Теория и сущность биоиндикации - Понятие и сущность биоиндикации
В значительной мере теоретическая и практическая неполнота работ в области биоиндикации связана с объективными методологическими трудностями отображения и моделирования предметной области. Оценка антропогенного воздействия на биотические компоненты экосистем во многом осложняется пространственно-временной дифференциацией видовой структуры, т. к. ценопопуляции одного и того же вида, входящие в разные сообщества организмов, характеризуются различными экологическими условиями обитания и их реакции на действие фактора могут существенно отличаться.
У видов со слабо выраженными механизмами популяционного гомеостаза эти реакции всегда достаточно контрастно выражаются в снижении физиологической устойчивости части особей к действию антропогенных факторов и, в конечном счете, в нарушении процессов репродукции. Однако для большинства видов реагирование на любое техногенное воздействие (если, разумеется, оно не носит катастрофический характер) принципиально не отличается от выработанных в ходе эволюции тривиальных реакций на колеблющиеся изменения среды. В процессе адаптации биоценоза к меняющимся условиям включаются компенсационные механизмы и, при умеренных воздействиях, в популяциях вырабатывается некоторый средний, генетически обусловленный уровень интенсивности воспроизводства за счет "перераспределения факторов смертности". И только в том случае, когда давление антропогенных факторов выводит экосистему за рамки естественной изменчивости, происходит нарушение динамической стабилизации популяционных связей, изменяется генетический состав и идет подавление наиболее генерализированного свойства популяций - воспроизводственного процесса.
Необходимым условием для выявления качественных нарушений биотических процессов, происходящих в экосистемах под влиянием антропогенных факторов, является знание диапазона естественной изменчивости биоценозов, т. е. построение пространства состояния популяций. В связи с этим возникает необходимость определения тех параметров, которые позволят с заданной подробностью и точностью оценить состояние биоценоза, вычленить изменения, вызванные действием антропогенных факторов, и получить необходимую и достаточную информацию для прогноза возможных изменений состояния экосистемы. Однако для получения такого "динамически достаточного описания" (термин Б. К. Павлова) необходимо знание "правил" внутреннего преобразования популяций в результате действия каких-либо факторов. Но мы не можем сформулировать эти "правила" до тех пор, пока не определим ряд необходимых и достаточных параметров описания состояния популяций, достаточно чувствительных, информативных и обладающих достаточной селективностью в рамках поставленной задачи.
Относительно благополучно дело обстоит с описательным объяснением терминов. Например, согласно определению Н. Ф. Реймерса:
"Биоиндикатор: группа особей одного вида или сообщество, по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в среде, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей... Сообщество индикаторное - сообщество, по скорости развития, структуре и благополучию отдельных популяций микроорганизмов, грибов, растений и животных которого можно судить об общем состоянии среды, включая, ее естественные и искусственные изменения".
Безусловно, объективные факты свидетельствуют о существовании тесного влияния факторов среды на биотические процессы экосистемы (плотность популяций, динамику видовой структуры, поведенческие особенности). Такие факторы среды, как свет, температура, водный режим, биогенные элементы (макро - и микроэлементы), соленость и другие имеют функциональную важность для организмов на всех основных этапах жизненного цикла. Однако можно использовать обратную закономерность и судить, например, по видовому составу организмов о типе физической среды. Поэтому "Биоиндикация - это определение биологически значимых нагрузок на основе реакций на них живых организмов и их сообществ. В полной мере это относится ко всем видам антропогенных загрязнений".
Существенные методологические трудности биоиндикации возникают и при оценке состояния биоценоза по соотношению видов в конкретной экосистеме выборочным методом. Если исходить из понимания популяции, как совокупности особей, то информация, которую мы получили, не может быть экстраполирована за пределы временного периода или станции (полигона), на котором осуществлена выборка. Необходимо получить информацию о форме распределения вероятностей нахождения особей в той или иной точке пространства экосистемы. Исходя из найденного закона распределения, можно рассчитать число необходимых проб, обеспечивающих заданную точность интерполяции. Такой подход возможен для оценки состояния популяций на небольших площадях, например, в небольших замкнутых мелководных водоемах. Для крупных водоемов количество выборок ограничивается временем, за которые можно сделать пробы в сходных условиях (например, даже в течение суток может произойти перераспределение планктонных особей в пространстве). Проблемы, связанные с изучением пространственно-временной дифференциации зоопланктона при проведении мониторинговых исследований, показаны, например, на большом экспериментальном материале О. М. Кожовой и Б. К. Павловым [1986].
