Для формирования национальной и региональных экологических сетей в качестве базовых данных потребуется вся наличная информация в виде геоботанических описаний и их синтаксономических интерпретаций. Естественными источниками подобных данных на Украине являются некоторые монографические разработки (Шеляг-Сосонко та ін., 1991; Соломаха та ін., 1992), а также геоботаническая периодика (Укр. фітоцен. збірник, 1993-2001).

Рассмотренные принципы инвентаризации фиторазнообразия тесно связаны с методикой перманентной регистрации растений на фиксированных участках (Удра, 1998). Этот аспект наблюдений за растительностью, носящий дифференциальный (а не интегральный) характер, сформировался в конце XIX - начале XX вв., когда в США Клементсом были заложены постоянные площади для подсчета растений, многие из которых до сих пор функционируют (White, 1985). В этой связи, фитоценологическую инвентаризацию следует рассматривать как первый этап, за которым, по-видимому, последуют более прецизионные исследования на постоянных площадях.

Инвентаризация зооразнообразия. Спонтанный фаунофонд Украины насчитывает свыше 45 тыс. видов, из которых более 44 тыс. беспозвоночных (около 35 тыс. видов насекомых). Фауна позвоночных животных представлена рыбами и круглоротыми (около 200 видов и подвидов), земноводными (17 видов), пресмыкающимися (21 вид), птицами (около 400 видов) и млекопитающими (108 видов) (Національна доповідь…, 1997).

В отличие от геоботаники, где основным объектом являются растительные сообщества и в которой разработаны общие принципы и методы выделения компонентов растительности разного ранга, в экологии животных даже не разработано понятие, подобное «ассоциации», а понятие «зооценоз» в большей степени функционально-терминологическое и не может быть использовано в целях инвентаризации фаунистических комплексов. Практически возможен лишь учет комплексов позвоночных животных, трофически связанных с несколькими растительными ассоциациями. Низкая плотность и малое число видов позвоночных, а также высокая подвижность, особенно птиц, резко затрудняет выделение комплексов фауны уже на уровне региональных биоценотических систем. Использование видов беспозвоночных животных для выделения фаунистических комплексов осложнено трудностями учета и определения видов, их обилием в инвентаризируемом ценозе, и относящихся при этом к различным классам и даже типам животного мира. Если геоботаник или флорист имеет дело при инвентаризации с представителями цветковых и лишь изредка учитывает представителей голосеменных, папоротниковидных и других отделов растений, зоолог имеет дело с несколькими типами животных в каждом биогео(гидро) ценозе.

В любом случае, первый этап инвентаризации зооразнообразия начинается с установления видового состава предшествующего экологическим, биоценологическим, зоогеографическим, созологическим и другим видам работ, связанных с мониторингом пространственно-временной динамики фаунистических комплексов. При этом, фаунистическое исследование может ограничиться лишь выявлением видового состава животных и составлением таксономического списка. Такого рода работы вполне приемлемы, они несут определенную полезную информацию, а для некоторых плохо изученных групп животных, особенно беспозвоночных, инвентаризационные списки в традиционной форме не потеряют своего значения еще долгое время.

Особое значение в этой связи приобретает инвентаризация педофауны - наиболее разнообразного в видовом отношении компонента любого биогеоценоза. В почве обитает или проходит часть жизненного цикла подавляющее большинство обитателей суши. Здесь же сконцентрирована и основная часть зоомассы биогеоценозов. В наиболее продуктивных из них в почве на 1 м² встречается до 2 млн. особей животных разных видов, с суммарной сухой массой, заметно превышающей 100 г. Но даже в самых бедных наземных экосистемах число почвенных обитателей насчитывает тысячи на 1 м² (Кришталь, 1956; Криволуцкий, Покаржевский, 1988). Глубокие и тесные трофические связи в почвенной биоте при их нарушении ведут к изменениям в сообществах педофауны. Отчетливо это проявляется, например, при обработке почвы или растений селективными пестицидами, когда гибель популяций нематод приводит к резкому снижению численности питающихся ими клещей и, наоборот, к резкому увеличению микрофагов. Кроме того, охрана комплексов животного населения педосферы, соответствующих определенным типам почв и регионам, носит не только сугубо созологический, но и прикладной характер, как с точки зрения биоиндикации и мониторинга за состоянием окружающей среды, так и с точки зрения рекультивации земель.

