Мониторинг состояния растительности и животного мира в составе комплексного экомониторинга

К настоящему времени не разработаны общепринятые принципы организа­ции экологического мониторинга для растительного и животного мира. Поэто­му при организации наблюдений за состоянием растительности принято исхо­дить из ее функционального назначения. Эти функции подразделяются на природоохранные, природообразующие, природостабилизирующие, природозащитные, природоресурсные и функции общего типа. В свою очередь, ука­занные типы функций детализируются по подтипам объектов растительного и животного мира, а также по более мелким иерархическим единицам, которые в зависимости от функционального назначения, видового состава и численно­сти могут становиться объектами мониторинга, как и другие компоненты ОС. Организация системы мониторинга за фито- и зооценозами прежде всего име­ет комплексный характер.

Назначение системы комплексного экологического мониторинга - наблюдение за всем комплексом изменений в состоянии и тенденциях изменения ОС, а также предупреждение о возможных катастрофических явлениях. Этим оп­ределяются основные принципы, на которых должен быть построен комплекс­ный экологический мониторинг. Первый принцип - необходимость обработки используемой информации в реальном времени, т.е. непосредственно после ее сбора, с принятием управляющих решений (в том числе и о сборе следующей информации) на основе полученных данных.

Вторым важнейшим принципом при организации наблюдений является комплексность при приоритетности интегральных оценок. Оценка состояния эко­систем проводится на основе определенного набора критериев - интегральных критериев структурно-функционального состояния системы. Этот прин­цип положен в основу организации системы биологического мониторинга.

Под биологическим мониторингом понимают систему слежения за состоя­нием ОС через посредство биологических объектов [42]. При этом естествен­ные биологические объекты реагируют на изменение комплекса параметров ОС изменениями, происходящими на разных уровнях организации живой ма­терии - от молекулярного до уровня популяций и сообществ. Характер воздей­ствия может быть различным по продолжительности и интенсивности. Биологические объекты накапливают информацию об изменениях в ОС и реагируют на них за определенный промежуток времени.

Эти особенности биологических систем определяют специфику организа­ции системы биомониторинга на месторождениях, в частности выбор биоиндикаторов и режим наблюдений. Преимущество биомониторинга заключается в том, что он позволяет оценить последствия прежних воздействий на компо­ненты ОС. Кроме того, методы биомониторинга при правильной организации эффективны с экономической точки зрения и не требуют больших затрат на приобретение аппаратуры, а необходимая информация может быть получена достаточно просто и оперативно.

Проведение биомониторинга должно базироваться на принципе непрерывности интегральной оценки состояния ОС как в пространстве, так и во времени.

Для того чтобы система мониторинга была эффективной, необходимо выполнять условие минимума затрат. Для этого должно соблюдаться условие на­правленности мониторинга: в случае оценки состояния ОС как неудовлетво­рительного требуется направленное расширение программы мониторинга для установления причин и масштабов воздействия. При этом в работу должны быть включены подсистемы сбора и обработки частной информации (биоло­гической, химической, физической). После того как отработали эти системы и принято управленческое решение на основе информации, полученной от них, управленческое решение реализуется. В случае нормализации состояния ОС дополнительные подсистемы снова переходят в ожидающий режим.

Управление системой мониторинга базируется на принципе единого, унифицированного предоставления информации [42]. В целом же эффективная си­стема экологического мониторинга должна базироваться на принципе управле­ния на основе анализа потока событий: регистрируются и обрабатываются события (постоянно поступающие данные о состоянии ОС).

Структура комплексного экологического мониторинга на нефтяном месторождении включает следующие подпрограммы: семенные растения, мхи, лихеноиндикация, микологическая проба, наземные позвоночные, наземные бес­позвоночные, планктонная проба, бентосная проба, ихтиологическая проба, визуальная оценка загрязнения.

Выбор объектов биологического мониторинга 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 в биологическом мониторинге принято разделять на две груп­пы: чувствительные ("индикаторы активного мониторинга "), которые исполь­зуются для наблюдений в живой природе; индикаторы аккумуляции, которые позволяют характеризовать химический состав ОС.

В качестве объектов биологического мониторинга могут быть использова­ны 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, при этом чис­ленность видов с большей толерантностью увеличивается.