Таким образом, биоиндикацию можно определить как совокупность методов и критериев, предназначенных для поиска информативных компонентов экосистем, которые могли бы:
- - адекватно отражать уровень воздействия среды, включая комплексный характер загрязнения с учетом явлений синергизма действующих факторов; - диагностировать ранние нарушения в наиболее чувствительных компонентах биотических сообществ и оценивать их значимость для всей экосистемы в ближайшем и отдаленном будущем.
С точки зрения математики поставленная задача биоиндикации в реальных условиях относится к классу плохо формализуемых задач, поскольку характеризуется следующими особенностями:
- - существенной многомерностью факторов среды и измеряемых параметров экосистем; - сильной взаимообусловленностью всего комплекса измеренных переменных, не позволяющей выделить в чистом виде функциональную связь двух индивидуальных показателей F(x); - нестационарностью большей части информации об объектах и среде; - трудоемкостью проведения всего комплекса измерений в единых координатах пространства и времени, в результате чего обрабатываемые данные имеют обширные пропуски.
В связи с этим, нахождение адекватной связи индикаторов и индицируемых факторов является типичной операцией с "размытыми" множествами, а, следовательно, характеризуется существенной неопределенностью (стохастичностью).
В то же время, к настоящему моменту сложились условия, позволяющие преодолеть некоторую математическую "ущербность" биоиндикации:
- - сформированы банки многолетних данных по наблюдениям за природными экосистемами; - разработан и апробирован ряд методов и математических моделей интегральной оценки состояния сложных систем различного типа, позволяющих, по терминологии А. П. Левича и А. Т. Терехина, осуществлять "поиск детерминации и распознавание образов в многомерном пространстве экологических факторов для выделения границ между областями нормального и патологического функционирования экосистем"; - развиваются аппаратные и программные информационные компьютерные технологии, позволяющие анализировать необходимые массивы экологических данных; - существует огромный объем неформальных знаний высококвалифицированных специалистов, частично сконцентрированный в методических разработках.
Рассмотрим в этой связи некоторые специальные методы решения задач биоиндикации.
Похожие статьи
-
Методы биоиндикации, Оценка значимости воздействий - Понятие и сущность биоиндикации
Оценка значимости воздействий В соответствии с природоохранительным законодательством Российской Федерации, оценка качества окружающей природной среды...
-
Биологические методы оценки. Биотестирование - Понятие и сущность биоиндикации
Оценка степени загрязнения может быть проведена с использованием физико-химических и биологических методов. Биологические методы оценки - это...
-
Введение - Понятие и сущность биоиндикации
Наиболее часто цитируемой и, в то же время, наиболее идеологически расплывчатой областью экологии является некоторая совокупность методов, называемая...
-
Сущность экологической культуры - Основы экологической культуры человека
Две с половиной тысячи лет отделяют человечество от времени становления основных каналов развития современной культуры, определивших движение к...
-
Понятие, сущность и критерии кредитоспособности хозяйствующего субъекта Под кредитоспособностью следует понимать такое финансово-хозяйственное состояние...
-
Живые биоиндикаторы - Понятие и сущность биоиндикации
Лучший индикатор опасных загрязнений - прибрежное обрастание, располагающиеся на поверхностных предметах у кромки воды. В чистых водоемах эти обрастания...
-
Методы биоиндикации - Комплексная оценка экологического состояния района школы поселка Тыреть
Методы биоиндикации методы, которые позволяют судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития...
-
Популяция (populus - от лат. народ. население) - одно из центральных понятий в биологии и обозначает совокупность особей одного вида, которая обладает...
-
Качество окружающей среды - степень соответствия состояния окружающей (человека) среды потребностям человека и других живых организмов; совокупность...
-
На данный момент видны явные изменения окружающей среды. Это связанно с изменением вносимых компонентов в окружающую среду. Экологические факторы...
-
Сущность экологической безопасности и ее влияние на развитие в условиях глобализации
Сущность экологической безопасности и ее влияние на развитие в условиях глобализации А. Т. Мухаметрахимова Международная Экологическая Безопасность...
-
ПОНЯТИЕ СУКЦЕССИЙ, ЕЕ ХОД И ПРИЧИНЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ СУКЦЕССИЙ - Основы экологии
Последовательная смена одного биоценоза другим называется экологической сукцессией (от лат. succession - последовательность, смена). Сукцессия является...
-
Понятие, сущность и специфика развития моногородов - Экологические проблемы моногорода
Понятие моногорода относительно новое - слово появилось не так давно, хотя как явление назвать его новым очень сложно. Это реальный факт нашей экономики,...
-
Экосистема и ее свойства - Понятие экосистемы
Экосистема -- сообщество организмов биоценоза и окружающей их неживой природы, образующее устойчивую и динамическую систему. Другими словами,...
-
Понятие о среде обитания и экологических факторах - Вода как фактор среды обитания
Среда обитания Организма - это совокупность аблотических и биотических условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются, и любое существо, чтобы...
