МГЕО "Наш дім - Манява" » Каталог статей » МОНІТОРИНГ БІОРІЗНОМАНІТТЯ Частина 1

МОНІТОРИНГ БІОРІЗНОМАНІТТЯ Частина 1

24.03.2017 / Коментарів: 0 / Категорія: / Добавив: Гість

Сонячна енергія є передумовою для існування усього живого та для протікання життєвих процесів. Вона акумулюється в зелених  рослинах як формі органічних сполук. Для створення цих багатих на енергію органічних сполук в лімничних екосистемах із води вилучаються неорганічні речовини (поживні речовини). Під час розкладу органічних речовин, що супровод­жується вивільненням енергії, ці  речовини знову повертаються в розчин (мінералізація). Поживні  речовини  використовуються знову або в тих самих  системах  (замкнені системи кругообігу поживних речовин), або в сусідніх системах (відкриті системи  з переходом поживних речовин) для створення нових органічних субстанцій.

В середині великих екосистем, особливо в тих, що максимально набли­жені до природних, існує багато малих екосистем (суб-систем). Своєрідні специфічні за своєю природою малі системи – це будівельні камені більших екосистем і для їх правильного функціонування вони мають вирішальне значення. Кожна велика екосистема має
велике число різноманітних зв’язків з іншими екосистемами.

В багатьох випадках біотоп і біоценоз можуть бути змінені через зміну балансу речовин, коли система отримує додаткові речовини,  головним чином поживні. Окремі екосистеми залежні одна від одної і порушення в одній системі відбивається на іншій екосистемі. Людина на шляху свого цивілі­зованого розвитку залишається залежною від довкілля як від середовища виробництва та проживання, тому збереження свого природного оточення, поряд з етичними, естетичними та науковими аспектами має для людини суттєве значення як необхідна умова її подальшого існування.

Рослинний світ – це сукупність усіх видів рослин, а також грибів та утворених ними угруповань на певній території; дикорослі рослини – росли­ни, що природно зростають на певній території; природні рослинні угрупо­вання – сукупність видів рослин, що зростають в межах певних ділянок та перебувають у тісній взаємодії як між собою, так і з умовами довкілля.

Об’єкти рослинного світу – це дикорослі та інші несільськогоспо­дарського призначення судинні рослини, мохоподібні, водорості,  лишайники, а також гриби на всіх стадіях розвитку та утворені ними природні угрупо­вання; природні рослинні ресурси – об’єкти рослинного світу, що використо­вуються або можуть бути використані населенням, для потреб виробництва та інших потреб. Акліматизацією є пристосування (адаптація) виду до нових умов існування у зв’язку зі штучним його переселенням, а інтродукцією – штучне введення виду до складу рослинного світу поза межами його природного ареалу.

Згідно статті 39 Закону України “Про рослинний світ” моніторинг рослинного світу є складовою частиною єдиного моніторингу довкілля і здійснюється в порядку, що визначається КМУ. Статтею 28 Лісового кодексу України регламентується проведення моніторингу лісів, який те ж є складо­вою частиною загального моніторингу довкілля і здійснюється відповідно до постанови КМУ від 30.03.98 р. № 391 в рамках ДСМД.

Суб’єкти і об’єкти моніторингу біорізноманіття наведені у  табл.  15.1.

Т а б л и ц я  15.1. Суб’єкти і об’єкти моніторингу біорізноманіття

Суб’єкт моніторингу

Об’єкт моніторингу

Мінекоресурсів

Наземні та морські екосистеми

МОЗ

Наземні та водні екосистеми у місцях
проживання і відпочинку населення.

Мінагрополітики

Сільськогосподарські рослини і тварини
та продук­ти з них

Держлісгосп

Лісова рослинність і мисливська фауна,
рослинний покрив земель

Держбуд

Зелені насадження у містах і селищах
міського типу

Моніторинг біорізноманіття розглянемо на прикладі моніторингу лісів, так як цей вид моніторингу розвинений у зазначеній сфері найкраще.

Державні ліси України поділяються за цільовим призначенням на першу та другу групи лісів за принципами диференційованого використання різноманітних властивостей лісів і певної спеціалізації  ведення лісового господарства. До першої групи (майже 3,5 млн. га) відносяться ліси зелених зон навколо міст і промислових центрів  (38 %), охоронні смуги вздовж річок, навколо озер та інших водойм (11 %), полезахисні та грунтозахисні ліси (30 %) захисні смуги вздовж залізниць та автошляхів (7 %). Ліси першої групи є засобом поліпшення умов довкілля, тому використання їх деревини не має масштабного значення.

