асимметрии у разных видов живых организмов по определенным признакам (табл. 10.3.).

Таблица 10.3.

Бальные оценки качества среды по стабильности

развития живых организмов

Стабильность развития в баллах	Качество среды
1-й балл	Условно нормальное
2-й балл	Начальные (незначительные) отклонения от нормы
3-й балл	Средний уровень отклонений от нормы
4-й балл	Существенные (значительные) отклонения от нормы
5-й балл	Критическое состояние

 

Оценка качества среды предполагает анализ наиболее обычных фоновых видов (модельных объектов) разных групп животных и растений.

Рекомендуются следующие критерии отбора модельных объектов:

!   выбор представителей различных систематических групп, занимающих разное место в экосистемах;

!   выбор видов, обычные миграции которых не выходят за пределы исследуемых территорий;

!   выбор относительно крупных организмов, которые н меньшей степени зависят от микробиотопических условий в пределах исследуемых местообитаний и пригодны для характеристики исследуемой территории в целом;

!   выбор фоновых видов для общей характеристики местообитания и возможности сбора необходимого матери­ала на всех исследуемых участках в течение ограниченного промежутка времени;

!   выбор объектов для экстраполяции получаемых дан­ных на человека.

Для оценки состояния наземных экосистем чаще всего используются следующие виды:

1)               древесные растения, в первую очередь береза повислая, а также другие виды берез, произрастающие на территории РФ;

2)               массовые виды мелких млекопитающих в большинстве местообитаний представлены рыжей полевкой или малой мышью, в условиях с большой антропогенной нагрузкой - полевой мышью.

Для характеристики водных экосистем используют наиболее обычные, массовые виды рыб (плотва, окунь, лещ) и земноводных (прудовая или озерная лягушка).

Минимальное необходимое и достаточное количеств объектов для проведения оценки качества среды - по одному виду от каждой исследуемой группы наземных и водных организмов (растений, млекопитающих и т.д.).

Для этих объектов разрабатываются специальные шкалы балльных оценок их состояния для оценки уровня стабильности разви­тия,  например, по морфологическим признакам (листья березы повислой). Кроме того оцениваются отклонения состояния организма т условной нормы (по 5-ти бальной шкале). Затем проводят сравнение модельных площадок, выде­ленных на территориях с разной степенью антропогенного воздействия; сравнение выборок с одной и той же площадки, собранных в разное время для выявления возможного ухуд­шения или улучшения состояния организма и на этой основе делается вывод о качестве среды.

Основными индикаторами состояния окружающей среды по праву считаются морфологические показатели: этологические (характер поведения организмов в зависимости от условий среды), биохимические (состав биологических сред, активность ферментов и т.д.), физиологические (потребление пищи, выделение продуктов метаболизма, выделение кислорода растениями и др.),  генетические (скорость мутаций и т.д.) и показатели на популяционном уровне (численность биомассы, число и состав видов и др.).

Использование организмов-биоиндикаторов для кон­троля качества среды имеет целый ряд преимуществ:

ü выявление более широкого круга загрязняющих ве­ществ;

ü возможность определения совместного действия на живые организмы различных загрязнителей;

ü возможность оценить последствия прежних воздей­ствий на компоненты окружающей среды;

ü оценка мутагенности и биологической активности загрязняющих веществ;

ü контроль интегрального воздействия всей среды на тест-организмы;

ü определение скорости и направления неблагоприят­ных изменений в природных системах;

ü методы биомониторинга при правильной организации эффективны с экономической точки зрения и не требуют больших затрат на приобретение аппаратуры, а необходимая информация может быть получена довольно просто и опера­тивно.

Выбор объектов-биоиндикаторов проводят с учетом возможных типов воздействия (кратковременный залповый выброс, постоянные или переменные утечки нефти, нефте­продуктов, растворов солей, пожары) и типов реакции био­логических систем на эти воздействия (гибель организмов, быстрые и значительные отклонения проявлений жизнеде­ятельности от нормы, «накопление» воздействий с последу­ющим отложенным проявлением реакции).

Индикаторы разделяют на две группы: индикаторы активного мониторинга (чувствительные) используются для наблюдений в живой природе; индикаторы аккумуляции позволяют характеризовать химический состав окружающей среды.

В качестве объектов биологического мониторинга могут использоваться организмы с разными диапазонами толе­рантности (устойчивости к воздействиям). В зависимости от диапазона толерантности организмов изменяется видо­вой состав экосистемы: при незначительной устойчивости организмов в случае негативного воздействия численность их сокращается.  

Объекты биомониторинга выбираются на разных уровнях организации живой материи (биохимический и физиологи­ческий, морфологический и поведенческий; популяционный; экосистемный). При этом объекты низших уровней исполь­зуются в качестве специфических индикаторов, а более высо­ких уровней - как неспецифические. При выборе объектов должны выполняться требования относительной быстроты сбора информации, получения достоверных и воспроизводи­мых результатов. Кроме того, объекты должны находиться в достаточном количестве и с однородными свойствами, а погрешность получаемой информации должна быть незна­чительной.

Выбор объектов-индикаторов основан на анализе

струк­турных признаков:

·        число видов растений и животных (либо абсолютное на учетных площадях и маршрутах, либо отно­сительное в локальных флорах и фаунах);

·        биомасса (отно­сительная, на единицу площади или объема для фито­планктона);

·        представительность и частота встречаемости в разных сообществах.

и функциональных признаков:

·        динамика накопления токсикантов;

·        время жизни;

·        био­продуктивность.

При выборе индикаторов предпочте­ние отдается не уязвимым организмам, а организмам, спо­собным реагировать на изменение концентраций загрязня­ющих веществ.

В целом к биоиндикаторам предъявляются следующие требования:

1.     доступность на большом спектре местообитаний на протяжении всего года;

2.     нахождение на небольшой территории и отсутствие способности к сильной миграции;

3.     питание в загрязненной системе и высокий уровень метаболизма;

4.     быстрое чередование генераций;

5.     легкое выведение в лабораторных условиях (для проведения контроля).