Гидроэкология как наука. История гидроэкологии
Лекции.ИНФО


Гидроэкология как наука. История гидроэкологии



Гидроэкология как наука. История гидроэкологии

Гидроэкология – это научная дисциплина, которая занимается изучением влияния природных и антропогенных факторов на процессы, происходящие в водоемах и водотоках. Объектом изучения гидроэкологии являются водные экосистемы (гидроэкосистемы) в их связи с окружающей средой. Это водотоки и водоемы, находящиеся под влиянием хозяйственной деятельности общества. Предметом изучения гидроэкологии является вода как активная среда, воздействующая на берега, русло и природные и хозяйственные объекты, ее экологическое состояние, закономерности развития гидроэкосистем под влиянием внутренних (биотических) и внешних (в основном абиотических и антропогенных) факторов, а также способы защиты гидроэкосистем от загрязнения и истощения, пути принятия решений для улучшения качества водной среды.

Общими задачами гидроэкологии являются:

Выявление природных и антропогенных факторов, воздействующих на гидроэкосистемы;

Оценка экологического состояния водных объектов по различным показателям;

Оценка действующей системы мониторинга за состоянием водной среды.

Оценка экологической напряженности и стадий развития гидроэкосистем;

Решение задач по предотвращению и ликвидации ситуаций природного и техногенного характера;

Оценка экономических и социальных последствий антропогенного влияния на гидроэкосистемы.

Гидроэкология как наука тесно связана с гидрохимией, т. к. у нее есть общий предмет изучения – экологическое (гидрохимическое) состояние воды водоемов и водотоков. Гидробиологией и биоэкологией – дисциплинами биологического цикла, изучающими условия развития гидробионтов и их реакции на поллютанты. С науками ветеринарно-медицинскими, например, с ихтиопатологией и водной токсикологией. С науками экономического цикла – поскольку среди задач гидроэкологии существует задача поиска наименее затратных и экологичных решений по улучшению качества водной среды. С частными экологиями: экологией растений (геоботаникой), лесоведением, почвоведением, экологией животных, гидробиологией, экологией человека, и др.

Современная гидроэкология вбирает в себя проблемы окружающей среды, использует науки о Земле, физику, химию, компьютерные науки и т.д. развивалась вместе с экологией. В истории её развития можно выделить три этапа:

1 этап. С древних времён – до 60-х годов 19-го века. Первые сообщения экологического характера связаны с такими центрами древней культуры, как Китай, Египет, Индия, Греция. Уже в работах древнегреческих философов Гераклита, Гиппократа, Аристотеля, и других содержатся сведения экологического характера. В эпоху Возрождения продолжалось накопление данных о растительном и животном мире. Первые систематики Д. Цезалпин, Д. Рей, Ж. Турнефор в своих трудах приводят сведения экологического характера, в частности, зависимость распространения растений от условий их произрастания.

2 этап. 60–е годы 19-го века – 50–е годы 20-го века. Важный этап в становлении экологии как новой области знания. Ознаменовался выходом работ русских учёных Н. А. Северцова, В. В. Докучаева, В. И. Вернадского. Неоценимый вклад в развитие науки внёс в своё время Ч. Дарвин, которые ввёл понятие «борьба за существование». С введением практически однозначных понятий «экосистема» А.Тенсли и «биогеоценоз» В.Н.Сукачёвым стали интенсивно развиваться экологические исследования надорганизменного уровня. Это направление широко использовало количественные методы определения функций экосистем и математическое моделирование биологических процессов.

3 этап. 60–е годы 20-го века – до наших дней. С середины столетия экология оказывается в центре общечеловеческих проблем, наблюдается превращение экологии в комплексную междисциплинарную науку. Продолжаются исследования свойств биосферы, начатые В.И. Вернадским. Стало ясно, что популяция – не просто «население», т. е. сумма особей на какой-то территории, а самостоятельная биологическая (экологическая) система надорганизменного уровня, обладающая определенными функциями и механизмами авторегуляции, которые поддерживают ее самостоятельность и функциональную устойчивость. Это направление наряду с интенсивным исследованием многовидовых систем занимает важное место в современной классической экологии. Выдающимися представителями классической экологии этого периода являются Ю. Одум, Н.Ф. Реймерс, Н.П. И.А. Наумов, С.С. Шварц. Постепенно раскрывается роль многовидовых совокупностей живых организмов в осуществлении биогенного круговорота веществ и поддержании жизни на Земле.

