Биологический мониторинг

БИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ

ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МОНИТОРИНГЕ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

1968 г. – Доклады Римского клуба «Трудности человечества»

1972 г. - Стокгольмская конференция ООН по окружающей среде

День охраны окружающей среды

2012 год — «Зелёная экономика: а ты её часть?»

2011 год — «Леса: используя услуги природы»

2010 г.: "Множество видов. Одна планета, Одно будущее".

• Экологический мониторинг  (мониторинг окружающей среды) — это комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов

Классификации мониторинга

• пространственный охват;

• объект наблюдения;

• методы;

• тип воздействия;

• цель

Экологический мониторинг включает в себя как биологический , так и геофизический аспекты, а его основной задачей является информационное обеспечение и поддержка процедур принятия решений в области природоохранной деятельности и экологической безопасности

Экологический мониторинг

Мониторинг загрязняющих веществ

Биологический мониторинг

Оценка ответных реакций биологических объектов

Наблюдение, оценка и прогноз уровней загрязнения

• Все ли можно измерить?
• Биологический смысл
• Комбинированное действие
• Критика ПДК

БИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ

система наблюдений, оценки и прогноза любых изменений в биотических компонентах, вызванных факторами антропогенного происхождения и проявляемых на организменном, популяционном или экосистемном уровнях

Основные методы биологического мониторинга

• биоиндикация биотестирование
• биоиндикация
• биотестирование

Основные принципы организации биологического мониторинга 1. иерархический подход - структура биологического мониторинга должна соответствовать иерархической организации живой материи

Экосистемы продуктивность ценоза, обилие, видовое разнообразие, трофическая структура, выпадение чувствительных видов

десятки и сотни лет

Популяции изменение половозрастной и генетической структуры популяции репродуктивной способности, радиоадаптация

годы

дни и месяцы

Организменный уровень выживаемость, заболеваемость, морфологические аномалии, наследственные эффекты

минуты и часы

Молекулярно-клеточный уровень мутации, изменение концентрации внутриклеточных метаболитов, мутации, трансформации, гибель клеток

ВРЕМЯ

Ионизирующее излучение

ДНК

• апоптоз

Биологический мониторинг и уровни биологической организации

Уровень организации

Показатели

Молекулярно-клеточный

Способы защиты

Генные, хромосомные и геномные мутации, интенсивность свободнорадикальных реакций, изменение концентрации внутриклеточных метаболитов (металлотионеины, БТШ, антиоксиданты, Ca 2+ и др.)

Тканевый

Репарация, синтез защитных веществ

Пролиферативная активность, повреждение и гибель клеток

Организменный

Популяционный

Репопуляция

Рост, развитие и фотосинтетическая активность растений, аномалии скелета, морфологические отклонения, частота новообразований, изменения иммунной реакции и состава крови, поведен-ческие реакции, выживаемость, стерильность

Регенерация

Посевные качества семян, показатели роста, воспроизводства и половозрастной структуры популяции

Биоценотический

Изменение возрастной, половой и генетической структуры популяции

Биомасса (продуктивность ценоза), обилие, видовое разнообразие, трофическая структура, перераспределение популяций по степени доминирования

Изменение видового состава, структуры и продуктивности биоценоза

Наиболее ранние изменения можно зафиксировать на молекулярно-клеточном уровне организации живой материи

До высших уровней биологической организации стрессовые воздействия чаще всего доходят с запаздыванием и в значительно смягченной, косвенной форме

Хотя может быть и «эффект бабочки»…

Основные принципы организации биологического мониторинга 1. иерархический подход - структура биологического мониторинга должна соответствовать иерархической организации живой материи

2. интеграция методов аналитического и биологического контроля - желательно одновременно регистрировать и уровни загрязнения, и ответную реакцию биоты по всей совокупности показателей живых систем

Преимущества и недостатки оценки состояния окружающей среды по абиотическим и биотическим показателям

преимущества

Мониторинг загрязняющих веществ

недостатки

Биологический мониторинг

Преимущества и недостатки оценки состояния окружающей среды по абиотическим и биотическим показателям

преимущества

Мониторинг загрязняющих веществ

недостатки

• Исчерпывающие данные об абиотических факторах (температура, влажность, концентрации,…)
• Легко использовать в регулировании и управлении (ПДК и т.д.)
• Вклад отдельных источников и факторов в загрязнение легко выделить

Биологический мониторинг

• Трудоемкость и дороговизна
• Невозможно отследить все факторы
• Действие на живые организмы нельзя предсказать (есть ли опасность?)
• Эффекты комбинированного действия нельзя оценить

Преимущества и недостатки оценки состояния окружающей среды по абиотическим и биотическим показателям

преимущества

Мониторинг загрязняющих веществ

недостатки

• Исчерпывающие данные об абиотических факторах (температура, влажность, концентрации,…)
• Легко использовать в регулировании и управлении (ПДК и т.д.)
• Вклад отдельных источников и факторов в загрязнение легко выделить

Биологический мониторинг

• Трудоемкость и дороговизна
• Невозможно отследить все факторы
• Действие на живые организмы нельзя предсказать (есть ли опасность?)
• Эффекты комбинированного действия нельзя оценить

• Экспрессность
• Дешевизна
• Контроль качества среды в непрерывном режиме
• Прямая информация об опасности загрязнения
• Интегральная оценка всех факторов
• Оценка взаимодействия факторов

• Сложно идентифицировать источники и действующие факторы
• Отсутствуют экологические нормативы

Методы оценки качества окружающей среды

Аналитические

отбор проб воды, воздуха, почвы; анализ в лаборатории с использованием химико-физических методов

Регистрация биологических эффектов у живых организмов

- в естественных условиях

- в лабораторных условиях

Только часть информации, необходимой для оценки повреждающего действия поллютантов

Особенно полезны при оценке неизвестных соединений, комбинированного загрязнения (отходы)

Оба вида мониторинга, отражая разные стороны единого процесса, лишь в совокупности способны дать объективную и адекватную оценку экологической ситуации

Основные принципы организации биологического мониторинга 1. иерархический подход - структура биологического мониторинга должна соответствовать иерархической организации живой материи

2. интеграция методов аналитического и биологического контроля - желательно одновременно регистрировать и уровни загрязнения, и ответную реакцию биоты по всей совокупности показателей живых систем

3. принцип слабого звена - биологический мониторинг должен в первую очередь осуществляться за наиболее чувствительными или наиболее уязвимыми видами и тест-организмами, при этом нужно отслеживать наиболее чувствительные показатели

Принцип слабого звена

Уровень организации

«слабое звено»

ландшафтный (геосистемный)

примеры

зоны вторичного накопления загрязняющих веществ (депо)

экосистемный

Почва, донные отложения

виды-биоиндикаторы (тест-объекты)

организменный

Сосна, млекопитающие, дождевые черви

критические органы (тест-системы)

Внешнее излучение – гонады

Sr-90 – скелет

Двуокись серы - фотосинтез

Что такое биологический мониторинг? Его место в системе экологического мониторинга

Принципы организации биологического мониторинга

Преимущества и недостатки оценки состояния окружающей среды по абиотическим и биотическим показателям