Реферат на тему:
Оцінка стану гідроекосистем за продукційно-енергетичними параметрами
біосистем
Подальший розвиток теорії функціювання гідроекосистем в умовах
антропогенного навантаження значною мірою залежить від успішного
розв’язання проблеми взаємозв’язку між рівнем забруднення середовища,
ступенем антропогенного навантаження і якістю середовища в цілому та
продуктивністю біологічних систем, а також вирішення питання кількісної
оцінки стану якості середовища для біосистем різного рівня організації
(організменного, популяційного, біоценотичного). Успішне розв’язання
цілої низки проблем –– діагностики стану довкілля, кількісної оцінки
ступеня змін стану середовища, порівняння якості середовища
різниоманітних гідроекосистем тощо гальмується відсутністю адекватних
підходів до кількісної оцінки стану якості середовища.
Водні екосистеми є найбільш уразливими до забруднень, оскільки
накопичують їх з усього водозбірного басейну, а відтак їх діагностика
може дати інформацію про стан забруднення всієї площі водозбору.
Важливим етапом розвитку цієї проблеми є з’ясування поняття «норми» і
«патології» екосистем [4 – 5]. В цьому аспекті першочерговим завданням
слід визнати розробку кількісних критеріїв, які спроможні давати
об’єктивну оцінку стану якості середовища за ступенем його адекватності
особливостям живої матерії.
Сучасність методики полягає в дотриманні екосистемної парадигми, тобто
панівної ідеї про захист і відновлення цілісності водних екосистем.
«Водна політика і водогосподарська діяльність повинні базуватися на
екосистемному підході» – така рекомендація урядам країн Європейської
економічної комісії (ЄЕК) ООН була прийнята старшими радниками урядів
ЄЕК з проблем довкілля і водних ресурсів ще в березні 1992 р. і
підтверджена в грудні 1996 р. в проекті «Основної (рамкової) Директиви
ЄС по воді (4/12/96) [7].
Енергетичний підхід до вивчення екологічних процесів значною мірою
сприяв формуванню екології як науки, оскільки саме він дав змогу
вивчати дивовижне розмаїття життя в усіх його проявах через встановлення
кількісних закономірностей як міжорганізмених, так і міжпопуляційних
взаємин, встановлювати енергетичні баланси біо- і екосистем різного
рівня організації. Колосальна кількість публікацій цього напрямку
сприяла встановленню загальних закономірностей трансформації енергії
як окремими організмами, популяціями, біоценозами, так і
складових енергетичного балансу біосистем різного рівня організації.
Але при цьому практично не враховується вплив якості середовища на
жоден продукційно-енергетичний параметр [1, 2, 4]. В практиці
біопродукційних досліджень часто майже всі біопродукційні величини
одержують розрахунковими методами, використовуючи Р/В
(продукційно-біомасові) коефіціенти, одержані десятки років тому за
інших умов антропогенного впливу. Водночас показано, що забруднення
гідроекосистем впливає на метаболічні процеси як безхребетних [3,
12], так і хребетних тварин [9], рослин [8, 10-11] тощо, викликаючи їх
розкорельованість, що призводить до значного зниження продуктивності
[4, 6,12].
Все це унеможливлює одержання об’єктивної інформації з продукційних
параметрів різних видів і трофічних рівнів, беручи до уваги значні
зміни у стані гідроекосистем за останні десятиліття. Тим паче, що
рівень забруднення окремих екосистем відрізняється настільки істотно, що
його неврахування зводить нанівець цінність проведених таким чином
біопродукційних досліджень.
Враховуючи величезну кількість чинників, що впливають на якість
середовища, ми вважаємо одним з найперспективніших шляхів оцінки його
якості за станом самих біологічних систем різного рівня (організмів,
популяцій, угруповань). Цей підхід базується на розумінні якості
середовища як ступеня його адекватності особливостям живої матерії. При
цьому зміни стану середовища мають оцінюватися за функцією відгуку
біосистем різного рівня. В цьому аспекті пріоритет, безперечно,
належить продукційно-енергетичним параметрам живих систем, які
можуть однаково успішно застосовуватися як до живих організмів
будь-яких систематичних груп, їхніх популяцій та угруповань. При цьому
стан гідроекосистем пропонується оцінювати за функцією благополуччя
біосистем різного рівня організації, а в якості інтегральної
характеристики стану біосистем ми пропонуємо найвагоміші
продукційно-енергетичні параметри, що базуються на структурі
енергетичного балансу, а відтак це відображує співвідношення
ентропійного і негентропійного начал в живих системах за різного стану
гідроекосистем.