В свою очередь, изучение фауны хордовых имеет свои особенности и простая инвентаризация уже не удовлетворяет исследователя. Появляются аннотированные, с той или иной степенью полноты биологической информации, списки - эколого-фаунистические сводки. Их название показывает, что в фаунистические исследования вкладывают новый смысл, отраженный главным образом в тех новых методиках, которые тесно связывают результаты изучения фауны с потребностями других биологических наук.

Таким образом, инвентаризация зооразнообразия имеет несколько этапов:

предварительный, во время которого устанавливается видовой состав в первом приближении (это относится главным образом к необследованным территориям или к неизученным группам животных);

текущий, когда накапливаются новые фактические данные по составу фауны;

обобщающий, предусматривает подведение итога исследованиям за определенный промежуток времени, анализу динамики видового состава и структуры (Филонов, 1988).

При проведении качественного и количественного фаунистического анализа в ходе обобщающего этапа инвентаризации и мониторинга состояния зооценозов, на наш взгляд, особого внимания заслуживает выявление унифицированных в биометрической фаунистике параметров: абсолютного и относительного обилия, численности, плотности, встречаемости, доминирования (индекс Симпсона), общности видового состава, видового богатства (показатель видового разнообразия), степени приуроченности (индекс верности) и др.

5. Принципы организации экологического мониторинга

Разработка и оптимизация экологической сети на любом уровне: паневропейском, национальном или региональном, - предполагает обязательное проведение мониторинговых исследований.

Мониторингом в самом общем смысле называют систему повторных наблюдений одного или более элементов окружающей природной среды в пространстве и времени с определенными целями (Munn, 1973).

Существует несколько классификаций мониторинга, которые отличаются друг от друга по признаку, положенному в их основу. Так, по территориальному признаку принято различать глобальный, региональный и локальный мониторинг.

По временному признаку различают мониторинг, проводимый только для контроля, отвечающий краткосрочным целям и обычно, хотя и не всегда, имеющий локальный характер, и долговременный мониторинг, то есть повторяющиеся наблюдения, чаще всего на большой площади (региональный или глобальный). Если объекты, требующие защиты, известны, а также разработаны соответствующие стандарты, то мониторинг, предназначенный для того, чтобы показать, что некоторые критические объекты адекватно обеспечены защитой, можно назвать мониторингом объектов с тем, чтобы отличить его от мониторинга в более широком смысле - мониторинга тенденций. Таковыми, как правило, являются региональный и глобальный мониторинг (Престон, Порт, 1980).

И.П. Герасимов (1986) в структуре мониторинга считает целесообразным различать три уровня:

ц биоэкологический (санитарно-гигиенический) мониторинг, включающий наблюдение за состоянием окружающей среды с точки зрения ее влияния на состояние здоровья человека;

ц геоэкологический (геосистемный, природно-хозяйственный) мониторинг, представляющий собой наблюдения за изменением природных экосистем, преобразованием их в природно - антропогенные и техногенные;

ц биосферный мониторинг, охватывающий наблюдения за параметрами биосферы в глобальном масштабе.

В.К. Епишиным (1982) в составе мониторинга биоты выделяются следующие уровни: мониторинг человека, мониторинг биоценоза, мониторинг ландшафтов.

По признаку показателей состояния окружающей среды специалисты часто обслуживают программы мониторинга гидрологического, санитарного, гидрохимического, агрохимического, радиационного, виброакустического, метеорологического и др. С точки зрения контроля за изменением, в том числе загрязнением различных косных (гео-), биокосных и биологических сред выделяют мониторинг педо-, гидро-, и атмосферы, биогео(гидро) ценозов и биоценозов соответственно.

А.М. Алпатьев (1983), основываясь на взаимосвязи биотической и абиотической составляющих биосферы, считает логичным различать биологический и геофизический мониторинг состояния биосферы. По его мнению, первый определяет состояние биоты и ее реакцию на антропогенные воздействия, второй - реакцию косной составляющей биосферы на те же воздействия. Кроме того, автор предлагает классифицировать мониторинг по факторам и объектам воздействия: мониторинг различных сред (атмо-, гидро-, и литосферы) и мониторинг ингредиентный, или мониторинг различных загрязнителей.

К задачам биологического мониторинга относят регистрацию откликов организмов на антропогенное воздействие на различных уровнях биологической организации: молекулярном, клеточном, организменном, популяционно-видовом, сообществ и экосистем (Израэль, 1984).

