Mennesket er naturens dyktigste elev. Men årtusener gikk før han kjente styrken sin og "tok tak" i naturen. Til å begynne med var det viktigste i forholdet hans til landet jakten på profitt. All din erfaring, intellektuelle kraft og raskt utvikling tekniske midler han kastet dem i utnyttelse naturlige ressurser, som kan gi maksimal inntekt på kortest mulig tid. Uten å gi seg selv bryet med å tenke spesielt på hvilken subtil mekanisme og hvor grovt det griper inn, utløste mennesket massive slag rundt seg selv, slettet ugjenkallelig fra jorden mange arter av pattedyr, fugler, planter, men han kan ennå ikke gjenopprette en levende organisme, mye mindre en biologisk art.

Siden vurdering av kvaliteten på jord, vann og luft for tiden blir av stor betydning, er det nødvendig å fastslå både faktisk og mulig fremtidig forstyrrelsesgrad miljø. For dette formålet brukes to prinsipper ulike tilnærminger: fysisk-kjemisk og biologisk. Den biologiske tilnærmingen utvikles innenfor rammen av en retning som kalles bioindikasjon og biomonitorering. Ved organisering av biologisk overvåking skilles det ut et undersystem med observasjoner av reaksjonen til hovedkomponentene i biosfæren - den biotiske komponenten

Formålet med biologisk overvåking er analyse av naturlige objekter i henhold til biotiske indikatorer for deres miljøkontroll. Innenfor oppsatt mål hovedoppgave biologisk overvåking er bestemmelse av den biotiske komponenten i biosfæren, dens respons, reaksjon på menneskeskapt påvirkning, bestemmelse av funksjonen til staten og avviket til denne funksjonen fra normaltilstanden på forskjellige nivåer: molekylær, cellulær, organisme, befolkning, samfunnsnivå. Biologisk overvåking er designet for å løse følgende oppgaver:

1) Informasjonsstøtte til biotabevaringsaktiviteter, d.v.s. bestemmelse av tilstanden til den biotiske komponenten i biosfæren (på forskjellige nivåer av organisering av biosystemer) og dens respons på menneskeskapt påvirkning;

2) Vurdering av miljøets tilstand basert på biotiske parametere. En spesiell rolle spilles ved å identifisere de innledende stadiene av ugunstige miljøendringer, som mange komponenter i biotaen er mye mer følsomme for enn mennesker. Biologisk overvåking inkluderer overvåking av levende organismer - populasjoner (i henhold til deres antall, biomasse, tetthet og andre funksjonelle og strukturelle egenskaper) utsatt for menneskeskapt påvirkning. Objektene kan være individuelle arter av flora og fauna, så vel som økosystemer. For eksempel er bartrær følsomme for radioaktiv forurensning, lav er følsomme for tungmetaller, og mange representanter for jordfauna er følsomme for teknogen forurensning. Følgende observasjoner er fremhevet i dette delsystemet:

1) for de viktigste populasjonene, både med tanke på eksistensen av et økosystem, som kjennetegner et bestemt økosystems velvære ved dets tilstand, og fra et synspunkt av stor økonomisk verdi, for eksempel verdifulle plantearter eller fiskeraser;

2) for populasjonene som er mest følsomme for denne typen påvirkning;

3) menneskers helsetilstand, miljøets innvirkning på mennesker;

4) bak populasjoner – indikatorer.

Dermed overvåker bioovervåkingsundersystemet populasjonen av spesifikke biologiske arter:

1) miljødannende populasjoner, åpenbart for eksistensen av hele økosystemet (for eksempel populasjoner av dominerende treslag i skogøkosystemer);

2) bestander av stor økonomisk verdi (for eksempel verdifulle fiskearter); 3) indikatorpopulasjoner, hvis tilstand karakteriserer graden av velvære til et bestemt økosystem og som er mest følsomme for menneskeskapte påvirkninger (for eksempel planktonkrepsdyrene Epishura baikalensis i Baikalsjøen i området som er påvirket av masse- og papirfabrikken ).

Informasjon om tilstanden til naturmiljøet og endringer i denne tilstanden har lenge vært brukt av mennesker til å planlegge sine aktiviteter. I mer enn 100 år har observasjoner av værendringer og klima blitt utført regelmessig i den siviliserte verden. Dette er meteorologiske, fenologiske, seismologiske og noen andre typer observasjoner og målinger av miljøtilstanden som er kjent for oss alle. Nå trenger ingen å bli overbevist om at tilstanden til naturmiljøet må overvåkes konstant. Utvalget av observasjoner, antall parametere som måles, og nettverket av observasjonsstasjoner blir stadig bredere. Problemer knyttet til miljøovervåking blir stadig mer komplekse.

Av stor betydning for å organisere regional miljøforvaltning på globalt, regionalt og lokalt nivå, samt å vurdere kvaliteten på det menneskelige miljøet i spesifikke territorier, i økosystemer av ulike rangerer. Det er en spesiell betegnelse for å betegne hele den komplekse tjenesten for overvåking, vurdering og forutsigelse av miljøkvaliteten og miljøforvaltningens natur: "Overvåking".

Miljøovervåking er et system med gjentatte, målrettede observasjoner av ett eller flere elementer av det naturlige miljøet i rom og tid i henhold til vitenskapelig baserte observasjonsprogrammer, utført for å vurdere og forutsi endringer i miljøets tilstand (OS), for å fremheve menneskeskapt komponent av disse endringene på bakgrunn av naturlige prosesser.

Selve begrepet "overvåking" dukket først opp i anbefalingene fra spesialkommisjonen SCOPE (Scientific Committee on Environmental Problems) ved UNESCO i 1971, og i 1972 dukket de første forslagene til Global Environmental Monitoring System (FN-konferansen i Stockholm om miljøet) opp. . Et slikt system har imidlertid ikke blitt opprettet den dag i dag på grunn av uenigheter i volumer, former og gjenstander for overvåking, og ansvarsfordeling mellom eksisterende observasjonssystemer.

Overvåking er et system med observasjoner, vurderinger og prognoser som lar oss identifisere endringer i miljøtilstanden under påvirkning av menneskeskapte aktiviteter. For det første er dette overvåking av menneskeskapt forurensning. Sammen med en negativ påvirkning på naturen kan en person, som følge av økonomisk aktivitet, også ha positiv innflytelse. Ofte oppstår katastrofale forretningsresultater fra gode intensjoner. For å forhindre at dette skjer, er det nødvendig å studere miljøet og forutsi mulige endringer, både til det bedre og til det verre. La oss vurdere hva som er en overvåkingstjeneste som er så nødvendig for samfunnet.

Overvåkingen inkluderer:

– overvåking av miljøkvaliteten, faktorer som påvirker miljøet;

– vurdering av den faktiske tilstanden til naturmiljøet;

– prognose for endringer i miljøkvalitet.

Observasjoner kan utføres ved hjelp av fysiske, kjemiske og biologiske indikatorer, men integrerte indikatorer for miljøtilstanden er spesielt lovende.

En integrert del av miljøovervåking som overvåker miljøets tilstand når det gjelder fysiske, kjemiske og biologiske indikatorer er bioovervåking. Oppgavene til bioovervåking inkluderer å jevnlig vurdere kvaliteten på miljøet ved å bruke levende objekter spesielt utvalgt for dette formålet.

Mål for biologisk overvåking. Biologisk overvåking kan deles inn i: (a) eksponeringsovervåking og (b) effektovervåking, ved bruk av henholdsvis interne dose- og effektindikatorer.

Formålet med biologisk eksponeringsovervåking er å vurdere helserisiko ved å bestemme den interne dosen, som igjen reflekterer den biologisk aktive belastningen av kjemiske faktorer på kroppen. Forurensningsdosen bør ikke nå et nivå der patologiske effekter kan oppstå. En effekt betraktes som patologisk eller skadelig dersom kroppens funksjonelle aktivitet avtar, den adaptive evnen til stress reduseres, evnen til å opprettholde homeostase reduseres, eller mottakeligheten for andre miljøpåvirkninger øker.

Avhengig av den kjemiske eller biologiske parameteren som analyseres, kan begrepet "intern dose" tolkes forskjellig. For det første kan det referere til mengden kjemikalie som absorberes i løpet av kort tid, for eksempel i løpet av ett arbeidsskift. Konsentrasjoner av forurensninger i alveolær luft kan bestemmes direkte i løpet av arbeidsskiftet eller neste dag (blod- og alveolære luftprøver kan lagres i opptil 16 timer). For det andre, hvis et kjemikalie har en lang biologisk halveringstid (for eksempel metaller i sirkulasjonssystemet), kan den interne doseverdien reflektere mengden av stoffet som tas inn i kroppen over flere måneder.

For det tredje kan begrepet "intern dose" også bety mengden av et stoff som er akkumulert i kroppen. I dette tilfellet reflekterer den interne dosen fordelingen av stoffet mellom organer og vev, hvorfra det deretter sakte skilles ut. For eksempel, for å få et pålitelig bilde av innholdet av DDT i kroppen, er det nok å måle innholdet i blodet.

Til slutt tjener den interne doseverdien som en indikator på mengden av kjemikaliet på dets virkested. En av de viktigste og mest lovende anvendelsene av denne indikatoren ser ut til å være bestemmelsen av forbindelser dannet av giftige stoffer med hemoglobinproteiner eller med DNA.

Biologisk overvåking av effekten er rettet mot å identifisere symptomer på tidlige reversible endringer som oppstår i et kritisk organ. Slik sett kan ikke betydningen av biologisk overvåking av effekten for å overvåke helsen til arbeidstakere overvurderes.

I 1990 vedtok European Economic Commission of Europe, i regi av FN, et program for integrert miljøovervåking (1M) for følgende grupper av indikatorer (deres antall er angitt i parentes) generell meteorologi (6), luftkjemi (3 ), jord- og grunnvannskjemi (4) , overflatevannkjemi (4), jord (6), biologiske indikatorer (11).

Blant de overvåkede indikatorene inntok biologiske indikatorer en fremtredende plass: epifytiske lav, bakkevegetasjon, busk- og trevegetasjon, prosjektiv dekke av trær, trebiomasse, kjemisk sammensetning av bartrærnåler, mikroelementer i nåler, jordenzymer, mykorrhiza, nedbrytningshastighet av planterester og en av andre metoder for biomonitorering er valgfritt.

På territoriet til det tidligere Sovjetunionen ble seks områder utpekt for regional overvåking av de ovennevnte biologiske indikatorene.

De mest utviklede regionale overvåkingssystemene er i Tyskland og Nederland.

