"Абсолютные" показатели биосистем и характеристик среды, информационные индексы, индексы сходства и различия биологических описаний как средство решения задач мониторинга.
Сходство может устанавливаться по абсолютной мере с фиксированной оценкой и фиксированным выражением. Степень сходства между объектами в таких случаях определяется без ссылок на какие-либо другие. Большинство показателей измеряет абсолютное сходство.
Коэффициент сходства (также мера сходства, индекс сходства) — безразмерный показатель, применяемый в биологии для количественного определения степени сходства биологических объектов. Также известен под названиями: мера ассоциации, мера подобия и др. более редкие названия.
В более широком смысле говорят о мерах близости к которым относятся: меры разнообразия, меры концентрации (однородности), меры включения, меры сходства, меры различия (в том числе расстояния), меры совместимости событий, меры несовместимости событий, меры взаимозависимости, меры взаимонезависимости. Теория мер близости находится в стадии становления и потому существует множество различных представлений о формализации отношений близости.
Меры близости широко применяются в биологии, где наиболее часто сравниваются участки (районы, отдельные фитоценозы, зооценозы и т.п.). Также применяются в географии, социологии, распознавании образов, поисковых системах, сравнительной лингвистике, биоинформатике, хемоинформатике и др.
Большинство коэффициентов нормированы и находятся в диапазоне от 0 (сходство отстутствует) до 1 (полное сходство). Сходство и различие взаимодополняют друг друга (математически это можно выразить так: Сходство = 1 - Различие).
Коэффициенты сходства можно условно разделить на три группы в зависимости от того, какое число объектов рассматривается:
унарные - рассматривается один объект. В эту группу входят меры разнообразия, меры концентрации.
бинарные - рассматривается два объекта. Это наиболее известная группа коэффициентов.
n-арные (многоместные) - рассматривается n объектов. Эта группа наименее известна.
Основные индексы общности для видовых списков
Самый простой способ измерения бета-разнообразия двух участков – расчет коэффициентов сходства или индексов общности. Списки видов могут быть представлены как конечные множества (или поля), элементами которых будут составляющие их виды.
Основным приемом упорядочивания данных для определения индексов общности по качественным признакам служит таблица, включающая четыре поля
Сумма (а + d) называется числом совпадений качественных признаков; сумму (b + с) называют числом несовпадений; а – числом положительных и d – числом отрицательных совпадений.
Все известные индексы общности распадаются на две группы в зависимости от того, учитывают они или игнорируют число отрицательных совпадений (d). Наибольшее значение в экологических работах имеют индексы, в формулы которых входит только число положительных совпадений.
Предложено огромное число индексов общности, но чаще в биоценологических, фаунистических и биогеографических работах используются индексы Жаккара и Серенсена – Чекановского. Эти коэффициенты равны 1 в случае полного совпадения видов сообществ и равны 0, если выборки совершенно различны и не включают общих видов.
Индексы общности, учитывающие негативные совпадения, используются обычно при сравнении коллекций, когда известны полные видовые списки. Применение этой группы индексов в экологических и биогеографических исследованиях подвергалось серьезной критике. Ограниченное использование индексов, учитывающих отрицательные совпадения, связано с их большой зависимо стью от редких видов, которые могут не попадать в выборки.
Классификация загрязняющих химических веществ по степени их опасности. Показатели, для объединения ЗВ в классы. Оценка загрязнения почв при региональном и локальном загрязнении.
Загрязняющие вещества различаются по степени опасности для здоровья человека. В нашей стране принята следующая классификация:
- I класс — особо опасные вещества, например, ртуть, бенз(а)пирен, оксиды хрома;
- II класс - опасные вещества, например, хлор, сероуглерод, сероводород, оксид кадмия;
- III класс — мало опасные вещества, например, пыль, диоксид серы, цинк;
- IV класс - не опасные вещества, например, аммиак, оксиды углерода
Вещества первого класса опасности в тысячи раз вреднее, чем вещества четвертого класса.
2)
Класс опасности отхода для окружающей природной среды |
Степень вредного воздействия опасных отходов на окружающую природную среду |
Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды |
I класс (чрезвычайно опасные) |
очень высокая |
Экологическая система необратимо нарушена. Период восстановления отсутствует. |
II класс (высокоопасные) |
высокая |
Экологическая система сильно нарушена. Период восстановления не менее 30 лет после полного устранения источника вредного воздействия |
III класс (умеренно опасные) |
средняя |
Экологическая система нарушена. Период восстановления не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника. |
IV класс (малоопасные) |
низкая |
Экологическая система нарушена. Период самовосстановления не менее 3 лет. |
V класс (практически неопасные) |
очень низкая |
Экологическая система практически не нарушена. |
3) Выделение видов почвенного экологического мониторинга основано на различиях в сочетании информативных почвенных показателей, соответствующих задачам каждого из них.