Породний склад та вікова структура лісів – важливі характеристики лісового фонду. Відповідність лісоутворюючих порід умовам  місцезростання є одним з головних факторів, які визначають ефектив­ність використання продуктивних сил природи. Сприятливі грунтово-кліматичні умови України визначають досить різноманітний породний склад лісів. Понад 25 листяних і хвойних порід зростають в  лісах України, серед яких найпоширенішими із хвойної групи є сосна і смерека, а з листяних – дуб, бук, граб, береза і вільха. Лісостани з переважанням у складі цих порід займають 93 % вкритої лісом площі. Результати обліку лісового фонду свідчать, що Україна відноситься до малолісних лісодефіцитних держав: на душу населення припадає всього 0,17 га вкритої лісом площі, 20 м3 запасів деревини та 0,28 м3 обсягу річного користування.

Критеріями для оцінки стану та продуктивності земель лісового фонду являються лісистість (відношення вкритої лісом площі до  загальної) тери­торії, бонітети лісів та повнота насаджень, запас голов­них лісоутворюючих порід, середній приріст деревини на 1 га вкритої лісом площі. Основні лісові запаси зосереджені в Карпатах (29 %),
Лісостепу (31 %) і Поліссі (33 %). В степовій зоні та Криму знаходиться лише 7 % лісових запасів.

Що ж стосується захисту рослинних та тваринних організмів від шкідливих інгредієнтів, які забруднюють, наприклад, атмосферне  повітря, роботи із встановлення відповідних нормативів знаходяться у країні на початковій стадії, на відміну від ряду держав Європи, а також США, де для основних забруднюючих речовин встановлено вторинні нормативи.

Перші серйозні наукові дослідження із зазначеної проблеми, які заклали грунт фізіологічного підходу до визначення пошкоджень  рослин і підбору газостійкого асортіменту, відносяться до 30-40 рр.  XX століття. З  60-х і особливо з 70-х років XX століття до цієї проблеми було привернуто увагу широкого кола досліджувачів, які  вивчають здебільшого фітотоксич­ність сірчанистого газу. У фізіології рослин у цей період сформувався новий напрямок – газостійкість.  На перших етапах досліджень фіксували головним чином негативні явища як у плані пошкоджуваності, так і у плані продуктивності рослин. Потім було накопичено експериметальні дані, які розкривають з тією або іншою повнотою характер надходження і акумуляції забруднюючих речовин, функціональні та структурні порушення, механізми токсичної дії окремих сполук.

Сучасний етап розвитку наукових досліджень із зазначеної проб­леми, яка характеризується подальшим збільшенням обсягу і глибини досліджень дії різних інгридієнтів забруднення повітря, причому не тільки на організ­менному але і на субклітинному та екосистемному рівні Встановлено, що найбільшу шкоду для виробництва національного продукту, та стану об’єктів ПЗФ приносять викиди пилових час­ток, диоксиду сірки і сполук фтору.

Ступінь забруднення атмосферного повітря є визначаючим фактором для росту, розвитку, продуктивності рослин і екологічного благополуччя наземних екосистем в цілому. Коли вміст деяких складових газового сере­довища перевищує критичний рівень адаптації і стійкості, наступає стресова реакція і порушується функціонування найбільш чутливих компонентів сис­теми. Концентрація будь-якої речовини, досягнувши порогової може стати причиною стресу.

Дослідження взаємодії атмосферних домішків і рослинності на екосис­темному рівні дозволили виділити три класи їх прояву: при низькому вмісті домішок (взаємодія класу I) рослинність і грунт  лісових екосистем функціо­нує як їх важливі джерела і носії; при
середньому вмісті (взаємодія класу ІІ) деякі види дерев і окремі особі зазнають негативного впливу, яке полягає у порушенні балансу і  обміну поживних речовин, зниженні імунітету до шкідників і хвороб і підвищеної захворюваності; високий вміст домішків (взаємодія класу ІІІ) може викликати різке зниження імунітету або загибель деяких дерев.