Tenk for eksempel på et av bioovervåkingssystemene som er tatt i bruk i Tyskland (Baden-Württemberg). Det innebærer å vurdere følgende indikatorer:

– grad av avløving (for tidlig tap av løvverk) av bøk, gran og gran;

– sammensetningen av forurensninger i blader og nåler;

- suksesjon (naturlig forandring) av urteaktig vegetasjon;

– vitaliteten til gressbestanden og innholdet av forurensninger i den;

– område dekket av epifytiske lav;

– antall springhaler (små jordledddyr) og landlevende bløtdyr;

– opphopning av forurensninger i meitemark.

Overvåkingsresultater presenteres i form av tabeller og grafer. En av de vellykkede metodene er "Amoeba"-metoden. Tegn en sirkel, som er delt med linjer i like sektorer i henhold til antall målte indikatorer. Sirkellinjen indikerer deres normale verdier. Indikatorer kan være kjemiske (innhold av tungmetaller, fosfor, etc.), fysiske (grunnvannsnivå, turbiditet osv.) og biologiske (overflod, mangfold og andre egenskaper ved bioindikatorer). Deretter, i hver sektor, males et område proporsjonalt med verdiene til den tilsvarende indikatoren over. Linjene kan gå utover sirkelen, hvis verdiene er "utenfor skala", så vises "Amoebae" som "utvekster-psepododer". Resultatene av overvåking, presentert i form av en serie slike tegninger, avslører tydelig retningen til "Amoeba-bevegelsen" og følgelig retningen for endringer i økosystemet.



Send ditt gode arbeid i kunnskapsbasen er enkelt. Bruk skjemaet nedenfor

Studenter, hovedfagsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsbasen i studiene og arbeidet vil være deg veldig takknemlig.

Lagt ut på http://www.allbest.ru/

Utdanningsdepartementet i den russiske føderasjonen

St. Petersburg State Mining Institute oppkalt etter. G.V. Plekhanov (teknisk universitet)

Biologisk overvåking

Forelesningsnotater for spesialiteten

330200- Teknisk miljøvern

Retning 656600 Miljøvern

V.F. Shuisky

St. Petersburg 2000

Introduksjon

1. Generelle synspunkter om biologisk kontroll av miljøet

1.1 Muligheter, fordeler og ulemper ved å vurdere miljøtilstanden ved abiotiske indikatorer, ved biotiske indikatorer, ved uavhengig tatt hensyn til indikatorer for begge grupper, ved resultatene av deres integrering

1.2 Bioindikasjon og biotesting

1.3 Biologisk overvåking som en del av biologisk kontroll av miljøtilstanden. Dens rolle i miljøovervåking

2. Biosystemer på ulike organisasjonsnivåer og deres indikatoregenskaper. Biologisk mangfold

2.1 Nivåer av organisering av biologiske objekter (biosystemer)

2.2 Bevaring av biologisk mangfold er nøkkelen til å opprettholde bærekraften til økosystemene og biosfæren

3. Biotarespons på menneskeskapte påvirkninger

3.1 Økosystemsuksesjon

3.2 Bakgrunnsforhold og bakgrunnstilstand for biota

3.3 Former for biologiske systemers motstand mot påvirkninger

4. Metoder for biologisk overvåking. Bioindikasjon. Biotesting

4.1 Mønstre for påvirkning av miljøfaktorer på biosystemer

4.2 Biotesting

4.2.1 Biotester på bakterier

4.2.2 Bioassays på alger

4.2.3 Biotester på moser

4.2 4 Biotester på lav

4.2.5 Lavtransplantasjonsmetode

4.2.6 Biotester på høyere planter

4.2.7 Dyrebiotester

4.3 Bioindikasjon

4.3.1 Krav til bioindikatorer

4.3.2 Bioindikasjon av terrestriske økosystemer

4.4 Overvåking av skogfytocenose

4.4.1 Beskrivelse av planter i nøkkelområdet i skogen

4.4.2 Tegne opp en skogbestandformel

4.4.3 Bestemmelse av plantevitalitet

4.4.4 Bestemmelse av overflod

4.4.5 Fastsettelse av type plantesamfunn (forening)

4.4.6 Definisjon av skogplanting

4.5 Overvåking av engfytocenose

4.6 Overvåking av grøntarealer i et befolket område

4.6.1 Bestemmelse av tilstanden til furu nåler for å vurdere luftforurensning

4.6.2 Bestemmelse av luftrenhet ved lav

4.7 Bioindikasjon av ferskvannsøkosystemer

4.8 Hydrobionter som indikatorer på miljøkvalitet

4.9 Bioindikasjon ved bruk av makrozoobentos-karakteristikker på subkenotiske nivåer

4.10 Bioindikasjon ved bruk av indikatorer for makrozoobentossamfunn (koenotiske metoder for bioindikasjon)

4.10.1 Indikatorer basert på å ta hensyn til det totale makrozoobentos, dets funksjonelle grupper og taksa av supraspesifikk rang (uten å ta hensyn til artssammensetningen i samfunnet)

4.10.2 Indikatorer basert på å bestemme artssammensetningen av makrozoobentos. Saprobitetsindekser og skalaer

4.10.3 Bruk av artsmangfoldsindikatorer

4.10.4 Vurdering av endringer i artssammensetningen i samfunn

4.11 Bioindikasjon basert på kvantitative mønstre for begrensning av biota av miljøforhold (ved å bruke eksemplet med makrozoobentos)

4.12 Bioindikasjon basert på akkumulering

5. Koenotisk bioindikasjon: klassifiserings- og ordinasjonsmetoder

6. Biosedimentering og vannavklaring

7. Biologisk avgiftning

8. Fotosyntetisk lufting av vann og anrikning med metabolitter

9. Biologisk grunnlag for vannrensing

10. Økologiske grunnlag for drikkevannsforsyning

11. Grunnleggende om bekjempelse av biologisk interferens

12. Lovgrunnlag for bevaring av sjeldne biologiske arter

Introduksjon

Hovedmålet med å studere denne disiplinen er at studentene skal tilegne seg grunnleggende kunnskaper og praktiske ferdigheter i å overvåke miljøtilstanden i henhold til biologiske kriterier. For å gjøre dette er det nødvendig å løse følgende oppgaver: å mestre den moderne metodikken for biologisk overvåking som en viktig komponent i miljøovervåking; - studere prosessene med menneskeskapte påvirkninger på biota; mestre de viktigste metodene for biomonitorering, bioindikasjon og biotesting; analysere det nasjonale og utenlandske regelverket for biologisk overvåking, biologiske komponenter i EIA og miljøvurdering; lære å ta hensyn til resultatene og metodene for biologisk kontroll av miljøet når du tar tekniske beslutninger for å beskytte det.

1. Generelle ideer om biologisk kontroll av miljøet

1.1 Muligheter, fordeler og ulemper ved å vurdere miljøtilstanden ved abiotiske indikatorer, ved biotiske indikatorer, ved uavhengig tatt hensyn til indikatorer for begge grupper, ved resultatene av deres integrering

Som kjent kan vurdering av miljøkvalitet og menneskeskapte endringer i akvatiske økosystemer utføres ved bruk av både deres abiotiske parametere og biotiske (dvs. ved bruk av bioindikasjon). Begge tilnærmingene har sine fordeler og ulemper. Abiotiske parametere er mer praktiske ved at de direkte karakteriserer sammensetningen av miljøet, spesielt dets spesifikke negative endringer, og har et strengt kvantitativt uttrykk. Det er imidlertid umulig å få en fullstendig beskrivelse av miljøet fra dem, fordi hovedkriteriet - biotaens reaksjon på det - forblir uklart. I tillegg er moderne menneskeskapte påvirkninger på akvatiske økosystemer vanligvis svært komplekse, og selv når et betydelig antall abiotiske parametere kontrolleres, er det alltid tvil om at noen innflytelsesrike faktorer fortsatt er uoversiktlig. Til slutt avhenger responsen til økosystemene i betydelig grad ikke bare av sammensetningen av faktorer, men også av deres interaksjon. Alt dette gjør det svært vanskelig å vurdere tilstanden til økosystemet og kvaliteten på vannmiljøet basert på abiotiske parametere alene.

Tabell 1. Fordeler og ulemper ved abiotiske og biotiske tilnærminger til miljøkonsekvensvurdering (EIA) indikatorer.

		Fordeler	Feil
	Abiot score iske indikatorer	Verdiene av en rekke spesifikke faktorer er kjent	EIA er ofte unøyaktig eller fundamentalt mangelfull på grunn av: 1. mangler ved hele MPC-systemet 2. liten andel av faktorer tatt i betraktning 3. feil regnskapsføring av synergier 4. lokale (bakgrunns) miljøtrekk	Lister over maksimalt tillatte konsentrasjoner og sikkerhetsstandarder, ISO 10304-1:1992, 10703:1997, 11732:1997, etc.
	Vurdering av biotiske indikatorer e lam	Mange metoder garantere en svært pålitelig EIA	Begrensende faktorer og deres betydning er ukjent	ISO 9998:1991, 10707:1994, 11733:1995, 10705:1995 Woodiwiss-metoden, saprobity-skalaer, etc.
	Abiotisk vurdering og biotiske indikatorer separat, sammenligning av resultater	Påliteligheten til EIA er høyere enn med 1,2, på grunn av sammenligningen av abiotiske og biotiske indikatorer. Verdiene av en rekke faktorer er kjent.	Sannsynligheten for å undervurdere noen av de begrensende faktorene er fortsatt betydelig. Mønstrene for bestemmelse av miljøtilstanden ved hjelp av begrensende faktorer forblir ukjent s mi.	GOST-standarder "Naturbeskyttelse odes" (17.1.3.07-82, 17.1.3.08-82, etc.), SNiP 2.1.4.559.-96, "Belgisk" metode, etc.
	Vurdering basert på forholdet mellom biotiske og abiotiske visninger atelier	Begrensende faktorer og handlingsmønsteret deres etableres. Påliteligheten til EIA er maksimal. Det beste grunnlaget for miljøregulering og regulering.	Den største arbeidsintensiteten, de høyeste kravene til kvalifikasjoner til økologer	GOSTs "Naturvern" (17.1.3.07-82, 17.1.3.08-82, etc.), SNiP 2.1.4.559.-96, "Belgisk" metode, etc.

Fordelen med å bruke biotiske parametere (bioindikasjon) er deres større pålitelighet og objektivitet. Tilstanden til biotaen bestemmes av hele miljøets tilstand og reagerer tydelig på negative påvirkninger av enhver opprinnelse, uavhengig av deres vurdering og studiegrad (Dyachkov, 1984; Alimov, 1989, 1994; Krivolutsky, 1990; Sokolov et al. ., 1990; Chaphekar, 1991; Aviles, 1992; Shiusky, 1997; etc.). Men selv om det i tilstrekkelig grad gjenspeiler graden av negativ påvirkning generelt, forklarer ikke bioindikasjon nøyaktig hvilke faktorer som skaper den.