Экологические основы охраны гидросферы

Радикальной мерой предупреждения экологии может быть перестройка технологии всех производств, полностью исключающая сброс в водоемы каких-либо загрязняющих веществ (так называемая безотходная технология). Такая перестройка, требующая огромных средств на создание и реализацию новых форм производства, возможна только в сравнительно отдаленной перспективе. Быстрее и легче реализуется другая форма борьбы с загрязнением — многократное использование одной и той же воды в пределах одного производства (оборотное водоснабжение), а также использование стоков одного предприятия для водоснабжения другого. В настоящее время основная форма защиты водоемов от загрязнения— очистка сточных вод. Предельно допустимые концентрации в них вредных веществ (ПДК) устанавливают применительно к охране здоровья человека (медицинские и санитарные ПДК), промысловых гидробионтов (рыбохозяйственные ПДК) и экосистем в целом (экологические ПДК). Одновременно оценивается качество воды в самих водоемах на основе учета особенностей их населения и структурно-функциональных характеристик экосистемы (биоиндикация загрязнения). Дополнительным средством оценки качества воды служит испытание ее на токсичность с использованием различных биотестов (токсикологический контроль). Сложнее экологическая оценка последствий планируемого гидростроительства, в частности зарегулирования и перераспределения стока рек, забора из водоемов больших объемов воды на орошение и другие цели. Крайне сложна и экологическая экспертиза влияния на водоемы вновь создаваемых производств, новых форм деятельности на водоемах (подводное бурение и др.). Во всех этих случаях экологический контроль чрезвычайно затруднен из-за неразработанности теории прогнозов. Поэтому разумный учет интересов человека сегодняшнего и завтрашнего дня в условиях сегодняшней экономики требует исключительной осторожности при санкционировании тех или иных гидропреобразований, тех или иных новых воздействий на водные экосистемы. В настоящее время человечество все серьезнее задумывается над состоянием биосферы, «дома», в котором оно живет (экология— от слова oikos — дом). Так как гидросфера вследствие круговорота воды в природе едина, служба слежения за ее состоянием становится задачей всего человечества. Поэтому в настоящее время создается международная система действий по единой согласованной между отдельными государствами программе. Организуется система глобального мониторинга (monitor — предостерегающий) — службы слежения за состоянием биосферы, в частности биогидросферы, по многим показателям, из которых важнейшие — биологические. Данные биологического (гидробиологического) мониторинга должны стать основой для оптимизации программы социальных действий по защите человека от опасных последствий изменений водной среды.

Источники загрязнения вод. Понятие о различных видах загрязнения

Виды загрязняющих веществ

Мы определили загрязнение как то, что находится не там, не тогда и не в том количестве, в котором ему положено быть. Любое инородное вещество как вредное, так и нейтральное, не оказывающее вредного воздействия на окружающую среду, можно определить как примесь или чужеродное вещество, в англоязычной, а по ее примеру теперь и в отечественной литературе называемое контаминантом (contaminant, англ. – примесь, инородное вещество, постороннее вещество, грязь)

Если вещества вызывают деградацию окружающей среды, они называются загрязнителями. Теперь и в русскоязычных публикациях загрязнители достаточно часто называют поллютантами (pollutant, англ. – загрязняющий агент, загрязняющая примесь, загрязнение, токсичная составляющая).

Однако, техногенные отходы, попадающие в природную среду, далеко не обязательно являются загрязнителями. Они могут служить пищей или субстратом для развития организмов, выигрывающих от их присутствия. Такие вещества становятся загрязнителями только в том случае, если их концентрации настолько велики, что они вызывают стресс у организмов или экосистем. Даже в этом случае некоторые специфические организмы могут выигрывать от присутствия этих отбросов.