Зараз серед основних ефектів забруднюючих атмосферу сполук на різні рівні організації екосистем виділяють такі: накопичення забруднюючих домішків у рослинах та інших компонентах екосистем таких як грунт, лісна підстилка, поверхневі та грунтові води; порушення у різних представників рослинноядних тварин в зв’язку із забрудненням їх продуктів харчування (наприклад, флюороз); зниження видової різноманітності, обумовлене у т. ч. і зміною умов конкуренції;  порушення взаємозв’язків у спільнотах і в еко­системі в цілому; порушення біохімічних циклів; зниження стабільності екосистеми і послаблення її здатності до саморегуляції.

Відрізняючою особливістю забруднення атмосферного повітря є те, що лише в рідких випадках відбувається вплив однієї речовини на елементи екосистеми. Забруднення повітря відрізняє також значна мінливість вмісту забруднюючих домішків в атмосфері навіть у тих випадках, якщо забруднення повітря обумовлено певним джерелом. Якщо фізіологічні зміни окремих рослин можна досить надійно і швидко зареєструвати в дослідах, в яких змінюються концентрації полютантів і час експозиції, то для виявлення змін екосистем необхідні більш тривалі періоди часу.

Механізми впливу забруднюючих речовин, які присутні в атмосфер­ному повітрі, можна умовно поділити на дві групи: безпосередній вплив забруднюючих речовин, кислотних опадів, випадень аерозолів на асіміля­ційні функції рослин, органи дихання тварин, а також на стан грунту і навіть на кліматичні умови; опосередкований вплив на окремі елементи екосистеми, обумовленого змінами стану і функціонування цих елементів під дією забруднення повітря.

Існує три основних методичних підходи до експериментального вивчення дії забруднюючих атмосферне повітря домішок на рослинність: дослідження у лабораторії та у камерах з регульованим режимом; досліди у скляних або плівкових будиночках; і нарешті дослідження рослинності на спеціально відібраних площадках поблизу джерел забруднення. За думкою більшості фахівців при встановленні вторинних нормативів якості атмосфер­ного повітря доцільно використовувати вказані підходи комплексно.

Слід відмітити, що до цього часу немає єдиного уявлення про  патало­гічний стан рослинних організмів, що ускладнює встановлення порогових значень атмосферної забрудненості. Одні фахівці вважають, що хворою рослиною слід вважати організм, який має будь-які відхилення від нормаль­ного стану. У зв’язку із цим запропоновано велику кількість методів оцінки стану рослин по відхиленню функціональних і структурних відзнак. При вивченні газостійкості рослин у основі таких методів лежить визначення морфологічних відхилень пошкодженого листя: некрозів, хлорозів і функціо­нальних відхилень (фотосинтезу, ростових процесів, фосфорний і амінокис­лотний  баланс, змінення у стані ДНК, надслабке світіння) тощо.

Інших фахівці вважають, що далеко не всі з перелічених характеристик можуть бути  використані для визначення початку патологічного процесу у рослинному організмі. Тому для більш об’єктивної оцінки слід використову­вати інтегральний показник, що характеризує стан рослини у цілому. Най­більш часто використовується продуктивність рослин (накопичення біомаси), а також приведений час життя (ПЧЖ) організму – час, протягом якого живе організм під дією лета­ль­ного фактору середовища. Якщо напруженість (доза) летального фактору наближується до значень, що відповідають межі толе­рантності організму, летальний результат наступає не відразу, а через певний проміжок часу. За цей час відбуваються певні порушення, які призводять до різкого збільшення відмовлень, а потім і загибелі рослини. Мірою патології слугує різниця між значеннями ПЧЖ дослідних і контрольних рослин. У зв’язку із цим стає можливим виявляти не тільки патологію, але і ступінь її розвитку в організмі.

Прикладом використання ознак стану листя і деформації крон є шкала Міжнародної спілки лісових дослідницьких організацій, розроблена для оцінки “ослаблення лісу” (табл. 15.2).

Т а б л и ц я  15.2. Шкала Міжнародної спілки лісових дослідницьких організацій

Рівень
дефоліації

Класи пошкодження дерев при різних рівнях
змінення забарвлення листя, %

<25

25 - 60

>60

0 – 10

0

I

II

10 - 20 - 25

I

II

II

20 - 25 - 60

ІІ

II

III

>60

ІІІ

III

III

сухе дерево

IV

IV

IV

 

Примітка. Класи пошкодження: 0 – здорове дерево; І – легке пошкоджен­ня; ІІ – помірне пошкодження, ІІІ – сильне пошкодження.

