| БИОТИЧЕСКАЯ
КОНЦЕПЦИЯ КОНТРОЛЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
А.П. Левич
РЕЗЮМЕ
Наличие на шкале "норма - патология" системы оценок по
биотическим показателям состояния экосистем позволяет выделять в пространстве
абиотических
факторов области нормального функционирования природных объектов. Границы
таких областей могут играть роль экологически допустимых уровней(ЭДУ)
для факторов, влияющих на состояние бионтов. Нормативы ЭДУ
восполняют недостаток информации, получаемой обычно с помощью нормативов
предельно допустимых концентраций(ПДК)
загрязняющих веществ, позволяя экстраполировать нормативную базу в области,
где применение концепции ПДК экологически
неэффективно.
Метод ЭДУ
ориентирован на уже существующие банки данных, что позволяет реализовать
биотическую
концепцию контроля природной среды без дополнительного вложения средств
в дорогостоящую систему наблюдений и без отсрочек на ее устройство.
ЭКОЛОГИЯ
УДК:574.5
БИОТИЧЕСКАЯ
КОНЦЕПЦИЯ КОНТРОЛЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
А.П. Левич
Под контролем среды подразумевается комплекс мероприятий,
обеспечивающий оценки экологического состояния природных объектов, нормирование
воздействующих на экосистемы факторов, прогноз состояния экосистем и экологическое
районирование территорий.
Нынешняя система контроля природной среды на всей территории
бывшего СССР основана на нормативах предельно допустимых концентраций (ПДК)
загрязняющих веществ. Эти нормативы определяются в лабораторных экспериментах
на изолированных популяциях, принадлежащих к нескольким тестовым видам,
по избранным физиологическим и
поведенческим реакциям организмов. В силу методов определения
полученные нормативы обладают целым рядом недостатков, которые приводят
к экологической неэффективности концепции ПДК:
некорректна экстраполяция лабораторных экспериментов на природные объекты;
ПДК
определены для изолированных факторов, а не для реально воздействующих
на биоту их сложных комплексов; затруднена экстраполяция концепции ПДК
на нарушающие биоту факторы нехимического происхождения; ПДК
универсальны, а не региональны и т.д. [1].
Недостатки концепции ПДК
известны давно и конструктивная постановка проблемы должна состоять не
столько в критике устаревшего подхода, сколько в разработке конкретного
комплекса методов, способных заменить уже существующие.
Многие претензии к концепции ПДК
оказались бы несостоятельными, если бы эксперименты по нормированию проводились:
- не на отдельных организмах, а на популяциях и сообществах,
реально населяющих природные экосистемы;
- не с изолированным химическим веществом в качестве воздействия,
а с полным комплексом действующих на биоту данной экосистемы факторов;
- в условиях конкретного региона и с учетом его фоновых
и всех других региональных характеристик.
Единственный тип эксперимента, удовлетворяющий названным
условиям, - это пассивный "эксперимент", который человечество в течение
длительного времени проводит в местах своего проживания и хозяйственной
деятельности с реальными экосистемами земной биосферы. К настоящему моменту
сложились условия, позволяющие использовать данные такого "эксперимента":
- Сформированы банки многолетних данных по наблюдениям
за природными экосистемами.
- Разработан и апробирован ряд методов интегральной оценки
состояния различного типа экосистем.
- Развиты аппаратные и программные информационные компьютерные
технологии, позволяющие анализировать необходимые массивы экологических
данных.
Согласно биотической
концепции контроля среды оценки экологического состояния на шкале "норма-патология"
должны проводиться
по комплексу биотических
показателей, но не по уровням
абиотических
факторов.
Абиотические
факторы
( загрязнения, другие химические характеристики, климатические
переменные, интенсивности переносов) должны рассматриваться как агенты
воздействия на популяции организмов и экологические связи между ними.
Биотическая
концепция предполагает существование причинной связи между уровнями
воздействий на биоту и откликом биоты. А именно, определенные уровни воздействия
обеспечивают нормальное функционирование экосистем, другие же уровни -
закономерно приводят к патологическим состояниям. Задача биотического подхода
- выявить в пространстве абиотических
факторов границы между областями нормального и патологического функционирования
природных объектов. Такие границы названы экологически допустимыми уровнями
(ЭДУ) нарушающих воздействий.
