Концепция биопродуктивности экосистем, экологический мониторинг и финансирование экологических программ

В опросы Концепция би опродуктивности экосистем Экологический мониторинг на территории Саратов ской области Динамика популяции Организация мероприятий по предотвращению эвтрофикации водоемов Планирование и финансирование экологических программ Концепция биопродукти вности экосистем «Любая единица (биосистема), включающая все совме стно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном учас тке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток эне ргии создает четко определенные биотические структуры и круговорот ве ществ между живой и неживой частями, представляют собой экологическую с истему, или экосистему» (Ю. Одум, 1986). Главным предметом исследования при экосистемно м подходе в экологии становятся процессы трансформации вещества и энер гии между биотой и физической средой, т.е. возникающий биогеохимичес кий круговорот веществ в экосис теме в целом. Это позволяет дать обобщенную интегрированну ю оценку результатов жизнедеятельности сразу многих отдельных организ мов многих видов, так как по биогеохимическим фун кциям, т.е. по характеру осуществляемых в природе процессов превращения вещества и энергии, организмы более однообразны, чем по своим морфологич еским признакам и строению. В настоящее время концепция экосистемы – одно и з наиболее важных обобщений биологии – играет весьма важную роль в экол огии. Во многом этому способствовали два обстоятельства, на которые указывает Г.А. Новиков: во-первы х, экология как научная дисциплина с озрела для та кого рода обобщений и они стали жизненно необход имы, а во-вторых, сейчас как никогда остро встали в опросы охраны биосферы и теоретического обоснования природоохранных мероприятий, которые опирают ся прежде всего на концепцию биотических сообще ств – экосистем. Коме того , как считает Г.А. Новиков, распространение идеи экосистемы способствова ла гибкость самого понятия, так как к экосистемам можно относить биотиче ские сообщества любого масштаба с их средой обитания – от пруда до Миро вого океана, и от пня в лесу до обширного лесного массива, например тайги. В связи с этим выделяют: микроэкосистемы (подушка лишайника и т.п.); мезоэк осистемы (пруд, озеро, степь и т.д.); макроэкосистемы (континент, океан) и, нак онец, глобальную экосистему (биосфера Земли) или экосферу – интеграция всех экосистем мира. Природные экосистемы – это открытые экосистемы: они должны получать и отдавать вещества и энергию. Запасы веществ, усвояемые организмами и, прежде всего, продуцентами, в природе не безграничны. Если бы эти вещества не использовались многократно, то жизн ь на Земле была бы вообще невозможна. Такой «бесконечный» круговорот био генных компонентов возможен лишь при наличии функционально различных групп организмов, способных осуществлять и поддерживать поток веществ, извлекаемых ими из окружающей среды. С точки зрения пищевых взаимодействий организмо в, трофическая структура экосистемы делится на два яруса: 1) верхний – авт отрофный ярус, или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие органи змы, создающие сложные органические молекулы из неорганических просты х соединений и, 2) нижний – гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, в котором преобладает разложение отмерших органических веще ств простых минеральных образований. Однако, что бы разобраться в сложных биологических взаимодействиях в экосистеме, с ледует выделить ряд компонентов: 1) неорганические вещества ( C , N , CO 2, P , O и др.), участвующие в кругово ротах; 2) органические соединения (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещес тва и др.), связывающие биотическую и абиотическую части; 3) воздушную, водн ую и субстратную среду, включающую абиотические факторы; 4) продуцентов – автотрофных организмов, в основном зеленых растений, способных произ водить пищу из простых неорганических веществ; 5) консументов, или фаготр офов (пожирателей), -гетеротрофы, в основном животные, питающиеся другими организмами или частицами органического вещества; 6) редуцентов , или сапротрофов (питающиеся гни лью), - гетеротрофных организмов, в основном бактерий и грибов, получающих энергию путем разложения отмершей или поглощения растворенной органик и. Сапротрофы высвобождают