Загрязнители воздействуют на природу несколькими путями. Некоторые из них токсичны, оказывая прямое действие на метаболизм водных организмов. Такие вещества называются токсикантами, или ядовитыми веществами. Практически нет загрязнителей токсичных для всех видов организмов (разве что высококонцентрированные вещества). Гораздо более обычно непрямое действие – неблагоприятное для организмов изменение физических или химических свойств среды. Сильное загрязнение полностью уничтожает жизнь и, соответственно, экологические системы. Для большинства типов и концентраций токсикантов, тем не менее, такое экстремальное воздействие не характерно. В большинстве случаев токсиканты избирательно удаляют чувствительные виды, создавая более благоприятные условия для других видов за счет появления новых источников пищи, новых местообитаний, исчезновения конкурентов или хищников. Таким образом, загрязнения вызывают экологические сдвиги. Это часто наблюдается в областях воздействия постоянных источников загрязнения. Среда в таких случаях постоянно изменена. Временные воздействия, как правило, не вызывают таких последствий.

Специфическую группу загрязнителей составляют мутагены – генетически активные вещества, вызывающие мутации (изменения) наследственной информации подвергающихся их действию организмов. В потомстве этих организмов могут проявляться мутантные – генетически измененные особи. Мутагенное действие, как правило, сопряжено с канцерогенным для многоклеточных растений и животных. Канцерогены – вещества, стимулирующие рост злокачественных новообразований (раковых опухолей) у обработанных ими организмов. Иногда их называют онкогенами. Кроме того, ряд веществ способен нарушать нормальное развитие эмбрионов многоклеточных организмов, вызывая появление измененных дефектных особей. Их не следует путать с мутантными особями. Такие вещества называются тератогенами.

 

Классификации качества воды

1)Система классификации качества воды по А.А. Былинкиной и С.М. Драчеву. Эта классификация впервые заложила основы шестибалльной шкалы классификации водоемов. Оценка качества воды осуществляется с использованием следующих показателей:

химические показатели состояния водоемов (табл. 9.2);

бактериологические и гидробиологические показатели (табл. 9.3);

показатели состояния водоемов по физическим и органолептическим свойствам (табл. 9.4).

Таблица 9.3

Бактериологические и гидробиологические показатели

Степень загрязнения Бактериологические Яйца гельминтов, в 1 м3 Санитарно-гидробиологические
Кишечная палочка (титр) Сапрофитные микроорганизмы, в 1 мл Пря-мой счет Сапробность Биологический показатель загрязнения
Очень чистые 10–100 a×10 Нет Ксеносапробная 0–5
Чистые 10–1 a×100 Нет Олигосапробная 6–10
Умеренно загрязненные 1–0.05 a×1000 1–3 b-Мезосапробная 11–20
3агрязненные 0.05–0.005 a×10000 a-Мезосапробная 81–60
Грязные 0.005–0.001 a×100000 Полисапробная 61–99
Очень грязные <0.001 a×1000000 Полисапробная

Таблица 9.2

Химические показатели состояния водоемов

Степень загрязнения Растворенный кислород БПК5, в мг/л Окисляемость, в мг/л О2 Аммонийный азот, в мг/л Токсичные вещества в долях ПДК Радио- активность общая в долях норматива
в мг/л % насыщения
Лето Зима
Очень чистые 14–13 0.5–1.0 0.05 0.1
Чистые 12–11 1.1–1.9 0.1 0.1–0.9 0.1
Умеренно загрязненные 7–6 10–9 2.0–2.9 0.2–0.3 1.0–5.9 1.0
3агрязненные 5–4 5–4 3.0–3.9 0.4–1.0 6.0–10.9
Грязные 3–2 5–1–0 4.0–10.0 5–15 1.1–3.0 11.0–20.0
Очень грязные >10 >15 >3 >20

 