На основе различий механизмов и масштабов проявления деградации почв выделяется две группы видов мониторинга, одну из которых представляют глобальный мониторинг, другую — локальный и региональный мониторинг почв.
Локальным считается загрязнение почвы вблизи одного или совокупности нескольких источников загрязнения
Региональным есть такое загрязнение почвы, которое возникает вследствие переноса загрязняющих веществ на расстояние не более 40 км от техногенных и более 10 км от сельскохозяйственных источников загрязнения
Локальный и региональный мониторинг — выявление влияния деградации почв на экосистемы локального и регионального уровней и непосредственно на условия жизни человека в сфере его природопользования.
Показатели локального и регионального мониторинга почв не единообразны.
Специфические виды локального и регионального почвенного мониторинга отличаются тем, что они направлены на выявление последствий деградации прежде всего химических свойств почв, с которыми связано прямое действие почв на живые организмы (недостаток питания для растений, токсическое действие загрязняющих веществ на живые организмы и передача его по пищевой цепочке). Но!! существенных изменений физических свойств почв, их морфологии при этом может и не наблюдаться (или наблюдаться в крайних степенях их проявления, например, в техногенной пустыне сильно загрязненных и деградированных почв).
Комплексные виды локального и регионального почвенного мониторинга направлены на выявление экологических последствий комплексной деградации почв, в основе которой лежат:
- либо процессы деградации физических свойств почв, которые неизбежно сопровождаются деградацией их химических свойств (опустынивание, выбивание почв),
- либо начинаются с деградации химических свойств, которая влечет за собой изменения физических свойств (деградация орошаемых почв), что может отражаться и на их морфологических свойствах, на классификационном положении почв.
Универсальные виды локального и регионального почвенного мониторинга позволяют получить интегральную оценку деградации почв, в основе которой лежит:
либо состояние почвенного микробоценоза,
либо производственная оценка качества почв,
либо ее «внешний вид сверху», характеризующий большие территории.
Региональный мониторинг представляет собой слежение за взаимодействием природы и человека в процессе природопользования. Контроль осуществляется различными службами:
гидрометеослужбой,
агрохимслужбой,
гидрохимической,
лесоустроительной,
сейсмологической и другими службами.
Локальный и региональный мониторинг должен решать следующие задачи:
- характеристика источника загрязнения и загрязняющих веществ;
- определение уровней контролируемых показателей состояния почв, вод, растений на территории, подверженной действию источника загрязнения;
- установление зон распространения почв с ухудшением контролируемых свойств;
- определение характера действия загрязняющих веществ на почву, а также путей миграции, аккумуляции и направления трансформации загрязняющих веществ в почве;
- оценка сопротивляемости почв загрязнению и возможности их самоочищения;
- рекомендация мероприятий по снижению или ликвидации последствий загрязнения почв;
- оценка экономического ущерба, нанесенного природе и сельскому хозяйству загрязнением почв
Наиболее эффективным представляется для оценки локального загрязнения сравнивать загрязненные почвы с незагрязненными аналогичными
Определение приоритетов при организации систем мониторинга. Уровни экологического мониторинга.
1) Определение приоритетов при организации систем мониторинга зависит от цели и задач конкретных программ: так, в территориальном масштабе приоритет государственных систем мониторинга отдан городам, источникам питьевой воды и местам нерестилищ рыб; в отношении сред наблюдений первоочередного внимания заслуживают атмосферный воздух и вода пресных водоемов. Приоритетность ингредиентов определяется с учетом критериев, отражающих токсические свойства загрязняющих веществ, объемы их поступления в окружающую среду, особенности их трансформации, частоту и величину воздействия на человека и биоту, возможность организации измерений и другие факторы. В Приложении 1 приведены сведения об источниках и характерных факторах возможных воздействий.
Отметим, что приоритеты, выбранные общественными организациями при разработке программ мониторинга, могут быть сформулированы иным образом, не повторяющим ранжирование, принятое в ГСМОС. Это решение вполне оправданно, так как региональные и локальные приоритеты тесно связаны с экономикой региона, с местными источниками воздействия. Наконец, программа общественного мониторинга может быть связана с совершенно конкретной проблемой, которая и будет определять приоритеты в данном случае.
2) Выделяют несколько основных уровней экологического мониторинга: детальный, локальный, региональный, национальный и глобальный.
На низшей иерархической ступени находится детальный (элементарный) мониторинг. Область его реализации – небольшие территории. В результате объединения нескольких детальных систем в одну появляется уровень локального экологического мониторинга. Он предназначен для оценки ситуативных изменений окружающей среды на большой площади. Объединение локальных систем образует региональный уровень мониторинга, который отвечает за наблюдение на территориях регионов и областей. При соединении региональных систем мониторинга в единую сеть возникает национальный (государственный) уровень. С его помощью ведётся наблюдение за природными экосистемами в масштабе страны.