неорганические элементы питания для продуц ентов и, кроме того, являются пищей для консументов. Экологический мониторинг на территории Сарато вской области Экологический мониторинг, проводимый на террито рии области, включает в себя государственный экологический мониторинг окружающей среды, осуществляемый в соответствии с законодательством Р оссийской Федерации, и локальный мониторинг, осуществляемый на уровне с убъектов хозяйственной деятельности. Основными задачами экологического мониторинга являются: - наблюдение за фактическим состоянием окружающей среды; - выявление изменений, обусловленных природными и антропогенными возде йствиями; - оценка изменений и тенденций изменений, появляющихся под влиянием антр опогенной деятельности; - прогноз будущих изменений состояния окружающей среды; - разработка программ по устранению последствий негативных процессов. Наблюдение за состоянием атмосферного воздуха н а территории области осуществляют следующие лаборатории. ГУ «Саратовский областной центр по гидрометеоро логии и мониторингу окружающей среды» проводит систематические наблюд ения за состоянием атмосферного воздуха в городах области. Посты условн о подразделяются на «городские фоновые» в жилых районах, «промышленные » вблизи предприятий и «авто» вблизи автомагистралей или в районах с инт енсивным движением автотранспорта. Наблюдения проводятся три раза в сутки по четырем основным ингр едиентам (пыль, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота) и по 13 специфич еским показателям: бенз(а)пирен, ароматические углеводороды, оксид азота , гидрофторид, фенол, формальдегид, гидрохлорид, аммиак, растворимые суль фаты, сероводород, сероуглерод, тяжелые металлы, цианистый водород. А также санитарно-гигиенические л аборатории ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Саратовской области» и ведомственные лаборатории осуществляют наблюдения за состоянием атм осферного воздуха в санитарно-защитной зоне предприятий. МОНИТОРИНГ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ Мониторинг поверхностных водных объектов и водо хозяйственных систем на территории области осуществляют ГУ «Саратовск ий областной центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей сред ы», ТУ Роспотребнадзора по Сар атовской области, ведомственные лаборатории субъектов хозяйственной д еятельности. Проводятся систематические наблюдения, оценка и прогноз состояния поверхностных вод малых рек области и Саратовского в одохранилища, а также сбор, анализ и обобщение гидрологической информац ии по речной сети области. Сеть ОГСНК по Саратовской области состоит из 20 гидрологических постов, на 9 из них проводятся гидрохимические наблюден ия. На гидрологических постах проводятся ежедневные наблюдения за уров нем и температурой воды, скоростью течения, толщиной льда, состоянием во дного объекта. На гидрохимических постах ведутся работы по мониторингу загрязнения поверхностных вод малых рек области и Саратовского водохр анилища. Существующая сеть постоянного наблюдения за заг рязнением поверхностных водных объектов на территории области составл яет всего 18% от необходимого объема. Для получения достаточно полной инфо рмации о состоянии поверхностных водных объектов на территории област и наблюдения должны осуществляться на 45 гидрохимических и гидробиологи ческих постах на малых реках и на 16 постах на Волгоградском и Саратовском водохранилищах. МОНИТОРИНГ ЗЕМЕЛЬ На территории Саратовской области организация и осуществление мониторинга земель законодательно закреплены за Управл ением Федерального агентства кадастра и объектов недвижимости. Наблюдения за состоянием почвенного плодородия земель сельскохозяйственного назначения и за рядом негативных факторо в, приводящих к образованию нарушенных земель (засоление, закисление, за грязнение тяжелыми металлами, радионуклидами и пестицидами), осуществл яются Государственным научным учреждением НИИ Юго-Востока Россельхоза кадемии и агрохимической службой области. Агрохимическая служба области проводит ежегодн ый агроэкологический локальный мониторинг на реперных участках, залож енных в различных районах и природно-хозяйственных зонах области, а такж е на техногенно-загрязненных территориях, вблизи транспортных магистр алей, Балаковской АЭС. Основу наблюдений составляют систематическое