Таблица 9.4

Показатели состояния водоемов по физическим и органолептическим свойствам

 

Степень загрязнения Взвешенные вещества мг/л Прозрачность Запах, в баллах Нефть     рН  
по Секки, в м по Снеллену, в см в баллах в мг/л  
 
Очень чистые 1–3 >2 >30 0.00 6.5–8.0  
Чистые 4–10 2–1 30–20 0.1–0.2 6.5–8.5  
Умеренно загрязненные 11–19 1–0.3 19–3.0 0.3 6.0–9.0  
3агрязненные 20–50 0.3–0.1 2.0–1.0 5–6, 9–10  
Грязные 51–100 0.1–0.02 <1.0–0.5 5–6, 9–10  
Очень грязные >100 <0.02 < 0.5 2–4, 11–13  

2) Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши Жукинского А.П.

 

Таблица 9.6

Схема комплексной экологической классификации по О.П. Оксиюк и В.Н. Жукинскому

 

Показатели Градации качества Тип
Группа Подгруппа Класс Разряд
Солевой состав Степень минерализации (соленость) Пресные гипогалинные А
олигалинные
Солоноватые мезогалинные
полигалинные
Соленые эугалинные
ультрагалинные
Ионный состав по О.А. Алекину [1946]: Ca2+, Mg2+, Na+ Гидрокарбонатные В
Сульфатные
Хлоридные
Эколого-санитарная (трофосап-робиологическая) Гидрофизические Предельно чистая Предельно чистая С
Биотрофные и гидрохимические
Гидробиологические Чистая Очень чистая
Бактериологические Вполне чистая
Биоиндикация сапробности
Трофность Удовлетворительной чистоты Достаточно чистая
Эколого-токсикологическая Содержание токсичных веществ неорганические Слабо загрязненная
органические Загрязненная Умеренно загрязненная
Токсичность по биотестам Сильно загрязненная
Радиоэко-логическая Вездесущие радионуклиды Грязная Весьма грязная
Коррозионные радионуклиды
Осколки деления Предельно грязная

 


Санитарная охрана водоемов

Санитарная охрана водоёмов — комплекс законодательных, организационных и санитарно-технических мероприятий, направленных на охрану открытых водоемов от загрязнения. Наиболее значительными источниками загрязнения водоемов являются бытовые сточные воды канализованных населенных мест и сточные воды промышленных предприятий. Загрязнение воды открытых водоемов создает угрозу здоровью и оказывает неблагоприятное влияние на условия жизни населения, наносит большой ущерб рыбному хозяйству и затрудняет использование водоемов для промышленных и других народнохозяйственных целей. Гигиенические требования к санитарной охране водоёмов направлены на создание условий, при которых спуск сточных вод не нарушал бы интересы нормального водопользования. Требования к составу и свойствам воды в пунктах питьевого и культурно-бытового водопользования приведены в «Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». В настоящее время разработаны и утверждены предельно допустимые концентрации для более чем 100 вредных веществ, поступающих в водоемы в составе промышленных сточных вод. Наиболее эффективными мероприятиями по санитарной охране водоёмов являются: изменения технологических процессов, направленные на уменьшение сброса сточных вод, замена токсических продуктов безвредными или менее токсичными, извлечение и утилизация ценных веществ из сточных вод, организация оборотного водоснабжения, при котором сточные воды после соответствующей обработки вновь используются в технологическом процессе. В случае недостаточности этих мер возникает необходимость оборудования специальных сооружений для очистки и обезвреживания сточных вод. Вокруг источников, используемых для централизованного водоснабжения, устанавливаются зоны санитарной охраны.