В задачи геофизического мониторинга входят глобальные и региональные общегеографические прогнозы (Герасимов, 1986), антропо-экологическое прогнозирование (Прохоров, 1986) и др. При этом, если речь идет о географических закономерностях проявления причин, обуславливающих динамику природных экосистем, то выделяют следующие из них:

1) климатические аномалии: засуха, сильные ветры, метели, сильные снегопады, ливневые дожди и другие подобные явления;

2) изменения гидрологического режима: понижение уровня грунтовых вод, сокращение или усиление стока, колебания уровня озер;

3) тектонические процессы: неотектоника и горообразование;

4) геоморфологические процессы: изменения базиса эрозии рек, выравнивание поверхности, аллювиальные процессы и др.;

5) стихийные природные процессы, вызывающие катастрофические нарушения: извержения вулканов, ураганы, цунами, землетрясения, сели, оползни;

6) глобальные процессы преобразования природной среды: аридизация или гумидизация климата, вековые циклы изменений гидротермического режима (Исаков и др., 1986).

Фоновый экологический мониторинг предполагает наличие «нулевой» (эталонной, контрольной) точки отсчета независимо от объекта или масштаба наблюдений. Для выявления антропогенных изменений и колебаний факторов среды на фоне естественных предлагается специальная информационная система мониторинга антропогенных изменений окружающей природной среды (Израэль, 1974, 1984; Израэль, Ровинский, 1986).

Так например, программа фонового экологического мониторинга на базе биосферных заповедников включает:

· мониторинг загрязнения природной среды и других факторов антропогенного воздействия;

· мониторинг откликов биоты на антропогенное воздействие, в первую очередь - фоновых уровней загрязнения;

· мониторинг изменения функциональных и структурных характеристик нетронутых («эталонных») природных экосистем и их антропогенных модификаций.

В организацию экологического мониторинга на фоновом уровне включают программу полевых наблюдений и экспериментальную программу математического моделирования (Израэль, 1980).

Достаточно очевидно, что оценить влияние фоновых (весьма низких) уровней загрязнения на биоту путем только полевых наблюдений представляется маловыполнимым из-за исключительной длительности сбора данных для таких оценок. В связи с этим, в программу экспериментальных исследований предложено включить опыты с элементами экосистем биосферного заповедника по эффектам воздействий (идентифицированных при полевых наблюдениях) в специальных установках для поддержания постоянных (заданных) условий среды - экостатах.

В качестве полевой программы биотического мониторинга, целью которой является оценка и контроль текущего состояния экосистемы, рекомендуется осуществлять наблюдения за видами, выпадение или снижение численности которых прогнозируется в первую очередь. В качестве интегрального показателя для построения кривых «доза-эффект» выбран коэффициент размножения. Предлагается осуществлять наблюдения как за климаксными, так и за сукцессионными рядами экосистем, развивающимися в естественных условиях (например, восстановление после пожара), и в результате антропогенных кратковременных воздействий (восстановление после вырубки) или непрерывных воздействий, например, в условиях антропогенного загрязнения (Израэль, 1980).

При этом не следует забывать о чрезвычайной сложности биотического компонента, вызванного большим количеством переменных, входящих в систему биоценоза, большим количеством представленных в ней видов, наличием различных типов переменных на разных уровнях организации, неравномерным распределением в пространстве и времени (Pimentel, 1966; Watt, 1966; Men, nature, and ecology, 1974). Еще Д.Л. Арманд (1973) указывал: «подсчет числа видов на площади стационара является сложным, но обязательным этапом работы его коллектива, в этом вопросе опять сталкиваются структура сообщества и функция его элементов».

В условиях такой высокоосвоенной страны, как Украина, значительный научный и практический интерес представляет изучение не только природных, но и искусственных биогеоценотических систем. В перспективе - перед современным обществом стоит проблема оценки воздействия человека на всю толщу биосферы и на биогеоценотический покров как ее частное звено. Без эффективной, постоянно действующей сети мониторинговых стационаров, охватывающих все биомы страны, а также наиболее сохранившиеся биогеоценотические комплексы как естественных, так и искусственных сообществ, решение подобного рода задач практически невозможно. Современная сеть биогеоценотических и биосферных стационаров, возникшая в свое время по линии как академических, так и неакадемических учреждений, носит в достаточной мере стихийный характер и очень неравномерно размещена по территории страны. В силу этого, значительное разнообразие природных систем на Украине (при высокой степени освоенности) не обеспечивается не только биосферными, биогеоценотическими, но даже мониторинговыми исследованиями. В связи с этим, целесообразно очертить круг необходимых задач стационарных биогеоценологических исследований. По-видимому, главная задача не потеряла своей актуальности и сегодня - продолжение исследований структурно-функциональной организации биогеоценозов как систем, получающих, преобразующих и аккумулирующих огромное колличество вещества и энергии в живом веществе растений и биокосных системах (почва) (Бельгард и др., 1996).