Det mest effektive er en kombinasjon av begge tilnærmingene. Denne teknikken blir i økende grad inkludert i praksisen med å vurdere vannkvaliteten (Harsany, 1986; Vernichenko, 1988; Reynoldson, Zarll, 1989; Bervoets e.a., 1989; Maslennikova, Skornyakov, 1993; etc.).

Bestemmelsen av en rekke biotiske indikatorer, sammen med tradisjonelle abiotiske, er allerede gitt av regulatoriske miljødokumenter (for eksempel GOST 17.1.3.07-82 "Naturvern. Hydrosfære. Regler for overvåking av vannkvaliteten til reservoarer og vassdrag" ; GOST 17.1.2.04-77. Naturvern. Hydrosfære. Indikatorer for tilstanden og regler for beskatning av fiskeobjekter"; "Midlertidige retningslinjer for en helhetlig vurdering av kvaliteten på overflatevann basert på hydrokjemiske indikatorer." Instruks fra statsutvalget for Hydrometeorology nr. 250-1163 datert 22. september 1986, etc.).

Imidlertid vurderes vanligvis abiotiske og biotiske parametere separat, uten å ta hensyn til deres forhold. Utvilsomt, bare å utvide listen over parametere som tas i betraktning, øker også til en viss grad påliteligheten av å vurdere kvaliteten på miljøet. Men for tilstrekkelig miljøregulering er det nødvendig ikke bare å velge de mest indikative abiotiske og biotiske egenskapene til økosystemet, men også å ta hensyn til mønstrene for biotarespons på miljøendringer.

Samtidig vurderes tilstanden til hele miljøet som helhet ganske pålitelig basert på resultatene av bioindikasjon, og en direkte vurdering av fysisk-kjemiske egenskaper bidrar til å forstå hvilke menneskeskapte faktorer som forverrer miljøet mest og hvordan akkurat dette skjer. .

1.2 Bioindikasjon og biotesting

Det finnes to metodisk forskjellige løsninger for å vurdere miljøets tilstand basert på biota-karakteristikker: biotesting og bioindikasjon.

Biotesting- dette er en vurdering av kvaliteten på miljøet med aktiv intervensjon i naturlige prosesser, ved å sette opp et eksperiment under naturlige eller laboratorieforhold. Essensen av biotesting kommer ned til å bestemme konsekvensene av interaksjonen mellom eksperimentelle organismer (“ testobjekter") med testmiljøet. Eksempler på eksperimenter på biotesting av miljøet i laboratorie- og naturlige forhold kan tjene henholdsvis som eksperimenter for å bestemme hastigheten på biokjemisk oksygenforbruk (BOD) og primær planktonproduksjon (PP). BOD-verdier karakterisere graden av vannforurensning med lett mineraliserbare organiske stoffer, verdier PP -- metningsgrad av vann med næringsstoffer ( aktuell laboratoriearbeid beskrevet i laboratorietENGrundig workshop om emnet"Ingeniørøkologi"). I disse eksperimentene er testobjektet fellesskapet av alle planktoniske organismer som bor i testmiljøet. Noen ganger i eksperimenter på biotesting av miljøet, blir testobjekter introdusert kunstig i det. Til dette brukes dyr bestemt type, med kjente miljøegenskaper. Testobjekter oppbevares i lang tid i kar med testmediet fortynnet med rent vann i ulike mengder. Graden av skadelighet og fare for miljøet bedømmes ved å sammenligne endringer i egenskapene til testobjekter med ulik opplevelsesvarighet i sammenlignbare miljøer. Slike egenskaper inkluderer overlevelse, fruktbarhet, sykelighet, veksthastighet og individuell utvikling, atferdsegenskaper og ulike strukturelle og funksjonelle endringer i organismer. Som standard testobjekter er det vanlig å bruke for eksempel bakterier Esherichia coli, ciliater av slektene Paramecium og Tetrachimena, copepoder Daphnia magna, egg og larver fra laksefisk og mange andre. etc.

Bioindikasjon- dette er en vurdering av kvaliteten på miljøet basert på tilstanden til visse representanter for befolkningen - biota, utført ved å observere dem, uten aktiv (eksperimentell) intervensjon i naturlige prosesser. Objektene for slike observasjoner kan være biologiske systemer på ethvert organisasjonsnivå.

Miljøkvalitet vurderes ved hjelp av kvalitative og kvantitative indikatorkriterier. De er de egenskapene til de observerte biologiske systemene som mest fullstendig og nøyaktig gjenspeiler graden av deres velvære.

1.3 Biologisk overvåking som en del av biologisk kontroll av miljøtilstanden. Dens rolle i miljøovervåking

overvåking av bioindikasjon av biotiske økosystemer

I lang tid ble observasjoner bare gjort av endringer i tilstanden til det naturlige miljøet på grunn av naturlige årsaker. De siste tiårene har menneskelig påvirkning på miljøet økt kraftig over hele verden, og det har blitt åpenbart at ukontrollert utnyttelse av naturen kan føre til svært alvorlige negative konsekvenser. I denne forbindelse har det oppstått et enda større behov for detaljert informasjon om tilstanden til biosfæren.

Det er kjent at tilstanden til biosfæren endres under påvirkning av naturlige og menneskeskapte påvirkninger. Biosfærens tilstand, som kontinuerlig endres under påvirkning av naturlige årsaker, går vanligvis tilbake til sin opprinnelige tilstand (endringer i temperatur og trykk, luft- og jordfuktighet, hvis svingninger hovedsakelig forekommer rundt noen relativt konstante gjennomsnittsverdier, sesongmessige endringer i biomassen av vegetasjon og dyr, etc. .). Gjennomsnittsverdier som kjennetegner tilstanden til biosfæren (dens klimatiske egenskaper i hvilken som helst region på kloden, den naturlige sammensetningen av ulike miljøer, syklusen av vann, karbon og andre stoffer, global biologisk produktivitet) endres betydelig bare over svært lang tid (tusenvis, noen ganger til og med hundretusener og millioner år). Store økologiske likevektssystemer og geosystemer endres også ekstremt sakte under påvirkning av naturlige prosesser.

Endringer i biosfærens tilstand under påvirkning av menneskeskapte faktorer kan skje svært raskt. Dermed er endringene som har skjedd av disse grunnene i noen elementer av biosfæren de siste tiårene sammenlignbare med noen naturlige endringer som har skjedd over tusener og til og med millioner av år. Naturlige endringer i tilstanden til det naturlige miljøet, både kortsiktige og langsiktige, blir i stor grad observert og studert av geofysiske tjenester som finnes i mange land (hydrometeorologiske, seismiske, ionosfæriske, gravimetriske, magnetometriske, etc.). For å synliggjøre menneskeskapte endringer på bakgrunn av naturlige, oppsto behovet for å organisere spesielle observasjoner av endringer i tilstanden til biosfæren under påvirkning av menneskelig aktivitet.

Et system med gjentatte observasjoner av ett eller flere elementer i det naturlige miljøet i rom og tid for spesifikke formål, i samsvar med et forhåndsutarbeidet program, ble foreslått kalt overvåkning. Begrepet "overvåking" dukket opp før FNs Stockholmskonferanse om miljø (Stockholm, 5.-16. juni 1972). De første forslagene til et slikt system ble utviklet av eksperter fra spesialkommisjonen SCOPE (Scientific Committee on Problems of the Environment) i 1971. Dette begrepet dukket opp i motsetning til og i tillegg til begrepet "kontroll", hvis tolkning inkluderte ikke bare observasjon og innhenting av informasjon, men og elementer av aktive handlinger, kontroller. Overvåking av menneskeskapte endringer i det naturlige miljøet bør vurderes observasjonssystem, ringOgjør det mulig å synliggjøre endringer i tilstanden til biosfæren under påvirkningm, hmenneskelig aktivitet.

Hoveddokumentet som definerer og regulerer miljøaktiviteter i den russiske føderasjonen er loven "om beskyttelse av det naturlige miljøet". I samsvar med artikkel 68 i loven:

"Miljøkontroll setter sine mål: overvåke tilstanden til naturmiljøet og dets endringer under påvirkning av økonomiske eller andre aktiviteter; kontrollere gjennomføringen av planer og tiltak for naturvern, rasjonell bruk av naturressurser, forbedring av naturmiljøet, overholdelse med kravene i miljølovgivningen og miljøkvalitetsstandarder miljø.Miljøkontrollsystemet består av sivil tjeneste overvåke tilstanden til miljøet, staten, produksjonen og offentlig kontroll." I ordets vid betydning er miljøkontroll aktiviteten til statlige organer, foretak og innbyggere for å overholde miljønormer og -regler; følgelig stat, produksjon og offentlig miljøkontroll skilles ut.

Overvåkingssystemet kan dekke både lokale områder og kloden som helhet (global overvåking). Hovedtrekket til det globale overvåkingssystemet er evnen, basert på data fra dette systemet, til å vurdere tilstanden til biosfæren på global skala.

Nasjonal overvåking refererer vanligvis til et overvåkingssystem i én stat; et slikt system skiller seg fra global overvåking ikke bare i omfang, men også ved at hovedoppgaven til nasjonal overvåking er å innhente informasjon og vurdere miljøtilstanden i nasjonale interesser. En økning i nivået av luftforurensning i enkeltbyer eller industriområder er dermed kanskje ikke vesentlig for å vurdere tilstanden til biosfæren på global skala, men det ser ut til å være en viktig sak for å iverksette tiltak i et gitt område, tiltak kl. det nasjonale nivået. Det globale overvåkingssystemet bør være basert på nasjonale overvåkingsdelsystemer og inkludere elementer av disse undersystemene. Noen ganger brukes begrepet "grenseoverskridende" eller "internasjonal" overvåking. Tilsynelatende er det mest korrekt å bruke denne betegnelsen for overvåkingssystemer som brukes i flere staters interesse (for å vurdere spørsmål om grenseoverskridende overføring av forurensning mellom stater, etc.).

I Russland er overvåkingssystemet implementert på flere nivåer:

effekt (studier av sterke effekter på lokal skala);

regional (manifestation av problemer med migrasjon og transformasjon av forurensninger, felles påvirkning av ulike faktorer som er karakteristiske for den regionale økonomien);

bakgrunn (på grunnlag av biosfærereservater, der enhver økonomisk aktivitet er ekskludert).