Эвтрофирование водоемов

Выделяют естественное и антропогенное эвтрофирование водоемов. Одним из проявлений антропогенного воздействия на окружающую среду является прогрессирующее эвтрофирование водоёмов, то есть, ухудшение качества воды, нарушение кислородного режима, исчезновение ценных пород рыб, ухудшение условий рекреации, судоходства. Основная причина эвтрофирования — антропогенное поступление в водоёмы биогенных веществ, главным образом, минеральных форм азота и фосфора, большая часть которых поступает со сточными водами, особенно после биологической очистки. Сущность процесса заключается в увеличении продуктивности водных сообществ и отставании процессов разложения, в результате чего органическое вещество накапливается в озёрных водах. Основными источниками антропогенных эвтрофирующих веществ являются промышленное и сельскохозяйственное производство, а также рекреационная деятельность.

ПДК

ПДК - важный критерий оценки действия вредного вещества, который устанавливается законодательно. Это предельно допустимая концентрация (ПДК) – «максимальное количество вредного вещества в единице объёма или веса, которое при ежедневном воздействии в течение неограниченно продолжительного времени не вызывает в организме каких-либо патологических отклонений, а также неблагоприятных наследственных изменений у потомства. Для установления ПДК используют расчётные методы, результаты биологических экспериментов, а также материалы динамических наблюдений за состоянием здоровья лиц, подвергшихся воздействию вредных веществ».

Главенствующим подходом в нормировании качества вод является санитарно-гигиенический.

Нормативы, ограничивающие вредное воздействие, устанавливаются и утверждаются специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей природной среды, санитарно-эпидемиологического надзора и совершенствуются по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов. Существует большое количество справочников, содержащих подробную и исчерпывающую информацию о ПДК и токсикологических показателях различных химических веществ.

Вещества делятся на следующие классы опасности:

· 1 класс – чрезвычайно опасные вещества, для которых проводится полная схема тестирования (острый, подострый, хронический и пожизненный опыты на разных группах животных);

· 2 класс – высоко опасные вещества, изучаемые по развернутой схеме;

· 3 класс – опасные соединения, для которых не ставится хронический эксперимент;

· 4 класс – умеренно опасные вещества, нормируемые по экспрессной схеме.

Экспериментально обосновываются ПДК для водоемов двух классов:

· Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) – это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования [СанПиН 2.1.5.980-00];

· Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых

Основной плюс ПДК – законодательное нормирование загрязнения окружающей среды, минус – относительность показателя, который в значительной степени может варьироваться для различных живых организмов, в том числе и человека (у каждого человека своя преедрасположенность к сопротивлению или поглащению различных вредных веществ и т.п.

 


НСМОС Республики Беларусь

Национальная система мониторинга окружающей среды РБ создана как информационная система о состоянии окружающей среды, объединяющая в себе средства сбора первичной информации, в том числе автоматизированные, и все стадии ее обработки до передачи информации потребителям.

Цель создания: сведение воедино разрозненной экологической информации и обеспечение всех уровней управления объективными и достоверными данными для принятия оперативных управленческих решений и определения стратегии природопользования.

Общими принципами организации НСМОС являются:

· создание постоянно действующей фиксированной на местности сети опорных пунктов наблюдений (постов, полигонов, стационаров и проч.) для ведения стандартного комплекса наблюдений;

· выполнение наблюдений по основным и дополнительным спискам контролируемых показателей;

· обеспечение методического и метрологического единства информации путем применения унифицированных методик, технических средств и т.д.

НСМОС имеет следующую структуру:

1. Медицинский мониторинг;

2. Мониторинг окружающей среды: 2.1. Мониторинг атмосферного воздуха;

2.2. Мониторинг гидросферы; 2.3. Мониторинг земель (почв); 2.4. Мониторинг общего содержания атмосферного озона; 2.5. Сейсмический мониторинг; 2.6. Мониторинг физических явлений (факторов); 2.7. Радиационный мониторинг;

2.8. Комплексный экологический мониторинг;

3. Биологический мониторинг: 3.1. Мониторинг растительности; 3.2. Мониторинг животного мира;

4. Импактный мониторинг: 4.1. Мониторинг чрезвычайных ситуаций;

4 .2. Локальный мониторинг.

