БИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ

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

Классификации мониторинга пространственный охват; объект наблюдения; методы; тип воздействия; цель

Экологический мониторинг включает в себя как биологический, так и геофизический аспекты, а его основной задачей является информационное обеспечение и поддержка процедур принятия решений в области природоохранной деятельности и экологической безопасности Экологический мониторинг Биологический мониторинг Мониторинг загрязняющих веществ Наблюдение, оценка и прогноз уровней загрязнения Оценка ответных реакций биологических объектов

Почему недостаточен мониторинг загрязняющих веществ? Все ли можно измерить? Биологический смысл Комбинированное действие Критика ПДК

БИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ система наблюдений, оценки и прогноза любых изменений в биотических компонентах, вызванных факторами антропогенного происхождения и проявляемых на организменном, популяционном или экосистемном уровнях Основные методы биологического мониторинга биоиндикация биотестирование

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

Молекулярно-клеточный уровень мутации, изменение концентрации внутриклеточных метаболитов, мутации, трансформации, гибель клеток Ионизирующее излучение ДНК Популяции изменение половозрастной и генетической структуры популяции репродуктивной способности, радио адаптация Организменный уровень выживаемость, заболеваемость, морфологические аномалии, наследственные эффекты Экосистемы продуктивность ценоза, обилие, видовое разнообразие, трофическая структура, выпадение чувствительных видов годы дни и месяцы десятки и сотни лет минуты и часы ВРЕМЯ

Взаимосвязь процессов на всех уровнях организации живого апоптоз

Биологический мониторинг и уровни биологической организации Уровень организации Показатели Способы защиты Молекулярно- клеточный Генные, хромосомные и геномные мутации, интенсивность свободнорадикальных реакций, изменение концентрации внутриклеточных метаболитов (металлотионеины, БТШ, антиоксиданты, Ca 2+ и др.) Репарация, синтез защитных веществ Тканевый Пролиферативная активность, повреждение и гибель клеток Репопуляция Организменный Рост, развитие и фотосинтетическая активность растений, аномалии скелета, морфологические отклонения, частота новообразований, изменения иммунной реакции и состава крови, поведенческие реакции, выживаемость, стерильность Регенерация Популяционный Посевные качества семян, показатели роста, воспроизводства и половозрастной структуры популяции Изменение возрастной, половой и генетической структуры популяции Биоценотический Биомасса (продуктивность ценоза), обилие, видовое разнообразие, трофическая структура, перераспределение популяций по степени доминирования Изменение видового состава, структуры и продуктивности биоценоза

Наиболее ранние изменения можно зафиксировать на молекулярно-клеточном уровне организации живой материи До высших уровней биологической организации стрессовые воздействия чаще всего доходят с запаздыванием и в значительно смягченной, косвенной форме Хотя может быть и «эффект бабочки»…

Основные принципы организации биологического мониторинга 1. иерархический подход - структура биологического мониторинга должна соответствовать иерархической организации живой материи 2. интеграция методов аналитического и биологического контроля - желательно одновременно регистрировать и уровни загрязнения, и ответную реакцию биоты по всей совокупности показателей живых систем

преимущества недостатки Мониторинг загрязняющих веществ Биологический мониторинг Преимущества и недостатки оценки состояния окружающей среды по абиотическим и биотическим показателям

преимущества недостатки Мониторинг загрязняющих веществ Исчерпывающие данные об абиотических факторах (температура, влажность, концентрации,…) Легко использовать в регулировании и управлении (ПДК и т.д.) Вклад отдельных источников и факторов в загрязнение легко выделить Трудоемкость и дороговизна Невозможно отследить все факторы Действие на живые организмы нельзя предсказать (есть ли опасность?) Эффекты комбинированного действия нельзя оценить Биологический мониторинг

преимущества недостатки Мониторинг загрязняющих веществ Исчерпывающие данные об абиотических факторах (температура, влажность, концентрации,…) Легко использовать в регулировании и управлении (ПДК и т.д.) Вклад отдельных источников и факторов в загрязнение легко выделить Трудоемкость и дороговизна Невозможно отследить все факторы Действие на живые организмы нельзя предсказать (есть ли опасность?) Эффекты комбинированного действия нельзя оценить Биологический мониторинг Экспрессность Дешевизна Контроль качества среды в непрерывном режиме Прямая информация об опасности загрязнения Интегральная оценка всех факторов Оценка взаимодействия факторов Сложно идентифицировать источники и действующие факторы Отсутствуют экологические нормативы Преимущества и недостатки оценки состояния окружающей среды по абиотическим и биотическим показателям

Регистрация биологических эффектов у живых организмов - в естественных условиях - в лабораторных условиях Только часть информации, необходимой для оценки повреждающего действия поллютантов Аналитические отбор проб воды, воздуха, почвы; анализ в лаборатории с использованием химико- физических методов Особенно полезны при оценке неизвестных соединений, комбинированного загрязнения (отходы) Методы оценки качества окружающей среды Оба вида мониторинга, отражая разные стороны единого процесса, лишь в совокупности способны дать объективную и адекватную оценку экологической ситуации

Основные принципы организации биологического мониторинга 1. иерархический подход - структура биологического мониторинга должна соответствовать иерархической организации живой материи 2. интеграция методов аналитического и биологического контроля - желательно одновременно регистрировать и уровни загрязнения, и ответную реакцию биоты по всей совокупности показателей живых систем 3. принцип слабого звена - биологический мониторинг должен в первую очередь осуществляться за наиболее чувствительными или наиболее уязвимыми видами и тест-организмами, при этом нужно отслеживать наиболее чувствительные показатели

Уровень организации «слабое звено»примеры ландшафтный (геосистемный) зоны вторичного накопления загрязняющих веществ (депо) Почва, донные отложения экосистемныйвиды-биоиндикаторы (тест- объекты) Сосна, млекопитающие, дождевые черви организменный критические органы (тест- системы) Внешнее излучение – гонады Sr-90 – скелет Двуокись серы - фотосинтез Принцип слабого звена