Для реализации биотической
концепции экологического контроля необходима разработка двух групп
методов.В первую из них входят методы интегральной оценки на шкале "норма-патология"
экологического состояния природных объектов. Вторая группа - методы обработки
экологических данных: поиск детерминаций и распознавание образов в многомерном
пространстве экологических факторов для выделения границ между областями
нормального и патологического функционирования экосистем.
Методы оценки состояния оказываются специфическими для
различного типа экосистем. Для пресных вод может быть использован классификатор
качества
вод Роскомгидромета [2] или более современный метод экологических
модификаций [3]. Для морских экосистем нужные методы оценки могут быть
получены как развитие метода функции желательности [4] или метода интегральных
характеристик [5]. Для почвенных ценозов заслуживает внимания метод микробиологических
диагностических признаков [6]. Для оценки состояния биоты вследствие загрязнения
атмосферного воздуха необходимая система оценок может быть разработана
на основе методов лихенометрии
[7].
Экологические нормативы абиотических
факторов среды рассчитываются методом
ЭДУ. Метод основан на процедурах оптимального распознавания образов,
многомерного статистического и детерминационного анализа. Цель метода -
выявить в многомерном пространстве факторов области нормального функционирования
экосистем и построить границы этих областей. Такие границы и будут считаться
экологически допустимыми уровнями факторов. Изменения в среде, выходящие
за границы ЭДУ, переводят экосистему
из благополучного в неблагополучное состояние.
Метод ЭДУ
позволяет выделить из всего набора абиотических
факторов те, которые значимы для экологического неблагополучия природных
объектов. Значимые факторы ранжируются по их вкладу в степень экологического
неблагополучия и для них рассчитываются
ЭДУ. Для незначимых
факторов указываются экологически безопасные границы, внутри которых состояние
экосистемы в ее предыстории было заведомо благополучно. Метод позволяет
анализировать влияние условий всех предшествующих лет на состояние экосистемы
в текущем году, позволяет рассчитывать хронограммы сезонного хода ЭДУ
(например, гидрографы для расходов воды).
Существенная особенность метода
ЭДУ - та, что он ориентирован на существующие банки данных и для повышения
эффективности экологического нормирования не требует ни дополнительных
вложений средств в дорогостоящую организацию системы наблюдений, ни отсрочек
на устройство такой системы, подразумевая постепенную ее модификацию в
сторону увеличения удельного веса биологического
мониторинга.
Перечислю еще ряд особенностей биотической
концепции экологического контроля в сравнении с существующими подходами:
- Выделенные границы не универсальны, а отражают специфику
данного региона, его фоновые характеристики и адаптационный потенциал бионтов
конкретных экосистем. Вместе с тем, нормативы ЭДУ
относятся не к локальным объектам (например, не к створу или малой реке),
а к крупному географическому региону (например, к бассейнам или подбассейнам
крупных рек).
- Среди воздействующих факторов могут быть и такие, о
существовании которых работающие по определенной программе мониторинга
исследователи не знают, а также факторы, учет которых в данной программе
не предусмотрен. В этом случае обнаружение экологического неблагополучия
по биотическим показателям и анализ его причин методом
ЭДУ могут служить указанием на неполноту данных об исследуемой экосистеме.
- Метод ЭДУ
учитывает многомесячные и многолетние запаздывания в воздействии факторов
на биоту, а при определении ПДК
длительность даже хронических опытов, как правило, не превышает 6-8 месяцев.
- ЭДУ учитывают
не только прямые, но и косвенные эффекты влияния факторов среды на биоту.
- В концепции ПДК
нормируются мгновенные или кумулятивные значения концентрации веществ.
Значения ЭДУ рассчитываются как
для усредненных за необходимый период значений факторов (среднесезонных,
среднемесячных и др.), так и для экстремальных за выбранный период значений,
что позволяет нормировать как текущие, так и аварийные сбросы веществ.