оп ределение содержания основны х агрохимических показателей почв, лимитирующих уровень эффективного плодородия, выявление характера и уровня загрязнения почв химическими элементами, в том числе тяжелыми металлами, радионуклидами, остаточными количествами пестицидов. Результаты мониторинговых исследований позвол яют оценить экологическую ситуацию на землях сельскохозяйственного на значения и принять соответствующие меры для улучшения плодородия почв и качества сельскохозяйственной продукции – разработать научно обосн ованные рекомендации по применению приемов и технологий восстановлени я нарушенных земель. МОНИТОРИНГ ЛЕСОВ В Саратовской области мониторинг лесов осуществ ляется областными государственными учреждениям лесхозами Министерст ва лесного, охотничьего и рыбного хозяйства области более чем по 100 показа телям. Лесной мониторинг осуществляется по следующим направлениям: · Общая характеристика лесного фонда; · Пользование лесом; · Мероприятия по лесовосстано влению; · Оценка негативного влияния; · Изменение площади, покрытой л есом; · Мероприятия по защите леса от пожаров. На сегодняшний день из-за недостатка финансовых с редств техническая обеспеченность и реализация лесного мониторинга ба зируется на материалах учета лесного фонда, статической и ведомственной отчетности. МОНИТОРИНГ РАСТИТЕЛЬНОГО И ЖИВОТНОГО МИРА Наблюдения за флорой и фауной области проводятс я Министерством лесного, охотничьего и рыбного хозяйства области, Сарат овским государственным университетом им. Чернышевского, Российским на учно-исследовательским противочумным институтом «Микроб», ФГУ «Федера льная территориальная станция защиты растений в Саратовской области» и т.д. В настоящее время назрела острая необходимость возобновления полномасштабного экологического мониторинга и создани я банка данных животных и растительных ресурсов Саратовской области, в т ом числе лесов и водных биологических ресурсов, основанного на проведен ии инвентаризации флоры и фауны области. РАДИАЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ ГУ «Саратовский областной центр по гидрометеоро логии и мониторингу окружающей среды» проводит наблюдения: - за мощностью экспозиционной дозы (МЭД) гамма-излучения на местности; - за загрязнением атмосферных выпадений. ТУ Роспотребнадзора по Саратовской области проводит наблюдения в санитарно з ащитных зонах предприятий и организаций использующих в работе источни ки ионизирующего излучения. Проводятся спектрометрические исследован ия строительных материалов на отведенных под строительство участках, п ри приемке новых зданий и сооружений в эксплуатацию. Экологический мониторинг в районах размещения р адиационно-опасных объектов. На Балаковской АЭС осуществляется непрерывный к онтроль радиационной обстановки с помощью системы « SkyLink », предоставляющей собой беспроводную телеметрическую систему, состоящую из датчиков и централ ьного поста приема и обработки информации. Датчики, размещенные в населе нных пунктах зоны наблюдения, контролируют мощность дозы гамма-излучен ия, температуру окружающей среды и сейсмические параметры. В районе размещения пункта хранения радиоактивных отходов ФГУП Саратовски й зональный спецкомбинат «Радон» осуществляет постоянный радиационны й контроль в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения. Контроль проводит лаборатория радиационного ко нтроля (ЛРК) спецкомбината. Объекты контроля: почва, растительность, грун т, вода и контрольных скважин. Динамика популяции Динамика популяции – это процессы изменений дин амики основных биологических показателей во времени. При этом особое зн ачение в изучении динамики популяций придается изменениям численности особей, биомассы и популяционной структуры. Подобные изменения могут бы ть связаны с процессами, спонтанно протекающими внутри самой популяции, вызваны воздействием абиотических факторов или же взаимодействиями ме жду популяциями разных видов в пределах биоценоза. Естественная среда постоянно претерпевает изме нения, которые накладывают отпечаток на численность популяций того или иного вида. Изменчивость климата и количество доступной пищи, оказывая в лияние на выживание плодовитость, непрерывно изменяют направление и ск орость роста природных популяций. В природе до во зраста, близкого к максимальному, доживает ничтожно