Объекты биомониторинга выбираются на разных уровнях организации жи­вой материи (биохимический и физиологический, морфологический и поведенческий, популяционный, экосистемный). При этом объекты низших уров­ней используют в качестве специфических индикаторов, а более высоких уровней - как неспецифические. При выборе объектов должны выполняться требования: относительная быстрота сбора информации, получение достовер­ных и воспроизводимых результатов. Кроме того, объекты должны находиться в достаточном количестве, иметь однородные свойства, а погрешность получаемой информации должна быть незначительной.

Выбор объектов-индикаторов основывается на анализе структурных и функциональных признаков. Структурные признаки: 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 биоценозах. К функциональным признакам относят дина­мику накопления токсикантов, время жизни, биопродуктивность. Должны быть выбраны звенья трофической цепи, наиболее чувствительные к изменениям концентраций ЗВ. При выборе индикаторов предпочтение отдается организ­мам, способным реагировать на изменение концентрации ЗВ.

Для биологических индикаторов накопления важнейшим фактором являет­ся время жизни и период, в течение которого они находятся в данной среде: предпочтение отдается организмам с более короткой продолжительностью жизни (следовательно, с более интенсивно протекающими обменными процесса­ми и менее длительным периодом накопления). К таким индикаторам относят­ся однолетние травы, грибы, мхи, отдельные виды насекомых, их личинки, моллюски. Кроме того, могут анализироваться отдельные ткани и органы птиц и млекопитающих (перья птиц, волосы млекопитающих). Виды со значитель­ным временем жизни могут использоваться в качестве биоиндикаторов при необходимости оценки длительных воздействий. Возможен также контроль состояния биологических объектов, находящихся на определенной стадии раз­вития (например, личинки), или в течение определенного сезона (для мигри­рующих животных).

Требования к организмам-биоиндикаторам. В целом к биоиндикаторам предъявляются следующие требования [42]:

- доступность на большом спектре местообитаний на протяжении всего года;

- нахождение на небольшой территории и отсутствие способности к сильной миграции;

- питание в загрязненной системе и высокий уровень метаболизма;

- быстрое чередование генераций;

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

Так, для биомониторинговых исследований очень удобно ценологическое изучение почвенной фауны.

Мониторинг растительного покрова и животного мира, как правило, вклю­чает наблюдения за структурными признаками на тест-полигонах и ключевых участках. Количество участков, их расположение и размеры зависят от степени и вида техногенных нарушений, ландшафтно-видового разнообразия, а также от непосредственных задач мониторинга.

Несколько участков располагают на территории, занятой ненарушенной растительностью, они должны находиться на значительном удалении от нефте­промыслов. Функция таких тест-полигонов состоит в том, что их рассматрива­ют в качестве эталонов по отношению к участкам, расположенным в зоне влияния. На эталонных тест-полигонах проводятся оценки проективного по­крытия растений, их видового разнообразия, сезонных и многолетних вариа­ций структурно-функциональных признаков. Аналогичные наблюдения про­водятся и за животным миром. Постоянство видового состава, встречаемости, обилие видов свидетельствуют об устойчивости фитоценозов и фауны.

Производится отбор проб растительного сырья и почв для анализа химического состава. Наиболее часто определяют содержание тяжелых металлов и полиароматических соединений. На основании полученных данных для раз­личных видов растительности и почв рассчитывают фоновые значения и транс­локационные показатели. По отношению к полученным на тест-полигонах дан­ным рассчитывают степень угнетения, загрязнения, динамику накопления токсикантов и другие функционально-структурные признаки.

При отсутствии фоновых данных мониторинг растительного и животного мира, а также прогнозирование динамики поведения отдельных видов значительно усложняются. Поэтому вопрос о выборе местоположения для обуст­ройства фонового тест-объекта не всегда решается просто. На региональном уровне в качестве таких участков могут быть использованы данные биосфер­ных заповедников и других ООПТ.

Ключевые участки (или отдельные площадки) на начальных стадиях освоения месторождений выбираются в районах предполагаемого размещения первоочередных площадных объектов (автодорог, вертолетных площадок, баз, поселков, кустовых оснований, будущих внутри- и межпромысловых продуктопроводов и др.), где следует ожидать наиболее интенсивной техногенной нагрузки. При выборе этих участков необходимо соблюдать принцип репрезентативности, т.е. они должны быть типичны для окружающей местности в ландшафтно-морфологическом отношении.

Для выбора эталонных и техногенных участков проводят маршрутные исследования с привлечением необходимой имеющейся картографической и дру­гой информации. Направление маршрутных ходов должно пересекать наибо­лее типичные элементы форм ландшафтов с выходом за предполагаемые контуры горного отвода месторождения и возможной зоны его влияния.