- Концепция ЭДУ
работоспособна только для тех абиотических
факторов, для которых накоплены достаточные банки данных, и наблюдавшиеся
диапазоны изменения которых включали значения, нарушающие экологическое
благополучие. Следует отметить, что этим условиям удовлетворяют основные
загрязняющие вещества и другие основные антропогенные воздействия. Именно
в силу своей значимости такие факторы были включены в сложившиеся программы
наблюдений. Для этих факторов ЭДУ
по имеющимся уже массивам данных заменяют дорогостоящие уточнения и модификации
ПДК.
- Определение ПДК
остается незаменимым элементом системы экологического контроля для веществ,
не включавшихся в программы мониторинга,
для вновь синтезированных загрязняющих веществ, по которым не успели сформироваться
банки данных, и в тех случаях, когда для потребителя существенны критерии
воздействия веществ на организмы, не входящие в перечень биотических
характеристик, по которым получены оценки экологического состояния
(например, влияние на отдельные виды рыб, на физиологические характеристики
человека и т.д.).
Реализация концепции
биотического контроля позволяет решить
целый ряд неотложных задач экологически безопасного природопользования:
- Создание реестров экологического состояния природных
объектов на основе оценок, проведенных по биотическим идентификаторам.
- Экологическое нормирование антропогенных и природных
воздействий на экосистемы (загрязняющие вещества, тепловые загрязне-
ния и последствия изменений климата, закисление и защелачивание
среды, уровни водопотребления, биогенные элементы и т.
д.) с
учетом категории использования природного объекта (например,
заповедная зона, рекреация, хозяйственная территория, зона дампинга и др.).
- Нормирование трансграничных переносов загрязняющих веществ.
- Прогноз и экстраполяция состояния экосистем по сценариям
антропогенных воздействий.
- Экологическое районирование (по состоянию природных
объектов, по значимым для экологического неблагополучия факторам среды,
по величинам ЭДУ) и картирование.
- Проведение экологических обследований и экспертиз.
- Экологическое обоснование природоохранных мероприятий
и их приоритетности.
- Обоснование программ наблюдения за экологическими характеристиками
территорий, выявление неполноты наблюдений в действующих программах мониторинга.
- Генерирование и отбор вариантов улучшения экологического
состояния природных объектов.
Лаборатория системной экологии кафедры зоологии позвоночных
и общей экологии Биологического факультета Московского государственного
университета им. М.В. Ломоносова.
119 899, Москва, Воробьевы горы,МГУ, Биофак, кафедра зоологии
позвоночных и общей экологии, Левич А.П.
Тел. служ:939-5560
The biotic conception of natural environment control.
A.P.Levich.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абакумов В.А., Сущеня Л.М. Гидробиологический мониторинг
пресноводных экосистем и пути его совершенствования // Экологические модификации
и критерии экологического нормирования.
Л.:Гидрометеоиздат, 1991. C.41-51.
2. Организация и проведение режимных наблюдений за загрязнением
поверхностных вод суши на сети Роскомгидромета. Методические указания.
Охрана природы. Гидросфера. Руководящий документ РД 52.24.309-92. С.-П.:
Гидрометеоиздат. 1992. 67с.
3. Абакумов В.А.Экологические модификации и развитие биоценозов
// Экологические модификации и критерии экологического нормирования. Л.:
Гидрометеоиздат, 1991. С. 18-40.
4. Maximov V.N., Kaitala S. The desirability function
in evaluation of the response of phytoplankton communities to toxicants
// Toxicity Assessment. An International Quarterly. V.1. N1. 1986. P.85-101.
5. Михайловский Г.Е. Описание и оценка состояния планктонных
сообществ. М.: Наука. 1988. 214с.
6. Звягинцев Д.Г., Гузев В.С., Левин С.В. Изменение комплекса
почвенных организмов под действием антропогенных нагрузок //
Проблемы почвоведения. М.: Наука. 1986. С.68-73.
7. Инсарова И.Д., Инсаров Г.Э. Сравнительные оценки чувствительности
эпифитных лишайников различных видов к загрязнению воздуха // Проблемы
экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л.: Гидрометеоиздат.
1989. Т.12. С.113-175.
|