-
Сущность концепции устойчивого развития - Концепция устойчивого развития и механизм ее реализации
Концепция устойчивого развития явилась логическим переходом от экологизации научных знаний и социально-экономического развития, бурно начавшимся в 1970-е...
-
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОЛОГИЧНСКОМ НОРМИРОВАНИИ. КАДАСТРЫ - Основы экологии
Экологическое нормирование - это деятельность по установлению качества окружающей природной среды, объема использования природных ресурсов и других...
-
Определение экологической устойчивости Устойчивое развитие, удовлетворяющее потребностям жизнедеятельности живущих людей и обеспечивающее жизнь и...
-
По исторический период человек существенно изменил органический мир Земли. Ее деятельность, направленная на вырубку лесов, распашка степей, строительство...
-
Понятие о саморегуляции самоорганизации живых существ. - Экосистема
Поведение животных прежде всего направлено на индивидуальное и видовое самосохранение. В процес-се филогенеза сформировался целый ряд врожденных...
-
Понятие биосферы - Биосфера и человек. Ноосфера
Впервые термин "биосфера" использовал в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюссом. Под биосферой понимается вся совокупность всех живых организмов вместе со...
-
Определение экологической устойчивости Устойчивое развитие, удовлетворяющее потребностям жизнедеятельности живущих людей и обеспечивающее жизнь и...
-
"Кислотные дожди": понятие, вред, защита - Экосистема. Характеристика, примеры
Кислотные осадки являются проблемой, которая в случае ее бесконтрольного развития, может вызывать в результате существенные экономические и социальные...
-
Понятие мониторинга - Мониторинг окружающей среды
Современный термин "мониторинг" Обозначает наблюдение, анализ и оценку состояния окружающей среды, ее изменений под влиянием хозяйственной деятельности...
-
Понятие о риске. Природные и техногенные чрезвычайные ситуации - Общая экология
В последнее время в научный обиход вошло новое Понятие о риске -- как для отдельного человека, так и для государства, и для всего мирового сообщества....
-
Происхождение и сущность экологических проблем - Мировые экологические проблемы и катастрофы
В настоящее время все большее количество философов, социологов, историков склоняется к мысли, что на современном этапе развития человечества формируется...
-
ПОНЯТИЕ О БИОЛОГИЧЕСКОМ ОПТИМУМЕ. ЗАКОН ОПТИМУМА - Основы экологии
При определенных значениях фактора создаются условия, наиб. благоприятные для жизнедеятельности организмов; эти условия называются оптимальными, а...
-
Среда обитания организма - это совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются, и любое существо, чтобы...
-
Экологический проблема природопользование пестицид В Республике Беларусь объектами особого внимания со стороны государства являются проблемные регионы,...
-
Понятия окружающей среды и причины ее загрязнения В Федеральном законе Российской Федерации от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ об охране окружающей среды дается...
-
Экосистема - основное понятие экологии - Основы общей экологии
Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы...
-
Сущность глобального экологического кризиса Экологические проблемы в современном мире вышли на первое место. Получив неограниченную власть над природой,...
-
"Мониторингом окружающей среды называют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природных сред, природных ресурсов, растительного и...
-
Понятие экологического депозита - Экологический депозит как механизм устойчивости биосферы
Под депозитом обычно понимается материальная ценность, вносимая в госучреждение и подлежащая возврату внесшему ее лицу. Депонироваться могут вклады,...
-
ПОНЯТИЕ О ВИДЕ И ПОПУЛЯЦИЙ. АРЕАЛ. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОСОБЕЙ ПОПУЛЯЦИЙ В ПРОСТРАНСТВЕ - Основы экологии
Популяциейназывают минимальную самовоспроизводящуюся группу особей одного вида, Населяющих определенную территорию (ареал) достаточно долго (в течение...
-
Экологические факторы среды и их классификация - Общая экология
Множество отдельных элементов среды обитания, влияющих на организмы хотя бы на одной из стадий индивидуального развития, называются Экологическими...
-
Динамика популяций - Общая экология
Динамика популяций - это процессы изменения ее основных биологических показателей (численности, биомассы, структуры) во времени в зависимости от...
-
Введение, Понятие среды обитания и виды ее загрязнения - Мониторинг среды обитания
Информация о состоянии окружающей природной среды, об изменениях этого состояния давно используется человеком для планирования своей деятельности. Уже...
-
Понятие отходов и обращения с отходами Все то, что добывается, производится и потребляется, рано или поздно превращается в отходы. Отходами называются...
-
Понятие экологической экспертизы Для решения вопросов эффективности экологического контроля и управления, соблюдения природоохранных норм и правил на...
Теория и сущность биоиндикации - Понятие и сущность биоиндикации