Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
РЕГИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА БИОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА СТАБИЛЬНОСТИ РАЗВИТИЯ
ВАК РФ 03.00.16, Экология
Автореферат диссертации по теме "РЕГИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА БИОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА СТАБИЛЬНОСТИ РАЗВИТИЯ"
я -Ш ^
СТРЕЛЬЦОВ
Алексей Борисович
На правах рукописи
РЕГИОНАЛЬННАЯ СИСТЕМА БИОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА СТАБИЛЬНОСТИ РАЗВИТИЯ
03.00.16,- Экология
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Москва - 2005
Работа выполнена на кафедре ботаники и экологии Калужского государственного педагогического университета им К Э Циолковского
Научный консучьтант
Доктор биологических наук, член-корреспондент РАН Захаров Владимир Михайлович
Официальные оппоненты
Доктор биологических наук, профессор Васенев Иван Иванович
Доктор биологических наук, профессор Сынзыныс Борис Иванович
Доктор биологических наук, профессор Лихацкий Юрии Петрович
Ведущая организация
Воронежский государственный биосферный заповедник
Защита состоится 26 октября 2005г в_часов на заседании диссертационного совета Д 220 043 03 при Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева по адресу 127550, Москва, \л Тимирязевская 10, Московская сельскохозяйственная академия им К А Тимирязева
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева Автореферат разослан « »___2005г
Ученый секретарь Диссертационного совета
В А Калинин
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Благополучие и здоровье нынешнего и будущего поколений является главной целью, на обеспечение которой должна быть направлена вся деятельность человечества. Одна из основных задач в достижении этой цели - обеспечение экологической безопасности, которая является непременным условием устойчивого развития человеческого общества. Под «устойчивым развитием» в настоящее время принято считать такое развитие цивилизации, которое происходит в рамках допустимых воздействий на биосферу. Соблюдать это ограничение - единственный для человечества способ выжить. В Документе «Забота о Земле. Стратегия устойчивого существования», подготовленном Международным Союзом охраны природы и природных ресурсов, Программой ООН по охране окружающей среды, Всемирным Фондом Охраны Природы в 1991г., обосновывается призыв к человечеству органично вписывать свою все возрастающую активность в естественные возможности Земли. Соответственно, в настоящее время основным показателем устойчивого развития общества является качество среды обитания.
Реализация основных принципов устойчивого развития невозможна без осуществления обратной связи - получения и рационального использования информации о состоянии среды в ответ на каждый шаг человечества. Для обеспечения такой обратной связи необходимо проведение оценки состояния (качества) окружающей среды на всех этапах человеческой деятельности, которая практически всегда неразрывно связана с природопользованием.
Таким образом, оценка качества среды оказывается узловой задачей любых действий в области охраны природы и природопользования, эффективное решение которой возможно только при проведении системы мероприятий, объединяемых понятием «мониторинг окружающей среды».
Собственно, человек издревле вел мониторинг некоторых параметров окружающей среды и создал в форме народных примет своеобразную систему мониторинга, которую постоянно использовал для корректировки собственной деятельности. Такие системы мониторинга существовали у всех народов и конечным итогом их было более комфортное существование человека (Красилов, 1992). Однако в последние десятилетия природные явления стали носить все более явный отпечаток антропогенного воздействия (а в ряде случаев такое воздействие стало определяющим) и существовавшие веками закономерности изменились. При этом создание и корректировка народных примет не успевает за темпами и масштабами антропогенного влияния. Возникла острая потребность в современной системе мониторинга окружающей среды — мониторинга антропогенных воздействий, а точнее, мониторинга природных процессов и явлений, позволяющего оценить антропогенные воздействия.
При некотором расхождении в понимании самого термина «экологический мониторинг» (Мипп, 1973; Израэль, 1974; Герасимов, 1975), цель экологического мониторинга подразумевается одна - создание информационной основы для принятия управленческих решений в области охраны природы, природопользования и экологической безопасное " о-
литоратурь I
яния среды является основой для принятия тактических (оперативных) решений, а прогноз—для принятия решений стратегических (долговременных) Своевременная и достоверная информация, позволяет
- оценить показатели состояния функциональной целостности экосистем и среды обитания человека;
- выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений,
- создать предпосылки для определения мер по исправлению создающихся негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб
Таким образом, экологический мониторинг обеспечивает постоянную оценку экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов), а также оценку состояния и функциональной целостности экосистем Причем, говоря об организационных уровнях экологического мониторинга, в качестве основного выделяют уровень регионального масштаба
В Российской Федерации в 1993-1994гг. была создана Единая Государственная Система Экологического Мониторинга (ЕГСЭМ), в свою очередь, состоящая из территориальных (региональных) структур (ТСЭМ) и ведомственных систем мониторинга.
Именно ТСЭМ и является основой, «кирпичиком» единого здания системы экологического мониторинга
В мониторинге регионального уровня проявляются в полной мере все основные функции систем экологического мониторинга Основная цель регионального экологического мониторинга может быть сформулирована как обеспечение лиц, принимающих решение, необходимой информацией о качестве окружающей среды с целью планомерного снижения общего уровня ее загрязнения
Однако, несмотря на то, что ЕГСЭМ и основы ТСЭМ заложены еще в 1994г, их эффективность и результативность остаются на достаточно низком уровне Возникающая в рамках экологического мониторинга проблема интегральной оценки качества среды до сих пор на практике не имела удовлетворительного решения
Поэтому в «Экологической доктрине Российской Федерации» (Москва, 2002) в разделе, посвященном экологическому мониторингу, констатируется необходимость следующего (стр 15 четвертый абзац) « совершенствование системы показателей, создание методологии и аппаратного обеспечения экологического мониторинга Российской Федерации, включая комплексную оценку состояния окружающей среды», в «Плане действий по охране окружающей среды и обеспечению рационального природопользования в Российской Федерации на 2003-2005 годы» намечены следующие мероприятия (раздел III, пункт 3 8 , №5 15 ) «Подготовка методик интегральных методов оценки качества окружающей среды, биотестирования, ГИС-технологий отображения данных» Ожидаемый результат - разработка и внедрение новых методов и технологий в области мониторинга окружающей среды
Возможность такой комплексной (интегральной) характеристики качества среды, находящейся под воздействием всего многообразия физических, химических и других факторов дает только биологическая оценка (Захаров, Кларк, 1993)
Живые организмы несут наибольшее количество информации об окружающей их среде обитания: живой организм, как биологическая система, замыкает на себя все процессы, протекающие в экосистеме. В нормальных условиях организм реагирует на воздействия среды посредством сложной физиологической системы буферных гомеостатических механизмов. Под воздействием неблагоприятных условий эти механизмы могут быть повреждены, что приводит к нарушению развития.
Живые организмы — реальная, наиболее мощная сила, управляющая деятельностью экосистем и противостоящая отрицательному антропогенному воздействию. Оценка реакции организмов на загрязнение среды наиболее полно отражает влияние всего комплекса неблагоприятных факторов на экосистемы и интегрально характеризует качество природных систем, их пригодность для поддержания жизнедеятельности организмов, а, следовательно, дает наиболее широкие возможности получения экологических оценок качества окружающей среды.
Кроме этого, реакция живого организма позволяет оценить антропогенное воздействие на среду обитания в показателях, имеющих биологический смысл. Следовательно, приоритетность биологической оценки качества среды определяется, кроме интегральности, получением непосредственной характеристики здоровья среды, ее пригодности для живых организмов, в том числе человека.
Все вышесказанное и определяет актуальность исследования, результатом которого стала возможность интегральной оценки качества среды методами биоиндикации и создание системы биомониторинга на основе анализа стабильности развития.
Цель и задачи исследования.
Цель: на основе анализа стабильности развития живых организмов разработать методологию и реализовать с использованием ГИС-технологии систему регионального биологического мониторинга как методологически приоритетную составляющую экологического мониторинга.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1) обосновать основной параметр биоиндикации и биомониторинга и показать его связь с антропогенными воздействиями;
2) разработать алгоритмы сбора и обработки разнообразной биоиндикационной информации;
3) разработать максимально удобную систему разномасштабного биомониторинга;
4) провести биоиндикационный анализ качества среды на территории г. Калуги и Калужской области;
5) отработать методы обработки получаемой информации с использованием ГИС-технологий;
6) на основе ГИС-технологии встроить биомониторинг в существующую систему регионального экологического мониторинга (ТСЭМ);
7) выявить динамику качества среды методами биоиндикации и рассчитать прогноз ее развития на основе данных биомониторинга.
Основные положения, выносимые на защиту.
1 Теоретическое и экспериментальное обоснование применимости метода оценки стабильности развития по асимметрии морфологических структур для определения качества (здоровья) окружающей среды
2 Обоснование блочной (разномасштабной) структуры системы биомониторинга и методических различий в обследованиях каждого масштабного уровня
3 Возможность ипользования сплошной площадной биоиндикационной оценки качества среды на основе ГИС-технологии
4 Необходимость проведения сравнительного площадного и временного анализа результатов биоиндикации и биомониторинга как базовой основы экологического мониторинга
Научная новизна работы. Впервые разработана система биологического мониторинга на основе оценки стабильности развития живых организмов
Для системы биологического мониторинга (включая составление прогноза) использованы ГИС технологии Разработана биоиндикационная ГИС на основе программы МарГпйэ.
Разработана и апробирована сплошная площадная оценка качества (здоровья) среды на основе анализа флуктуирующей асимметрии морфологических структур живых организмов
Предложена разномасштабная (трехуровневая) система биологической индикации и биологического мониторинга
Впервые реализована действующая система регионального биологического мониторинга в структуре ТСЭМ
Практическая значимость работы. Заключается в создании действующей региональной системы биологического мониторинга, результаты которого используются в деятельности региональных природоохранных структур, что подтверждено «Актом о внедрении» Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР по Калужской области от 19 сентября 2002г.
