Тема 5. Фоновий моніторинг
Найбільш складним завданням екологічного моніторингу є вивчення на фоновому рівні.
Організація фонового моніторингу проводиться на базі різних природно-заповідних територій та об’єктів. При цьому проводяться постійні спостереження за фоновими показниками стану біосфери, її змінами за рахунок антропогенних чинників, а також дослідження з метою наукового обгрунтування вибору відповідних параметрів для контролю стану природного середовища.
Вивчають потоки сонячної радіації, визначають антропогенні перетворення кругообігу найважливіших хімічних елементів, досліджують грунтовий покрив, баланс і кругообіг води тощо.
Крім цього, необхідно проводити детальне вивчення забруднених природних середовищ, вимірювати в різних середовищах широке коло інгредієнтів. Дослідження біоти проводиться на біоценотичному (склад біоти, її зміни, функціональна життєдіяльність та біологічна продуктивність), видовому (динаміка популяцій індикаторних видів), фізіологічному (фотосинтез, дихання, ріст, розмноження) і молекулярно-генетичному (мутагенез) рівнях. Ці дослідження повинні бути тісно пов'язані із спостереженнями за абіотичного складовою біосфери.
Таким чином передбачено проводити всебічні дослідження як зовнішніх факторів середовища, так і внутрішніх процесів і явищ, які проходять в екосистемах на фоновому рівні та в буферній (перехідній) зоні, коли можна проводити порівняння результатів антропогенних впливів з фоновим станом екосистеми.
До програми фонового екологічного моніторингу входять наступні розділи:
– моніторинг забруднення природного середовища та інших факторів антропогенного впливу;
– моніторинг відгуку біоти на антропогенний вплив;
– спостереження за змінами характеристик недоторканих ("еталонних") природних екосистем та їх антропогенних модифікацій.
Організація спостережень, які відносяться до першого розділу, повинна проводитись так, щоб результати, які отримуються, відображали достатню інформацію про концентрацію різних домішок у навколишньому середовищі (включаючи біоту), про міграційні процеси і кругообіг цих речовин, їх накопичення і трансформацію.
Необхідно проводити також вимірювання потоку речовин з атмосфери на підстилаючу поверхню, вимірювання міграції з поверхневими та підземними водами, по трофічним ланцюгам в екосистемі.
При виборі речовин для включення в програму вимірів беруться до уваги такі критерії, як розповсюдженість речовин, їх стійкість в навколишньому середовищі, здатність до взаємодії та ін.
Частота вимірів різна для різних середовищ. Для повітря та атмосферних опадів вона складає 10-20 днів, а для інших середовищ – від 2-х до 6-ти місяців.
Необхідно проводити також виміри, які характеризують стан середовища (прозорість атмосфери, рН водного середовища), спостереження ряду гідрометеорологічних величин, достатніх для інтерпретації переносу розсіяних та міграції забруднених речовин, сонячної радіації.
При виконанні даного розділу програми велика увага приділяється пріоритетності найбільш вагомих вимірюваних факторів та ефектів від антропогенних впливів. Основними є ті впливи, які викликають найбільш сильну реакцію в екосистемах і представляють для них найбільшу небезпеку. Це питання розглядають також з позиції можливого найбільшого порушення природного геохімічного балансу. Таке порушення якщо в теперішньому часі і немає великого негативного впливу, то в майбутньому може призвести до серйозних наслідків.
Для оцінки зміни природного кругообігу речовин, який викликаний антропогенною діяльністю, в геохімії прийнято поняття технофільності, яке визначається відношенням щорічного видобутку даного хімічного елемента (фтона) до його кларкового вмісту в літосфері.
Важливо оцінити пріоритетність елементів, які розповсюджуються з аерозолями. Ця характеристика враховує і кількість викинутої в атмосферу речовини в процесах господарської діяльності людини і здатність до розповсюдження на значні віддалі (без врахування надходження в інші середовища).
Розділ моніторингу біотичної складової біосфери (біотичний моніторинг включає фіксацію реакції біоти, оцінку впливу на біоту рівнів забруднення близьких до фонових). Сюди входить програма польових спостережень, експериментальна програма та програма математичного моделювання.
В якості програми польових спостережень біотичного розділу екологічного моніторингу, метою якого є оцінка та контроль поточного стану екосистеми, рекомендується здійснювати спостереження за видами, випадіння або зниження чисельності яких прогнозується в першу чергу.