Наконец, наивысшей формой в иерархии контрольно-измерительных систем долгосрочных наблюдений является комплексный глобальный мониторинг.

По данным различных авторов (Манн, 1980, 1986; Престон, Порт, 1980; Израэль, 1980, 1984) среди основных целей комплексного глобального мониторинга следует выделять следующие:

· описание современного состояния окружающей среды и определение трендов;

· изучение и моделирование регионального и глобального климата и биогеохимического круговорота веществ;

· описание и моделирование миграции поллютантов через национальные границы и в международных водах;

· изучение соотношения доза-реакция (например, в отношении кислотных дождей и региональных фотохимических процессов);

· параметризация некоторых сложных физических и биологических процессов;

· расширение системы оповещения об угрозе здоровью человека;

· оценка глобального загрязнения атмосферы и его влияния на климат;

· оценка интенсивности и распределения поллютантов в биологических системах, особенно в трофических цепях;

· оценка критических проблем, возникающих в результате сельскохозяйственной деятельности и землепользования;

· оценка реакции подземных экосистем на воздействие окружающей природной среды;

· проверка эффективности систем контроля и принятие мер;

· изучение воздействия конкретных видов деятельности на окружающую среду с целью принятия решения о необходимости замены некоторых из ее видов.

В целом, независимо от типа мониторинга, в том числе фонового, обычно анализируют одни и те же показатели экологической оценки природно-антропогенных комплексов.

6. Методическая база биотического мониторинга

К числу важнейших современных методов биомониторинговых исследований следует отнести картографические (космофотосъемка, аэровидеосъемка и др.), матстатистические (экспертносистемные, биоэлектронные и др.), а также биоиндикационные, включая биотестирование.

С.В. Зонн (1996) считает, что степень достигнутого антропо-сельскохозяйственного и техногенного освоения средней и южной частей европейской территории СНГ настолько высока (стерты границы между лесостепью, степью и сухой степью, деформирована граница между лесостепью и лесной зоной), что созданные ранее карты естественно-исторического, почвенного, растительного районирования требуют пересмотра. Отмеченные явления усугубляются созданием гидротехнических сооружений. В связи с этим, картографирование современного антропогенного состояния земельных ресурсов применительно к материалам космических фотокарт целесообразно базировать на следующих трех принципиальных положениях:

а) определяющим следует признать геоморфологическое строение;

б) выделение особенностей современных естественных, агро-, лесо- и техногенных геосистем, а также городских и других агломераций;

в) внутреннее содержание контуров следует выделять по разноранговым признакам, т.е. по культурам, почвам и т.д.

При этом, довольно четко можно определить два самостоятельных этапа дешифрирования таких карт: первый - визуальный с выделением контуров по форме, размерам, сочетаниям антропо-техногенной нагрузки на земельную площадь; второй - по интерпретации визуально выделенных контуров и больше всего по естественной растительности или выращиваемым культурам.

Шевченко В.О. и Молочко А.М. (1998) рассматривают в качестве главной теоретической предпосылки реализации системы картографического мониторинга природно-заповедного фонда Украины - понимание роли особо охраняемых территорий как основы для изучения взаимоотношений между обществом и природой по возможным сценариям устойчивого развития при условии способности природных систем к самовосстановлению. Исходя из того, что экологический каркас территории должен неприменно базироваться на сети уже существующих заповедных объектов, дальнейшую практическую работу целесообразно выполнять в несколько этапов:

o сбор статистических, картографических и других материалов касательно заповедных территорий;

o экспедиционные комплексные исследования с проведением тематических видов съемок (ландшафтной, почвенной и др.);

o оценка состояния территорий относительно степени их антропогенного изменения (комплексного и по отдельным компонентам);

o создание комплекса картографических материалов как кадастрового стандарта учета ПЗФ.

Бондаренко Е.Л. (1998) предлагает создание геоинформационной системы ПЗФ Украины в виде табулированной базы данных, включающих идентификатор, природную зону, провинцию, область, название и категорию заповедного объекта, его площадь, дату основания и адрес. По утверждению автора первым результатом функционирования рассматриваемой системы будет карта «Природоохранные учреждения Украины».

В качестве последних достижений матстатического биомониторинга можно привести разработку принципиальной схемы эксперементальной биоэлектронной системы исследований динамических свойств живых систем, особенно вегетирующих организмов (Godeanu et al, 1996), а также алгоритм общей схемы экологического менеджмента, которая включает несколько множеств значений экологических параметров изучаемой системы: реальные значения, идеальные значения, контролируемые колебания, предельные значения, стандартные оценки реальных параметров и другие показатели, используемые в математической экологии для построения моделей экологического восстановления (Iacobas, 1998).