На сегодняшний день, перед прогрессивными державами мира поставлена задача создания единой межгосударственной (глобальной) сети экологического мониторинга.
Мониторинг (Вопросы Поляковой)
№ 4. Организмы нейстона, планктона, нектона и бентоса, птицы и водные и околоводные млекопитающие, как объекты биомониторинга морей и континентальных водоёмов.
Для экологического мониторинга среды могут быть использованы различные группы организмов (водные беспозвоночные и водоросли, рыбы, птицы, млекопитающие) и раличные биотопы (плёнка воды, ледовый покров, пелагиаль, бенталь).
Критериями для выбора подходящих объектов экологического мониторинга, очевидно, должны быть следующие:
доступность для наблюдений,
относительная стабильность регистрируемых характеристик во времени,
сравнительно невысокая стоимость методов получения информации
возможность получить данные в объеме, необходимом для их математической обработки и оценки выбранных показателей с известной (желательно - достаточно высокой) точностью.
Основополагающими принципами ведения мониторинга экосистем в его биологической части следует считать:
Использование трудосберегающих технологий получения, обработки и анализа данных. Нацеленность на получение простых, наглядных и однозначных ответов о состоянии природной среды.
Системный подход, предполагающий одновременный учет как биотических, так и абиотических факторов.
Изучение состояния биоты в возможно большем числе комбинаций абиотических факторов в широком диапазоне их варьирования.
Исследование реакции биоты на изменения среды на уровне популяций и сообществ.
Анализ биологических данных в количественной форме и на основе структурных показателей.
Высокая репрезентативность и точность биологических сборов.
Широкое применение многомерных методов анализа данных и компьютерной техники.
Представление итоговых результатов мониторинга в форме, удобной для выработки формализованных решений о необходимости принятия мер по ее улучшению.
№ 5-6. Порядок организации и проведения наблюдений за состоянием водоёмов и водотоков.
1.Описание водоема:
размеры, глубина, скорость течения водоема,типы донных грунтов (каменистый, песчаный, илистый, глинистый, гниющие растительные остатки);
прозрачность воды;
температура воды у поверхности и в придонном слое;
характеристика береговой линии (крутизна и материал склонов, характер прибрежной растительности);
характер антропогенного воздействия на прибрежную зону (наличие пляжей, строений, промышленных предприятий, дорог, свалок, стоков);
наличие и характеристики притоков, о степень развития водной растительности и ее видовой состав. 2.Отлов водных организмов
Чем больше пойманных организмов и чем больше их видовое разнообразие, тем качественнее будет мониторинг. Желательно получать данные из всех или нескольких биотопов.
3.Оценка состояния водоема.
По индексам, обработка с помощью мат. статистики.
Далее текст взят из Руководящего документа (до другого шрифта) «Рекомендации. Организация и проведение режимных наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши на сети Росгидромета. Р 52.24.309-2004»
Государственный мониторинг водных объектов представляет собой организационно-техническую систему регулярных наблюдений, оценки и прогнозирования состояния водных объектов под воздействием природных и антропогенных факторов.
Мониторинг водных объектов взаимодействует с системами Государственного учета вод (ГУВ) и Государственного водного кадастра (ГВК). Правовой основой ведения Государственного мониторинга водных объектов является Водный Кодекс Российской Федерации, а также соответствующие положения 'Закона Российской Федерации "О недрах" и Закон Российской Федерации "Об охране окружающей среды".
Мониторинг водных объектов является составной частью Единой Государственной Системы Экологического Мониторинга (ЕГСЭМ), разрабатываемой в соответствии с Постановлением Совета Министров - Правительства Российской Федерации от 24 ноября 1993 года №1229 "О создании Единой Государственной Системы Экологического Мониторинга".
Создание мониторинга водных объектов осуществляется на основе территориально-ведомственного принципа, предусматривающего максимальное использование возможностей существующих ведомственных систем мониторинга водных объектов и источников антропогенного воздействия на них. Создание и функционирование мониторинга водных объектов базируется на едином организационном, техническом, информационном, методологическом и метрологическом подходе, обеспечивающем взаимодействие этих систем.
Базисные функциональные подсистемы:
Мониторинг поверхностных вод суши и морской среды (Росгидромет);
Мониторинг подземных вод (Государственная геологическая служба);
Мониторинг использования вод и водохозяйственных систем (Государственная водная служба).
Также осуществляется взаимодействие систем с другими подсистемами (Роскартографии, Минобороны, Росгидромет…)
Мониторинг водных объектов осуществляется на федеральном, региональном (бассейновом), территориальном и локальном (объектном) уровнях.
Финансирование работ по ведению мониторинга водных объектов осуществляется за счет средств: федерального бюджета, бюджетов субъектов Российской Федерации, экологических фондов, а также фондов предприятий, организаций и их объединений.