På territoriet til det tidligere Sovjetunionen var det en nasjonal tjeneste for observasjon og kontroll av miljøtilstanden ( OGSNK). I 1993 ble det tatt en beslutning om å opprette en Unified statlig system Miljøovervåking ( EGSEM) - et fundamentalt nytt interdepartementalt informasjons- og målesystem, dannet basert på territorielle enheter i den russiske føderasjonens konstituerende enheter og fokusert på en omfattende vurdering og prognose av tilstanden til det naturlige miljøet i Den russiske føderasjonen med det formål å støtte informasjon for ledelsesbeslutninger.

I samsvar med regulatoriske juridiske dokumenter er generell styring av opprettelsen og driften av det enhetlige statlige systemet for miljøovervåking og koordinering av aktivitetene til statlige utøvende myndigheter innen miljøovervåking overlatt til Statens komité for økologi i Russland. Med koordinering av den statlige komiteen for økologi, arbeides det med å skape og utvikle territorielle delsystemer til Unified State Environmental Monitoring System (TSEM) i eksperimentelle territorier (republikker: Altai, Mordovia, Chuvashia; regioner: Vologda, Kaluga, Kurgan, Perm , Orenburg, Chelyabinsk; autonome okruger: Khanty-Mansiysk, Yamalo-Nenets; økologisk feriestedsregion Kaukasisk mineralvann). For øyeblikket nærmer antall fag i Den russiske føderasjonen der arbeidet med opprettelsen av TSEM har blitt lansert 50 (Statsrapport fra State Committee for Ecology, 2000).

EGSEM som et senter for en enhetlig vitenskapelig og teknisk politikk innen miljøovervåking, bør det sikre:

koordinere utvikling og implementering av miljøobservasjonsprogrammer;

regulering og kontroll av innsamling og behandling av pålitelige data;

lagring av informasjon, vedlikehold av spesielle databanker;

aktiviteter for å vurdere og forutsi tilstanden til miljøobjekter, naturressurser, reaksjoner fra økosystemer og folkehelse på menneskeskapt påvirkning;

tilgjengelighet av miljøinformasjon for et bredt spekter av forbrukere.

Mål for programmet Global Environmental Monitoring System ( GSMOS) - advarsel om endringer i naturmiljøets tilstand som truer menneskers helse, forbundet med forurensning, naturkatastrofer og miljøproblemer.

Så overvåking er et multifunksjonelt informasjonssystem. Hovedoppgavene er: overvåke biosfærens tilstand, vurdere og forutsi tilstanden; bestemme graden av menneskeskapt påvirkning på miljøet, identifisere faktorer og kilder til slik påvirkning, samt graden av deres påvirkning.

Overvåking omfatter følgende hovedaktivitetsområder:

1) overvåking av faktorer som påvirker naturmiljøet og miljøtilstanden;

2) vurdering av den faktiske tilstanden til naturmiljøet;

3) prognose for tilstanden til naturmiljøet og vurdering av denne tilstanden.

Dermed er overvåking et system observasjoner, vurderinger og prognoserObak tilstanden til naturmiljøet, som ikke inkluderer miljøkvalitetsstyring.

Den mest universelle tilnærmingen til å bestemme strukturen til et system for overvåking av menneskeskapte endringer i det naturlige miljøet er å dele det inn i blokker:

"Observasjoner"

"Vurdering av faktisk tilstand",

"Statens prognose"

"Vurdering av den spådde tilstanden"

"Observasjoner" og "State Forecast"-blokkene er nært beslektet med hverandre, siden en prognose for tilstanden til miljøet bare er mulig hvis det er tilstrekkelig representativ informasjon om den faktiske tilstanden (direkte forbindelse). Konstruere en prognose, på den ene siden. innebærer kunnskap om mønstrene for endringer i tilstanden til det naturlige miljøet, tilstedeværelsen av et skjema og evnene til numeriske beregninger, på den annen side bør retningen til prognosen i stor grad bestemme strukturen og sammensetningen av observasjonsnettverket (tilbakemeldinger). ).

Data som karakteriserer tilstanden til det naturlige miljøet, innhentet som et resultat av observasjoner eller prognoser, må vurderes avhengig av området for menneskelig aktivitet der de brukes (ved bruk av spesielt utvalgte eller utviklede kriterier). Vurdering innebærer på den ene siden fastsettelse av skade fra påvirkningen, på den andre - valg av optimale forhold for menneskelig aktivitet, bestemmelse av eksisterende miljøreserver. Denne typen vurdering innebærer kunnskap om tillatte belastninger på naturmiljøet.

Geofysiske informasjonssystemer, samt Informasjon System overvåking av menneskeskapte endringer er en integrert del av forvaltningssystemet, menneskelig samhandling med miljøet (miljøstyringssystem), siden informasjon om den nåværende tilstanden til naturmiljøet og trender i endringen bør danne grunnlaget for utvikling av naturverntiltak. og tas i betraktning ved planlegging av økonomisk utvikling. Resultatene av å vurdere den nåværende og forutsagte tilstanden til biosfæren gjør det på sin side mulig å klargjøre kravene til observasjonsdelsystemet (dette utgjør den vitenskapelige begrunnelsen for overvåking, begrunnelse for sammensetningen og strukturen til nettverket og observasjonsmetoder).

Siden vurderingen av den faktiske og forutsagte tilstanden til naturmiljøet er en integrert del av overvåkingen, identifiserer noen forfattere denne delen av overvåkingen med elementet å håndtere tilstanden til naturmiljøet. Observasjoner av tilstanden til det naturlige miljøet bør inkludere observasjoner av kildene og faktorene til menneskeskapt påvirkning (inkludert kilder til forurensning, stråling, etc.), tilstanden til elementene i biosfæren (inkludert responsen til levende organismer på påvirkninger, endringer i deres strukturelle og funksjonelle indikatorer. Dette innebærer å skaffe data om den opprinnelige (eller bakgrunns)tilstanden til elementene i biosfæren.

Denne tilnærmingen dekker overvåking av hele syklusen av menneskeskapte påvirkninger - fra kilder til påvirkning til påvirkning og reaksjoner fra individuelle naturlige miljøer og komplekse økologiske systemer. I territoriell målestokk prioriteres byer, drikkevannskilder og fiskegyteplasser. Når det gjelder observasjonsmiljøer, fortjener atmosfærisk luft og ferskvann prioritert oppmerksomhet.

Hovedoppgaven biologisk overvåking er å bestemme tilstanden til den biotiske komponenten i biosfæren, dens respons, reaksjon på menneskeskapt påvirkning, bestemme tilstandens funksjon og avviket til denne funksjonen fra den normale naturlige tilstanden på ulike nivåer av organisering av biosystemer.

Studiet av innholdet av ulike ingredienser i biota kan kun betinget klassifiseres som biologisk overvåking. Dette spørsmålet er knyttet til måling av miljøgifter i ulike miljøer. Biologisk overvåking kan også omfatte observasjoner av biosfærens tilstand ved bruk av biologiske indikatorer.

Biologisk overvåking inkluderer overvåking av levende organismer-populasjoner (etter antall, biomasse, tetthet og andre funksjonelle og strukturelle egenskaper) utsatt for påvirkning. I dette overvåkingsundersystemet er det tilrådelig å fremheve følgende observasjoner:

a) menneskers helsetilstand, miljøets påvirkning på mennesker (medisinsk biologisk overvåking);

b) for de viktigste populasjonene, både med tanke på eksistensen av et økosystem, som kjennetegner et bestemt økosystems velvære etter dets tilstand, og fra et synspunkt av stor økonomisk verdi (for eksempel verdifulle varianter av fisk);

c) for populasjonene som er mest følsomme for en gitt type påvirkning (eller for en kompleks påvirkning) (for eksempel vegetasjon for virkningene av svoveldioksid) eller for de "kritiske" populasjonene i forhold til denne påvirkningen (for eksempel epishura zooplankton i Baikalsjøen til utslipp fra tremassefabrikker) ;

d) bak indikatorpopulasjoner (for eksempel lav).

En spesiell plass i biologisk overvåking bør inntas av genetiskeKinesisk overvåking(observasjon av mulige endringer i arvelige egenskaper i ulike populasjoner).

Miljøovervåking(global overvåking av biosfæren) er mer universell; den generaliserer resultatene av både biologisk og geofysisk overvåking på nivå med økologiske systemer.

For tiden er det mest utviklede systemet for biologisk overvåking av overflatevann (hydrobiologisk overvåking) og skog. Men selv i disse områdene henger biologisk overvåking betydelig etter overvåkingen av abiotiske egenskaper ved miljøet - både i metodologisk, metodisk og reguleringsstøtte, og etter antall observasjoner. For eksempel: n observasjoner av landoverflatevannforurensning basert på hydrokjemiske indikatorer 1166 vannforekomster er dekket. Prøvetaking utføres på 1699 punkter (2342 steder) for fysiske og kjemiske indikatorer med samtidig bestemmelse av hydrologiske indikatorer. Samtidig har n Observasjoner av landoverflatevannforurensning av hydrobotiske indikatorer utføres kun i fem hydrografiske regioner, på 81 vannforekomster (170 seksjoner), og observasjonsprogrammet inkluderer fra 2 til 6 indikatorer. Integrert overvåkingsnettverkENforurensning av det naturlige miljøet og vegetasjonstilstanden (SPZR) har bare 30 stillinger, som er lokalisert på territoriet til 11 UGMS (kontrollerende myndigheter: Rosleskhoz, State Committee for Ecology of Russia).

Statens fiskerikomité i Russland deltar i arbeidet med å opprette et enhetlig statlig miljøovervåkingssystem (USESEM) (oppretting av et enhetlig statlig system for overvåking av akvatiske biologiske ressurser, observasjon og overvåking av aktivitetene til russiske og utenlandske fiskefartøyer som bruker romkommunikasjon og spesialisert informasjonsteknologier). Overvåking av akvatiske biologiske ressurser inkluderer:

Overvåking av faunaobjekter som tilhører fiskeri;

Overvåking av forurensningstilstanden av biologiske ressurser i fiskerireservoarene i Den russiske føderasjonen og deres habitat. (Synkron overvåking av habitatet til kommersielle fiskearter er spesifikk og helt nødvendig for en korrekt forståelse av det oseanologiske grunnlaget for bioproduktivitet, prognose for TAC og beskyttelse av de mest verdifulle vannlevende organismer);

Informasjonsbulletin "Strålingssituasjon i fiskeområder i verdenshavet";

Industrimatrikkelen for kommersiell fisk i Den russiske føderasjonen.