Тем не менее, на наш взгляд, одним из важнейших методологических научных направлений, на котором базируется биологический мониторинг, является биоиндикация. Сущность биоиндикации в самом широком смысле удобнее всего определить с помощью понятия «биоиндикаторы». К последним относят многие организмы, которые весьма чувствительны и избирательны по отношению к различным факторам среды обитания и могут существовать только в определенных, главным образом, в узких границах воздействия этих факторов (стенобионты). Наличие-отсутствие, численность или особенности онтогенеза таких организмов служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений окружающей среды. При этом, основным принципом биоиндикации следует считать адекватность индикатора индикату (фактору или системе, которые анализируются).

Г. Штёкер существенно сужает понятие биоиндикации, определяя ее как метод мониторинга окружающей среды, основанный на чувствительности биологических объектов или их систем к прямому или опосредованному антропогенному воздействию на среду их жизнедеятельности по отношению к условиям, которые определяются (Stucker, 1981). В таком виде определение биоиндикации вполне можно отождествлять с понятием фитоиндикации, которой принадлежит приоритетное место в системах биоэкологического мониторинга различного уровня (локального, регионального и глобального), поскольку растения, будучи единственными трансформаторами солнечной энергии, а посему важнейшими (первичными) продуцентами органического вещества во всех биогео(гидро) ценозах, определяют их структуру и функционирование. Наиболее удачным, на наш взгляд, является следующее определение понятия фитоиндикации: «ми розуміємо під фітоіндикацією науковий напрямок, суть якого полягає в оцінці екологічних факторів або систем, їх змін за допомогою флористичних ознак. При цьому поняття «флористичні ознаки» вживається широко і включає як властивості видів, рослинних угруповань, так і власне види або групи видів, рослинні угруповання, їх кількісні відношення, відображення на картах, схемах тощо. Виходячи з цього, індикаторами виступають не лише організми, їх угруповання, а й ознаки, функція яких, корелює з певними факторами середовища чи структурою системи настільки, що вони можуть використовуватись для оцінки останніх» (Дідух, Плюта, 1994).

Естественным образом возникает вопрос: что предпочтительнее (по степени информативности) - использовать в качестве индикаторов отдельные индивиды, их совокупности (популяции, виды) или же сообщества разных видов - известный результат их длительной коэволюции в постоянно изменяющемся, но конкретном в момент индикации комплексе абиотических и биотических факторов? Правильность выбора из двух указанных подходов обусловлена колоссальной сложностью структуры и механизмов функционирования биогео(гидро) ценозов, в частности, их региональных систем и биосферы в целом, поскольку все они изменяются в четырех измерениях - в пространстве и во времени. Кроме того, изменения структуры и механизмов функционирования систем надорганизменных уровней организации живой материи всегда эмерджентны, то есть постоянны и безвозвратны (развитие по спирали), а также прогрессивны в планетарном масштабе, совокупность чего можно рассматривать, по-видимому, как изменение в пятом измерении.

В этой связи, синфитоиндикационное направление представляется более информативным как в биотическом, так и абиотическом аспектах, нежели аутфитоиндикационные подходы, существенно обагащающие результаты мониторинга отдельных геосред. В качестве примера атмоиндикации можно привести лихеноиндикацию - направление аутфитоиндикации, получившее широкое распространение в мире и на Украине. Тем не менее, мы оставляем за собой право не согласиться с этим представлением по следующей очевидной, на наш взгляд, причине. Лишайники представляют собой уникальные симбиотические организмы, пластически и энергетически объединяющие автотрофный (альгобионт) и гетеротрофный (микобионт) компоненты. Если рассматривать такой симбиоз с позиций взаимоотношений продуцент-консумент, то лишайниковый организм является пусть упрощенной и миниатюрной, но экосистемой. Такое видение позволяет объяснить высокую чувствительность этих организмов к природным, и, особенно к антропогенным изменениям среды их обитания. Возможно, что одной из причин уязвимости лишайников является ингибирование в любом месте сложнейшего каскада ферментативных процессов, обеспечивающих симбиотическую взаимозави-симость (взаимовыгодность с точки зрения мутуализма) автотрофной и гетеротрофной сторон жизнедеятельности лишайниковых компонентов, например, токсичными техногенными поллютантами атмосферного воздуха. На наш взгляд, именно изменение интенсивности действия того или иного фактора внешней или внутренней среды (или же в результате суммационного эффекта некоторых из них) обуславливает формирование адаптационного синдрома, выражающегося в трансформации взаимоотношений альгобионта и микобионта в течение жизненного цикла лишайника, которая может проявляться в том или ином варианте симбиоза - мутуализме, комменсализме или паразитизме.