Проведені нами протягом останніх 15 років експериментальні дослідження
на представниках різних груп тваринного і рослинного світу (табл.)
дозволили дійти висновку, що найповніше всім цим вимогам відповідають
основні енергетичні параметри – інтенсиваність енергетичного потоку
через біосистеми та ефективність їх функціювання як трансформаторів
енергії.
Таблиця. Об’єкти наших експериментальних досліджень впливу солей важких
металів за різних їх концентрацій у воді на продукційно-енергетичні
показники гідробіонтів різних груп
Об’єкти дослідження Вивчено вплив солей важких металів
Назва виду
Латинською мовою Українською мовою
Lemna minor Ряска мала Pb, Ni
Lemna trisulca Ряска тридольна Pb, Ni
Elodea canadensis Елодея канадська Pb, Ni
Paramecium caudatum Інфузорія туфелька Cr, Pb
Pelmatohydra oligactis Довгостебельчата гідра Cr, Pb
Daphnia magna Дафнія Cr, Pb, Ni
Ceriodaphnia reticulata Церіодафнія Cr
Esox lucius Щука Cr, Pb
Silurus glanis Сом Cr, Pb
Brachydanio rerio Даніо реріо Cr
Poecilia reticulata Гупі Cr, Pb, Ni
Carassius auratus auratus Золота рибка Cr, Pb, Ni
Rutilus rutilus Плітка Cr
Tinca tinca Лин Cr
Perca fluviatilis Окунь Cr
Rana ridibunda Озерна жаба Cr, Pb
Rana arvalis Гостроморда жаба Cr, Pb
Проте слід зауважити, що значний енергопотік через біосистеми нерідко
супроводжується неефективним використанням енергії, в той час як досить
значна ефективність трансформації енергії супроводжується незначним
енергетичним потоком через біосистеми. Це спонукало нас запропонувати
новий інтегральний продукційно-енергетичний критерій – індекс якості
середовища (для біопродукційного процесу) (ІЯС):
Кi х gi
ІЯС = ——- ;
Ke x ge
де в чисельнику: g – відносна швидкість накопичення енергії; К – валова
чи чиста ефективність трансформації енергії в даній гідроекосистемі;
в знаменнику – ті ж параметри для біосистеми з еталонної гідроекосистеми
(або за найбільш сприятливих умов середовища).
Всі величини бажано виражати в енергетичних еквівалентах. У
гетеротрофних організмів за величину енергопотоку ми беремо енергію
спожитої ними їжі, у рослин замість раціону доцільно визначати величину
поглинутої ФАР.
Застосування ІЯС практично вперше дозволяє давати кількісну
характеристику якості середовища за найважливішими
продукційно-енергетичними параметрами біосистем. В цьому розумінні ІЯС
характеризує ступінь адекватності середовища продукційно-енергетичним
особливостям біосистем різного рівня організації. В численних
експери-ментах на гідробіонтах різних груп (інфузорії, гідри,
гіллястовусі ракоподібні, молодь риб, личинки амфібій, вищі водяні
рослини) ми перевіряли, який з біопродукційних параметрів найчутливіший
до концентрації різних токсикантів. В усіх експериментах ІЯС мав найвищі
коефіціенти кореляції з концентрацією солей важких металів, тобто давав
найадекватнішу картину якості середовища. Практично в усіх випадках
невеликі концентрації токсикантів призводять до зростання всіх
біопродукційних параметрів. Подальше збільшення концентрації токсикантїв
супроводиться, як правило, їхнім зниженням. Але в усіїх випадках
найчутливіше реагує на зміну концентрації токсикантів саме ІЯС, таким
чином за відхиленням його значень від контролю можна простежити зміни у
стані самого середовища мешкання.
ІЯС може успішно застосовуватися як на рівні організму, так і на рівні
популяції і угруповання. При цьому кожному рівню притаманні свої
особливості. Якщо на організменному рівні ІЯС характеризує головним
чином скорельованість метаболічних процесів і співвідношення складових
енергетичного балансу індивідууму, то на популяційному ІЯС вже
відображує і розмірно-вагову, статеву, вікову структуру популяції, що
в свою чергу віддзеркалює різний вплив токсикантів чи стану середовища
в цілому на окремі розмірно-вікові групи, певні періоди життєвого
циклу тощо. Щодо угруповань, то на цьому рівні ІЯС вже
характеризуватиме інтенсивність і ефективність трансформації енергії
як окремими популяціями, трофічними рівнями так і угрупованням в
цілому. При цьому, звичайно, істотним буде вплив зміни структури
біоценозу під дією антропогенних факторів, що в свою чергу неминуче
вплине на весь хід енергетичних процесів в екосистемі в цілому,
неминуче призведе до зниження інформації угруповань і до зростання
ентропії.