Территориально информационно-аналитические центры отдельных видов мониторинга располагаются следующим образом:

1. Медицинский мониторинг. Сбор информации об изменениях в состоянии здоровья населения, связанных с качеством окружающей среды. Ведутся наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха, метеорологическими показателями, качеством питьевой воды и уровнями шумовой нагрузки.

2. Мониторинг окружающей среды.

2.1.Мониторинг атмосферного воздуха – наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха в условиях городских территорий, а также за химическим составом атмосферных осадков и аэрозолей на сети метеостанций.

2.2. Мониторинг гидросферы – контролируются гидрохимические, гидробиологические и гидрологические характеристики, используются данные об уровенном и температурном режимах подземных вод и состоянии почвогрунтов.

2.3. Мониторинг земель (почв) – агропочвенный мониторинг ведется на землях с/х использования и включает в себя полевые опыты по изучению изменений почвенного покрова под влиянием различных природных и антропогенных факторов.

2.4. Мониторинг общего содержания атмосферного озона – контролируют общее содержание озона в атмосфере, вертикальное распределение озона и биологически активное ультрафиолетовое излучение.

2.5. Сейсмический мониторинг – результаты наблюдений за фазами сейсмических волн, геомагнитным полем, К-индексом, магнитными бурями, уровнями сейсмического транспортного, промышленного и прочего шума.

2.6. Мониторинг физических явлений – для наблюдений за уровнями шума, вибрации, инфразвука, электромагнитными полями, связанными с интенсивным развитием радио- и телевизионной сети, сетью линий электропередач, работой локационных систем гражданских и военных ведомств, интенсивным развитием транспортной сети.

2.7. Радиационный мониторинг – объекты наблюдений: атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, почвы, объекты ЖКХ.

2.8. Комплексный экологический мониторинг - создается в целях объединения ряда программ отдельных видов мониторинга для оценки и прогноза экологического состояния окружающей среды.

3. Биологический мониторинг:

3.1. Система мониторинга растительности формируется из независимых блоков, соответствующих основным типам растительности республики (лесная растительность, луговая, водная и растительность специальных защитных насаждений).

3.2. Мониторинг животного мира – определяются параметры, характеризующие комплексы различных таксономических (млекопитающие, птицы, пресмыкающиеся и т.д.) и экологических (лесные, водно-болотные и др. птицы, рыбы, млекопитающие, почвенные беспозвоночные и др.) групп.

4. Импактный мониторинг:

4.1. Мониторинг чрезвычайных ситуаций - наблюдения и действия в режиме повышенной готовности и чрезвычайном режиме, проводимые на территориях возможного или произошедшего загрязнения окружающей среды.

4.2. Локальный мониторинг относится к создаваемым видам.

Гидробионты пресных вод.

Фитопланктон рек слагается из трех основных компонентов: водорослей автотрофного происхождения (зеленых, синезеленых, диатомовых, эвгленовых и др.), перифитона (водорослей обрастания) и водорослей бентоса, вегетирующих на дне и попавших в планктон. Большинство пресноводных водорослей имеют микроскопические размер и увидеть их невооруженным глазом в природе возможно лишь в случае их массового развития – по изменению окраски среды обитания: воды, почвы или другого субстрата.

В малых реках наблюдаются два основных типа организации зоопланктона. Первый – субституционный тип организации (близкие виды выступают как экологическая сумма). Второй тип организации зоопланктона малых рек – флуктуационный (характеризуется обратимыми периодическими сдвигами границ подсистем).

Зоопланктон представлен большим разнообразием видов. В нанопланктоне – одноклеточные, микропланктон, помимо одноклеточных, довольно большой процент многоклеточных организмов: веслоногие ракообразные или копеподы, низшие ракообразные: веслоногие (циклоп) и ветвистоусые (дафния или водяная блоха).

В пресных водоёмах количество зообентоса меньше, чем в морских: простейшие, губки, ресничные и малощетинковые черви, пиявки, мшанки, моллюски и личинки насекомых. В состав растительного бентоса пресных водоёмов входят бактерии, диатомовые и зелёные (харовые и нитчатки) водоросли.