малое число особей. В средах, подверженных сезонным изменениям, разм ножение происходит только при благоприятном сочетании климатических ф акторов и ресурсов. Сезонные изменения температуры, влажности и запасов питательных веществ, кроме того, оказывают влияние на смертность либо не посредственно, либо косвенно. Численность популяций регулируется равновесие м между двумя противоположными тенденциями: внутренне присущим данной популяции потенциалом роста и ограничениям, накладываемым на этот рост средой. В принципе любой организм способен увеличивать численность популяции за счет размножения. Однако в природе верхний пре дел численности практически никогда не достигается по ряду причин. Перв ая из них кроется в генетической структуре любого организма – это внутр енне сопротивление. Оно выражается в том, что при благоприятных условиях выживают дают потомство обычно генетически неполноценные особи. В резу льтате этого уменьшается жизнеспособность популяции в целом и ограничивается ее рост. Вторым ограничителем роста популяции выступает внешняя среда, включающая всю совокупность абиотических и биотических факторов (особенно сопротивление среды). Каждый из этих факторов действу ет непосредственно и опосредованно. В процессе естественного отбора организмы дости гают наиболее благоприятного соотношения между энергией, затрачиваемо й на рост и жизнедеятельность, и энергией, затрачиваемой на поиск источн ика пищи. У автотрофов эта эффективность складывается из полезной части световой энергии (преобразуемой в пищу) за минусом энергии, необходимой для поддержания энергоулавливающих структур. Эта величина зависит от в ремени, в течение которого доступна световая энергия фотопериода. Для жи вотных критическим является отношение разницы между полезной энергией пищи и энергетической стоимостью поиска и поедания пищевых объектов ко времени, необходимому для поиска и поедания. Оптимизация достигается дв умя путями: 1) минимизацией времени; 2) максимизацией чистой энергии или од новременным использованием обеих возможностей. Фактически – это отра жение разных жизненных стратегий организмов. Организация мероприятий по предотвращению эв трофикации водоемов Загрязнение водных экосистем представляет огро мную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека. Установлено, что под влиянием загрязняющих веще ств в пресноводных экосистемах отмечается падение их устойчивости всл едствие нарушения пищевой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других крайне неблагоприятных процессов . Они снижают темпы роста гидробионтов, их плодовитость, а в ряде случаев п риводят к их гибели. Наиболее изучен процесс эвтрофирования водоемо в. Этот естественный процесс, характерный для всего геологического прош лого планеты, обычно протекает очень медленно и постепенно, однако, в пос ледние десятилетия, в связи с возросшим антропогенным воздействием, ско рость его развития резко увеличилась. Ускоренная, или так называемая антропогенная эв трофикация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ – азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отход животноводства, атмосферных аэрозолей и т.д. В совр еменных условиях эвтрофикация водоемов протекает в значительно менее продолжительные сроки – несколько десятилетий и менее. Антропогенное эвтрофицирование весьма отрицат ельно влияет на пресноводные экосистемы, приводят к перестройке структ уры трофических связей гидробионтов, резкому возрастанию биомассы фит опланктона благодаря массовому размножению сине-зеленых водорослей, в ызывающих «цветение» воды, ухудшающих ее качество и условия жизни гидро бионтов. Во время массового отмирания водорослей на дне в одоемов могут отлагаться сотни тонн разлагающихся остатков. Продукты р аспада водорослей поглощают кислород воды, причем некоторые из них токс ичны. Распад водорослей происходит не только в результате гниения, но и б рожения. Образующиеся органические вещества используют как пищу некот орые бактерии, грибы, выделяющие в воды различные ароматические соедине ния; последние способствуют появлению в воде запахов и привкусов и благо приятствуют образованию на подводных предметах и растительности обрас таний (грибов, некоторых видов бактерий, водорослей, простейших). Вследствие недостаточности наших знаний о закон омерностях