Для трав’янистих рослин, особливо однорічників, пошкодження і дефоліація листя дозволяють точно характеризувати життєвий стан рослин. Для оцінки стану дерев більш прийнятна шкала категорій життєвого стану рослин за характеристикою крони.

Вторинні нормативи якості атмосферного повітря не повинні бути єдиними для всієї території країни. Наприклад, для реліктових насаджень; лісів, які використовуються для отримання товарної деревини і рекреаційних лісів, ГДР антропогенного навантаження має бути різним. ГДК повинна диференціюватися в залежності від забруднюючих домішків, що надходять у лісові екосистеми з атмосфери по фізико-геогра­фічним зонам, і необхідно розмежовувати у оцінці впливу забруднювачів повітря на рослинність “пошкодження” і “збиток”.

Термін “пошкодження” включає всі реакції рослини, що обумовлені забрудненням атмосфери: обратимі зміни метаболізму, зменшення інтенсив­ності фотосинтезу, некроз листя, передчасне опадання  листя або пригнічення росту, а термін “збиток” – всі наслідки, які знижують очікувану цінність або обмежують напрямки використання рослин. Господарська цінність рослин визначається економічними, екологічними і естетичними факторами, вона може знижуватися у зв’язку із антропогенним впливом на зріст рослин, врожай або його якість.

Під впливом забруднення атмосферного повітря та погіршення стану рослинності відбувається порушення нею екологічних функцій, таких, як: підтримка стабільності водних і кліматичних умов, захист грунту від вітрової та водної ерозії, зниження рівню шуму тощо.
В результаті пошкодження рослинності у забрудненій атмосфері знижується естетична і рекреаційна цінність територій, а особливу екологічну небезпеку має дія забруднюючих атмосферу речовин на генофонд.

З метою захисту рослин від шкідливих речовин, які надходять у атмо­сферне повітря, запропоновано три види нормативів: ГДК забруднюючих повітря домішків (у м3 за певний час: 20 хвилин, доба, рік); гранично допустиме навантаження на рослинність (“гранично допустима ємність поглинання”), яка визначається у кг (т) речовини, що надходить з атмосфери на 1 км2 території протягом року (вегетаційного сезону); гранично допустиме накопичення у рослинах забруднюючих речовин (у мг/кг сухої речовини). Конкретні значення вказаних нормативів розроблені зараз лише для невели­кої кількості інгредієнтів, тому необхідно їх розглянути окремо.

Диоксид сірки. Якщо розглядати найбільш важливі забруднюючі повітря речовини з точки зору їх потенційної небезпеки для рослинності, то головну роль тут займе SO2 завдяки своєму широкому розповсюдженню і своїй потенційній фітотоксичності. Проте слід зауважити, що сірка – одна з основних живлячих речовин рослин і за певних обставин, наприклад при сіркодефіцитних грунтах, низькі концентрації SO2 можуть стати джерелом сірки. Як асиміляційна отрута, диоксид сірки має яскраво виражену фітоток­сичну дію.

Перші дані про пошкодження рослинності диоксидом сірки з’явилися ще у середині XIX століття. Дія великих концентрацій  диоксиду сірки призводить до гострих некрозів та хлорозів листя  рослин, до його перед­часного відпадення, до зменшення маси сухої речовини, загальної площі та кількості листя, зниження приросту
деревини, змінення співвідношення коріння/листя. Постійний викид великих обсягів диоксиду сірки в атмосферу часто призводить до  повного знищення рослинності, що оточує джерело викиду. Важливим наслідком впливу диоксиду сірки може бути зниження стійкості рослин проти посухи, морозу, засолення грунтів, шкідників, хвороб.

Нижчі рослини в цілому більш чутливі до дії диоксиду сірки, ніж вищі, а деякі з них (лишайники, мохи, синьо-зелені водорості, деякі гриби) можуть в силу високої чутливості до забруднення слугувати біоіндикаторами стану атмосфери. Найбільш чутливі рослини до дії кислих продуктів перетворень диоксиду сірки у довкіллі. Наприклад, лишайники гинуть при дії сірчаної кислоти, що утворюється у  результаті перетворення диоксиду сірки при його концентрації в  атмосфері 0,01-0,03 млн-1 (200-228,8 мкг/м3).