Також можливе дослідження функціональних характеристик „еталонних” (природних) екосистем на фоновому рівні у порівнянні з їх антропогенними модифікаціями в буферних зонах, проміжних з точки зору антропогенного впливу).
Здійснюються спостереження як за екосистемами, які розвиваються в природних умовах (наприклад, відновлення після пожежі), в результаті короткочасних (відновлення після вирубки) або безперервних (в умовах антропогенного забруднення) впливів. Рекомендуються порівняльні спостереження за просторовими сукупностями природних екосистем, які формуються при різних умовах, наприклад, вивчення водороздільних похилених і низинних екосистем.
В якості досліджуваних біотопів можна досліджувати луки, засушливі зони, водні, гірські та рівнинні екосистеми, тропічні ліси, ліси помірної зони, урбанізовані системи.
Для проведення і обгрунтування фонового екологічного моніторингу в морському середовищі пропонується організувати ряд станцій (полігонів) для довготривалих спостережень за фоновим рівнем зміни морського середовища. На станціях біологічний моніторинг необхідно суміщати з геохімічним моніторингом абіотичної складової. Так само як і на суші, біологічний моніторинг моря повинен здійснюватись на різних рівнях, в першу чергу на організмовому та популяційно-біоценотичному рівні.
Для організації станцій (полігонів) фонового моніторингу морського середовища необхідно обирати райони з екосистеми, які характеризуються різними трофічними рівнями, райони віддалені від джерел забруднення, райони з вразливими екосистемами.
Контрольні запитання
1 Що таке фоновий моніторинг?
2 Об’єкти фонового моніторингу.
3 Що входить до програми фонового моніторингу?
Тема 6. МОНІТОРИНГ ЛІСІВ
Антропогенне і техногенне навантаження на навколишнє середовище особливо відчутно проявляється на функціонуванні лісів. Зменшується біорізноманіття, спрощується породний склад, вертикальна і горизонтальна структура деревостанів, знижується стійкість і продуктивність лісових екосистем, погіршується санітарний стан лісів. В сукупності це обумовлює зниження захисних і середовищетвірних функцій лісів, що веде до відчутного, а у перспективі і критичного, ускладнення екологічної ситуації, особливо у гірських екосистемах – виникнення паводків, зсувів, селевих потоків, ерозії грунтів, вітровалів, зниження водності рік (обміління).
Моніторинг лісів ведеться Держкомлісгоспом України з метою вивчення взаємозалежності між антропогенним впливом і станом лісів, прогнозування динамічних змін у лісових екосистемах в умовах техногенезу та розробки стратегії і планів дій щодо збереження екологічних функцій лісів і сталого лісокористування.
Основною методикою проведення моніторингу є європейська програма “ISP-Forest”.
Перший рівень моніторингу базується на спостереженнях на основних ППС, розміщених у растровій сітці 16´16 км. Для організації локального моніторингу лісів навколо промислових об’єктів, які забруднюють атмосферне повітря створюється мережа ППС у растровій сітці 4´4 км. На ППС вивчаються таксаційні показники деревостанів, дехромація і дефоліація дерев. Спостереження проводяться у серпні – вересні щорічно, або через 2-3 роки.
Другий рівень моніторингу передбачає закладання у лісах постійних пробних площ (ППП) площею 0,5-1 га (не менше 200 дерев) у відповідності з ОСТ 5669-83, а також відбір зразків для проведення хімічних аналізів із наступних компонентів лісових екосистем – атмосферні опади, поверхневі і підземні води, листя, мохи, лишайники, кора, деревина, трав’яне вкриття, підстилка, грунт.
Залежно від мінливості показників періодичність їх вивчення різна:
· перша група показників (динамічні показники) – не менше 3 раз на місяць: хімічний склад повітря і атмосферних опадів, кислотність опадів;
· друга група показників (показники стійких змін) – періодичність 1-2 роки: маса опаду і підстилки, видовий склад і маса мохів та лишайників на деревах; інтенсивність дехромації і дефоліації; хімічний склад поверхневих і підземних вод;
· третя група показників (показники глибоких змін) – періодичність 3-5 років: потужність гумусового горизонту і кількість гумусу у грунтах; фізичні параметри грунту (об’ємна і питома маса, пористість); вміст у грунті і рослинах важких металів, радіонуклідів; структура і співвідношення угідь на водозборах рік (ліси: рілля: луки: водно-болотні угіддя).
Контрольні запитання
1 Що таке моніторинг лісів?
2 Об’єкти та суб’єкти моніторингу лісів.
3 Рівні та показники моніторингу лісів.