Проблема количественной оценки многофакторных антропогенных воздействий на водные экосистемы

ШУЙСКИЙ В.Ф., МАКСИМОВА Т.В., СОЛОВЕЙ Н.А., САНОЦКАЯ Н.А.
ООО "Эко-Экспресс-Сервис", Россия

В докладе обосновывается и описывается количественный метод оценки и нормирования сложных (многофакторных) воздействий на водные экосистемы. Предлагаемый метод использует выявленные общие закономерности реакции лучшего биоиндикатора гидроэкосистем – сообществ макрозообентоса – на многокомпонентную внешнюю нагрузку, выражаемую оригинальным изоболическим показателем.

Разработки основаны и апробированы на представительных результатах многолетних гидроэкологических исследований, выполненных авторским коллективом. Основные методологические положения и практическое применение метода подробно иллюстрируются на фактическом материале. Рассматриваются также конкретные примеры использования метода для решения различных природоохранных задач.

1. Проблема количественной оценки многофакторных антропогенных воздействий на водные экосистемы

Проводится сравнительный анализ различных методов оценки состояния и изменений водных экосистем по их абиотическим, биотическим параметрам и на основе совместного использования показателей обеих категорий. Доказываются следующие положения.

– Количественная оценка многофакторных воздействий должна осуществляться на основе разработки единого, универсального показателя.

– Этот показатель должен соответствовать следующим требованиям:

- быть изоболическим (его конкретное значение должно соответствовать всей изоболе многофакторного воздействия, то есть детерминировать ответную биотическую реакцию);

- адекватно и точно отражать эффект взаимодействия любой комбинации факторов;

- выражать кратность превышения воздействием его ПДУ (то есть осуществлять нормировку воздействия относительно его предельно допустимого уровня).

– Антропогенные сукцессии гидроэкосистем целесообразно оценивать по вызываемым изменениям наиболее показательного биоиндикатора – макрозообентоса.

– Важнейшей характеристикой макрозообентоса является его видовой состав. Предельно допустимым уровнем антропогенной нагрузки на гидроэкосистему следует считать её наибольший уровень, не вызывающий изменений видового состава макрозообентоса. Антропогенные изменения количественных структурно-функциональных характеристик макрозообентоса также важны для биоиндикации, но они определяются изменениями видового состава сообщества и, поэтому имеют вторичное, вспомогательное значение.

Обосновывается необходимость выявления и описания основных количественных закономерностей реакции видового состава макрозообентоса и его структурно-функциональных характеристик на многофакторные антропогенные воздействия, выражаемые изоболическим показателем.

Доклад обобщает некоторые результаты многолетнего изучения антропогенных сукцессий экосистем разнотипных водных объектов России и Финляндии. Использованная база данных включает протоколы обработки более шести тысяч проб макрозообентоса и более тысячи проб воды и грунта.

2. Устойчивость макрозообентоценозов к многофакторному воздействию

Излагается концепция оценки устойчивости сообществ макрозообентоса (макрозообентоценозов) к внешнему воздействию. Вводится критерий выделения тех видов, которые следует считать характерными для макрозообентоценоза в период его изучения и учитывать при сравнительной оценке экзогенных изменений видового состава. Обосновываются понятия и признаки фоновых условий и фонового состояния макрозообентоценоза. Определяется процедура описания его фонового состояния в разнотипных биотопах. Положения концепции и метод описания фонового состояния макрозообентоценоза, его видового состава и биоиндикационно значимых количественных характеристик подробно иллюстрируются на примерах модельных экосистем.

Предлагаются конкретное понятие и количественная мера упругой устойчивости (или "упругости") макрозообентоценоза к внешнему воздействию. Упругость трактуется как способность сообщества возвращаться в исходное состояние после прекращения воздействия, определяемая сохранением состава видов, характерных для этого сообщества в его фоновом состоянии. Соответственно, достоверное изменение состава характерных видов свидетельствует об утрате сообществом упругости.
Предложенная концепция позволяет перейти к количественному описанию условий сохранения упругости.

3. Количественное описание условий сохранения устойчивости макрозообентоценоза к многофакторному воздействию

Обосновывается и вводится система взаимосвязанных показателей, которые необходимы для количественного описания условий сохранения макрозообентоценозом упругости при внешнем воздействии. Методология и метод количественного описания упругости сообщества вводятся и поясняются постепенно, по мере усложнения решаемой задачи. Сначала рассматривается простейший случай действия одного фактора, затем – сочетание двух факторов и, наконец, ситуация неограниченно сложного (многофакторного) взаимодействия. Обобщаются некоторые результаты количественной оценки упругой устойчивости макрозообентоценозов различных водных экосистем, изучавшихся авторами.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) внешнего воздействия на индикатор–макрозообентоценоз и на представляемую им экосистему описывается в гиперпространстве факторов как граница области всех допустимых сочетаний факторных значений.
Все этапы количественного описания условий сохранения устойчивости макрозообентоценоза к многофакторным воздействиям подробно демонстрируются на конкретных примерах.

Количественное описание условий сохранения макрозообентоценозом упругости позволяет перейти к решению следующей задачи: измерению многофакторного воздействия путём сравнения его уровня с соответствующим ПДУ.

4. Количественная оценка и нормирование многофакторных антропогенных воздействий на макрозообентоценозы

Предлагается универсальный показатель результирующего уровня многофакторного воздействия на гидроэкосистему, соответствующий всем необходимым критериям (1). Искомый показатель выражает кратность превышения воздействием упругой устойчивости главного биоиндикатора–макрозообентоса. Проводится всесторонняя апробация показателя, подтверждающая соответствие всем трём критериям:

– показатель действительно является изоболическим и детерминирует изменение важнейших биотических характеристик;

– он адекватно и гибко учитывает сложный эффект взаимодействия факторов в их любом сочетании;

– он является безразмерным и выражает кратность превышения любым сложным воздействием своего ПДУ, определяемого упругой устойчивостью сообществ именно к этому воздействию.

Кроме того, предложенный изоболический показатель многофакторного воздействия имеет некоторые дополнительные достоинства. Если воздействие ещё не вызвало потери упругости макрозообентоценоза, то показатель характеризует также "запас прочности" сообщества (его остаточную устойчивость). Он также даёт точную оценку долевого вклада каждого из факторов в их общую нагрузку на биоту.

Использование предложенного изоболического показателя позволило проанализировать, обобщить, формализовать и типизировать основные количественные закономерности реакции макрозообентоценозов на различные многофакторные воздействия. Предложена единая классификация и подход к нормированию многофакторных антропогенных воздействий на водные экосистемы по состоянию индикатора–макрозообентоса.

Оценка воздействий различной сложности и разные варианты реакции макрозообентоса на многофакторную нагрузку детально иллюстрируются конкретными примерами.

5. Некоторые примеры использования изоболического метода

Приводятся примеры практического применения изоболического метода для решения следующих экологических и природоохранных задач:

– изучение и оценка многофакторных антропогенных воздействий на различные водные экосистемы;

– анализ экологического риска и определение экологического ущерба от многофакторных антропогенных воздействий на водные объекты;

– обоснованный выбор наиболее эффективных мер по регулированию техногенной нагрузки на речную экосистему и прогноз ожидаемых от этого результатов.

Нефть и газ арктического шельфа-2008: материалы конференции

Еще статьи на тему "воздействия":

Особые виды воздействия на окружающую среду

Учет времени воздействия взвеси при гидротехнических работах для расчета ущерба водным биоресурсам