6.6.2. Задачи альгологов в организации экологического мониторинга окружающей среды и прогнозирования развития водорослей

Мониторинг - система организованных долгосрочных наблюдений, оценки и прогноза состояния природной среды по ряду показателей, установленных программой [124, 313]. Задачей экологического мониторинга является обнаружение в экосистемах изменений антропогенного характера. Решить эту задачу можно различными методами: периодически определяя изменения некоторых показателей загрязнения данной биоты или непрерывно собирая интегральные показатели на весьма значительных территориях. Задача службы мониторинга - диагноз и прогнозирование событий, основные приемы сбора информации - наблюдения и эксперимент.

Наблюдения являются основной формой организации диагностического мониторинга, регистрирующего положение дел в экосистеме в текущий момент времени. Система диагностического мониторинга должна предусматривать также наблюдения за разнообразными биологическими показателями, в которых ожидается отклик (изменение численности отдельных видов, изменение видового разнообразия) и появление которых следует считать откликом (возникновение уродств, нарушение морфологических признаков в пределах популяции).

Водоросли широко используют как индикаторные организмы при экологическом мониторинге (см. раздел 6.4). Физико-химические методы индикации состояния окружающей среды не дают непосредственного ответа на вопрос о возможном отклике экосистемы на те или иные загрязнения. Поэтому большое значение приобретают методы биологического анализа вод, почв, воздуха, в системе которых водоросли, благодаря стенотопности многих видов, их высокой чувствительности к условиям окружающей среды, играют важную роль [124, 309]. Морские водоросли - удобный тест-объект при исследовании загрязнения моря, в том числе радиоактивного и нефтяного.

При отборе регистрируемых показателей следует использовать разнообразные подходы, облегчающие обнаружение отклика на различных уровнях биологической организации - субклеточном, клеточном, организменном, популяционном и биоценотическом. На субклеточном и клеточном уровнях регистрируют первичные нарушения биохимических механизмов и макромолекулярных структур живой клетки под действием загрязнителей; на клеточном и организменном - морфоцитологические отклонения и нарушения клеточных структур в результате локального действия загрязнителя; на организменном и популяционном - морфологические отклонения в онтогенезе индивидов и нарушения основных физиологических показателей, определяющих состояние организма в результате воздействия загрязнителя; на популяционном и биоценотическом - перестройку структуры природных сообществ, изменения продуктивности образующих его популяций и показателей устойчивости экосистемы по отношению к данному воздействию.

Все биологические показатели разделяют на две категории:

1) функциональные, которые могут быть выражены производной по времени, т. е. как скорость изменения некоторой функции (показатели продуктивности и др.); 2) структурные, которые могут быть выражены интегралом по времени, т. е. как некоторый итог действий к моменту регистрации показателей. К этой категории относятся показатели, характеризующие количество биомассы, число видов, содержание веществ в системе и др.

При экологическом мониторинге роль интегральных признаков и характеристик экологических систем, усредненных в больших масштабах, становится исключительной. Важное место при организации экологического мониторинга должно отводиться дистанционным методам как наиболее экспрессивным и репрезентативным.

Особенно перспективны среди них методы, использующие космические средства. В СССР созданы спутниковые системы "Метеор", "Метеор - Природа", наблюдения которых за водохранилищами и природными водными объектами позволяет с большой точностью судить об изменении состояния этих объектов, в том числе антропогенного характера [124]. При дистанционном мониторинге в качестве индикатора биологической продуктивности водоемов обычно служит фитопланктон. Основной параметр, на котором может основываться дистанционное зондирование фитопланктона, - поглощающие и флуоресцентные характеристики хлорофилла а в видимом диапазоне спектра [138].

Методической основой прогностического мониторинга является постановка активного эксперимента. Результаты направленного сбора информации, позволяющие определить тенденции изменений в окружающей среде, дают возможность осуществить постановку эксперимента, результаты которого могут служить основой прогнозирования биологических последствий изменений условий жизни.

Прогноз состояния водных экосистем и выявление тенденций их изменения крайне важны для перспективного планирования рациональной эксплуатации водоемов. Поэтому особое значение приобретают исследования, направленные на создание теории прогноза изменения экосистем в водоемах, находящихся под воздействием различных антропогенных влияний. Эталоном для сравнения могут быть водоемы заповедных зон [156].

Таким образом, диагностический мониторинг в комбинации с прогностическим составляют основу основ стратегии экологического мониторинга, контролирующего последствия изменений, связанных с деятельностью человека на суше, в воде и атмосфере.