Работы по созданию и развитию системы биологического мониторинга на территории Калужской области были поддержаны Госкомэкологии России По оценке Главного управления аналитического контроля и метрологического обеспечения природоохранной деятельности МПР разработанная методика может быть рекомендована для экоаналитического контроля территорий и было предложено оформить ее в соответствии с действующими нормативно-методическими документами для дальнейшего использования в качестве методических указаний Госкомэкологии России (письмо N76/15-37 от 4 03 99г) Отдельный практический интерес при этом представляет адаптация и развитие в целях экомониторинга стандартных ГИС-технологий, которые дают возможность площадной оценки и районирования территорий по степени отклонения от оптимального качества (здоровья) среды Результаты такой оценки легко сопоставляются с любыми экологическими, хозяйственными, социальными и иными материалами, в том числе картографическими, и являются основой для принятия управленческих решений
Разработанная и реализованная модель региональной системы биологического мониторинга может быть использована как в других субъектах Российской Федерации, так и в других странах
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались: на 1-й, 2-й и 3-й Всероссийских конференциях «Антропогенное воздействие и здоровье человека» (г.Калуга, 1995,1996,1997гг); на международной конференции-семинаре «Новые методы изучения популяций» (Москва 1995г.); на международных семинарах «Экологическое сознание - экологическая безопасность» (КАИС Калуга 1995,1996гг.); на региональной научно-практической конференции «Биологическое разнообразие Калужской области» (Калуга 1996г.); на Всероссийской конференции «Перспективные направления в решении экологических проблем городов России» (Владимир 1997г.); на региональной конференции «Биоиндикация и биомониторинг - теоретические вопросы и практические внедрения» (Украина, Запорожье 1997г.); на межрегиональной конференции «Экология городов» (Москва 1997г.); на Всероссийском форуме «Геоинформационные технологии» (Москва 1998); на IV и V Всероссийских научно-практических конференциях «Образование и здоровье». (Калуга 1998, 1999гг.); на 8-й региональной конференции «Вопросы археологии, истории, культуры и природы Верхнего Поочья. (Калуга, 1999г.); на Всероссийской научной конференции «Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон». (Санкт-Петербург, 1999.); на международной конференции «Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон». (Санкт-Петербург, 2000г.); на международных научно-практических совещаниях «Здоровье среды» (Москва 1999г., Воронеж 2000г.); на межрегиональной научно-практической конференции «Современные тенденции развития экологического образования» (Тула, 2000г.); на Всероссийской герпетологической конференции. (Пущино, 2000 г); на семинаре «Региональная экологическая политика» (Воронеж 2001г.); на Всероссийской конференции «Формирование развивающих образовательных сред в кризисном социуме». (Брянск, 1999г); на семинарах лаборатории постнатального онтогенеза ИБР РАН (Москва, 1995-1996гг.); на семинарах кафедры ботаники и экологии КГПУ1995,1996, 1997,1998, 1999,2001,2002 гг); на заседаниях НТС Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР по Калужской области (ранее Госкомэкологии по Калужской области) в 2000 и 2001 гг; на международном семинаре-совещании по проекту Тасис ЕМУ1Ш59902 «Системы экологического мониторинга в России» (Калуга 2001 г.); на международной встрече по экологическому мониторингу в Европейском природоохранном агентстве (ЕЕА) (Копенгаген 2001 г); на Всероссийской научно-практической конференции «Экологический мониторинг: научный и образовательный аспекты» (Киров 2002г); на 1-й Всероссийской научной конференции с международным участием «Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье человека» (Новосибирск, 2002г); на 7-й и 9-й Всероссийских научно-практических конференциях «Образование в России: медико-психологический аспект» (Калуга 2002г., 2004г.); на Всероссийской конференции с международным участием «Биологические аспекты экологии человека» (Архангельск 2004г).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 49 работ, в том числе одна монография, одно справочно-учебное пособие, 4 статьи в изданиях рекомендованных ВАК.
Структура к объем работы. Диссертация изложена наЗЗЗ листах, состоит из введения, 6 глав, выводов и списка 352 литературных источников, в том числе 74 на иностранных языках Работа содержит 109 шипостраций и 19 таблиц
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О БИОИНДИКАЦИИ И БИОМОНИТОРИНГЕ
Комиссия ООН по Устойчивому Развитию в 1995 приняла программу работы по выбору индикаторов устойчивого развития, которая включает 130 индикаторов относящихся к различным параметрам, как окружающей среды, так и человеческого общества Реально, в условиях каждодневной практики нашей жизни возможно использование лишь ограниченного количества интегральных показателей, характеризующих с максимальной полнотой свойства экосистем При этом важнейшим и даже решающим условием является аппаратурная и методическая возможность оперативного контроля показателей (Безель и др, 1992)
Такими интегральными показателями общепринято считаются биоиндикационные. Выделяемые показатели должны отражать неспецифические ответы биологических систем на разнообразные виды антропогенного влияния Это позволит рассматривать их в качестве индикаторов интегрального действия многих синхронно действующих антропогенных факторов
Биоиндикаторы по общепринятому определению - это организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды В качестве биоиндикаторов могут быть использованы также сообщества организмов (биоценозы) Другими словами, под биологическими индикаторами в экологии понимаются живые системы (клетки, многоклеточные организмы, популяции, виды, сообщества организмов), которые позволяют судить о состоянии среды обитания Суть в том, что биологический индикатор - это часть системы, состоянием которой интересуется человек.
Сама же биоиндикация, в рассматриваемом здесь аспекте, - это оценка качества среды обитания и ее отдельных характеристик по состоянию биоты в природных условиях
Биоиндикаторы суммируют действие всех без исключения биологически важных факторов антропогенного воздействия (Рис 1 ) и отражают их влияние на состояние окружающей среды в целом, фиксируют скорость происходящих в окружающей среде изменений, раскрывают тенденции развития окружающей среды, позволяют контролировать состояние среды без необходимости постоянной регистрации химических и физических параметров, характеризующих качество среды, указывают места скопления в экологических системах различных загрязняющих веществ
Реакция природных биосистем, особенно надорганизменного уровня на антропогенное воздействие носит неспецифический характер Эта неспецифичность ответа затрудняет идентификацию конкретного фактора, поскольку одна и та же реакция системы может быть обусловлена действием различных или сразу нескольких факторов, в том числе и природных
. ЭКОСИСТЕМА
АНТРОПОГЕННЫЕ «АКТОРЫ
Рис.1. Мониторинг здоровья среды методом оценки стабильности развития в системе экологического мониторинга и управлении качеством среды.
С другой стороны, именно неспецифичность реакции биологических систем позволяет интегрировать действие разнообразных неблагоприятных факторов, оценивая общее состояние биоты.
В задачи настоящего исследования не входил анализ всевозможных видов биоиндикации широко распространенных в настоящее время. Приведем пример только основных направлений биоиндикации.
Биотестирование - использование стандартизированной реакции живого организма для оценки параметров среды. Для биотестирования могут использоваться самые разнообразные живые организмы, от микробов до млекопитающих (Егорова, Сынзыныс,. 1997; Минеев, Ремпе, Воронина, 1991; Пожаров, Шелемотов,1992; Ломагин, Ульянова, 1993; Симонян, Погосян, Джигаружян, Суджян, 1989;Солдатов, Давронов, 1989; Крайнюкова, Ульянова, Хоружая, 1991; Климец, 1984,1988 и многие другие).
Очень значительна и область применения биомаркеров (Biomarkers). Принципы лежащие в основе использования биомаркеров - анализ физиологического или биохимического ответа организма на воздействие загрязнителя. Биомаркеры - вещества индицирующие патологические изменения в органах и тканях, которые появляются при воздействии вредных факторов окружающей среды на организм. Наиболее известны разработки в этом направлении Международного института естественных наук (ILSI).
Одним из уже ставших классическим биоиндикационным методом считается метод Вудивиса (Woodiwiss, 1964, 1980) для оценки качества пресных вод в малых реках, основанный на анализе индикаторных таксонов макрозоо-бентоса. Аналогичные методики (Wilhm, 1967; Metcalfe, 1989;Lenat, 1988 и др.) разработаны как для других групп живых организмов, так и для биоиндикации наземных экосистем (Клауснитцер, 1990; Bohac, Fuchs, 1991).
В настоящей работе используется такой биоиндикационный параметр, как стабильность развития живого организма определяемая по степени нару-
шенности гомеостаза развития (Захаров, 1987), которая, в свою очередь, проявляется в возрастании флуктуирующей асимметрии морфологических структур организмов вида-биоиндикатора Основное преимущество этого параметра по сравнению с получаемыми всеми другими способами биоиндикации - относительная простота и высокая технологичность получения и использования биоиндикационной информации
С большой степенью вероятности можно утверждать, что мониторинг загрязнения среды химическими или физическими реагентами без привлечения анализа биологических систем не является полноценным экологическим мониторингом. Нельзя ограничиваться только им и тем более подменять им (что в настоящее время является широко распространенным заблуждением) понятие экологического мониторинга
Так как возникновение самой биосферы на Земле, ее развитие, устойчивость, возможность продолжения цивилизации зависят от совокупности живых организмов — биоты, ее деятельности, то среди всех типов мониторинга главенствующую роль, с точки зрения методологии, играет именно биологический мониторинг. В И Вернадский (1967) в учении о биосфере обосновал важное для мониторинга положение о том, что биота в процессе жизнедеятельности создает те биогеохимические круговороты материи и направляет потоки энергии, благодаря которым обеспечиваются, с одной стороны, необходимые условия для жизни (пища, энергия, экологический режим), с другой - автоматизм работы систем саморегуляции биосферы, обеспечивающих, в конечном счете, поддержание условий для продолжения жизни на Земле
В настоящей работе под термином «биомониторинг» понимается проводимый методами биоиндикации мониторинг качества, «здоровья» окружающей среды, ее отклонения от сбалансированного оптимума По сути, такой биомониторинг является составной частью (Рис 1) экологического мониторинга -как мониторинга экологических параметров среды и частью системы управления качеством среды
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ
Сборы материала, послужившего основой для написания диссертации, проводились на территории г Калуги и Калужской области, городов Дубны и Калининграда (ныне г. Королев) Московской области Сборы проводились автором лично, аспирантами Кафедры ботаники и экологии, сотрудниками Лаборатории биоиндикации КГПУ, студентами на полевой практике по биоиндикации (на территории г Калуги)
Всего за период с 1994 по 2001 года сделано и проанализировано 1486 выборок 12 видов растений и 12 видов животных В том числе 1407 выборок растительного материала, содержащие 50851 образец и 79 выборок животных содержащие 1749 экземпляров
Виды-биоиндикаторы, используемые в целях биомониторинга, должны соответствовать следующим критериям
- быть достаточно чувствительными к изменениям окружающей среды.