I dag utføres arbeid innen biologisk overvåking (inkludert overvåking av biogeocenoser og overvåking av sjeldne og beskyttede arter av flora og fauna) aktivt i en rekke regioner, og tar hensyn til prinsippet om USESM-orientering mot en økosystemtilnærming. når man bestemmer kvaliteten på det naturlige miljøet, fortjener spesiell oppmerksomhet. For eksempel, i Tyumen-regionen i 1998-2000, ble trinn 1 av programmet "Opprettelse av et enhetlig territorielt miljøovervåkingssystem i Tyumen-regionen" implementert vellykket. Samtidig er det utviklet metoder for å utføre miljøovervåking av de viktigste biogeocenosene, et nettverk av permanente eksperimentelle områder er organisert for implementering i den sørlige sonen av regionen. I Amur-regionen er det et delsystem for overvåking av flora og fauna når det gjelder sjeldne og beskyttede arter (RMS) innenfor rammen av AMURSEM. Det ble utviklet, testet og godkjent et program om GRM for perioden frem til 2005 etc. Utviklingen av bioovervåkingssystemet i Russland regnes som en av de mest presserende miljøoppgavene (State Report of the State Committee for Ecology, 2000).

I aktivitetene knyttet til opprettelsen av Unified State Environmental Monitoring System, er en betydelig plass okkupert av arbeid med internasjonale miljøovervåkingsprosjekter, hvis koordinering og vitenskapelig og metodisk støtte er overlatt til Statens komité for økologi i Russland (den " Global Environmental Monitoring»-prosjekter fra den russisk-amerikanske kommisjonen for miljø- og teknologisamarbeid, GRID/UNEP, Arctic Monitoring and Assessment (AMAP), Arctic Data Directory (ADD), East Asia Acid Deposition Monitoring Network (EANET), etc.), samt arbeid med å opprette et mellomstatlig miljøovervåkingssystem for CIS-landene - medlemmer av Interstate Environmental Council (IEC) i Interstate Economic Committee (IEC). I 1999 ble en avtale om samarbeid innen miljøovervåking av CIS-medlemslandene signert.

2. Biosystemer på ulike organisasjonsnivåer og deres indikatoregenskaper. Biologisk mangfold

Som du vet, er moderne livsformer svært forskjellige. Av de mange klassifiseringene av denne sorten, noterer vi bare de mest praktisk viktige.

Etter lengde(største lineære størrelse) organismer er delt inn i tre kategorier:

1) nanobionter (lengde mindre enn 50 mikron), studert nanobiol O giya ;

2) mikrobiioner , eller "mikrober" (50 - 500 mikron), studert mikro O biologi ;

3) makrobionter (mer enn 500 mikron), studert ma Til robiologi .

I form av ernæring Kroppen er delt inn i følgende kategorier:

1) autotrofer (bokstavelig talt: "selvmatende") - organismer som konsumerer utelukkende uorganiske stoffer og de organiske stoffene som produserer dem (gjennom fotosyntese, som planter, eller kjemosyntese, som noen bakterier).

2) heterotrofer ("fôring av andre") - organismer i stand spise organisk materiale produsert av andre organismer (som dyr).

3) nedbrytere ("forenkle", "dekomponere") - dekomponere organiske rester og avfallsprodukter fra autotrofer og heterotrofer til enklere organiske og, til slutt, til uorganiske stoffer(noen bakterier, sopp osv.).

Sammen med begrepene "autotrofer" og "heterotrofer" brukes også lignende, men ikke identiske begreper "produsenter" og "forbrukere".

Produsenter - organismer, i stand produsere organisk materiale fra uorganisk materiale.

Forbrukere - organismer som forbruker utelukkende organisk materiale produsert av andre organismer.

Noen ganger blir begrepene "autotrofer" og "produsenter", samt "heterotrofer" og "forbrukere" feilaktig identifisert, men de er ikke alltid sammenfallende. For eksempel er blågrønne (Cyanea) i stand til å produsere organisk materiale selv ved hjelp av fotosyntese, og konsumere det i ferdig form, og bryte det ned til uorganiske stoffer. Derfor er de det heterotrofer - men ikke av forbrukere, men produsenter Og nedbrytere samtidig.

Strukturelt mangfold og slektskap ulike livsformer studeres av to sammenhengende vitenskaper - systematikk og taksonomi.

Taksonomi - biologisk vitenskap om mangfold, klassifisering av organismer og familieforhold mellom dem.

Taksonomi (fra gr. "fboit" - arrangement, rekkefølge) - biologisk vitenskap som bestemmer metodikken og metodene for hierarkisk klassifisering av organismer avhengig av graden av deres forhold.

Taxon - det generelle navnet på klassifiseringsenheter av forskjellige rangerer, som viser plasseringen til et objekt i systemet. I biologi er det flere hovedtaxa, som tilsvarer ulike nivåer av slektskap av ulike livsformer.

Hovedtaksonen er utsikt . Arter nær hverandre forenes til slekt - takson av noe høyere rang.

Artsnavn er gitt på latin, i henhold til den binære (dobbelte) nomenklaturen foreslått av K. Linné: det første ordet, et substantiv, er navnet på slekten, det andre, vanligvis et adjektiv, er navnet på arten (for eksempel sommerfuglen Pieris brassicae - kål hvit sommerfugl). Det totale antallet kjente arter overstiger 30 millioner, hvorav mer enn 90% er insekter.

Nært beslektede slekter er på sin side kombinert til familier , familier - inn O T rekker , tropper - inn klasser , klasser - i typer .

For eksempel, huskatt tilhører fylum av chordater (Chordata), klasse av pattedyr (Mammalia), orden av rovdyr (Carnivora), familie av katter (Felidae), slekt av katter (Felis), arter Felis maniculata.

I tillegg bruker taksonomer ofte også taxa av mellomranger (underfamilier, superordner, subfyla osv.).

Type er den høyeste systematiske kategorien. Imidlertid er ulike typer levende organismer relativt konvensjonelt forent i enda større grupper - seksjoner og endelig riker .

Fram til midten av det 20. århundre skilte taksonomer bare to riker av cellulære livsformer - planter(studert av vitenskapen om botanikk) og dyr(studert av zoologi).

Etter hvert som flere og mer grunnleggende strukturelle forskjeller avdekkes ulike former livet, økte antallet tildelte riker gradvis. Til dags dato har representanter for forskjellige systematiske skoler forskjellige estimater av det nødvendige antallet utmerkede riker - fra fire til fem (moneras eller prokaryoter; protister - encellede eukaryoter; sopp; planter; dyr) til flere dusin. Systemet med å skille riker i følge A.G. blir stadig mer anerkjent. Zavarzin, i henhold til hvilke cellulære livsformer skal deles inn i syv riker:

1) bakterie (Bakterie)

2) blå grønn (Cyanea)

3) tang (Alger)

4) sopp (Sopp)

5) planter (Plantae)

6) protozoer (Protozoer)

7) dyr (Animalia)

Men i litteraturen finner man fortsatt ofte inndelingen av alle levende organismer i tre hovedgrupper: dyr, planter og mikrober (hhv. studert av zoologi, botanikk og mikrobiologi). Denne klassifiseringen er feil, for det første, fordi den kombinerer fullstendig inkompatible kriterier: systematisk(plante- og dyreriket) og dimensjonale(mikrober er organismer av enhver systematisk tilknytning med en lengde fra 50 til 500 mikron). Dessuten tilsvarer noen organismer to kategorier samtidig (for eksempel dyr og mikrober, som mange protozoer, etc.). Andre organismer, tvert imot, faller ikke inn i noen av kategoriene (for eksempel store alger, sopp, etc.). Når man bruker en eller annen klassifisering av livsformer, for å unngå slike feil, bør man gå ut fra et enkelt kriterium: å skille organismer etter deres størrelse, strukturelle egenskaper, taksonomisk tilknytning, fôringsmetoder, etc.

2.1 Nivåer av bioorganisasjonlogiske objekter (biosystemer)

En av hovedegenskapene til alle levende ting er hierarki, systematisk organisering. Begrepet " system "(fra gr. "uhufzmb" - en helhet som består av deler) betyr et sett med sammenkoblede elementer som danner en viss integritet, enhet. Systemet er ikke bare preget av tilstedeværelsen av forbindelser og relasjoner mellom elementene, men også ved kontinuerlig enhet med miljøet, i samspill med det viser dets integritet. Ideen om et system, som grunnlaget ble lagt av Euklid, Platon og Aristoteles, er i stadig utvikling, og siden midten av det 20. århundre har det blitt et av de viktigste filosofiske, metodiske og spesielle vitenskapelige konseptene. Grunnleggeren av moderne generell teori systemer vurdert Ludwig van Bertalanffy (1969).

I følge systemteorien skal man skille kumulativ (EN d ditiv ) Og framvoksende egenskaper til et objekt som består av komponenter. Kumulative, eller additive (fra latin "addo" - add) egenskaper representerer summen av egenskapene til komponentene. Emerging (fra engelsk "emergot" - å dukke opp uventet) er kvalitativt nye egenskaper til et objekt som ikke kan komponeres fra egenskapene til komponentene eller forutses fra dem. Et system har per definisjon fremvoksende egenskaper som vises på grunn av dens spesifikke metode for sammenkobling og integrering av elementer.

I biologi er det vanlig å skille følgende hoved organisatoriske nivåer EN sjoner biologiske gjenstander (biosystemer ):

1. Molekyler og molekylære komplekser(for eksempel proteinmolekyler, nukleinsyrer; molekylære komplekser - gener, virus, etc.).

2. Organeller eller organeller celler (for eksempel mitokondrier, ribosomer, kloroplaster, etc.).

3. Celler(organisme eller cellekultur).

4. Stoffer (for eksempel xylem, blod, ulike former for epitel osv.).

5. Organer(for eksempel hjerte, lever, hepatopankreas - hos virvelløse dyr, etc.).

6. Organsystemer(for eksempel kardiovaskulær, fordøyelseskanal, luftveier, etc.).

7. Organismer(for eksempel en encellet organisme - en amøbe eller en flercellet organisme - en person).

8. Populasjoner og delpopulasjoner(intrabefolkning) strukturer. Befolkning (fra latin "populus" - mennesker, befolkning) kan defineres som enhver samling av individer av samme art som er i stand til selvreproduksjon, mer eller mindre isolert i rom og tid fra andre lignende samlinger av individer av samme art (Gilyarov , 1990). TIL delpopulasjon Jeg sjonsstrukturer inkludere ulike intrapopulasjonsgrupperinger av individer.

9. Cenoser(fellesskap levende organismer) av forskjellige rangerer, inkludert biocenoser.

Samfunnet , eller cenose (fra gr. "chpinpt" - sammen, sammen) - et sett med levende organismer av en viss kategori, som samtidig bor i et bestemt område av verdensrommet.