 

Индексы загрязнения воды

Индекс загрязнения водных источников является показателем, характеризующим динамику экологического ущерба, наносимого такому важному составному элементу окружающей среды, как гидросфера. Данный вид загрязнений обуславливается попаданием в окружающую среду и в первую очередь в водоемы самых различных жидких стоков, содержащих в себе вредные для окружающей природной среды вещества.

Динамика этого вида загрязнений обусловливается,во-первых,количеством и концентрацией вредных примесей в жидких отходах и, во-вторых, объемом их образования и попадания в окружающую среду. Поэтому, чем меньше количество ингредиентов, попадающих в сбросы, чем ниже их концентрация и чем меньше объемы их образования, тем ниже объем экологического ущерба, наносимого гидросфере сбросами. Показатель, названный индексом загрязнения водных объектов, достаточно объективно оценивает динамику состояния водных объектов с точки зрения их антропогенного загрязнения.

Большинство методов оценки состояния природных вод основано на оценке совокупности показателей: числа видов, численностей и биомасс популяций, населяющих водоём, и рассчитанных различных соотношений между ними. Показатели можно разделить на: 1. простые, непосредственно характеризующие какой-либо индивидуальный компонент экосистемы (например, численность, биомасса, или число видов в сообществе); 2. комбинированные, отражающие компоненты с разных сторон (например, видовое разнообразие учитывает как число видов, так и распределение их обилия); 3. комплексные, использующие сразу несколько компонентов экосистемы (например, продукция, самоочищающая способность, устойчивость).

Комбинированные и комплексные показатели принято обобщенно называть «индексами».

Основным результатом гидробиологического мониторинга являются три основных показателя:

* плотность видов S – оценка числа видов (видового разнообразия), характерная для данной точки экосистемы;

* плотность организмов N – численность особей каждого вида, приходящаяся на единицу размера экосистемы (м3, м2, м);

* плотность биомассы B – масса особей каждого вида, приходящаяся на пространственную единицу экосистемы.

Индексы, использующие абсолютные показатели обилия. 1.слабое загрязнение – 100–999 экз./м2 ;2. среднее загрязнение – 1000–5000 экз./м2; 3.тяжёлое загрязнение – более 5000 экз./м2.

Индексы, использующие характер питания организмов. А. Гамильтоном и Г. Хэррингтоном – индекс трофических условий, рассчитываемый по соотношению в сообществе различных трофических групп. Прочие индексы: 1. индекс Н.М. Кабанова – равный отношению продуцентов к консументам, увеличивающийся по мере самоочищения водоема; 2. индекс загрязнения i по И. Габриелю – соотношение числа видов продуцентов (Р – водорослей) к сумме числа видов редуцентов (R – бактерий) и консументов (С – цилиат): ; 3. индекс А. Ветцеля, который предложил в формулу И. Габриеля подставлять значения биомассы, т.к. не всегда возможно использовать количество видов, ввиду сложной диагностики отдельных групп гидробионтов; 4. индекс загрязнения по Дж. Хорасаве рассчитывается по формуле , где А – организмы, содержащие хлорофилл, В – организмы, у которых хлорофилл отсутствует (простейшие); индекс предложен С.М. Драчевым наряду с другими гидробиологическими показателями для классификации степени загрязненности поверхностных вод. И другие индексы.

Определение устойчивости озер к антропогенному загрязнению через ИЗВ:

, где F –площадь, n – глубина максимальная,V – объем воды

, где a – период водообмена в годах

, где М – минерализация.

Чем больше ИЗВ, тем более устойчиво озеро к загрязнению.


 

Гидроэкология как наука. История гидроэкологии

Гидроэкология – это научная дисциплина, которая занимается изучением влияния природных и антропогенных факторов на процессы, происходящие в водоемах и водотоках. Объектом изучения гидроэкологии являются водные экосистемы (гидроэкосистемы) в их связи с окружающей средой. Это водотоки и водоемы, находящиеся под влиянием хозяйственной деятельности общества. Предметом изучения гидроэкологии является вода как активная среда, воздействующая на берега, русло и природные и хозяйственные объекты, ее экологическое состояние, закономерности развития гидроэкосистем под влиянием внутренних (биотических) и внешних (в основном абиотических и антропогенных) факторов, а также способы защиты гидроэкосистем от загрязнения и истощения, пути принятия решений для улучшения качества водной среды.