Токсичність диоксиду сірки зумовлена головним чином його окислю­вально-відновлювальними властивостями і відповідним впливом на швид­кість транспірації, дихання і фотосинтезу. Серед порушень фізіологічних процесів, що викликані диоксидом сірки, слід назвати змінення клітинної проникності та іонного балансу, втрату
незв’я­заної води, зниження рН і буферної ємності цитоплазми, накопичення баластних токсичних речовин, руйнування фотосинтетичних структур, з’явлення автокаталітичних ланцю­гових реакцій вільнорадикального фотодинамічного окислення. Відмічено, що видова диференціація чутливості деревних рослин до пошкоджуючої дії сірчанистого газу обумовлена різною динамікою накопичення сірки в листі. Види, що мають високу акумулюючу здатність в ранньолітній період вегетації, нестійкі до забруднення атмосферного повітря SО2 .

Низькі концентрації диоксиду сірки мають також мутагенну дію. Негативний вплив диоксиду сірки на рослини (пошкодження листя) прогре­сивно збільшується із збільшенням його концентрації, навіть коли множення концентрації на час дії лишається постійним. Принципова можливість поглинання та засвоєння листям рослин сірчанистого газу з повітря була встановлена ще у 40-х роках XX століття.

Надлишкові накопичення сірки у рослинах призводять до їх  пошкод­ження і це відзначається як в умовах високої сульфатної засоленості грунтів, так і при задимленні повітря сірчанистим газом.  Щодо пошкоджуючої дози сульфату, то наводяться різні дані – від 0,5 до 3,0 % в залежності від видової специфіки рослин і зовнішніх умов. Визначення емісійних навантажень на територію за аналізом хвої ялин є на практиці кращім методом контролю за забрудненням атмосферного повітря  сполуками сірки.

Для оцінки рівнів накопичення сірки в хвої ялини та ступінь ушкод­ження рослин у зв’язку із забрудненням повітря використовуються середні значення концентрації SO2 (за рік, вегетаційний, зимовий період). Однак, слід враховувати, що середні концентрації SO2 – у відомій мірі величини умовні, бо є усередненими показниками  для вельми широкого (та дуже різного для різних міст і умов) діапазону мінімальних та максимальних концентрацій полютанту, які реально відмічаються протягом періоду змін. Саме з макси­мальними піками концентрації, нехай і відносно короткочасними, можуть бути, в першу чергу, пов’язані ушкодження рослин.

Довгочасні ефекти пошкодження  рослин  відомі при середньорічних  концентраціях SО2 15-20 мкг/м 3. Вище цих значень симптоми пошкоджень  зустрічаються у чутливих рослин, але залишається  неясним, чи призводять вони до погіршення їх росту. При середньорічних  значеннях вище 30 мкг/м3 погіршення росту виявляється у чутливих рослинах, які культивуються, що передбачає погіршення продуктивності чутливих лісових насаджень. До останніх, в першу чергу, належать насадження хвойних.

Найменша концентрація SО2, яка викликає в рослинній клітині  структурні та  біохімічні відхилення від норми, дорівнює 26 мкг/м3. До такого ж висновку можна прийти, використовуючи біофізичні  методи для реєстрації відповідної реакції рослинних тканин на вплив SО2. Допустима максимальна разова концентрація  газу у повітрі
визначена або рівною, або меншою 0,02 мг/м3. Межі видової (родової) стійкості рослин знаходяться у вельми широкому діапазоні – від 5 до 100 мкг/м3. Під впливом тривалого багаторічного забруднення атмосферного повітря низькими та помірними концентраціями SО2  першими з екосистем випадають окремі роди епифітних лишайників,
потім мохів, хвойних порід, дерев і так далі. Для родів ялина (Picea) та сосна (Pinus) пороговою, імовірно, є багаторічна концентрація в  20 мкг/м3, вище якої наступають хронічні пошкодження дерев.


Коментарі (0)

Коментувати

Додавати коментарі можуть тільки зареєстровані користувачі.
[ Регистрация | Вход ]
Молодіжна громадсько-екологічна організація "Наш дім - Манява"© 2003-2017/ All right reseved / Design by VWStudio /