Generelt kan kategoriene av organismer som skal tas i betraktning og størrelsen på det studerte romområdet velges av økologen vilkårlig, i praktisk samsvar med formålet med forskningen hans. Det er imidlertid mest hensiktsmessig å studere fellesskap innenfor biotop. Biotop(fra gr. "fprpt" - sted; bokstavelig talt - "livssted"; synonym - økotopp ) - et relativt homogent område med naturrom, kvalitativt forskjellig fra nærliggende områder og har mer eller mindre klare grenser med dem. Typisk er strukturen til samfunn hovedsakelig bestemt av biotopens egenskaper. Derfor varierer samfunnene betydelig i ulike biotoper, men innenfor en biotop er de relativt homogene.

Det mest komplette og systematisk organiserte samfunnet er biocenose (Mcbius, 1877) - en samling av individer alle arter som samtidig bor i en biotop og er forbundet med hverandre og med biotopen ved strømmer av materie, energi og informasjon. Dette forholdet kan oppstå kontinuerlig eller periodisk.

I økologi begrepet " biota "(fra gr. "vypfz" - liv) - en samling av individer av alle arter som bor i et bestemt område av verdensrommet. Begrepene "biocenosis" og "biota" er ikke synonyme. I motsetning til biocenose kan begrepet biota brukes på et samfunn av alle biologiske arter i en hvilken som helst del av et territorium eller vannområde som er vilkårlig valgt av en forsker, noe som ikke nødvendigvis samsvarer med definisjonen av en biotop. I tillegg anses biota ofte som ikke som et biosystem, men som en enkel samling av organismer av alle arter, uten å ta hensyn til deres forhold.

9. Økologiske systemer (økosystemer) av forskjellige rangerer, inkludert biogeocenoser. Økosystem (Tansley, 1935) - et sett av levende og interagerende organismer av alle arter, samt fysiske og kjemiske komponenter i miljøet som er nødvendige for deres eksistens eller er et produkt av deres vitale aktivitet.

Et spesielt tilfelle av et økosystem er biogeocenose - "et sett med homogene naturfenomener (atmosfære, stein, jord og hydrologiske forhold, vegetasjon, fauna og verden av mikroorganismer) over et bestemt område av jordens overflate, som har sin egen spesifikke interaksjon av disse komponentene og en viss type utveksling av materie og energi mellom seg selv og andre naturfenomener "(Sukachev, 1940, 1942). Biogeocenose er med andre ord et biosystem som integrerer en biotop og dens biocenose.

I motsetning til biogeocenose, kan et økosystem også ha en kunstig opprinnelse, kunstig etablerte grenser, så vel som betydelig intern heterogenitet (for eksempel økosystemet til en vanndråpe, verdenshavet, et akvarium, romskip). Dermed er det bare økosystemer av biotoper som tilhører biogeocenoser.

10. Økosfære Jorden (Kohl, 1958) er et globalt økosystem som forener alle moderne økosystemer på jorden.

11. Biosfære Jorden (Zьss, 1873, Vernadsky, 1919, 1926) - et område av jordens overflate bebodd av liv eller dannet med deltakelse av levende organismer. Biosfæren er et generelt planetarisk skall, som dekker tykkelsen av troposfæren, hydrosfæren, sedimentær, del av granitt og til og med basaltbergarter i litosfæren, skapt i løpet av hele jordens geologiske historie.

I biologisk overvåking vurderes miljøkvalitet ved bruk av kvalitative og kvantitative indikatoregenskaper. De er de egenskapene til de observerte biologiske systemene som mest fullstendig og nøyaktig gjenspeiler graden av deres velvære (tabell 2).

2.2 Bevaring av biologisk mangfold er nøkkelen til å opprettholde bærekraften til økosystemene og biosfæren

Indikatorer for biologisk mangfold er blant de viktigste egenskapene til tilstanden til biota. Dette skyldes følgende:

Tabell 2. Noen indikatortrekk ved biosystemer på ulike organisasjonsnivåer

Nivå på organisering av biosystemet	Veiledende tegn:
Suborganismisk	Graden av aktivitet av enzymer og hormoner Frekvens og art av mutasjoner, deformiteter Strukturelle og funksjonelle egenskaper til cellulære organeller Histologiske endringer Konsentrasjoner av forurensninger i vev og organer
Organisk	Morfologisk (hyppighet og art av deformiteter) Fysiologisk (veksthastighet, respirasjon, metabolisme, ernæring, matassimilering, etc.)
Befolkning	Antall, tetthet og produksjon av befolkningen, absolutt og spesifikk endringshastighet Kjennetegn på størrelse-vekt, alder, kjønnsstruktur av befolkningen
Koenotisk (nivå av lokalsamfunn og biocenose som helhet)	Artssammensetning, kjennetegn ved artsrikdom og mangfold av samfunn Antall, tetthet og produksjon av samfunnet, absolutt og spesifikk endringshastighet Kjennetegn på størrelse-vekt og trofisk struktur i samfunnet

Merk: Ved bioovervåking er det nødvendig å ta hensyn til den teratogene effekten av miljøgifter, dvs. evnen til å forårsake ulike deformiteter og utviklingsfeil hos testorganismer. Konsekvensene av virkningen av teratogene forurensninger er forskjellige: i noen tilfeller kan teratogenese bare påvirke cellulære organeller, individuelle celler; i andre påvirker det vev, organer og hele kroppen. Derfor bør slike endringer tas i betraktning ved bruk av kjente testsystemer, samt at det bør utvikles nye metoder for bioindikasjon av teratogene effekter av miljøgifter.

1) Mangfoldet og spesielt artssammensetningen til biotaen, sammenlignet med dens øvrige egenskaper, bestemmes i størst grad av miljøforhold.

2) Det er artssammensetningen som er "nøkkelegenskapen" til biotaen og i stor grad bestemmer dens øvrige egenskaper. For en lang rekke økosystemer har det vist seg at eksogene forstyrrelser i artssammensetningen til samfunn tilsynelatende er irreversible. Hvis artssammensetningen i samfunnet endres, vil for det første endringene som allerede har skjedd i andre koenotiske egenskaper mest sannsynlig også vise seg å være irreversible, og for det andre risikoen for ytterligere uforutsigbare, noen ganger svært betydelige og brå endringer. er også høy. Konstansen i artssammensetningen til samfunn, tvert imot, sikrer reversibiliteten av endringene som er forårsaket, gjenoppretting av de opprinnelige egenskapene til samfunn etter fjerning av påvirkningen, og er det optimale kriteriet for å bevare de grunnleggende egenskapene til samfunn under påvirkningsforhold .

3) Som kjent regulerer biota tilstanden til økosystemet: sikrer dets motstand mot påvirkninger (bestemmer selvrensingen av økosystemet fra forurensning) og setter autogen suksess. Derfor er bevaring av biologisk mangfold og, som en konsekvens, stabiliteten til biota, også nøkkelen til å bevare de opprinnelige egenskapene til økosystemet.

Når man vurderer påvirkningen på et økosystem, bør man derfor først og fremst være oppmerksom på endringer i artssammensetning og mangfold av biota. Artsmangfoldet i et samfunn vurderes vanligvis ved hjelp av spesielle indekser, hvorav den mest brukte og pålitelige er Shannon-Weaver informasjonsindeksen ( H,bit/forekomst):

hvor n er antall arter i samfunnet,

Ni er tettheten (eller biomassen) til den i-te arten,

N er tettheten (eller biomassen) til hele samfunnet.

Å bestemme artssammensetningen av samfunn av akvatiske organismer og indikatorene for artsrikdom og mangfold basert på den krever mye mer kvalifikasjoner fra forskeren enn å bestemme generelle kvantitative egenskaper (tetthet, biomasse osv.). Sistnevnte er også viktige for bioindikasjon, men de bør vurderes som tilleggsindikatorer, avhengig av artens originalitet og mangfold.

3. Biotarespons på menneskeskapte påvirkninger

3.1 Økosystemsuksesjon

Et økosystem er skapt av enheten av dets abiotiske (ikke-levende) og biotiske (levende) komponenter, som er i kompleks interaksjon. De kommer inn i økosystemet utenfra allokton (fremmed) mineral og organisk materiale og energi ( solstråling, termisk, etc.). Organismer som bruker solenergi produsenter De danner organiske forbindelser fra mineralske stoffer, som brukes på deres livsstøtte (R - utgifter til metabolisme) og dannelse av produkter (P - vekst og frigjøring av metabolske produkter til miljøet). Produktene til produsentene kalles primærprodukter biocenose.

Forbrukere første orden De lever av produsenter og bruker også de resulterende organiske stoffene på metabolismen og dannelsen av produktene deres. Forbrukere andre bestilling(rovdyr) konsumerer på sin side første-ordens forbrukere, etc. Vanligvis i biocenoser er det forbrukere av flere (n) bestillinger. Siden forbrukere danner sine produkter gjennom forbruk av andre organismer (forbrukere av tidligere bestillinger og produsenter), kalles det ekko h Nye Produkter . Den totale sekundære produksjonen av hele biocenosen viser seg alltid å være mindre enn summen av produksjonsverdiene til alle populasjoner av forbrukere, siden en del av den konsumeres av forbruker-rovdyr i selve biocenosen.

Nedbrytere bruke energien til organiske stoffer som finnes i kroppen til døde produsenter og forbrukere (så vel som i stoffskifteproduktene som de slipper ut i miljøet i løpet av livet). Nedbryting av organiske stoffer ved å redusere midler til enklere forbindelser og til slutt til mineralske komponenter kalles ødeleggelse organisk materiale. Mineralske og organiske stoffer som returneres til det abiotiske miljøet i økosystemet på grunn av organismers død og aktiviteten til nedbrytere kalles biogen (dvs. dannet fra levende organismer) og autoktone (dvs. produsert i selve økosystemet). Mineralske autoktone stoffer brukes igjen av produsenter for å lage primærprodukter, dvs. engasjert seg på nytt i det indre syklus av stoffer økosystemer.

Ofte viser den indre sirkulasjonen av stoffer seg å være enda mer kompleks (se fig. 6). For eksempel skaper heterotrofe produsenter (blågrønne, noen bakterier) samtidig primærproduksjon og fungerer som nedbrytere. Mange rovdyr konsumerer forbrukere ikke av én, men av alle tidligere bestillinger, så vel som produsenter, nedbrytere, individer av sin egen art (kannibalisme) og livløst organisk materiale; osv. Dette gjør strømmene av materie og energi i økosystemer ikke-lineære, og skaper en komplekst forgrenet " trofisk (mat) nett "biocenose.