Посредством методов химанализа можно установить наличие поллютантов в окружающей среде даже в самых незначительных концен-трациях. Однако этого недостаточно для того, чтобы определить фактическое воздействие токсичных соединений на человека и другие объекты живой природы. К тому же, можно лишь в неполной мере оценить угрозу со стороны содержащихся в атмо-, гидро- и эдафотопах загрязняющих веществ, рассматривая их влияние по отдельности, без их возможного синэргизма с другими соединениями или факторами среды. Поэтому, контроль должен отслеживаться на более ранних стадиях для предупреждения вероятной опасности и, что весьма важно, комплексно, в динамике. Этой цели могут служить биологические индикаторы - организмы, обеспечивающие раннее распознавание возможного вредного воздействия различного рода поллютантов.

Для заблаговременного обнаружения эффектов загрязнения следует использовать биоиндикаторы, обладающие следующими свойствами (Regier, Whillams, 1980):

- широким распространением в природе;

- повышенной чувствительностью и вместе с тем достаточной устойчивостью к стрессу;

- быстрой аккумуляцией поллютанта;

- второстепенностью в структуре сообщества;

- удобностью с точки зрения отбора проб и их анализа;

- наличием подвижной и неподвижной стадий жизненного цикла.

Несмотря на трудность, заключающуюся в том, что биологические индикаторы одновременно подвергаются воздействию нескольких видов стрессоров, метод биоиндикации как инструмент наблюдения за состоянием окружающей среды получил в последние годы большое распространение в Центральной Европе, особенно в Германии, Нидерландах и Австрии, где в качестве индикаторных организмов традиционно используются стандарти-зированная газонная культура, капуста грюнколь, гладиолусы, некоторые виды лишайников (Татаринова, Бросняцкий, 1999).

И.К. Колупаев (1999), делая акцент на комплексность в биоиндикационных исследованиях, предлагает анализировать степень токсичности природных поверхностных и подземных, дождевых и талых, сточных и канализационных вод и элютриатов почв с одновременным использованием нескольких тест-объектов:

o дафний (по выживаемости, количеству молоди, числу нежизнеспособных особей, наличию абортивных яиц и др. признакам);

o парамеций (по двигательной активности, пространственному распределению в воде и состоянию сократительных вауколей);

o рыб (по состоянию жабр и плавников, поведению, двигательной активности, наличию сапролегнии);

o ряски (по окраске, скорости вегетативного размножения, числу лопастей и корешков);

o элодеи (по динамике прироста, степени некроза);

o дождевых червей (по приросту биомассы, размерам тела, плодовитости и состоянию молоди).

Однако, ранее было установлено, что если с помощью какого-то гидробионта можно получить данные только о концентрации загрязняющих веществ, то такой организм является плохим индикатором, поскольку токсичность воды представляет собой сложную функцию жесткости, растворенного кислорода, рН, температуры и концентрации различных поллютантов (Cairns, Schalie, 1980). До сих пор не обнаружен биоиндикатор, который один бы отражал всю информацию, необходимую для оценки состояния гидроэкологических систем.

С этих позиций, на наш взгляд, наиболее оправданным является использование биоиндикаторов-представителей различных трофических уровней анализируемых (тестируемых) экотопов (Никифоров, 1996). Например, для определения острой или хронической токсичности воды - использование зеленых микроводорослей Scenedesmus quadricauda u Chlorella vulgaris (продуценты), низших ракообразных Daphnia magna u Ceriodaphnia affinis (Методика…, 1997) (фитофаги, консументы I порядка), а также костистых аквариумных рыб Hiphophorus variatus u Poecilia reticulata (хищники I порядка, консументы II порядка). Для того, чтобы трофическая цепь была представлена в полной мере, в качестве тест-объектов следует также использовать биоиндикаторы загрязнения воды, которые являются редуцентами органического вещества в биогидроценозах, например, некоторые виды сапротрофных микроорганизмов.

В заключение следует сказать о пассивном мониторинге, одним из методов которого является биоиндикация с использованием свободно живущих организмов, проявляющих признаки стрессового воздействия в виде отклонений от нормы (Вайнер и др., 1988). В частности, к пассивному биомониторингу относят изучение динамики концентрации токсичных элементов в различных компонентах экосистем (Steubing, Grobecker, 1985), например, тяжелых металлов в почве (Цветкова, 1995), в травянистых растениях (Безсонова, 1991) или их вегетативных органах (Важенин, 1984), а также дендроиндикацию (Грицан, 1998).

1. Основным принципом организации мониторинговых исследований Среднего Приднепровья является полиологический подход при выявлении трансформации окружающей среды, поскольку изучаемый регион представлен широким спектром разнотипных естественных (лесных, степных, луговых, болотных, водных) и антропогенных (урбоценозов, агроценозов, культурцено-зов и т.п.) биогеоценозов.

Особый акцент при этом делается на мониторинг геофизических, физическо-географических, гео- и гидрохимических, а также биоэкологических параметров (всего около 100), которые нашли отражение в перечне, характеризующем структуру и функционирование биогеоценозов в их дина-мике, названном нами Curriculum vitae и представляющем по сути паспорт для каждого конкретного биогеоценоза (прилагается сокращенный вариант).

2. Не менее важным принципом организации мониторинга изменений биогеоценозов Среднего Приднепровья является принцип контрольного фона. Модели фонового экологического мониторинга позволяют строить прогнозы о том, когда и под влиянием каких уровней антропогенного воздействия поллютантов исчезнут наиболее чувствительные виды, установить очередность их исчезновения или существенного снижения численности популяций в биогеоценозе. Причем, прогноз на основе данных мониторинга возможен только при наличии «нулевой точки отсчета», то есть ненарушенной (контрольно-фоновой) природной системы, в качестве которой обычно выступают объекты природно-заповедного фонда, представляющие собой малотрансформированные охраняемые биогео(гидро) ценозы или их системы. На территории (акватории) Среднего Приднепровья контрольно-фоновыми биогеоценотическими системами являются Каневский природный заповедник и Региональный ландшафтный парк «Кременчугские плавни». Создание днепровского каскада водохранилищ рассматривается нами в качестве главной причины антропометаморфоза биогеоценозов региона исследований. Поэтому, проводимый мониторинг носит сравнительный характер изучения структуры и фукционирования биогеоценозов до и после сооружения днепровских водохранилищ. В качестве основного критерия оценки степени трансформации биоты следует использовать, на наш взгляд, биоразнообразие, а главное внимание стоит уделить экологической валентности, пластичности и толерантности инвентаризируемых видов. В первую очередь необходимо изучить исчезающие, регионально редкие, эндемичные и реликтовые виды растений и животных, являющиеся наиболее чувствительными к изменениям окружающей среды.

3. Немаловажное место в предлагаемой системе мониторинговых исследований занимает биотестирование с использованием в качестве тест-объектов представителей различных трофических уровней пресноводных биогидроценозов - зеленых микроводорослей, низших ракообразных, костистых рыб с целью выявления хронической и острой токсичности вод изучаемой акватории (Никифоров, Козловская, 2001).

4. Следующим интегральным индикатором изменений окружающей среды, используемым в рассматриваемой системе мониторинга, является здоровье населения как функция от многих переменных, поскольку здоровье населения и важнейший его показатель - заболеваемость - представляют собой главный критерий оценки качества среды жизнедеятельности человека. На основании анализа влияния факторов окружающей среды на здоровье населения можно и необходимо, на наш взгляд, определить какие меры по ее оздоровлению являются первоочередными (в том числе мероприятия по отчистке сточных вод и атмосферных выбросов от поллютантов, которые играют ключевую роль в формировании наиболее распространенных патологий).

5. Исследование уровней загрязнения эдафотопа является приоритетным в экологическом мониторинге, так как почва представляет собой биокосный трофический предшественник продуцентов первичного органического вещества - растений, а фитоценозы, в свою очередь, определяют пространственный габитус, структуру и функционирование всех типов биогеоценозов.

7. Curriculum Vitae

Систематизированный перечень параметров, характеризующих структуру и функционирование биогеоценозов в их динамике (сокращенный вариант).

Абиота (экотоп)

1. Орографотоп (положение, экспозиция, уклон поверхности, формы микро- и нанорельефа).

2. Климатоп (температура, осадки, коэффициент увлажнения, ФАР, радиационный баланс).

3. Эдафотоп (тип, подтип, профиль, почвообразующие породы, химизм, гумус, уровень грунтовых вод).

