Глава 7. Методы изучения экосистем

Рис. 7.1. Схема трехуровневой системы наблюдений (по Б. П. Усанову, 1992): ЦПОД -центр подготовки и обработки данных

Глава 7. Методы изучения экосистем

реакцией. Например, слежение за перемещением стада оленей в естественных условиях с помощью вживленных в тело животных миниатюрных радиопередатчиков является не экспериментом, а всего лишь наблюдением. В то же время регистрация (даже безвсякой аппаратуры) численности того же стада после введения искусственной подкормки будет экологическим экспериментом.

Обычно эксперименты делятся на лабораторные и полевые.

В лабораторных экспериментахможно обеспечить конт­роль большого числа факторов, исключив воздействие неконтроли­руемых.

Классической схемой проведения лабораторных опытов является однофакторный эксперимент, когда изучается влияние избран­ного фактора при фиксированных значениях всех остальных. Однако при изучении биологических объектов (в отличие от физических) однофакторный эксперимент малоэффективен, так как поведение биосистем зависит от комплекса факторов. Поэ­тому лишь многофакторные эксперименты с предварительнымпланированием могут дать удовлетворительные результаты в эко­логии.

Многие ученые справедливо поднимают вопрос о том, в какой степени выводы, полученные в лабораторных условиях, можно применить к реальным экосистемам; они считают, что экспериментатор, меняя условия опыта, в лаборатории может достичь заранее запрограммированного результата. Так, можно получить самые разные значения допустимых концентраций ток­сичных веществ в воде, если варьировать условия содержания организмов, на которых проводятся опыты; при этом влияние техже веществ на те же организмы и в тех же дозах в естественных условиях водоема будет отличаться от их влияния в лаборатор­ных условиях. Поэтому в арсенале экологии лабораторные экс­перименты играют второстепенную роль.

В естественных полевых условиях возможности эксперимен­татора контролировать экологические факторы ограничены. На­пример, исследовать влияние режима работы гидроэлектростанции

235

Глава 7. Методы изучения экосистем

на гидрологию реки очень сложно, так как динамика процессов разворачивается на фоне погодных, биологических и антропо­генных влияний.

Но эксперименты в природных условиях имеют огромное значе­ние в экологических исследованиях, несмотря на то, что «в нату­ре» не может быть обеспечен высокий уровень контроля эксперимен­татора за всеми факторами внешней среды.

В качестве примера можно привести крупномасштабный уни­кальный эксперимент в природных условиях, осуществленный в Санкт-Петербурге в 1992 г. для оценки возможности управления эко­логическим состоянием Невской губы и восточной части Финскогозалива с помощью затворов водопропускных отверстий комплекса защитных сооружений (КЗС) города от наводнений (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Створ строительства (КЗС) Санкт-Петербурга от наводнений: В-1 - В-6 - водопро­пускные отверстия; Д-1 - Д-11 - дамбы; С-1, С-2 - судопропускные отверстия

236

Глава 7. Методы изучения экосистем

Сама идея возможности разрушать малопроточные зоны в Невской губе, смещать потоки сточных вод, интенсифицировать процессы самоочищения и управлять экологическим состоянием водоема путем маневрирования затворами возникла еще на ста­дии проектирования. Однако проверка ее с помощью математичес­кого и гидравлического моделирования приводила к противоречи­вым результатам. Дать четкий ответ могли лишь натурные испытания.

В эксперименте приняли участие 16 институтов и организаций. В программу исследований входили: гидрологические наблюдения; анализ качества воды по многим гидрохимическим и бактериоло­гическим показателям; гидробиологические и ихтиологические ис­следования; аэрокосмические наблюдения; наблюдения за распре­делением загрязняющих веществ от городских очистных станций с помощью трассеров; исследования химического состава и бактери­ологического загрязнения донных отложений и др.

Были задействованы все возможные технические средства: аэрофотосъемка, инструментальные методы для замеров гидрофи­зических характеристик, стационарные автоматические самопис­цы расходов воды и скоростей течения, современные методы химического анализа воды и донных отложений и новейшие способы оценки ее качества. Результаты исследований обрабаты­вались и анализировались с помощью компьютерной техники. Были проведены 2234 замера скоростей (самописцы работали более 2000 часов), отобраны более 1500 проб воды на 46 стан­циях и 360 проб донных отложений. Выполнено свыше 12000 раз­личных анализов, 6 аэрофотосъемок. Работы велись на5 специ­ально оборудованных плавсредствах при различных регламентах перекрытия водопропусков. Проведенные исследования подтвер­дили наличие принципиальной возможности управлять экологи­ческим состоянием акватории путем маневрирования затворами водопропускных отверстий. При этом при необходимости можно подбирать схему и регламент перекрытия водопропусков, улуч­шающих экологическую ситуацию в той или иной части водной системы.

237