En del av produktene fra produsenter, forbrukere og nedbrytere går fra økosystemet til dets miljø ( eksport av produkter ). Eksporterte produkter brukes i andre økosystemer. Noen av de autoktone og alloktone stoffene går uopprettelig tapt fra den indre sirkulasjonen i økosystemet, og ender opp i de dype lagene av jorda, utilgjengelige for produsenter. Etter hvert som disse næringsstoffene akkumuleres, transformerer de gradvis biotopen. Dermed er den indre sirkulasjonen av stoffer ikke helt lukket: den er ledsaget av en konstant, mer eller mindre intens utveksling av stoffer og energi med miljøet rundt økosystemet.

Den indre syklusen av energi i økosystemer bestemmes av syklusen av stoffer den er inneholdt i, samt forholdet mellom prosessene med energiforsyning utenfra og varmeoverføring til miljøet. Derfor er den enda mindre lukket, mer avhengig av miljøforholdene rundt økosystemet enn syklusen av stoffer.

Lignende dokumenter

Funksjoner ved bruk av biotesting og bioindikasjonsmetoder for overvåking av miljøtilstanden. Kvalitetskontroll av natur- og avløpsvann ved hjelp av bioindikatoren Daphnia magna Strauss. Indikatorens følsomhet overfor ulike kjemikalier.

avhandling, lagt til 10.06.2009


Hensyn til konsept og hovedoppgaver med å overvåke naturmiljøer og økosystemer. Funksjoner ved å organisere systematisk overvåking av miljøparametere. Studie av komponentene i et enhetlig statlig miljøovervåkingssystem.

sammendrag, lagt til 23.06.2012


Begrunnelse for behovet for OS-overvåking. Kjennetegn på kriterier for vurdering av miljøkvalitet. Overvåking og problemer med integrering av natursporingstjenester. Anvendelse av biologiske indikatorer for tungmetallakkumulering i miljøovervåking.

forelesningskurs, lagt til 29.05.2010


Konsekvenser av miljøforurensning som påvirker planter. Kjennetegn ved bioindikasjon og biotesting. Prinsipper for organisering av biologisk overvåking. Grunnleggende former for respons fra levende organismer, bruksområder for bioindikatorer.

kursarbeid, lagt til 20.04.2011


Overvåke endringer i naturmiljøet, oppnå kvalitative og kvantitative egenskaper av endringene som har skjedd i det som hovedoppgaven for miljøovervåking. Metoder for geofysisk overvåking. Kontroll og overvåking av luft- og vannforhold.

test, lagt til 18.10.2010


Problemet med å bevare naturmiljøet. Konseptet med miljøovervåking, dets mål, organiseringsrekkefølge og implementering. Klassifisering og hovedovervåkingsfunksjoner. Globalt system og grunnleggende prosedyrer for miljøovervåking.

sammendrag, lagt til 07.11.2011


Gjennomføre miljøovervåking for å analysere virkningen av naturlige og menneskeskapte faktorer på miljøets tilstand. Implementering av miljøverntiltak på territoriet til Cheremshansky kommunale distrikt i republikken Tatarstan.

presentasjon, lagt til 04.11.2012


Generelt konsept, mål og mål for miljøovervåking i henhold til lovgivningen i Den russiske føderasjonen. Klassifisering av overvåking avhengig av typer forurensning. Et system med statlige tiltak rettet mot å bevare og forbedre miljøet.

presentasjon, lagt til 09.07.2014


Klassifisering av miljøovervåkingssystemer etter observasjonsmetoder, kilder, faktorer og omfang av påvirkning, og territorielt prinsipp. Organisering av overvåking av forurensningskilder ved anlegg, effekten av russisk lovgivning.

test, lagt til 27.02.2015


Bioovervåking som en integrert del av miljøovervåking. Klassifisering av landvannskvalitet i henhold til bioindikatorer. Konseptet og formene for bioindikasjon, utvalgskriterier og typer bioindikatorer. Eksempler og trekk ved bioindikasjon på organismenivå.

Terrestriske metoder for miljøovervåking.

Fysisk-kjemiske metoder

-Kvalitative metoder. Lar deg bestemme hvilket stoff som er i testprøven. For eksempel basert på kromatografi . -Kvantitative metoder. -Gravimetrisk metode. Essensen av metoden er å bestemme massen og prosentandelen av ethvert element, ion eller kjemisk forbindelse som finnes i testprøven. - Titrimetrisk(volumetrisk) metode. I denne typen analyse erstattes veiing med å måle volumer av både stoffet som bestemmes og reagenset som brukes i denne bestemmelsen. Metoder for titrimetrisk analyse er delt inn i 4 grupper: a) metoder for syre-base titrering; b) utfellingsmetoder; c) oksidasjons-reduksjonsmetoder; d) kompleksiseringsmetoder. - Kolorimetrisk metoder. Kolorimetri- en av de enkleste metodene for absorpsjonsanalyse. Den er basert på endringer i fargenyansene til testløsningen avhengig av konsentrasjonen. Kolorimetriske metoder kan deles inn i visuell kolorimetri og fotokolorimetri. - Ekspressmetoder. Ekspressmetoder inkluderer instrumentelle metoder som lar deg bestemme forurensning på kort tid. Disse metodene er mye brukt for å bestemme bakgrunnsstråling i luft- og vannovervåkingssystemer. - Potensiometrisk Metoder er basert på å endre elektrodepotensialet avhengig av de fysiske og kjemiske prosessene som skjer i løsningen. De er delt inn i: a) direkte potensiometri (ionometri); b) potensiometrisk titrering.

Biologiske overvåkingsmetoder

Bioindikasjon - en metode som lar en bedømme tilstanden til miljøet basert på møtet, fraværet og utviklingsegenskapene til bioindikatororganismer . Bioindikatorer er organismer hvis tilstedeværelse, mengde eller utviklingsegenskaper tjener som indikatorer på naturlige prosesser, forhold eller menneskeskapte endringer i miljøet. Forhold bestemt ved bruk av bioindikatorer kalles bioindikasjonsobjekter.

Biotesting - en metode som gjør det mulig, under laboratorieforhold, å vurdere kvaliteten på miljøobjekter ved bruk av levende organismer.

Vurdering av komponenter i biologisk mangfold - er et sett med metoder komparativ analyse av biodiversitetskomponenter .

Metoder for statistisk og matematisk databehandling

Metoder brukes for å behandle miljøovervåkingsdata databehandling Og matematisk biologi (inkludert matematisk modellering), samt et bredt spekter av informasjonsteknologier .

Geografiske informasjonssystemer

GIS er en refleksjon av den generelle trenden med å knytte miljødata til romlige objekter. Ifølge noen eksperter vil ytterligere integrasjon av GIS og miljøovervåking føre til etablering av kraftige EIS (miljøinformasjonssystemer) med tett romlig referanse.

19) Biologisk overvåking

Biologisk overvåking skal forstås som et system for observasjon, vurdering og prognose av eventuelle endringer i biota forårsaket av faktorer av menneskeskapt opprinnelse.

Hovedobjektet for observasjon av denne typen overvåking er responser biologiske systemer ulike nivåer og miljøfaktorer som påvirker dem. Hovedoppgaven er å overvåke nivået av forurensning av biota, der responser eller biologiske konsekvenser knyttet til eksponering for forurensning registreres innenfor rammen av spesielle underprogrammer.

Biologer har samlet en stor mengde informasjon om funksjonen til biologiske systemer, både normalt og når det gjelder den negative påvirkningen av antropogene faktorer. Strukturen til et biologisk overvåkingsprogram består av separate underprogrammer basert på organiseringsnivåene til biologiske systemer. Dermed tilsvarer genetisk overvåking det subcellulære organiseringsnivået av biota, biokjemisk overvåking tilsvarer cellenivået, fysiologisk overvåking tilsvarer organismenivået, og miljøbioovervåking tilsvarer populasjons- og biokenologisk (samfunns)nivå. I tillegg til de som er oppført, er det underprogrammer for overvåking av biotaforurensning, biosfæreproduktivitet, truede eller på randen av utryddelse.

For hvert bioovervåkingsunderprogram utvikles dets egen observasjonsmetodikk og et visst sett med funksjonelle egenskaper er etablert. For eksempel bruker bioovervåkingsprogrammer på organismenivå indikatorer som ernæring, respirasjon, utskillelse og nitrogenbalanse, vekst, reproduksjon, blodsammensetning og atferdsindikatorer for organismer. I bioovervåkingsprogrammer på populasjonsnivå er dette vekstrater, reproduksjon, utbredelse og overflod av arter, og populasjonsstruktur.

Befolkningsnivåparametere er mye brukt for å overvåke dødelige og subletale konsentrasjoner av forurensninger, avhengig av målene for overvåkingsprogrammene og de spesifikke systemene som overvåkes. I dette tilfellet bør populasjonene som velges for observasjon være en del av systemene som er mest utsatt for miljøgifter.

Å velge arter for denne typen overvåking er utfordrende fordi detaljerte data om biotaen i studieområdet er nødvendig for å velge arter. Objektet for observasjon kan være hvilken som helst gruppe organismer: fra mikroflora til megafauna og sjøfugler. Preferanse gis til arter som er følsomme for potensielle forurensninger (selv om de har begrenset økologisk og kommersiell betydning), som representerer forskjellige trofiske nivåer, og keystone-arter hvis deres rolle i samfunnet er kjent. Utvelgelsesvansker er assosiert med atferden til organismer avhengig av årstid, alder og migrasjon under tidevann. Ved valg av arter tas det hensyn til deres romlige fordeling og mobilitet. Mobiliteten til de utvalgte artene bør være lav slik at inn- og utvandring ikke påvirker de endelige resultatene. Stillesittende arter foretrekkes fordi hvis arten er svært mobil, vil data om populasjonsstruktur og vekst være av liten verdi fordi varigheten av eksponeringen for forurensningen vil være ukjent på grunn av mulig unngåelse av forurensede lokaliteter. Bentiske systemtyper brukes oftere fordi de er mindre variable romlig og tidsmessig.

Bioovervåking på samfunnsnivå. La oss huske at et fellesskap vanligvis forstås som en sammenslutning av befolkninger som samhandler både med hverandre og med miljøet. Biomasse, overflod, artsmangfold, antall høyere taxa, trofisk struktur, samt resultater fra fellesskapssammenligninger brukes som indikatorer for samfunnsbioovervåking.

Kriteriene for å vurdere den økologiske tilstanden til bestander og samfunn er strukturelle og funksjonelle indikatorer som karakteriserer tilstanden til plante- og dyrebestander. Strukturelle indikatorer i samfunnsovervåking er antall individer og listen over arter i samfunnet, deres variasjon i rom og tid. Den funksjonelle egenskapen til et fellesskap inkluderer kvaliteten og kvantiteten av energien som strømmer gjennom samfunnet.

Å vurdere effekten av forurensninger på økosystemnivå innebærer å bruke data innhentet for nivåene til befolkningen eller samfunnene den består av. Imidlertid kan denne vurderingen vise seg å være ufullstendig, siden det med denne tilnærmingen kanskje ikke er data om endringer i viktige variabler som karakteriserer tilstanden til økosystemet som en uavhengig underenhet av den hierarkiske strukturen til levende ting.

Det strukturelle grunnlaget for et økosystem er uorganiske og organiske stoffer, miljøfaktorer (temperatur, lys, vind osv.), produsenter, forbrukere og nedbrytere. De komplekse, gjensidig avhengige prosessene for økosystemfunksjoner utføres gjennom strøm av energi, næringskjeder, næringssyklus, endringer i mangfold, utvikling og evolusjon i tid og rom.

Ved overvåking av økosystemer er det nødvendig å identifisere sensitive deler av økosystemet, som man kan bedømme tilstanden på. En annen like viktig tilnærming er å lage økosystemsimuleringsmodeller.

Overvåking av endringer i populasjoner og biocenoser og deres funksjon under påvirkning av ulike typer menneskeskapte påvirkninger utføres på sykehus både i referanseområder og i områder utsatt for menneskeskapt påvirkning. Av spesiell interesse er observasjoner av akkumulering av planter og dyr av kjemiske stoffer som frigjøres under industriell produksjon, under nødslipp, eller brukt i land- og skogbruk. Deres migrasjon langs næringskjeder og distribusjon over trofiske nivåer i biocenoser lokalisert i forskjellige naturlige soner spores.

Fra et informasjonsinnholdssynspunkt er alle biologiske overvåkingsrutiner like verdifulle og har ingen fordeler fremfor hverandre, men for tiden rettes mer oppmerksomhet mot miljøovervåking.

Viktige funksjoner for bioovervåking er utvikling av tidlige varslingssystemer, diagnose og prediksjon av endringer i biologiske samfunn.

Ved utvikling av tidlige varslingssystemer er det nødvendig å velge egnede organismer og lage automatiserte enheter som gjør det mulig å tydelig identifisere reaksjonen til biota på menneskeskapte endringer i det naturlige miljøet. Slike enheter kan brukes til å bestemme kvaliteten på vann i reservoarer og få driftsinformasjon om forekomsten av en farlig toksikologisk situasjon.

Den diagnostiske overvåkingsenheten innebærer påvisning, identifisering og bestemmelse av konsentrasjonen av forurensninger i den biotiske komponenten basert på utbredt bruk av overvåkingsorganismer.

Diagnosedata fungerer som en informasjonsbase for å forutsi utviklingen av levende organismer. Prognoser gjør det mulig å fastslå akkumuleringshastigheten av forurensninger, rutene for deres migrasjon langs næringskjeder, og til slutt bestemme den fremtidige tilstanden til biologiske objekter og deres habitater.

Begrepet "biologisk overvåking" ble først foreslått i 1980 på en workshop organisert av European Economic Community (EEC) i samarbeid med US National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) og Occupational Safety and Health Administration (OSHA) (Berlin) , Yodaiken, Henman, 1984) i Luxembourg. Dette begrepet refererer til "måling og evaluering av kjemiske midler eller deres metabolitter i vev, sekreter, sekreter og alveolær luft for å bestemme omfanget av eksponering og helserisiko ved sammenligning med passende standarder." Overvåking er en handling basert på diagnostiske prosedyrer, gjentatt med visse intervaller, med forebyggende og om nødvendig korrigerende funksjoner.

Biologisk overvåking er en av de tre viktigste aktivitetene som er nødvendige for å forebygge sykdommer forårsaket av giftige faktorer eller miljøforurensning. Miljøovervåking og helseovervåking tjener samme formål.

Sekvensen av hendelser som fører til utviklingen av sykdommer av denne typen kan skjematisk presenteres som følger: kilde - påvirkende kjemisk faktor (middel) - intern dose mottatt - biokjemisk eller cellulær effekt - negativ effekt på kroppen - sykdom. Sammenhengen mellom ulike typer overvåking (biologisk, miljømessig og eksponering) og helseovervåking er påvist. Bestemmer mengden giftige stoffer (f.eks. industrikjemikalier) i luft, vann, mat eller på overflater i kontakt med hud. Miljøovervåking.

Som et resultat av prosessene med absorpsjon, distribusjon, metabolisme og utskillelse, en viss del intern dose et giftig middel (dvs. mengden av et stoff som absorberes eller metaboliseres i kroppen over en viss tidsperiode) ender opp i kroppsvæsker, hvor det kan bestemmes. Når den interne dosen virker på kritisk organ(som er ugunstig påvirket først eller mest alvorlig) visse biokjemiske og cellulære effekter oppstår.

Biologisk overvåking og helseovervåking innebærer å bestemme nivåene av kjemiske midler eller deres metabolitter i kroppen ved å vurdere deres biokjemiske og cellulære effekter, samt identifisere symptomer på kritisk organskade. De brukes også til å bestemme omfanget av sykdommen. Biologisk overvåking kan deles inn i: (a) eksponeringsovervåking og (b) effektovervåking, ved bruk av henholdsvis interne dose- og effektindikatorer.

Formålet med biologisk eksponeringsovervåking er å vurdere helserisiko ved å bestemme den interne dosen, som igjen reflekterer den biologisk aktive belastningen av kjemiske faktorer på kroppen. Forurensningsdosen bør ikke nå et nivå der patologiske effekter kan oppstå. En effekt betraktes som patologisk eller skadelig dersom kroppens funksjonelle aktivitet avtar, den adaptive evnen til stress reduseres, evnen til å opprettholde homeostase reduseres, eller mottakeligheten for andre miljøpåvirkninger øker.

Avhengig av den kjemiske eller biologiske parameteren som analyseres, kan begrepet "intern dose" tolkes forskjellig (Bernard og Lauwerys, 1987).

For det første kan det referere til mengden kjemikalie som absorberes i løpet av kort tid, for eksempel i løpet av ett arbeidsskift. Konsentrasjoner av forurensninger i alveolær luft kan bestemmes direkte i løpet av arbeidsskiftet eller neste dag (blod- og alveolære luftprøver kan lagres i opptil 16 timer).

For det andre, hvis et kjemikalie har en lang biologisk halveringstid (for eksempel metaller i sirkulasjonssystemet), kan den interne doseverdien reflektere mengden av stoffet som tas inn i kroppen over flere måneder.

For det tredje kan begrepet "intern dose" også bety mengden av et stoff som er akkumulert i kroppen. I dette tilfellet reflekterer den interne dosen fordelingen av stoffet mellom organer og vev, hvorfra det deretter sakte skilles ut.

For eksempel, for å få et pålitelig bilde av innholdet av DDT i kroppen, er det nok å måle innholdet i blodet.

Til slutt tjener den interne doseverdien som en indikator på mengden av kjemikaliet på dets virkested. En av de viktigste og mest lovende anvendelsene av denne indikatoren ser ut til å være bestemmelsen av forbindelser dannet av giftige stoffer med hemoglobinproteiner eller med DNA.

Biologisk overvåking av effekten er rettet mot å identifisere symptomer på tidlige reversible endringer som oppstår i et kritisk organ. Slik sett kan ikke betydningen av biologisk overvåking av effekten for å overvåke helsen til arbeidstakere overvurderes.

Sammen med instrumentelle metoder for å vurdere miljøkvalitet, har bioindikasjon (økologisk indikasjon) og biotestingsmetoder i den senere tid vært mye brukt. Disse metodene er basert på bruk av levende organismer som testobjekter som er følsomme for spesifikke miljøfaktorer Objekter med miljøindikasjon kalles indikatorer

Økologiske indikatorer i økologi er organismer som ved sin tilstedeværelse (fravær) i et gitt miljø indikerer dets spesifisitet. Alle indikatorer er nødvendigvis senoeca-organismer, arter med et smalt toleranseområde. Indikatorer kan deles inn i:

♦ panareal - viser indikatoregenskaper gjennom hele habitatet, for eksempel kan siv tjene overalt som en indikator på jord med overflødig fuktighet;

♦ regional - de viser kun indikatoregenskaper innenfor spesifikke regioner, for eksempel tjener furu i de baltiske statene som en indikator på jordfattigdom, og i Karelia fungerer den som en indikator på utbredelsen av bergarter til jordoverflaten;

♦ lokal - viser indikatoregenskaper på stedet der testingen utføres.

Avhengig av indikatoren skilles følgende typer bioindikasjoner ut:

♦ aeroindikasjon - indikasjon på tilstanden til atmosfærisk luft;

♦ hydroindikasjon - indikasjon på vanntilstand;

♦ litoindikasjon - indikasjon på jordtilstanden;

♦ galindikasjon - indikasjon på saltholdighetsnivå og annet.

La oss se på noen eksempler på bioindikasjon

Eksempler på typer bioindikasjoner

De økologiske egenskapene til miljøet kan bevises ikke bare av artene som bor i det, men også av deres ytre egenskaper, for eksempel klorose og nekrose av planter. For tiden spiller sanitære og epidemiologiske stasjoner hovedrollen i overvåking av miljøtilstanden. For å få objektive, integrerte vurderinger av miljøforurensning er det imidlertid nødvendig å bruke ikke bare instrumentelle metoder, men også bioindikasjon. Biotesting gjør det som regel ikke mulig å etablere hele spekteret av forurensninger. men selve faktumet av tilstedeværelsen av forurensning i miljøet lar deg registrere raskt nok

Bioindikasjon lar deg:

♦ kontinuerlig overvåking av miljøtilstanden (indikatororganismer, konstant å være i et gitt miljø, utveksler materie og energi med det og, uavhengig av hvilken tid på dagen eller ukedagen miljøforurensningshandlingen skjedde, signalisere om det ved å endringer i deres tilstand eller død);

♦ objektiv kontroll over tilstanden til miljøet (enhver forurensning vil uunngåelig forårsake endringer i deres tilstand eller død),

♦ integrert kontroll over tilstanden til miljøet (indikatorer reagerer på alle elementer som er farlige for deres eksistens, så deres død indikerer alltid miljøforurensning).

For å løse problemene med bioindikasjon og relaterte problemer med miljøprognoser, er det nødvendig å ta hensyn til fire hovedaspekter:

♦ utvikling av hensiktsmessige metoder og modeller;

♦ identifisering av systemdannende faktorer;

♦ formulering av passende prognosemål,

♦ vurdere påliteligheten til de oppnådde resultatene.