Здоровье среды

История развития жизни на Земле сопровождается экологическими кризисами и катастрофами. Некоторые экологические катастрофы вполне очевидны даже для школьников: господство папоротниковых лесов сменилось хвойными лесами, затем появились покрытосеменные растения; миллионы лет царствовали динозавры и вымерли. На самом деле таких глобальных экологических катастроф произошло намного больше, но это не вызывало тревоги у человечества – напротив, расценивается как закономерность происходящего и называется прогрессом. Почему же сейчас человек проявляет озабоченность состоянием окружающей среды и возможностью возникновения экологического кризиса и катастроф? Потому что все эти явления сопровождаются ухудшением условий существования или даже полной ликвидацией доминирующих видов растений и животных. Именно потому, что сейчас доминирующим видом является сам человек, термины «экологический кризис» и «экологическая катастрофа» приобрели негативную оценку.

Современная биосфера создает условия существования человечества, обеспечивая: адекватное биологическое окружение, пищевую и ресурсно-сырьевую базу, так называемую здоровую среду, определяющую здоровье самого человека.

Элементы современной биосферы необходимо сохранять, так как они:

1. Содержат хозяйственно используемые виды растений и животных.

2. Содержат виды растений и животных, формирующих современное качество среды в целом: растения выделяют кислород, фитонциды, создают микроклимат; многие виды животных определяют современные формы ландшафтов на территориях, не занятых хозяйственной деятельностью; организмы-редуценты утилизируют мертвые тела (и благодаря им Земля не завалена мертвыми телами продуцентов и консументов); все организмы в той или иной степени участвуют в малом круговороте веществ, удерживая биогенные элементы в пределах локальных территорий, сдерживая эрозию и деградацию земель.

3. Многие хозяйственно неиспользуемые организмы играют важную роль самим фактом своего существования, увеличивая биоразнообразие, что, как мы не раз рассматривали ранее, увеличивает устойчивость экосистем, снижает риск их катастрофической деградации.

Лозунг «устойчивого развития», общепризнанный сейчас как всеобщее руководство к действию, подразумевает развитие экономики при условии сохранения качества окружающей среды на определенном допустимом уровне.

Индикаторами такого соответствия выступают:

1. Физические и химические нормативы качества и уровней воздействия на окружающую среду (ПДК, ПДВ, ОДУ, НРБ и т. п.)

2. Изменения ландшафтов и другие визуальные показатели деградации среды.

3. Уровень биоразнообразия. Международная конвенция по сохранению биоразнообразия рассматривается как основа для обеспечения устойчивого развития.

4. Система показателей «здоровья среды», характеризующих стабильность развития растений и животных.

Оценивая приоритетность и значимость перечисленных индикаторов, можно отметить, что все они могут иметь определенные преимущества или ограничения в зависимости от ситуации.

Для химических соединений и физических воздействий превышение норм должно служить сигналом для принятия определенных мер, вместе с тем повсеместные ситуации с таким превышением, экономическая необеспеченность всех необходимых мер ставят задачу выбора приоритетов – т. е. надо сравнивать по уровню воздействия, например, вред от тяжелых металлов или хлорорганических токсикантов. За исключением 5-6 случаев, практически нет сведений о совместном воздействии суммы загрязняющих веществ на здоровье среды, а это важно, так как загрязнение всегда происходит комплексом ингредиентов. Кроме того, при современном уровне химизации насчитываются сотни тысяч видов загрязняющих веществ, причем для большинства соединений доступных методик определения нет, не разработаны для них и ПДК. Даже по существующим ПДК и методикам контроль не всегда возможен из-за его высокой стоимости.

В связи с интенсивным освоением территорий традиционной формой экологического контроля является оценка изменения ландшафта и деградации среды.

Опыт развитых стран показывает, что улучшение ситуации и исправление уже измененного ландшафта требуют огромных усилий и затрат, поэтому необходимо оценивать потенциальные последствия до проявления явных изменений ландшафта, оценивать последствия различных видов химического и физического загрязнения на фоне внешне неизмененной ландшафтной ситуации. Современный анализ этой проблемы с разработкой методов оценки здоровья среды был выполнен В.М. Захаровым с коллегами, и их подходы излагаются ниже.

Биоразнообразие. Качество среды и эффективность мер по сохранению биоразнообразия оценивают по площади сохраненных местообитаний, видовому разнообразию, численности отдельных видов. Показатель биоразнообразия, как и показатель изменения ландшафтов, начинает объективно отражать ситуацию только в случае глубоких, чаще всего необратимых изменений. Нередко в экологически неблагоприятных местах химического или радиационного загрязнения биоразнообразие сохраняется на прежнем уровне или даже выше: обитающие здесь виды поддерживают свою высокую численность за счет интенсивного размножения, организмы ослаблены (больны), но они (чаще всего) не могут быть заменены другими видами. Дело в том, что сокращение численности определенного вида или изменение биоразнообразия в целом наблюдаются при физическом изменении местообитания. Например, при вырубке или распашке на смену прежним видам приходят другие. При загрязнении среды обычно не происходит смены видов в силу того, что ни для каких видов эти условия повышенного уровня загрязнения не являются оптимальными. Тем не менее узко специализированные виды-индикаторы при некоторых воздействиях исчезают в первую очередь, но, с одной стороны, нереально под каждое возможное воздействие подобрать индивидуальный набор видов-индикаторов, а с другой – даже в достаточно загрязненной среде можно обнаружить такие широко известные виды-индикаторы, как раки, лягушки.

Здоровье среды. Методов определения предложено довольно много: биотестирование (применяется в лабораториях Госкомприроды для определения токсичности вод по выживаемости некоторых видов дафний и водорослей, считающихся чувствительными), биоиндикация по соотношению (представленности) видов-индикаторов, оценка мутагенного эффекта, иммунного статуса и т. п.

Предложенная В.М. Захаровым упрощенная интегральная оценка заключается в оценке уровня асимметрии билатеральных морфологических признаков.

1. Методика оценки стабильности развития с использованием меристических (счетных) признаков используется для таких объектов, как рыбы, лягушки, ящерицы и т. п. Образец табличной формы расчета приведен в табл. 13.1:

Таблица 13.1

Образец заполнения таблицы и расчета показателя асимметрии

№ особи	Номер признака	Показатель
						А	А/n
п-л	п-л	п-л	п-л	п-л	п-л	п-л	п-л
	1-0	0-1	1-1	1-1	2-2	1-1		0,33
	2-1	1-0	1-3	1-1	3-2	0-1		0,83
	1-2	1-1	2-2	1-1	2-1	1-1		0,33
	1-1	1-1	2-4	1-1	2-3	1-1		0,33
	1-1	1-1	1-1	1-1	1-1	1-0		0,17
	1-1	1-1	1-3	0-1	1-1	0-1		0,5
	1-1	1-1	1-2	1-2	1-1	0-1		0,5
	1-0	0-0	3-2	1-1	0-0	1-1		0,33
	1-1	1-1	2-2	1-1	1-1	0-0
	0-1	1-1	3-1	1-1	1-2	2-1		0,67
Средняя частота асимметричного проявления на признак	0,4

В таблице использованы обозначения:

п-л – значение признака справа и слева;

А – число асимметричных признаков (для каждого номера признака учитывается не размер асимметрии, а факт асимметрии, т. е. для особи № 1 число случаев проявления асимметрии А равно 2, для особи № 2 – соответственно 5 и т. п.);

n – число учтенных признаков (в примере, приведенном в таблице, равно 6, а для какого-то другого тест-объекта число учитываемых признаков может быть и меньше, тогда для сохранения статистически достоверного результата необходимо увеличить количество исследованных особей, например, не 20-30 тест-объектов, изучаемых по 6 признакам, а 40-60 тест-объектов, изучаемых по трем-четырем признакам).

Примеры учитываемых меристических (счетных) признаков у тест-объектов:

Рыбы:

1) число лучей в грудных плавниках; 2) число лучей в брюшных плавниках; 3) число лучей в жаберной перегородке; 4) число жаберных тычинок на 1-й жаберной дуге; 5) число глоточных зубов (у плотвы не учитывается в связи с направленностью асимметрии по этому признаку); 6) число чешуй в боковой линии; 7) число чешуй в боковой линии, прободенных сенсорными канальцами.

Земноводные:

1) число полос на дорзальной стороне бедра; 2) число пятен на дорзальной стороне бедра; 3) число полос на дорзальной стороне голени; 4) число пятен на дорзальной стороне голени; 5) число полос на стопе; 6) число пятен на стопе; 7) число пятен на спине; 8) число белых пятен на плантарной стороне второго пальца задней конечности; 9) число белых пятен на плантарной стороне третьего пальца задней конечности; 10) число белых пятен на плантарной стороне четвертого пальца задней конечности; 11) число пор на плантарной стороне четвертого пальца задней конечности; 12) число зубов на межчелюстной кости; 13) число зубов на сошнике.