- быть массовыми видами, широко распространенными и многочисленными (доступными для массовых сборов); .
- быть удобными для сбора (коллекционирования), обработки и хранения;
- иметь легко определяемые и «хорошо читающиеся» (заметные, четкие) изменяющиеся признаки удобные в практической работе. -
Кроме того, для использования в практической рутинной системе экологического мониторинга виды биоиндикаторы должны быть доказательно исследованы и хорошо методически отработаны.
Большинство выбранных нами видов детально изучены как в природных, так и в лабораторных условиях в целом ряде фундаментальных и прикладных исследований, адекватность отклика измеряемых параметров на изменения экологической ситуации строго доказана; они успешно применяются как основные объекты в полевых исследованиях МФ «Биотест» и прочно зарекомендовали себя. Например, рыжая полевка - классический объект популяцион-ных и генетических исследований, зеленые и бурые лягушки рода Капа - популярный объект экологических исследований, генетика этих видов хорошо изучена, им посвящен целый цикл работ школы крупнейшего советского эколога академика С.С.Шварца (1969). Береза бородавчатая положительно характеризуется малой специфической чувствительностью к конкретным условиям и присутствует в средней полосе России практически везде.
Для сбора и обработки материала применялись методики предложенные МФ «Биотест» и Центром Экологической Политики России (Захаров, 1981,1997; Захаров, Кларк, 1993; Захаров, Крысанов, (ред.) 1996; Захаров и др., 2000) адаптированные (Стрельцов и др., 2000) с целью применения их для площадной оценки территорий и использования на полевой практике студентов и в научной работе школьников.
Для видов, использовавшихся впервые, были разработаны специальные методики по сбору, обработке, выделению морфологических признаков (пригодных для оценки стабильности развития по коэффициентам асимметрии) и последующему анализу.
Так как полученные результаты должны стать основой региональной системы биологического мониторинга, то учитывались специфические требования государственных природоохранных структур к оформлению выходной информации и возможность использования биоиндикационных параметров в системе экологического мониторинга.
Для компьютерной обработки материала, создания электронных биоиндикационных карт и включения в экологическую ГИС использовались разработанные нами ранее подходы и методики (Стрельцов, Шпынов, Шестако-ва, 1995; Шпынов, Стрельцов, Шестакова,1995, Шпынов, 1998; Шпынов, Стрельцов, 2000).
В качестве параметра биоиндикации и биомониторинга использовался показатель стабильности развития, определяющийся как коэффициент флуктуирующей асимметрии. Коэффициенты асиметрии вычислялись тремя способами, в зависимости от анализируемых признаков.
Для анализа асимметрии качественных признаков (в том числе фенов) используется оценка среднего числа асимметричных признаков на особь - ЧАП (Захаров, Крысанов, Пронин, 1996, Захаров и др, 1996, Чубинишвили, 1997)
т
-
пт
где: с - число особей, асимметричных по признаку «-численность выборки (л=сл+с5); /и-число исследуемых признаков
При оценке величины асимметрии по нескольким размерным признакам применяется интегральный показатель среднее относительное различие между сторонами на признак (Захаров, Крысанов, Пронин, 1996)
1(<и
-
пк
где,
к - число признаков Для анализа асимметрии по одному размерному признаку обычно используется показатель дисперсии (Захаров, 1987, Шпынов, 1998 )
з т
——
где-
м, =
ГЛАВА 3. ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНИМОСТИ МЕТОДА ОЦЕНКИ СТАБИЛЬНОСТИ РАЗВИТИЯ ПО АСИММЕТРИИ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА (ЗДОРОВЬЯ) ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Одна из основных проблем определения здоровья среды заключается в выборе метода биоиндикационных исследований, отвечающего комплексу требований
- сходство реакции исследуемого биологического вида с наибольшим числом других биологических объектов, т.к. здоровье экосистемы определяется суммой состояния ее составляющих;
- достаточно общий характер используемых показателей, которые должны давать информацию об изменениях состояния природных популяций;
- универсальность — возможность использования для оценки последствий разных типов антропогенного воздействия в отношении разных видов живых организмов;
- теоретическая обоснованность и предсказуемость реакции на внешнее воздействие;
- достаточная чувствительность, позволяющая выявлять даже незначительные последствия антропогенного воздействия;
- широкая распространенность биологического вида по всему ареалу;
- доступность для широкого использования;
- удобство и быстрота проведения измерений, простота аппаратуры. Соответственно, чем рациональнее сочетает в себе выбранный метод вышеприведенные, отчасти взаимоисключающие требования (с одной стороны, точности и подробности, а с другой простоты и экспрессности), тем выше его эффективность.
Из всего многообразия известных методов биоиндикационных исследований (Снакин, Мельниченко, Бутовский; 1992) (оценка биоразнообразия, бактериологические, биохимические и биоэнергетические методы и т.д), пожалуй, наиболее полно отвечает вышеприведенным критериям метод анализа флуктуирующей асимметрии, под которой понимаются (Van Valen, 1962) незначительные ненаправленные отклонения от строгой билатеральной симметрии. Флуктуирующая асимметрия является результатом неспособности организмов развиваться по точно определенным путям и определяется как следствие несовершенства онтогенетических процессов (Ludwig, 1932), при этом различия между сторонами не являются строго генетически детерминированными. Флуктуирующая асимметрия (в отличие от др. типов асимметрии) не имеет самостоятельного адаптивного значения, а является выражением незначительных ненаправленных нарушений симметрии, которые находятся в пределах определенного люфта, допускаемого естественным отбором и не оказывают ощутимого влияния на жизнеспособность (Рис.2.). Такое положение является вполне естественным, т.к. значительные различия между сторонами могут иметь место в природе лишь в том случае, если они носят приспособительный характер. Будет ли признак у конкретной особи строго симметричен или несколько асимметричен, определяется случайностью (средой); наблюдаются все переходы от полной симметрии до некоторого различия между сторонами, которые проявляются нерегулярно (Захаров, 1987).
Отмечаются и те случаи, когда в проявлении признака имеет место и направленная асимметрия, при которой как различие между сторонами, так и его направление генетически детерминировано. В этих случаях флуктуирующая асимметрия является отклонением от определенной средней асимметрии.
Выступая в качестве меры стабильности развития, она характеризует состояние морфогенетического гомеостаза - способности организма к форми-
Рис 2 Схема реализации генотипа в рамках нормы реакции как показателя стабильности развития
рованию генетически детерминированного фенотипа при минимальном уровне онтогенетических нарушений (Захаров, 1987; Zakharov, Graham, 1992, Zakharov, Yablokov, 1997, Захаров и др , 2000а), который в свою очередь говорит о степени соответствия условий среды требованиям организма То есть флуктуирующая асимметрия говорит о качестве среды, ее здоровье
Явлениями флуктуирующей асимметрии охвачены практически все билатеральные структуры у самых разных видов живых организмов Все многочисленные, исследованные В M Захаровым (1987) и многими другими исследователями, признаки обнаружили флуктуирующую асимметрию Даже для тех структур, которые при обшем поверхностном анализе могут быть оценены как полностью симметричные, при более тщательном рассмотрении выявляется та или иная степень выраженности флуктуирующей асимметрии
Флуктуирующая асимметрия одна из наиболее обычных и широко распространенных форм проявления внутрииндивидуальной изменчивости, величина которой может быть использована для характеристики индивидуальной и надындивидуальной изменчивости Таким образом, флуктуирующая асимметрия может быть охарактеризована как одно из наиболее обычных и доступных для анализа проявлений случайной изменчивости развития
Экспериментально было показано, что определенный уровень асимметрии (как отражение определенной стабильности развития) соответствует лишь определенным условиям среды и может быть совершенно иным (возрастает) при необычных условиях развития (Tebb, Thoday, 1954 (а,б), Beardmore, 1960) Такие данные были получены на растительных организмах (Jinks, Mather, 1955, Kojimaetal, 1955,Paxman, l956,Sueoka,Mukai, 1956,Davis, 1962; Davis, 1963,Roy, 1963, Sakai, Shimamoto, 1965a,6, Freeman, Graham, Emlen, 1994 ), на млекопитающих (Smookleretal, 1973, Siegel. Smookler, 1973, Siegel, Doyle, 1975 (а,б,в), Siegel et al, 1977, Doyle et al, 1977, Doyle, Johnston, 1977, Olsson et al, 1977 и др ), у рыб (Valentine et al, 1973, Ames et al, 1979, Рубан, Захаров, 1984идр), птиц (Захаров,
Кларк, 1993; Венгеров, 1997 и др.), насекомых (Clarke, Arthington, Pusey,1994; Groenendijk, Zeinstra, Postma, 1998; Smith, Crespi, Bookstein, 1997), земноводных и пресмыкающихся (Вершинин, 1990,1995; Chubinishvili, 1997; Nevillel 976; Sarre, Dearn, 1991).
Доказано совпадение величины флуктуирующей асимметрии у самцов и самок одного вида для насекомых, пресмыкающихся, рыб, млекопитающих (Staley, Green, 1971; Leary et al., 1983; Pankakoski, 1985; Yablokov et al., 1970; Zakharov, 1981; Захаров, Зюганов, 1980; Захаров, 1984; Захаров, 1976; Борисов и др., 1982).
Биоиндикационные исследования, проводившиеся с 1994г. как непосредственно автором, так и сотрудниками Лаборатории Биоиндикации КГГГУ под руководством автора доказательно иллюстрируют и, соответственно, подтверждают высказанные выше принципиальные положения. Так, четко проявляется связь флуктуирующей асимметрии листьев тополя с суммарной концентрацией химических элементов, выраженной в долях ПДК (Рис. 3).
Рис.3. Тренды значений коэффициента асимметрии и суммарного загрязнения почвы (в долях ПДК) в одних и тех же точках на территории города Калуги.
Сравнительный анализ флуктуирующей асимметрии листьев тополя бальзамического и кислотности почвы на глубине 0-5 см в произвольных точках на территории города Калуги, показал достаточно высокую взаимосвязь коэффициента асимметрии и кислотности почвы в одних и тех же выборках, при этом значение коэффициента корреляции составило: г = -0,61.