эвтрофикации и ее природы применяемые методы борьбы с этим я влением пока несовершенны. Используемые для этих целей медный купорос, н екоторые пестициды, коагулянты, полиакриламид токсичны для рыб и водных организмов, поэтому не могут быть рекомендованы для борьбы с цветением в оды на рыбохозяйственных объектах. Наиболее целесообразным является сбор сине-зеле ных водорослей путем их засасывания из поверхностных слоев воды при пом ощи плавучих насосных установок и транспортировки массы на поля фильтр ации лили в бассейны для отстоя. После освобождения от избытка воды они м огут быть использованы в качестве удобрений в сельском хозяйстве. Планирование и финансирование экологических п рограмм До недавнего времени в нашей стране отсутствовал и действенные экономические рычаги, воздействующие на сохранение и рац иональное использование окружающей природной среды. Ныне в России созд ан и функционирует экономический механизм охраны окружающей среды. Его главная особенность – ориентация не на плановое централизованное фин ансирование из государственного бюджета, а в основном на экономические методы регулирования. Согласно Закона Российской Федерации об охране о кружающей природной среды (1991) основными задачами экономического механи зма являются: - планирование и финансирование природоохранительных мероприятий; - установление лимитов использования природных ресурсов, выбросов и сбр осов загрязняющих веществ; - установление нормативов платы и размеров платежей за использование природных ресурсов, выбросы и сбросы загрязн яющих веществ, размещение отходов и другие виды вредного воздействия; - предоставление налоговых, кредитных и иных льго т при внедрении малоотходных и ресурсосберегающих технологий и нетрад иционных видов энергии, осуществлении других эффективных мер по охране окружающей природной среды; - возмещение вреда, причиненного окружающей среде и здоровью человека. Платность природных ресурсов – важнейший элеме нт нового механизма финансирования. Закон Российской Федерации об охране окружающей природной среды предусматривает плату не только за загрязнение окружа ющей природной среды, но и за использование природных ресурсов. Платность природных ресурсов несомненно повыша ет материальную заинтересованность природопользователя в сохранении ресурсов и их рациональном использовании. Закон Российской Федерации об охране окружающей природной среды предусматривает плату не только за загрязнение окружа ющей природной среды, но и за использование природных ресурсов. Плата за природные ресурсы взимается: а) в пределах установленных лимитов, б) за св ерхлимитное не нерациональное использование природных ресурсов, в) на и х воспроизводство и охрану. Законом Российской Федерации предусмотрена пла та за загрязнение окружающей природной среды. Плата за выбросы (сбросы) з агрязняющих веществ и размещение отходов как в пределах, так и сверх уст ановленных лимитов. В первом случае платежи производятся за счет себест оимости продукции предприятия, во втором – за счет прибыли, которая пол ечена предприятием-загрязнителем. При этом из об щей суммы 90% платежей перечисляют во внебюджетные экологические фонды, а 10% - в доход федерального бюджета. Для реализации различных природоохранных задач : восстановления потерь в природной среде, компенсации вреда здоровью гр аждан, строительства очистных сооружений, материального обеспечения э колого-просветительного направления и т.д. создана единая система внебю джетных государственных экологических фондов. Экологические фонды способствуют также развити ю таких прогрессивных механизмов финансирования природоохранной деят ельности, как: - вложение средств в формирование начального капитала предприятий, созд аваемых для производства продукции природоохранного назначения; -выдачу гарантий коммерческим банкам по ссудам и кредитам предприятиям и на реализацию природоохранных проектов. Список литературы 1) Коробкин В.И., Передельский Л.В. «Эк оло гия», изд-во «Феникс», 2001 2) Ручин А. Б. «Экология популяций и сообществ», издательский центр «Академия», 2006 3) Справоч ник «Охрана природы» под редакцией К.П. Митрюшкина, 1987 г. 4) С.И Калмы ков, Ю.М. Мохонько «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», 2007 5) Доклад о состоянии и об охране окружающей среды в Саратовской области в 2006 г.