По признакам 1-10 не следует учитывать мелкий крап; в связи с трудностями отличения полос от пятен рекомендуется полосой считать элемент рисунка, у которого длина более чем в два раза превышает ширину; по признаку 11 следует учитывать наиболее крупные поры, которых обычно бывает не больше 15; в связи со сменой зубов у амфибий одного или нескольких зубов может не хватать, что определяется по большому расстоянию между зубами – такой пропуск учитывается как зуб.

Оценка здоровья среды в зависимости от показателя стабильности развития: менее 0,30 (1 балл) – условная норма; 0,30-0,34 (2 балла) – слабое влияние неблагоприятных факторов; 0,35-0,39 (3 балла) и 0,40-0,44 (4 балла) – наблюдаются в загрязненных районах; более 0,44 (5 баллов) – крайне неблагоприятные экологические условия, когда тест-объекты находятся в угнетенном состоянии (неблагоприятная, нездоровая окружающая среда).

2. Методика оценки стабильности развития с использованием пластических (промеры листа) признаков используется на таких объектах, как листья растений). Образец табличной формы расчета приводится в табл. 13.2.

В выражении (L-R) / (L+R) для разности (L-R) берется модуль значения, т. е. положительная величина. Величина асимметрии листа (колонка 17) вычисляется как среднее арифметическое колонок 4, 7, 10, 13, 16, например, для листа 1: (0,052+0,015+0+0+0,042)/5 = 0,022. Величина асимметрии в выборке (показатель стабильности развития) Х вычисляется как среднее арифметическое значений колонки 17 для всех листовых пластин.

Объект исследования стабильности развития – листовые пластинки березы повислой (есть примеры использования других растений с выраженной билатеральной симметрией листа). Рекомендуется выбирать растения, достигшие генеративного состояния, растущие на открытой местности, на полянах, опушках – для светолюбивых растений. Время сбора – после остановки роста листьев. Для березы – сбор листьев начиная с июля с нижней части кроны, с одинакового типа побегов (в частности, листья с укороченных побегов), размер листьев должен быть сходным, средним для данного растения. Для консервации собранных листьев (если измерения откладываются на неопределенное время) их складывают пучками в 40-70%-ном спиртовом растворе с ярлыком, указывающим номер дерева и место сбора, или гербаризируют (гербаризация ведет к определенным искажениям результатов). Растения с признаками межвидовой гибридизации предпочтительно не использовать.

Система признаков для измерения листовых пластинок березы:

1) ширина половинки листа (по середине листовой пластинки), мм;

2) длина второй от основания листа жилки второго порядка, мм;

3) расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка, мм;

4) расстояние между концами этих жилок, мм;

5) угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка, градусы.

Для оценки здоровья среды в конкретном месте объем выборки должен составлять 100 листьев, для березы – по 10 листьев с 10 растений.

Оценка здоровья среды в зависимости от показателя стабильности развития: менее 0,040 (1 балл) – условная норма; 0,040-0,044 (2 балла) – слабое влияние неблагоприятных факторов; 0,045-0,049 (3 балла) и 0,049-0,054 (4 балла) – наблюдаются в загрязненных районах; более 0,054 (5 баллов) – крайне неблагоприятные экологические условия, когда растения находятся в угнетенном состоянии – неблагоприятная, нездоровая окружающая среда.

Таблица 13.2

Оценка стабильности развития с использованием пластических

(промеры листа) признаков

(Образец заполнения таблицы исходных данных)

№ листовой пластинки	Номер признака	Величина асимметрии листа
Сле-ва (L)	Спра-ва (R)	(L-R)/ (L+R)	L	R	(L-R)/ (L+R)	L	R	(L-R)/ (L+R)	L	R	(L-R)/ (L+R)	L	R	(L-R)/ (L+R)
			0.052			0.015									0.042	0.022
			0.026									0.37			0.010	0.015
									0.2			0.044			0.042	0.057
			0.027			0.032			0.2			0.048				0.061
						0.048			0.33			0.037			0.071	0.098
			0.077									0.1				0.035
			0.077			0.019									0.081	0.036
			0.037			0.042						0.111			0.037	0.045
			0.077			0.020									0.111	0.042
												0.059				0.012
Величина асимметрии в выборке (показатель стабильности развития)	Х= 0.042

Раздел 2. РЕГИОНАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ (РОССИЯ)

Дата добавления: 2014-11-29