Результаты, подтверждающие соответствующие изменения флуктуирующей асимметрии, получены при анализе степени воздействия автомобильной трассы на асимметрию ячменя (Рис. 4.) и березы повислой произрастающих на разных расстояниях от трассы и в условиях разной защищенности. Подтверждается зависимость асимметрии березы повислой от степени радиационного загрязнения территории. Проводились анализы взаимосвязи флуктуирующей асимметрии двух видов рдеста и зеленых лягушек и влияния урбанизированных территорий на некоторые реки Калужской области (Рис. 5) и некоторые другие иссле-
•© -о
■© -О)
•0 -ф
ПОПЕ
Саам» риямшшм «ы»ор«ичмчи, пД»гчи», попт щи
Рис.4 Зависимость уровня стабильности развития растений ячменя от пространственного расположения и защищенности
водной среды по стабильности развития зеленых лягушек Я. К1сЬЬилс1а
дования Все они показали, что живые организмы отвечают на все проанализированные отклонения своей среды обитания от условий благоприятности повышением значений коэффициента асимметрии анализируемых признаков Соответственно, анализ изменения этого показателя может быть использован для оценки здоровья среды и проведения экологического мониторинга
ГЛАВА ¿"МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОИНДИКАЦИИ В1 1_СИСТЕМАХ БИОМОНИТОРИНГА РАЗНОГО УРОВНЯ I
По результатам исследований разработана разномасштабная 3-х уровне-вая (рис.6.) система оценки биологических показателей качества среды.
Первый масштабный уровень применяется для больших территорий (область, край, район), то есть это уровень регионального биомониторинга. Причем точки располагаются в местах наименее подверженных антропогенному влиянию. Таким образом в масштабах Калужской области региональный биомониторинг—это фоновый биомониторинг. Наблюдения (выборки) проводятся в сравнительно небольшом количестве реперных точек (40-60), располагаемых на однородных участках. Степень однородности предварительно определяется на основании всего массива уже имеющихся данных о состоянии природной, экономической и социальной сред. Так для Калужской области общей площадью 2978,1 га (40% лесистости, традиционно аграр- Рис.6. Схема разномасштабной
ный регион) после тщательно про- (трехуровневой) системы биомониторинга
/ч "
1. V .' Л-1 А-\
анализированной ситуации в 10 модельных точках, было определено общее количество наблюдательных точек — 60 для всей территории. В том числе 40 в одних и тех же пунктах, а остальные в разные годы в разных пунктах. Дальнейшие мониторинговые наблюдения подтвердили достаточность именно такой (Рис.7.) наблюдательной сети. Принятое общее количество плановых ста-
Рис.7. Схема размещения точек биомониторинга по территории Калужской области
ционарных реперных наблюдательных точек на территории Калужской области и их конкретное, равномерно-рассыпанное расположение (Тикунов В С, 1997) можно считать оптимальным, т е необходимым и достаточным для получения объективной оценки, поскольку
Имеется возможность составить представление о каждом участке, имеющем какие-либо природные или антропогенные особенности
а) Расположение стационарных точек охватывает все основные типы имеющиеся на территории Калужской области природно-ландшафтных комплексов геоботанических (подзона смешанных и подзона широколиственных лесов) и физико-географических провинций (Смоленско-Московская, Днепровс-ко-Деснинская и Среднерусская, что отражает весьма заметные природные контрасты, влияющие на деятельности человека, особенно сельскохозяйственную)
б) В расположении точек учтены как административное деление Калужской области, так и особенности распределения по территории области плотности населения и его промышленной деятельности Наиболее заселенными и наиболее промышленно развитыми являются северо-восточные районы, менее развиты северо-западные и южные районы, расположенные вдали от железных дорог и промышленных центров Наблюдательные точки мониторинга присутствуют в каждом административном районе области
в) Расположение точек предусматривает наблюдение за «радиоактивным следом» катастрофы Чернобыльской АЭС Отбор проб предусмотрен в зонах с плотностью загрязнения от 5 до 15 Ки/км2 (находятся в Жиздринском, Ульяновском и Хвастовическом районах), в зонах с плотностью загрязнения от 5 до 15 Ки/ км2 (указанные районы, а также Думиничский, Кировский, Куйбышевский, Козельский, Людиновский) и в зонах, не затронутых радиоактивным заражением
г) Стационарные наблюдательные точки расположены на территориях основных ООПТ. заповедника «Калужские засеки» (3 точки) и национального парка «Угра» (5 точек), занимающих более 6 % площади Калужской области
д) Точки присутствуют в зонах, наиболее экологически благоприятных для производства продовольственной продукции По данным ВНИИ Молочной промышленности сырьевые зоны для производства продукции детского питания, с учетом состава почв, состава подземных и поверхностных вод, геологических аномалий, техногенных факторов, радиационной обстановки, в Калужской области расположены в Малоярославецком (южнее г Малоярославца), Из-носковском (северо-восточнее с Износки), Медынском, Мосальском и Тарус-ском районах
В качестве основного вида-биоиндикатора для многолетних наблюдений использовалась береза повислая
Биоиндикационная оценка территории была проведена тремя картографическими методами методом изолиний, методом районирования по экологической однородности и методом районирования по экологическим баллам
Анализ полученной карты изолиний (Рис 8 ) позволяет выделить на территории области зоны экологического комфорта и неблагоприятные участки
Две обширные зоны с различными степенями отклонения от экологической благоприятности расположены широкая полоса вдоль юго-западной границы Ка-
лужской области и большое пятно в центре, смещенное к северозападной границе.
Положение первой из вышеуказанных зон экологического дискомфорта объясняется радиоактивным загрязнением территории в результате катастрофы на ЧАЭС.
Вторая зона экологической неблагоприятности в большой степени совпадает с традиционно, на протяжении столетий наиболее освоенными и эксплуатируемыми сельскохозяйственными угодьями Калужской области - Мещовским опольем. Вероятная причина неблагоприятности - неоптимальное использование химических удобрений и ядохимикатов, на протяжении многих лет распространяющихся и накапливающихся как на сельскохозяйственных полях, так и далеко за их пределами.
Два других метода картографического анализа дают более грубые результаты. Эти методы, вероятно, будут представлять больший интерес для практической деятельности как достаточно жестко, но понятно для управленцев, разграничивающие территорию по степени оптимальности (особенно это проявляется при районировании по 5 балльной шкале Захарова - разработана МФ «Биотест» и Центром экологической политики России»),
Второй масштабный уровень - для населенных пунктов, участков с большой антропогенной нагрузкой и аномальных территорий, как определенных на основании анализа экономико-географических данных, так и выявленных в ходе исследований 1-го уровня. Местность покрывается большим количеством точек, в которых анализ состояния живых организмов проводится по отдельной, менее трудоемкой методике. Этот уровень позволяет подробно охарактеризовать градиент качества среды на всей площади рассматриваемого участка методом построения изолиний.
Наблюдательные точки на обследуемой территории располагаются по возможности максимально равномерно. На основании опыта работ по сплошной оценке территории городов Дубны, Королева (бывший Калининград) и многолетних исследований в городе Калуге, достаточное количество точек отбора проб на территории города, в среднем, - 3-4 точки на 1 км2. Общее количество наблюдательных точек в городе Калуге в 1995г составило 300. В последующие годы их число снизилось до 200. Как показывает практика, для биоиндикации этого уровня наиболее пригодны растения. На территории городов использовались такие древесные растения как: клены остролистный и ясенелистный, береза
Рис. 8. Биоиндикационная карта Калужской области, построенная с использованием изолиний. 1997г.
бородавчатая, тополь бальзамический Так как средние видовые значения асимметрии различны, то анализ проводился двумя способами 1 Сравнивались биоиндикационные карты города составленные по каждому виду в отдельности 2 Вычислялся относительный коэффициент асимметрии для всех анализируемых видов и по его значениям строилась биоиндикационная карта города Второй способ оказался удобнее
Анализ пространственного распределения значений коэффициента флуктуирующей асимметрии исследованных видов растений на территории гКалу-ги (Рис 9) выявляет экологическую разнородность качества среды и позволяет определить степень отклонения от экологического оптимума в каждой конкретной точке территории
- Трлшсрнаяш^альк^млмсрйданзтсйрто^игКал)»'
Рис.9 Трехмерная биоиндикационная модель города Калуги 1997г
Другим примером сплошной оценки может служить результат обследования территории станции подземного хранения газа, расположенной в пригороде Калуги Анализ модели, построенной по полученным биоиндикационным данным (биоиндикатор —береза повислая) позволяет выделить на территории калужского газохранилища (рис 16) участки экологического комфорта и участки с существенным понижением экологического здоровья окружающей природной среды
Третий масштабный уровень используется при необходимости определения конкретного антропогенного источника загрязнения среды Примеры 3-го масштабного уровня биоиндикации рассмотрены ранее в 3-й главе Причем для уточнения конкретного лимитирующего неблагоприятного фактора, действующего от анализируемого источника, на 3-ем уровне биоиндикационное исследование должно быть дополнено анализом химических и физических параметров и метеоданными
Таким образом, реперные точки (первый уровень) позволяют укрупнен-но оценить территорию региона в целом и выявить «больные места», а определение границ последних и локализация источников неблагоприятности достига-
ется сплошным анализом (2-й масштабный уровень) площадей и локальной оценкой отдельных (3-й масштабный уровень) объектов Именно такая система мониторинга в трехуровневом масштабе, с концентрацией усилий на неблагоприятных участках и подключением дорогостоящих методов анализа лишь на последнем этапе, является наиболее оперативной и экономически выгодной В сочетании с другими достоинствами биомониторинга - направленностью на живые организмы (в т ч человека) и интегральностью - разномасштабность делает разработанную систему биомониторинга, пожалуй, единственной реально доступной и осуществимой в условиях современной экономики
ГЛАВА 5.ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ БИОМОНИТОРИНГА
Одной из основных задач современного экологического мониторинга является создание единого информационного пространства, которое может быть сформировано на основе использования современных геоинформационных технологий Интеграционный характер географических информационных систем (ГИС) позволяет создать на их основе мощный инструмент для сбора, хранения, систематизации, анализа и представления информации
ГИС имеют такие характеристики, которые с полным правом позволяют считать эту технологию основной для целей обработки и управления мониторинговой информацией
Большой объем информации, характерный для регионального мониторинга, зачастую из-за трудностей восприятия и комплексного ее характера не может помочь решить проблему, пока она не будет визуализирована на географической карте География при этом является связующим звеном информации, поступающей из разных источников Помещая информативные данные на карту можно уловить закономерность распределения объектов или явлений, проследить их изменение в пространстве и во времени, сопоставляя различные данные обнаружить вызывающие и сопутствующие процессы, сделать определенные выводы и создать математическую модель При этом графическое представление данных, помещенных на карту, воспринимается намного лучше, чем большое количество различных графиков и диаграмм Поэтому многие исследователи-экологи пришли к необходимости использования комплексных картографических систем (ГИС технологий) как основного инструмента в своей деятельности
Любые карты содержат информацию, полезную для экологических исследований, которую можно интерпретировать в «экологическом аспекте» Это, однако, не значит, что любую карту можно назвать экологической Содержание экологических карт должно отражать разносторонние связи растений, животных и человека с природной средой Иными словами, они должны давать оценку влияния компонентов внешней среды на организм и оценку состояния организмов как результат этого влияния С другой стороны, они могут отображать виды и степень влияния организмов на компоненты внешней среды и оценивать состояние компонентов (Сладкопевцев, 1994)
Региональная экологическая ГИС Калужской области в настоящее время находится в стадии становления. Хотя в региональном биологическом мониторинге мы уже используем ГИС технологии в виде составления биоиндикационных карт и сравнительного анализа их по годам, а также сравнении их с другими картами Калужской области (например почвенной или геоботанической, о чем будет сказано ниже). Всего на данный момент создано 56 биоиндикационных карт и сформированы соответствующие им базы данных. Более подробно, как о едином целом, можно говорить только о блоке «Экология» муниципальной ГИС города Калуги, которая в основном уже создана.