Общими задачами гидроэкологии являются:

Выявление природных и антропогенных факторов, воздействующих на гидроэкосистемы;

Оценка экологического состояния водных объектов по различным показателям;

Оценка действующей системы мониторинга за состоянием водной среды.

Оценка экологической напряженности и стадий развития гидроэкосистем;

Решение задач по предотвращению и ликвидации ситуаций природного и техногенного характера;

Оценка экономических и социальных последствий антропогенного влияния на гидроэкосистемы.

Гидроэкология как наука тесно связана с гидрохимией, т. к. у нее есть общий предмет изучения – экологическое (гидрохимическое) состояние воды водоемов и водотоков. Гидробиологией и биоэкологией – дисциплинами биологического цикла, изучающими условия развития гидробионтов и их реакции на поллютанты. С науками ветеринарно-медицинскими, например, с ихтиопатологией и водной токсикологией. С науками экономического цикла – поскольку среди задач гидроэкологии существует задача поиска наименее затратных и экологичных решений по улучшению качества водной среды. С частными экологиями: экологией растений (геоботаникой), лесоведением, почвоведением, экологией животных, гидробиологией, экологией человека, и др.

Современная гидроэкология вбирает в себя проблемы окружающей среды, использует науки о Земле, физику, химию, компьютерные науки и т.д. развивалась вместе с экологией. В истории её развития можно выделить три этапа:

1 этап. С древних времён – до 60-х годов 19-го века. Первые сообщения экологического характера связаны с такими центрами древней культуры, как Китай, Египет, Индия, Греция. Уже в работах древнегреческих философов Гераклита, Гиппократа, Аристотеля, и других содержатся сведения экологического характера. В эпоху Возрождения продолжалось накопление данных о растительном и животном мире. Первые систематики Д. Цезалпин, Д. Рей, Ж. Турнефор в своих трудах приводят сведения экологического характера, в частности, зависимость распространения растений от условий их произрастания.

2 этап. 60–е годы 19-го века – 50–е годы 20-го века. Важный этап в становлении экологии как новой области знания. Ознаменовался выходом работ русских учёных Н. А. Северцова, В. В. Докучаева, В. И. Вернадского. Неоценимый вклад в развитие науки внёс в своё время Ч. Дарвин, которые ввёл понятие «борьба за существование». С введением практически однозначных понятий «экосистема» А.Тенсли и «биогеоценоз» В.Н.Сукачёвым стали интенсивно развиваться экологические исследования надорганизменного уровня. Это направление широко использовало количественные методы определения функций экосистем и математическое моделирование биологических процессов.









Читайте также:

  1. E) Воспитание сознательного отношения, склонности к труду как основной жизненной потребности путем включения личности в активную трудовую деятельность.
  2. I. Драма одаренного ребенка, или как становятся психотерапевтами.
  3. I. Философия как мировоззрение, основной круг проблем
  4. I.1 Творчество как средство социализации и развития личности
  5. II.1 Досуг как средство творческой самореализации личности
  6. III. Презрение как заколдованный круг .
  7. MS Word. Как поменять начертание шрифта на полужирный?
  8. Non Role-Play (сокращение NonRP) - нереальная игра, действие, как данный персонаж не поступил бы в жизни. Нарушение RP режима.
  9. PAGE7. ЭКСПЕРИМЕНТ КАК МЕТОД ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ПСИХОЛОГИИ
  10. Role-Play(сокращение RP) - реальная игра, реальное поведение, как в жизни, игра по ролям.
  11. VI.3.3. Наследственная патология как результат наследственной изменчивости
  12. А как же незаменимые аминокислоты?


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-25; Просмотров: 447;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная