Глава 11. Экологические принципы охраны природы

Глава 1 1. Экологические принципы охраны природы

Таблица 11.5 Возможные виды водопользования в зависимости от степени загрязнения водного объекта (по СанПиН-4630-88)

имеет особое значение в глобаль­ной системе мониторинга окружающей среды и, в первую оче­редь, в мониторинге возобновляемых ресурсов биосферы. Он включает наблюдения за экологическим состоянием наземных, водных и морских экосистем.

В качестве критериев, характеризующих изменения состояния природных систем, могут быть использованы: сбалансированность продукции и деструкции; величина первичной продукции, структура биоценоза; скорость круговорота биогенных веществ и др. Всеэти критерии численно выражаются различными химическими, биоло­гическими или другими показателями. Так, изменения в растительном покрове Земли могут определяться изменением площади лесов.

Главным результатом экологического мониторинга долж­на быть оценка откликов экосистем на антропогенные воз­мущения.

Отклик, или реакция экосистемы - это изменение ее экологичес­кого состояния в ответ на внешние воздействия. Оценивать реак­цию системы лучше всего по интегральным функциональным показателям ее состояния, в качестве которых могут использо­ваться различные индексы. Рассмотрим некоторые из них:

1. Одним из наиболее распространенных откликов водных экосистем на антропогенные воздействия является эвтрофирова-ние (см. гл. 10). Следовательно, слежение за изменением пока­зателей, интегрально отражающих степень эвтрофированности водоема, например рН_100%, - важнейший элемент экологического мониторинга.

2. Откликом на выпадение «кислотных дождей» и другие антропогенные воздействия может быть изменение видовой струк­туры биоценозов наземных и водных экосистем. Для оценки такой реакции широко используют различные индексы видового разнообразия, отражающие тот факт, что при любых неблаго­приятных условиях разнообразие видов в биоценозе уменьшает­ся, а численность устойчивых видов возрастает.

Десятки таких индексов предложены разными авторами. Наи­большее применение нашли индексы, основанные на теории информации, например индекс Шеннона:

(11.8)

где N - общее число особей; 5 - число видов; N, - число особей но вида.

На практике имеют дело не с численностью вида во всей попу­ляции, а с численностью вида в пробе; заменяяNJN наnjn получим:

(11.9)

Максимальное разнообразие наблюдается, когда численнос­ти всех видов равны, а минимальное - когда все виды, кроме одного, представлены одним экземпляром. Индексы разнообра­зия (d) отражают структуру сообщества, слабо зависят от вели-

424

425

Глава 11. Экологические принципы охраны природы

Глава 11. Экологические принципы охраны природы

чины пробы и безразмерны. Ю. Л. Вилмом (1970) были подсчи­таны индексы разнообразия (d) на 22 незагрязненных и 21 загрязненном участках разных рек США. На незагрязненных участках индекс колебался от 2,6 до 4,6, а на загрязненных -от 0,4 до 1,6.

Авторы учебника использовали этот же индекс для оценки изменения структуры фитоценоза в различных по степени троф-ности районах Невской губы (рис. 11.4).

Рис. 11.4. Распределение индекса разнообразия [d] по акватории Невской губы (по Л. И. Цветковой, 1982)

При этом индекс видового разнообразия (с/) хорошо коррели­ровал с упомянутым ранее показателем трофности рН_]00%: чем большеpH_100%, тем меньшеd (рис. 11.5).

Оценка состояния экосистем по видовому разнообразию приме­нима к любым видам воздействий и любым экосистемам.

Рис. 11.5. Связь индекса видового разнообразия (d) с показателем трофности рНюо% (по Л. И. Цветковой, 1982)

3. Реакция системы может проявляться в снижении ее устойчи­вости к антропогенным стрессам. В качестве универсального интег­рального критерия для оценки устойчивости экосистем В. Д. Фе­доров (1975) предложил функцию, названную мерой гомеостаза и равную отношению функциональных показателей (например, рН_100%или скорости фотосинтеза) к структурным (индексам раз­нообразия).

Позже (1980) этот же автор считал возможным оценку эффекта вредного воздей­ствия свести к подбору единственного обобщенного показателя состояния экосистемы, объединяющего отдельные отклики, так называемой функции желательности, для постро­ения которой используется интервал значений от нуля до единицы, где единица соответ­ствует максимальной желательности (полной безопасности действующего фактора x_i); нуль - полной нежелательности (максимальной вредности). Функцию d_i = f (x_i) можно задать таким образом, чтобы обеспечить постепенный подход к значениям 0 и 1, например:

(11.10)

Тогда при х=5 d=0,993, при х=1 d=0,37, а при х = -2 значение d близко к нулю.

Оценка состояния экосистемы в целом проводится на основании подсчета обобщен­ного показателя желательности D, который рассчитывается как среднее геометрическое из совокупности оценок d_i

(11.11)

где

В качестве критического значения неудовлетворительности предлагается D = 0,37.

Этот подход может быть использован и при определении приоритетности наиболее опасных воздействий.

426

427