Графические данные обрабатываются в программной оболочке Maplnfo, атрибутивные данные обрабатываются в Ms Access. Графические данные в виде объектов объединены по тематике в слои, определенные комбинации слоев в совокупности образуют карту (Рис. 10). На основе географических координат точек сбора и расчетных биологических показателей методом интерполяции вычисляется цифровая матрица математической поверхности распределения рабочего показателя на обследуемой территории. Полученная вычисленная поверхность накладывается на географическую (топографическую) карту территории в виде изолиний. Такой подход позволяет сравнивать
между собой пространственные распределения показателей, рассчитанные по несовпадающим в пространстве точкам и дает возможность интегральной оценки качества среды. Поскольку получаемые поверхности представляют собой цифровые матрицы, их можно вычитать, складывать и подвергать корреляционному анализу, т.е. получать из имеющегося материала дополнительную информацию, позволяющую уточнить и углубить экологическую оценку ситуации. Корреляционный анализ позволяет, также, выявить связи с результатами полученными другими методами анализа этой территории. Из карты можно вызвать информацию об объекте (или группе объектов) из внешней базы данных (МарМо, 1997).
Функционально тематические данные можно разделить на две группы:
1. содержащие информацию о загрязнителях окружающей среды и
2. отражающие ответ среды на загрязнение.
В работе с ГИС наиболее рациональным является комплексный подход— выяснение пространственных характеристик состояния здоровья среды и, затем, выявление причин, по которым это здоровье где-либо снижено. Все полученные данные хранятся в базе данных. Анализ поступающих данных проводится периодически (ежегодно, поквартально) внутренней структурой ГИС, обозначенной как «Экологический мониторинг». Анализ данных проводится в несколько этапов:
Рис. 10. Примерная схема связи графических и атрибутивных данных
- разбивка данных по тематике,
- тематический анализ с созданием отчета и тематической карты,
- анализ общего состояния по совокупности тематических карт,
- выявление динамика состояния территории по результатам текущего и предыдущих анализов,
- вывод общего заключения о состоянии среды по результатам проведенных анализов,
- выработка рекомендаций по улучшению этого состояния Результаты анализов и рекомендации поступают в Комитет природных
ресурсов и охраны окружающей среды городской Управы для принятия решений по улучшению, стабилизации или минимизации ухудшения состояния (здоровья) окружающей среды (Рис 11)
Предприятия Гидромет СЭС Горздрав
г учреждения
Платежи вводный Вода 0тходы
' База данных
ЭКОМОНИТОРИНГ
Био Мед Воздух Вода Почва
ГИС
Интегральный анализ природной среды прогноз
• ™ ~ * ~ " •** Администрация
Поток информации {относительно потребителя)
- Входящая информация " Исходящая информация
Рис 11 Схема движения информации в системе муниципальной ГИС "Экология г Калуга"
Сопоставление результатов экологического районирования территории, периодически получаемых в ходе выполнения мониторинговых работ, позволяет установить и описать динамику изменения здоровья окружающей среды в каждой точке рассматриваемой территории
Наиболее наглядно сравнительный временной анализ результатов биоэкологического картографирования может быть получен в виде карты динамики качества среды (Рис 12)
Рис. 12. Итоговая карта сравнения биоиндикационных карт города Калуги за 1996 и 1997г. Зеленым цветом обозначены территории, где произошло улучшение экологической ситуации (уменьшились значения коэффициента асимметрии), желтым - ухудшение.
При анализе карты динамики достаточно четко выделяются территории, где происходит улучшение экологической обстановки (на карте показаны различными оттенками зеленого) и территории с ухудшением экологической ситуации (различные оттенки желтого). Приведенная карта позволяет сделать вывод о том, что за годичный цикл наблюдений существенных изменений городская среда в целом не претерпела: на подавляющей части территории г.Калуги изменения коэффициента флуктуирующей асимметрии незначительны (в пределах ±0,005). При этом, однако, отмечались как положительные, так и отрицательные локальные изменения.
Динамичность биологических систем любого уровня организации во времени позволяет использовать их для решения ряда задач прикладного характера. Поэтому периодические наблюдения за динамикой качества природной среды (биомониторинговые наблюдения) с приоритетом оценки биологических параметров имеют важное теоретическое и практическое значение (Безель и др., 1992).
В течение шести лет (1996 - 2001 гг) нам и проводились исследования уровня стабильности развития березы бородавчатой (Betula pendula Roth ) на территории Калужской области в общей сложности в 20 наблюдательных точках (Рис 13) Сопоставление динамики качества среды в этих точках показывает устойчивое снижение разброса значений коэффициентов асимметрии за последние годы То есть, в точках с более высоким качеством среды оно снижается, а в точках с более низким качеством среды оно повышается Это явление требует специального дополнительного исследования Но уже сейчас можно сделать предположение о связи данного явления с изменением климата на исследуемой территории, где, по данным ведущего специалиста ВНИГМИ МЦ Д (г Обнинск) доюхэра географических наук В А Семенова (устное сообщение), именно в последние годы наблюдается аналогичная картина по параметру максимальных отрицательных зимних температур
X X
£ 2 5 X
о
4* X
ах
•е-
Рис 13 Тренды изменения значений коэффициентов асимметрии березы повислой в одних и тех же точках на территории Калужской области за 6 лет
Применение математических (интерполяционных) моделей открывает новые возможности пространственной визуализации различных характеристик Поскольку каждый год имеет свои особенности погодные условия, количество солнечных дней, количество осадков, температура и т д , оценку распределения и динамики коэффициентов асимметрии на территории региона наиболее целесообразно проводить относительно фоновых значений Под фоновыми значениями понимается наиболее часто встречаемые значения, которым соответствует определенная мода (Мо) Такие модальные (фоновые) значения показывают общую характеристику года Вычитание значений моды из значений коэффициентов позволяет построить модели распределения рабочего параметра относительно фонового При этом характер распределения не меняется, изменяется только численная величина данных (высота математического «рельефа» модели), они уменьшаются на величину фоновых значений Однако общая модель (относительно модальных значений) при этом уже меняется и является более адекватной.
т.к. исключается влияние конкретного года (погоды и т.д., Рис.14). Возрастание значений коэффициента асимметрии по годам относительно именно фоновых значений свидетельствует об ухудшении экологической ситуации, уменьшение -об улучшение ситуации.
Рис. 14. Получение общей модели биоиндикационной оценки качества среды
Математическая интерполяция дает, также, возможность построить модель значений статистической ошибки коэффициента асимметрии и граничные карты достоверного интервала значений. Граничные карты построены методом вычитания и суммирования значений статистической ошибки из общей модели, что позволяет учитывать достоверность получаемых выводов.
Моделирование и прогнозирование экологической ситуации является одним из важнейших вопросов при проведении экологического мониторинга. Корректно рассчитанный прогноз позволяет предсказывать появление неблагоприятных участков на исследуемой территории и своевременно принимать решения.
В отличие от достаточно изученного колебания численности популяций в различных системах («хищник-жертва», система «эпидемия» и др.), интегральные показатели, такие как показатель асимметрии, трудно поддаются математическому моделированию, но имеют гораздо большее значение для мониторинговых работ. Для прогнозирования экологической ситуации на определенной территории необходима площадная оценка с определенной периодичностью (площадной мониторинг).
Математический аппарат применяемого нами метода позволяет производить прогнозирование экологической ситуации на основе биоиндикационных карт. В простейшем случае значения рассматриваются как многомерная функция, изме-
няюшаяся во времени Применяя регрессионный анализ к каждому узлу числовой матрицы в его временных отображениях можно построить последующие временные значения Однако реальная экологическая обстановка очень динамична и неоднородна пространственно, поэтому для выяснения основных закономерностей и создания достоверной математической модели требуется длительное время, по мнению некоторых авторов для «хорошей» оценки временного ряда необходимо иметь тысячи и десятки тысяч наблюдений (Компьютерная биометрика, 1990) К тому же экологическая обстановка в городе в основном зависит от антропогенных факторов большую часть которых составляет влияние предприятий и автотранспорта, а при создании математических моделей необходимо приходится учитывать все значимые факторы Созданная нами методика площадного моделирования экологической ситуации по данному показателю, позволяет получать числовые матрицы распределения показателя по исследуемой территории за каждый год Применив общие принципы регрессионного анализа к этим матрицам можно построить и оценить прогностическую модель Для расчета прогноза в Лаборатории биоиндикации КГТГУ была создана специальная компьютерная программа, позволяющая находить уравнение регрессионной функции для каждой из связанных между собой ячеек чистовой матрицы Пространственное моделирование экологической ситуации (по биологическим показателям) по результатам биомониторинговых работ 1995-1997гг было положено в основу экологического прогноза в первом прибли-жешш (Стрельцов и др, 1997) Следует уч нтывать, что, точность его на данном этапе недостаточно гарантирована, поскольку для получения достоверного прогноза необходимы данные ежегодных наблюдений в течение 5-15 легв зависимости от интенсивности изменения экологической обстановки Однако в целях совершенствования методик и математического аппарата прогнозирования целесообразно было начать такую работу возможно раньше Поэтому на основании обследований 1995-97гг с применением математической регрессионной модели рассчитан прогноз развития экологической ситуации на 1998г (Рис 15)
Рис 15 Прогноз экологической ситуации в 1998г по результатам биоиндикационного анализа 1995, 1996 и 1997 годов (справа) и реальная ситуация в 1998г (слева)
Сравнительный анализ биоиндикационных карт с материалами других оценок окружающей среды для экологического мониторинга
Именно использование ГИС в виде карт и баз данных позволяет сравнивать между собой разные параметры среды, имеющие сходные пространственные привязки (координаты) и делать вывода о причинах и степени влияния тех или иных параметров среды на ее качество.
