2.3. Екологічний моніторинг

Екологічний моніторинг - це комплексна підсистема моніторингу біосфери; він включає спостереження, оцінку і прогноз антропогенних змін в стані абіотичної складової біосфери, відповідну реакцію екосистем на ці зміни і антропогенні зміни в екосистемах, зміни, пов'язані з впливом забруднень (сільськогосподарське використання земель, вирубка лісу, урбанізація).

Таким чином, екологічний моніторинг включає в себе біологічний і геофізичний. Необхідною умовою успішного функціонування екологічного моніторингу є вимога, щоб в якості кінцевого результату була оцінка і прогноз стану екосистеми, оцінка екологічної рівноваги в екосистемах.

Завданням екологічного моніторингу є виявлення в екосистемах змін антропогенного характеру.

До екологічного моніторингу також відноситься моніторинг стану ґрунту, рослинного покрову водних ресурсів, морських ресурсів, моніторинг біосфери. Вплив антропогенного забруднення на наземні екосистеми супроводжується змінами, які можуть бути використані в якості специфічної оцінки показників при екологічному моніторингу. Наприклад, в екологічному моніторингу може спостерігатися зміна, зменшення видового різноманіття і розподіл по особинам і по видам.

Під впливом кислотних опадів збільшується кислотність ґрунту. Забруднення ґрунту суттєво впливає на фізико-хімічні властивості і структуру , а також на його продуктивність; особливо страждає ґрунт від кислотних опадів. При підвищенні кислотності ґрунтів зменшується швидкість розкладу органічних з'єднань, знижується продуктивність азотфіксуючих бактерій. Кислотні опади, потрапляючи на кору дерев, пошкоджують лишайникові види, які ростуть на корі. Так як лишайники, поглинаючи азот, переносять його рослинам, цей ефект може призвести до зміни азотного циклу і балансу екосистеми, а накопичення біосфери - до порушення її біогенного і біогеохімічного циклу. Поширення важких металів також негативно позначається на стані рослинності. Так, із початку 70-х років у Європі в результаті істотного забруднення атмосфери і випадання кислотних дощів спостерігається істотна поразка деревної рослинності (ялиця, їли, сосни).

Екологічний моніторинг повинний враховувати всі основні зміни, що визиваються будь-якими антропогенними впливами на тлі природної мінливості.

Антропогенний вплив на біосферу розподіляється по земній кулі вкрай нерівномірно. З однієї сторони є зони, де такі впливи майже відсутні (південна частина Антарктиди, частина Північного океану, великі заповідні території на різних континентах), а з іншої сторони в окремих місцях антропогенний вплив досяг такого рівня, що початкові рельєф і характер місцевості змінені цілком (райони розвитку промисловості, особливо відкритих гірничих розробок, райони інтенсивного ведення сільськогосподарських робіт, урбанізовані території), у природних середовищах таких районів у великих кількостях з'явилися домішки, які цілком відсутні в природі в її природному стані. Тому необхідно організувати екологічний моніторинг, враховуючі чередування місцевостей з різним антропогенним впливом.

При екологічному моніторингу проводять спостереження на імпактному, регіональному та фоновому рівнях (в глобальних і регіональних масштабах). Система екологічного моніторингу передбачає екологічне районування території; створення мережі об’єктів спостереження стану компонентів біосфери (атмосферного повітря, опадів, поверхневих, грунтових, підземних вод, грунту, рослинності); визначення методів та контролюючих показників.

При екологічному моніторингу навколишнього середовища в межах території країни, регіонів, областей, районів, міст наобхідно дотримуватись вимог щодо масштабів проведення досліджень і картографування їх результатів.

Базовими є такі масштаби:

а) на державному рівні – 1:1000000 і 1:500000;

б) на регіональному рівні – 1:500000 і 1:200000;

в) на обласному рівні – 1:200000 і 1:100000;

г) на районному рівні – 1:50000 і 1:25000;

д) на рівні полігона – 1:10000 і 1:5000;

е) на рівні об’єкта – 1:2000 і 1:500.

Відповідно до масштабів екологічних досліджень створюють єдину мережу репрезантивних пунктів (об’єктів) спостереженнь навколишньго середовища в межах країни.

В даний час здійснюється моніторинг окремих чинників впливу та стану окремих підсистем біосфери. Деякі фонові спостереження проводяться тільки по окремим факторам впливу і невеликому числу реакцій біосфери; спостереження в зонах високого навантаження навколишнього середовища визначаються по окремих показниках (рівень забруднення).

Для виявлення основних тенденцій змін в екосистемах, залежностей між дією різних факторів та біологічними реакціями в екологічному могніторингу використовуються польові спостереження, експериментальні дослідження, математичне моделювання.

Польові спостереження

Польові спостереження проводять у природних умовах. Вони дозволяють виявити основні тенденції зміни екосистем від антропогенного впливу і знайти взаємозв’язок між різними факторами дії і біологічними реакціями . За допомогою польових спостережень оцінюють стан грунтів (агрохімічні, агрофізичні, біохімічні дослідження), рослинних угруповань(ботанічні, фізіологічні дослідження), водойм тощо. Однак аналіз результатів польових спостережень громіздкий і не завжди приводить до виявлення лімітуючих факторів середовища, які є визначальними для стійкого функціонування екосистем.

Експериментальні дослідження

Експерементальні дослідження проводять у польових або лабораторних умовах і дають велику можливість одночасного і незалежного аналізу великої сукупності впливів на біологічні системи. Задача експерименту є дослідження імовірних ситуацій, прогнозованих на підставі існуючих тенденцій до зміни навколишнього середовища. За допомогою такого експерименту можна моделювати реальні ситуації зі зміненим станом середовища, які можливі в майбутньому, виявити окремі чинники, що спричиняють такі зміни.

Математичне моделювання

Математичне моделювання дозволяє встановити взаємозв’язок між дією факторів і реакцією біоти в складних екосистемах, тобто залежності ,,вплив – відгук’’. Такі моделі дозволяють досліджувати чутливість екосистем до того або іншого фактора. Науковцями створені імітаційно – балансові математичні моделі природи. Моделі дають можливість спрогнозувати майбутній стан екосистем й обгрунтувати раціональне число досліджуваних параметрів. Але, оскількі імітаційні моделі не враховують реакції на антропогенні впливи протягом тривалого часу, то вони можуть приводити до істотних помилок.

В екологічному моніторингу за допомогою біоіндикаторів оцінюють рівень забруднення довкілля. При цьому порівнюють досліджуваний біогеоценоз (сукупність рослинності, тварин, мікроорганизмів певної ділянки земної поверні) з біоценозом природно – заповідних територій (еталоном).