Встановлені закономірності змін продукційно-енергетичних параметрів
дозволяють по-новому розглянути одержані раніше значення відносної
швидкості росту (чи накопичення енергії), валову і чисту ефективність її
трансформації, рівні дихання тощо під кутом зору використання їх
для оцінки стану довкілля (шляхом порівняння з аналогічними параметрами,
одержаними для тих же видів в гідроекосистемах за сучасних умов) та
з’ясування напрямків та темпів антропогенної трансформації
різноманітних екосистем.
В цьому аспекті ІЯС є кількісною характеристикою негентропійного начала
, а відтак – і найадекватнішим параметром стану довкілля в умовах
антропогенного навантаження за продукційно-енергетичними параметрами
біосистем. Водночас розмови про енергентику середовища матеріалізуються
в кількісній оцінці його за ступенем адекватності особливостям
енергетики живої матерії.
Це відкриває широкі можливості енергетичної характеристики середовища
найрізноманітніших екосистем і біосфери в цілому.
Для з’ясування глобальних і регіональних змін у стані довкілля,
кіькісної оціки його якості конче необхідно також створення банку даних
з найважливіших продукційно-енергетичних параметрів як модельних видів
живих організмів найрізноманітніших груп з характерних екосистем кожного
регіону, так і їх популяцій та угруповань – в першу чергу це
відомості про відносну швидкість накопичення енергії біосистемами,
ефективність їх функціювання як трансформаторів енергії, співвідношення
ентропійного і негентропійного начал та їх взаємозв’язок з
інформаційними параметрами біосистем в гідроекосистемах різного ступеня
антропогенного навантаження.
Список літератури
1.Алимов А.Ф. Введение в продукционную гидробиологию.—Л.: Наука,
1989.—152 с. 2.Биоэнергетика гидробионтов //Шульман Г.Е., Финенко Г.А.,
Аннинский Б.Е. и др.; под ред. Шульмана Г.Е., Финенко Г.А.;.Киев: Наук.
думка, 1990.—248 с. 3.Биргер Т.И. Метаболизм водн(х беспозвоночн(х в
токсической среде.—К.:Наук. думка, 1979. – 189 с. 4.Брагинский Л.П.
Биопродукционн(е аспект( водной токсикологии //Гидробиол.
журн.–1988.—24, № 3.—С. 74–83. 5.Брагинский Л.П.
Принципы классификации и некоторые механизмы структурно-функциональных
перестроек пресноводных экосистем в условиях антропогенного пресса
//Гидробиол. журн.—1998.—Т.34, № 6.—С. 72—94. 6.Гандзюра В.П.
Продуктивно-биологические критерии оценки токсичности //Вторая Всес.
конф. по рыбохоз. токсикологии: С.Петербург ноябрь,1991:
Тез.докл.—Т.1.—С.104-105. 7.Жукинський В.М., Чернявська А.П., Оксіюк
О.П., Верниченко Г.А. Досягнення і завдання гідроекології у створенні
водоохоронної нормативно-інструктивної бази //Гідрологія, гідрохімія і
гідроекологія.-Київ: Ніка-Центр, 2000.-Т. 1.—С. 22 – 27. 8.Клоченко
П.Д., Медведь В.А. Влияние свинца и меди на некоторые показатели
жизнедеятельности зеленых и синезеленых водорослей //Гидробиол.
журн.—1999.—Т. 35, № 6.—С. 52—62. 9.Маляревская А.Я. Обмен веществ у р(б
в условиях антропогенного евтрофирования водоемов.—К.: Наук.думка,
1979.—252 с. 10.Мусієнко М.М., Гандзюра В.П., Ігнатюк О.А. Вплив свинцю
на біо-продукційні параметри гідромакрофітів //Укр. бот. журн..—1998.–№
6.—С. 609—614. 11. Хамар І.С. Фітопланктон ставів як показник їх
екологічного стану: Автореф. дис. канд. біол. наук.—К., 1996.—24 с. 12.
Щербань (.П. Изменения биологических параметров и показателей
продуктивности ветвистоус(х ракообразн(х при хроническом воздействии
мал(х концентраций металлов инекотор(х пестицидов: Автореф. дис.
канд.биол. наук. Киев,1973.—25 с.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