На модели оценки качества среды территории Станции подземного хранения газа, можно выделить четыре участка с существенно пониженными экологическими условиями, эти участки соответствуют графическим пикам: три участка расположены несколько ближе к южной границе газохранилища и один, наиболее обширный и аномальный,—в самом центре территории газохранилища. Сопоставление карт экологических характеристик изученной части территории газохранилища, полученных биоиндикационным и геолого-химическим методами, показывает (Рис. 16), что все выявленные в ходе настоящей работы участки экологической неблагоприятности располагаются на почвах, содержащих аномально высокие концентрации углеводородов в почвенном воздухе. На этом основании можно с большой долей уверенности констатировать, что нарушение экологического здоровья на обследуемой территории вызвано химическим загрязнением почвы — присутствием угле водоро-дов в концентрациях, в десятки тысяч раз превышающих обычную норму.
При сравнении результатов биоиндикации территории города Калуги с данными о распределении выбросов от автомобильного транспорта выявлено, что расположение участков и пятен с высокими баллами экологической неблагоприятности коррелирует с расчетным распределением в г.Калуге выхлопных газов автотранспорта и промышленных выбросов, с содержанием тяжелых металлов в почве, но границы неблагоприятных участков, их величина и расположение заставляют пересмотреть традиционные представления о влиянии промышленных загрязнений. Повышенная неблагоприятность возникает, в большинстве случаев, при взаимодействии разных сочетаний антропогенных факторов. При этом в некоторых
Рис. 16. Сравнение биоиндикационной карты территории станции подземного хранения газа и геохимической карты результатов анализа содержания углеводородов в почвенном воздухе.
случаях окружающая природная среда, благодаря своей способности к самоочищению и адаптации, относительно безболезненно переносит соседство с пром-зонами, сохраняя жизнеспособность
Основными критериями экологического благополучия территорий являются, все же, качество жизни человека и уровень его здоровья. Именно категория здоровья рассматривается в настоящее время как индикатор соответствия экологических характеристик и научно-технического прогресса Ю П Гичев (1998) рассматривает здоровье человека как основной биоиндикатор экологического риска и важную составную часть экологического мониторинга
Реакция человека на существенные изменения окружающей среды выражается в форме различных экологообусловленных заболеваний Наиболее чувствительным к неблагоприятному влиянию окружающей среды на здоровье является, в силу своих анатомо-физиологических особенностей, детский организм (у ребенка быстрее, чем у взрослого, возникают перенапряжение и истощение адаптационных механизмов, значительные изменения функций органов и систем и т д) Ниже приводятся результаты, получены в процессе проведения анализа детских экопатологий на территории г Калуги с использованием площадного анализа ГИС-технологий Эти исследования были поддержаны грантом РГНФ № 00-06-31001 а/Ц.
Как видно из сравнительного анализа полученных картографических результатов анализа пространственного распределения детской заболеваемости и биоиндикационного районирования территории города Калуги по стабильности развития древесных растений (рис. 17), тенденция изменения во времени случаев детской заболеваемости совпадает с изменением по годам экологической ситуации, зафиксированной системой экологического мониторинга Суммарная заболеваемость экопатологиями на территории отдельных поликлиник снижается (изменение красного цвета на желтый), одновременно по результатам биоиндикации на основе анализа стабильности развития, наблюдается улучшение на этих участках города качества среды.
Такие картографические модели с границами детских поликлиник дают возможность нагляднее представить соотношение экологической ситуации отдельных территорий по годам, что очень важно для временного анализа на территории города, хотя такое административное районирование города не отражает пространственных закономерностей медико-географического характера и проигрывает в привязке участков к конкретной географической местности
ГЛАВА 6. ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ РЕГИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИКАЧЕСГВА СРЕДЫНА ОСНОВЕ БИОИНДИКАЦИИ
В ходе работ по созданию модели биомониторинга был разработан универсальный алгоритм сбора, занесения, хранения и обработки биологических данных, включающий в себя как стандартные, широко применяемые компьютерные программы, так и специально нами созданные программные модули. Обработка материала проводится в несколько этапов1 I. Сбор (коллекционирование) первичного биологического материала 2 Снятие (замеры) определенных биологических параметров у собранных
Динамика распределения значений суммарного показателя заболеваемости детей до 14 лет зколатологияыи (по классификации Ю.П.Гичева) по территориям филиалов поликлиник г. Калуга в 1995-1998 гг.
Рис. 17. Сравнение динамики распределения детских экопатологий и биоиндикационного районирования территории города Калуги (1995-1998гт.)
видов-биоиндикаторов
3 Первичная обработка числовой информации и занесение числовых кодов признаков в специально разработанную общую компьютерную базу данных в определенном порядке
4 Расчет специфических биологических показателей (коэффициенты флуктуирующей асимметрии)
5 Статистическая обработка
6 Пространственный (картографический) анализ полученных результатов
7. Временной анализ результатов на основе сопоставления периодически получаемых мониторинговой информации, выявление динамики процессов
8 Составление прогноза (при наличии достаточной количественной и качественной исходной информации)
Применяемая методика анализирует состояние исследуемой территории и динамику процессов происходящих на ней, в зависимости от характера используемых данных (не только биологических) Методика содержит определенную долю приближений, но благодаря простоте и быстроте (в компьютерном исполнении) пригодна как тест-метод
Весь алгоритм обработки числовых данных (кроме снятия замеров) реализован на основе компьютерного программного обеспечения стандартный набор Microsoft Office Excel и Access для ведения и редактирования базы данных, созданная нами программа Vespa для проверки данных и расчета специализированных показателей, Surfer для расчета математической поверхности, AutoCad для обработки этой поверхности, стандартная Mapinfo и авторская MapPomt (автор Шпынов А В ) для создания географических и биоиндикационных карт
В основе методического обеспечения системы биологического мониторинга на основе анализа стабильности развития лежат разработки научного коллектива под руководством д б н , чл -корр АН РФ В M Захарова и авторские разработки, которые получили одобрение и поддержку как региональных природоохранных структур, так и в системе Главного управления аналитического контроля МПР
Нормативно-правовая база для проведения экологического мониторинга в Калужской области кроме общеизвестных федеральных законов и Постановления Правительства РФ от 24 11 93 г № 1229 «О создании Единой государственной системы экологического мониторинга» включает следующие документы
- Приказ Министра окружающей среды и природных ресурсов от 8 7 93 г № 131 «О создании региональных систем экологического мониторинга на территории Калужской области, Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского автономных округов»
- Постановление Главы администрации Калужской области от 3 04 95 г № 105 «Об утверждении положения о территориальной системе экологического мониторинга Калужской области и об упорядочении сбора и хранения данных о состоянии окружающей среды и природных ресурсов»
Перечисленные документы являются юридической основой предлагаемой автором системы регионального биомониторинга В настоящее время группой специалистов, возглавляемой автором, по поручению Законодательного Собрания Калужской области разработан проект Закона «О территориальной систе-
ме наблюдений за состоянием окружающей среды в Калужской области». Данный законодательный акт предназначен для создания организационно-правовых и финансово-экономических основ формирования и обеспечения функционирования территориальной системы наблюдения за состоянием окружающей среды на территории Калужской области, в том числе регулирует вопросы взаимодействия между различными органами, учреждениями и природопользователями, осуществляющими наблюдение за состоянием окружающей среды в рамках этой системы, а также обеспечения конституционных экологических прав граждан, проживающих на территории области. В статье 1 впервые в юридической практике вводится понятие «здоровье среды», в статье 18 закреплены права граждан и общественных организаций на участие в мониторинге, а в статье 19 закрепляется обязательное использование полученной экологической информации. Кроме того предлагается внести дополнения в «Положение об экологическом мониторинге Калужской области», определяющие инфраструктуру биомониторинга и функцию биомониторинга как мониторинга здоровья среды.
К сожалению, упразднение Госкомэкологии России в 2000 году привело к наблюдающейся в настоящее время дезорганизации государственной природоохранной деятельности. Это сказалось негативно и на системе территориального экологического мониторинга, в частности, были приостановлены работы по обмену данных и обработке информации о загрязнении окружающей природной среды. Все элементы ТСЭМ остаются разобщенными, отсутствует межведомственная и инфраструктурная координация.
В качестве выхода из сложившейся ситуации предлагается поручить ведение биологического мониторинга научно-производственным организациям. Так Центр Экологической Политики России предлагает биомониторинг на территории России вести силами заповедников. В Калужской и некоторых других областях более реальной силой являются биологические структуры ВУЗов, которые есть практически в каждом регионе. В таком случае инфраструктура регионального экологического мониторинга будет выглядеть следующим образом (на примере Калужской области) (Рис. 18).
Такая система, кроме прочих, имеет еще и то преимущество, что биомониторинговая информация будет выходить на территори-- альные Управления природ-
ных ресурсов и охраны окружающей среды МПР, но не зависеть от их состояния, т.к. при всех реформах природоохранных структур в России государственные ВУЗы продолжали и продолжают существовать. При этом решается и вопрос кадрового обеспе-
/ ЦЕНТР '
ПДОМЕТЕОРОКГ1М ИИОНМ0РМГА ШРУЖМОЩЕЙ
«« О"*"_______
Рис. 18. Управление ТСЭМ.
чения биомониторинга
Таким образом, разработанная, апробированная, внедренная и действующая в природоохранной практике Калужской области в течении нескольких последних лет система регионального биомониторинга может служить основой для создания простого и эффективного инструмента контроля здоровья окружающей среды в федеральном, так и в глобальном масштабах
ВЫВОДЫ
1 На основании результатов авторских исследований, а так же многочисленных публикаций как отечественных, так и зарубежных, можно считать доказанным, что живые организмы отвечают на все проанализированные антропогенные отклонения среды обитания от условий благоприятности повышением значений коэффициента асимметрии анализируемых признаков Соответственно, анализ изменения этого показателя может быть использован для оценки качества среды и проведения экологического мониторинга
2. Многолетний анализ разнообразного биологического материала показал, что стабильность развития организмов, определяемая по уровню флуктуирующей асимметрии, является оптимальным с точки зрения методологии и технологии параметром биоиндикации и биомониторинга, данный параметр, в отличие от многих других биоиндикационных показателей, определяется во всех типах как наземных, так и водных экосистем
3. Исследования выбора расположения наблюдательных точек в зависимости от конкретных целей, выбора видов биоиндикаторов, методов сбора и обработки биологического материала, формирования компьютерных баз данных, создания электронных тематических карт, сравнительного анализа биоиндикационных карт для целей интегральной оценки здоровья среды, составления прогнозов динамики качества среды позволили разработать единый алгоритм биомониторинга, предусматривающий определенные наборы методов на разных стадиях сбора и обработки биоиндикационного материала, ориентированные на использование ГИС-технологии
4 По результатам исследований предложена, апробирована и внедрена в практику универсальная разномасштабная трехуровневая система биоиндикации и биомониторинга на основе анализа стабильности развития живых организмов, которая позволяет в зависимости от поставленных задач
а) локализовать конкретный объект антропогенного или природного негативного воздействия,
б) провести детальный сплошной анализ ограниченной территории, позволяющий выделить неоднородность среды и отдельные аномалии на исследуемом участке,
в) интегрально оценить достаточно большой регион (территория ООПТ, административного района, области или другого субъекта Федерации) и определить основные тенденции динамики качества среды по реперным точкам
5 Проведенный площадной анализ (локальный масштабный уровень) ин-
тегрального показателя качества среды на территории города Калуги (а так же городов Королева и Дубны Московской области) показал неоднородность исследуемых участков и позволил провести районирование по качеству среды, как с помощью изолиний (по значениям коэффициента асимметрии), так и применяя балльную оценку. Результаты исследований регионального масштабного уровня продемонстрировали реальную возможность выделения разнокачественных участков территории всей Калужской области.
6. Показано, что необходимой и обязательной системообразующей частью регионального биомониторинга (как и экологического мониторинга) является ГИС, с помощью которой формируются базы данных мониторинга, создаются тематические электронные карты, выявляется динамика изменения качества среды на территории региона и составляются прогнозы.
7. Отработано применение ГИС-технологии позволяющей получать биоиндикационные карты с интегральной оценкой здоровья среды обследуемой территории, и с математической точностью сравнивать между собой отдельные электронные карты, проводя районирование по качеству окружающей среды в автоматическом режиме с разной степенью точности (актуализации).
8. На основании многолетних (с 1996 года по настоящее время) наблюдений за качеством среды и ее оценки, выявлены тренды изменения природной среды на территории Калужской области в опорных точках по показателю стабильности развития (коэффициенту асимметрии) и выявлена динамика здоровья среды на основе анализа биоиндикационных карт Калужской области. Продемонстрировано составление площадного прогноза динамики качества среды на территории города Калуги, как пример одной из возможностей ГИС.
9. Проведенные исследования позволили разработать и реализовать в структуре Калужского городского комитета по охране окружающей среды и природных ресурсов блок «Экологический мониторинг» для муниципальной ГИС «Калуга», в основе которого лежат многолетние биомониторинговые исследования.
10. С 1998г авторская региональная система биологического мониторинга на основе анализа стабильности развития, используется Главным управлением природных ресурсов и охраны окружающей среды Калужской области в качестве подсистемы рекогносцировочной интегральной оценки здоровья среды в территориальной системе экологического мониторинга.
11. Предлагаемая региональная система биомониторинга может быть рекомендована в качестве типовой основы ТСЭМ, дающей интегральную характеристику качества среды, для всей Центральной части России, и, возможно, для любых природных зон страны.
12. Реальное функционирование системы биомониторинга как подсистемы регионального экологического мониторинга возможно при условии обеспечения нормативно-правовой основы в виде: регионального «Закона о территориальной системе наблюдений», регионального «Положения о ТСН» и унифицированной, утвержденной МПР методики основанной на анализе стабильности развития, как универсальном экосистемном параметре.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Ананьев С Н Технологическая схема биомониторинга / С Н Ананьев, А.Б. Стрельцов, Г А Шестакова, А В Шпынов // Антропогенные воздействия и здоровье человека Тез докл II Всерос науч-практ конф Калуга, 1995 -С 5
2 Барсук И А Экологическая обстановка в Калининграде здоровье населения и окружающая среда (Методика получения, обработки и анализ результатов) / И А Барсук, Ю Г Беломытцев, О И Вендина, В А Волков, JI В Грабовников, Л Г Дементьева, Е П Кокоркина, В А Колосов, Н И Комехов, В Г Линник, Я М Луцкий, И.Ю Мишина, В С Николаевский, Б А Петров, А С Сергеев, Ю П Сотсков, А.Б. Стрельцов, Н П Строков, Л Ф Ткаченко, С Г Харченко // Администрация Калининграда Московской области Секция «Экология города» Союза Российских городов Калининград, 1996 -64с
3 Константинов Е Л Динамика показателя стабильности развития Betula pendula Roth в 1996-98 гг. на территории Калужской области Е Л Константинов, А.Б. Стрельцов // Образование и здоровье Тез докл V Всерос науч -практ конф Калуга, 1999 - С 61-62
4 Пуляевский Р. Ю. К вопросу об использовании ГИС в экологическом мониторинге / Р Ю Пуляевский, А.Б. Стрельцов // Экологический мониторинг научный и образовательный аспект Матер Всерос науч -практ конф Киров, 2002 - С 69-71
5 Стрельцов А.Б. К ситуации регионального экологического образования в Калужской области / А Б Стрельцов // Экологическое сознание - экологическая безопасность Калуга, 1994 - С 117-118
6 Стрельцов А.Б. Проблемы создания системы биологического мониторинга Калужской области / А Б Стрельцов // Вопросы археологии, истории, культуры и природы Верхнего Поочья Тез докл VII конф Калуга Издательский педагогический центр «Гриф», 1998 -С 156-158
7 Стрельцов А.Б. Флуктуирующая асимметрия как показатель здоровья среды / А Б Стрельцов // Образование и здоровье. Тез докл V Всерос науч -практ конф Калуга, 1999 - С 156-158
8 Стрельцов А.Б. О некоторых современных проблемах регионального экологического мониторинга /А Б Стрельцов // Экологический мониторинг научный и образовательный аспект Матер Всерос науч -практ конф Киров, 2002 -с 18-20
9 Стрельцов А.Б. Региональная система биологического мониторинга на основе анализа стабильности развития / А Б Стрельцов // Использование и охрана природных ресурсов России М 2003 -№4-5 - С 74-81
10 Стрельцов А.Б. Региональная система биомониторинга / А Б Стрельцов//Калуга ЦНТИ, 2003 - 150с
11 Стрельцов А.Б. Использование ГИС-технологий для экологического анализа медико-географических данных в условиях города / А Б Стрельцов, Ж В Емельянова, Д А Блинов // Медицинская география на пороге XXI века Матер X Всерос конф с межд участ - СПб Изд-во РГО, 1999 - С 95-96
12 Стрельцов А.Б. Здоровье детского населения как биоиндикатор качества городской среды (на примере сравнительного анализа территории г
Калуги) / А.Б.Стрельцов, Ж.В. Емельянова, A.A. Логинов, A.B. Шпынов, Г.А. Шестакова, ЕЛ. Константинов // Труды регионального конкурса научных проектов в области гуманитарных наук. Выпуск 2. Калуга, 2001. - С. 193-210.
13. Стрельцов А.Б. Биомониторинг - новый метод оценки здоровья среды для целей управления / А.Б.Стрельцов, Е.Л. Константинов // Инновационное развитие: достижения ученых Калужской области для народного хозяйства. Тез. докл. регион, науч.-практ. конф., поев. Дню науки. - ГЦИПК, Обнинск. -1999. - С. 203 - 205
14. Стрельцов А.Б. Биоиндикационный метод оценки антропогенного воздействия на городскую среду / А.Б.Стрельцов, A.A. Логинов // Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон. Тез. докл. Всерос. науч. конф. Санкт-Петербург, 1999. - С. 40-41.
15. Стрельцов А.Б. Особенности организации биомониторинга г. Калуги / А.Б. Стрельцов, A.A. Логинов, ЕЛ. Константинов // Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон. Тез. докл. Всерос. науч. конф. Санкт-Петербург, 1999. - С. 41-42.
16. Стрельцов А.Б. Локализация загрязнения почвенного воздуха метаном с помощью биоиндикации / А.Б.Стрельцов, A.A. Логинов, ЕЛ. Константинов // Образование и здоровье. Тез. докл. V Всерос. науч.-практ. конф. Калуга, 1999.-С. 151-152.
17. Стрельцов А.Б. Оценка здоровья среды Калужской области методами биоиндикации / А.Б.Стрельцов, A.A. Логинов, ЕЛ. Константинов // Биомониторинг малых рек без границ. Матер. Межрегион. Науч.-практ. конф. 26 декабря 2000г., Тула, 2000г. С. 32-36.
18. Стрельцов А.Б. Очерк экологии города Калуги / А.Б.Стрельцов, A.A. Логинов, И.Н. Лыков, Н.В. Коротких. Калуга, 2000. - 400с.
19. Стрельцов А.Б. Моделирование и прогноз состояния качества городской среды г. Калуги / А.Б.Стрельцов, A.A. Логинов, O.A. Устюжанина // Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон. Тез. докл. Всерос. науч. конф. Санкт-Петербург, 1999. - С. 145-146.
20. Стрельцов А.Б. Оценка качества городской среды / А.Б.Стрельцов, A.A. Логинов, A.B. Шпынов // Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон. Тез. докл. Всерос. науч. конф. Санкт-Петербург, 1999. - С. 42-43
21. Стрельцов А.Б. Сравнительная оценка состояния природной среды по стабильности развития травяных (Rana temporaria) и озерных (R. ridibunda) лягушек / А.Б.Стрельцов, O.A. Устюжанина//Вопросы герпетологии. Пущино-Москва, 2001. - С. 296-298.
22. Стрельцов А.Б. Биоиндикационная оценка качества среды в поймах рек Оки и Угры по гомеостазу развития озерных лягушек (Rana ridibunda) / А.Б.Стрельцов, O.A. Устюжанина // Вопросы герпетологии. Пушино-Москва, 2001. - С. 298-299.
23. Стрельцов А.Б. Биомониторинг в системе экологической безопасности / А.Б.Стрельцов, Г.А. Шестакова // Экологическое сознание - экологическая безопасность. Калуга, 1994. - С. 110 - 112.
24 Стрельцов А.Б. Инновации в оценке качества окружающей среды / А Б Стрельцов, ГА Шестакова, А А Логинов, ЕЛ Константинов//Региональная экономика, наука и инновации Тез докл регион науч-практ конф Калуга, 1999 -С 122-123 '
25 Стрельцов А.Б. Инновации в оценке качества окружающей среды (биологический мониторинг Калужской области) / А Б Стрельцов, ГА Шестакова, А А Логинов, Е Л Константинов // Региональная экономика, наука и инновации Труды регион науч-практ конф Калуга, 1999 - С 314-322.
26 Стрельцов А.Б. Организация биомониторинга в г Калуге / А Б Стрельцов, ГА Шестакова, А В Шпынов//Экология городов Ресурсосберегающие и экологически чистые технологии Тез докл Всерос науч -практ конф Самара, 1993 -С 91-97
27 Стрельцов А.Б. Флуктуирующая асимметрия как показатель антропогенного воздействия / А.Б Стрельцов, ГА Шестакова, А В Шпынов, И Н Паукова, М И Гаркунов // Антропогенные воздействия и здоровье человека Тез докл 1Всерос науч-практ конф Калуга, 1994 -С 43-44
28 Стрельцов А.Б. Биологический мониторинг Калужской области / А Б Стрельцов, ГА Шестакова, А А Логинов, А В Шпынов, Е Л Константинов // Образование и здоровье Тез докл V Всерос науч -практ конф Калуга, 1999 - С 152-156
29 Стрельцов А.Б. Оценка здоровья городской среды по здоровью детского населения/А Б Стрельцов, ГА Шестакова, А В Шпынов, Ж В Емельянова // Экологические гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон Матер Междунар Конф 18-20 октября 2000г СПб,2000г -С 189-190
30 Стрельцов А.Б. Организация школьного биологического мониторинга территории г Калуги как реализация системы городского биомониторинга / А Б Стрельцов, ГА Шестакова, А А Логинов, А В Шпынов, ЕЛ Константинов // КГПУ Калуга, 2,2 п/л 1997а Деп ВНТИЦ № 02 9 80 005793
31 Стрельцов А.Б. Оценка качества среды г Дубны методами биоиндикации как основа городского биомониторинга / А Б Стрельцов, Г А Шестакова, А А Логинов, А В Шпынов, ЕЛ Константинов // КГПУ Калуга, 1,6 п/л 19976 Деп ВНТИЦ, № 02 9 80 005792
32 Стрельцов А.Б. Относительная оценка качества среды по растительным объектам как первый этап реализации системы биомониторинга Калужской области / А Б Стрельцов, ГА Шестакова, А А Логинов, А В Шпынов, ЕЛ Константинов // КГПУ Калуга, 1997в 1,5 п/л Деп ВНТИЦ, № 02 9 80 005791
33 Стрельцов А.Б. Создание системы регионального биомониторинга Калужской области / А Б Стрельцов, ГА Шестакова, А А Логинов, А В Шпынов, ЕЛ Константинов / КГПУ Калуга, 1998 - 2,2 п/л Деп В ВНТИЦ № 02 99 0003899
34 Стрельцов А.Б. Оформление системы биомониторинга Калужской области и проведение плановых исследований 1999г/ А Б Стрельцов, ГА Шестакова, А А Логинов, А В Шпынов, ЕЛ Константинов/КГПУ Калуга, 1999а Деп ВНТИЦ 3,5 п/л №02 2000 01247
35. Стрельцов А.Б. Выполнение биоиндикационного обследования территории газохранилища / А.Б.Стрельцов, Г.А. Шестакова, A.A. Логинов, A.B. Шпынов, ЕЛ. Константинов / КГПУ Калуга, 2000а. 2,5 п/л. Деп. ВНТИЦ № 02.2001 104480.
36. Стрельцов А.Б. Оценка здоровья окружающей природной среды Калужской области и разработка модели подсистемы оценки водных объектов / А.Б.Стрельцов, Г.А. Шестакова, A.A. Логинов, A.B. Шпынов, Е.Л. Константинов, A.A. Изотов, С.К. Алексеев / КГПУ им. К.Э. Циолковского. Калуга, 20006. - 4,2 п/л. Деп. В ВНТИЦ. № 02.2001 104479.
37. Стрельцов А.Б. Результаты биоиндикационных исследований г.Калининграда / А.Б.Стрельцов, A.B. Шпынов, Г.А. Шестакова // Антропогенные воздействия и здоровье человека. Тез. докл. II Всерос. науч.-практ. конф. Калуга, 1995. - С. 94-95.
38. Стрельцов А.Б. Организация биомониторинга в г.Калуге / А.Б.Стрельцов, A.B. Шпынов, М.И. Гаркунов // Антропогенные воздействия и здоровье человека. Калуга, Выпуск 1. 1995. - С. 10-23.
39. Стрельцов А.Б. Районирование разномасштабной территории по здоровью окружающей среды с использованием в качестве биоиндикационных параметров детских экопатологий / Стрельцов А.Б., Мустафаева З.М., Логинов A.A., Букина H.H. // БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА. Приложение к журналу «Экология человека». Архангельск, 2004. с. 209-211.
40. Трофимов И.Е. Биоиндикационная оценка антропогенного влияния города Калуга, по асимметрии Могильщика чернобулавого (Nicrophorus vespilloides Herbst, 1783) / Трофимов И.Е., Стрельцов А.Б. // Образование в России: медико-психологический аспект / Матер. 7-ой Всерос. науч.-практ. конф. Калуга, 2002. - С. 222-224.
41. Трофимов И.Е. Попытка проведения биоиндикационных исследований в Калужском городском бору с использованием могильщика чернобулавого (Necrophorus vespilloides Herbst, 1783). И.Е Трофимов., А.Б. Стрельцов //Образование в России: медико-психологический аспект / Матер. 9-ой Всерос. науч.-пракг. конф. Калуга, 2004. - с. 301 - 302.
42. Шестакова Г.А. Методика биомониторинга качества городской среды / Г.А.Шестакова, А.Б. Стрельцов, A.A. Логинов // Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон. Тез. докл. Всерос. науч. конф. Санкт-Петербург, 1999. - С. 166-167.
43. Шестакова Г.А. Система регионального биологического мониторинга (на примере Калужской области) / Г.А.Шестакова, А.Б. Стрельцов, A.A. Логинов, A.B. Шпынов, Е.Л. Константинов // Вопросы географии и геоэкологии. Вып. 2. Калуга, 1998. - С.75-88.
44. Шестакова Г.А. Экологическое образование, наука, практика / Г.А.Шестакова, А.Б. Стрельцов, A.A. Изотов, A.A. Логинов // Биомониторинг малых рек без границ. Матер. Межрегион, науч.-практ. конф. 26 декабря 2000г., Тула. Тула, 2000. - С. 102-105.
45. Шестакова Г.А. Оценка состояния водных экосистем методом биоиндикации / Г.А.Шестакова, А.Б. Стрельцов, A.A. Логинов, A.A. Изотов // Эколо-
гические гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных ¡он Матер Междунар Конф 18-20 октября 2000г СПб издание РГПМУ 2000 -С 140-141
46 Шпынов А В Создание ГИС национального парка ' А В Шпынов, А.Б. Стрельцов // Вопросы географии и геоэкологии Вып 2 Калуга, 1998 -С 107-112
47 Шпынов А В Анализ флуктуирующей асимметрии как экспресс-метод определения качества городской среды / А В Шпынов А.Б. Стрельцов, ГА Шестакова // Антропогенные воздействия и здоровье человека Тез докл II Всерос науч-практ конф Калуга, 1995 -С 130
48 Ubtyuzhamna О A Biomdicator estimestion ot quality ot environment m floodlends of the rivers Oka and Ugra on stability of development of lake frogs (Rana ridibunda) / Ustyuzhamna О A , Streltsov A.B. // Russian Journal of Herpetology Vol 10, No 1, 2003, pp 79-84
49 Устюжанина О А Изменчивость и встречаемость морфы striata у Rana ridibunda R lessona, R esculenta в Калужской области / Устюжанина О А, Стрельцов А.Б. // Зоологический журнал 2005, том 84, 6 с 699-706
Стрельцов Алексей Борисович
РЕГИОНАЛЬННАЯ СИСТЕМА БИОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА СТАБИЛЬНОСТИ РАЗВИТИЯ
Автореферат на соискание ученой степени доктора биологических наук
Подписано в печать 7.09.2005. Формат 60x84 (1/16) Бумага офсетная Усл.печ. л. 2. Тираж 100 экз. Заказ № 287 Отпечатано АП «Полиграфия», г. Калуга, ул. Тульская 13а. Лиц. ПЛД№ 42-29 от 23.12.99
-
Стрельцов, Алексей Борисович
-
доктора биологических наук
-
Москва, 2005
-
ВАК 03.00.16
- Биоиндикация качества среды по стабильности развития и фенотипической изменчивости жуков-мертвоедов
- Региональная система биологического мониторинга на основе анализа стабильности развития
- Биоэкологические закономерности стабильности развития пчелы медоносной и их применение в биомониторинге
- Биологическая активность и гумусное состояние почв полигонов мониторинга земель сельскохозяйственного назначения Ростовской области
- Использование ГИС-технологий в региональных и локальных экологических исследованиях (на примере Калужской обл.)