Биота (биоценоз)

I. Структурно-функциональная характеристика

4. Фитоценоз (таксономический спектр, эдификаторы, доминанты, ярусность, мозаичность, парцеллярность, синузии, сомкнутость или проекционное покрытие, формула древостоя или травостоя, процентное соотношение экологических групп и жизненных форм, численность и фитомасса на единицу площади, содержание биогенов в фитомассе. Соотношение продукции и деструкции наземной и подземной фитомассы, соотношение продуктивности ярусов, биогеогоризонтов и синузий, эффективность использования ФАР).

5. Зооценоз (таксономический спектр, доминанты и содоминанты, численность и зоомасса на единицу площади, соотношение трофических уровней и экологических групп, содержание биогенов в зоомассе). Интенсивность вторичной продукции, соотношение продуктивности фито-, зоо - сапрофагов, КПД утилизации энергии.

6. Микробоценоз (таксономический спектр, соотношение бактерий, актиномицетов и грибов). Соотношение продукции микробомассы бактерий, актиномицетов и грибов, интенсивность потребления и ассимиляции органики, интенсивность деструкции клетчатки и биологической фиксации азота.

II. Естественная трансформация

7. Климатогенные (внутрисезонные, сезонные и годичные) флуктуации.

8. Биогенные (годичные и многолетние) флуктуации.

9. Сукцессионные изменения и становление климакса.

III. Антропогенная трансформация

10. Дигрессионные (пасквальные, рекреационные, токсикогенные и другие) флуктуации.

11. Демутационные флуктуации.

12. Изменение численности популяций редких и исчезающих видов.

Перечень составлен по данным Ю.А. Исакова и др. (1986) с изменениями и дополнениями.

8. Мотивы и механизмы создания экологической сети Европы и Украины

Идея создания экологической сети является интегральной в организации сохранения биологического и ландшафтного разнообразия, и на европейской арене она достигла определенного уровня развития. Практически отработаны принципы создания Паневропейской экологической сети, ряд государств уже объявил о создании национальных экосетей с элементами европейского значения. Общеевропейская стратегия в области биологического и ландшафтного разнообразия, принятая в Софии в 1995 г. на Конференции министров охраны окружающей среды и реализованная Советом Европы в сотрудничестве с программой ООН в области охраны природы, направлена на то, чтобы приостановить и повернуть назад тенденцию руйнации ценностей живой природы Европы. Обязанности претворения в жизнь этой стратегии взяли на себя 54 государства, в том числе Украина. Стратегический план действий включает разные отрасли деятельности, однако на первом месте стоит создание Паневропейской экологической сети (Парчук, 1999; Довганич, 1999).

К основным принципам создания модели экологической сети следует отнести:

модель экосети является базой для сохранения и восстановления биоразнообразия;

адаптация архитектуры модели к природным и административным особенностям различных стран и регионов;

разные уровни экологической сети;

модель экосети представляет собой динамичный механизм развития и реализации стратегии охраны природы;

экосеть обеспечивает интеграцию заповедных объектов и народного хозяйства (Bennet, Wolters, 1996).

Паневропейская экологическая сеть должна включать:

природные ядра для сохранения экосистем, сред обитания, видов и ландшафтов европейского значения;

экологические коридоры или переходные зоны для обеспечения взаимосвязей между естественными экосистемами - элементы дефрагментации природных массивов и миграционные пути одновременно;

восстанавливаемые районы, где существует необходимость в воспроизводстве нарушенных элементов экосистем; сред обитания и ландшафтов или полное восстановление некоторых районов;

буферные зоны, которые благоприятствуют укреплению сети и ее защите от влияния негативных внешних факторов.

Например, создание буферных зон необходимо для поддержания направленного управления особо охраняемыми территориями (акваториями), включая срочную охрану, ослабление вредных воздействий и предотвращение угрозы деградации. В свою очередь, экологические коридоры (рис. 4) обеспечивают поддержание процессов размножения особей с целью сохранения гетерогенности популяций, распространение популяций в их природных ареалах, расширение границ ареалов популяций, миграционные и сезонные перемещения видов, а также выход за естественные границы распространения и т.п. (Felton, 1996).

В сентябре 2000 г. Верховным Советом Украины принят закон «Об общегосударственной Программе формирования национальной экологиче-ской сети Украины на 2000-2015 годы», которая включает следующие разделы:

I. Общие положения.

1. Термины и определения. 2. Современное состояние территорий и объектов, которые подлежат особой охране. 3. Цель и задачи Программы.

4. Концептуальные положения формирования национальной экологической сети.

II. Формирование национальной экологической сети.

5. Увеличение площади национальной экологической сети. 6. Восстановление природного состояния элементов экологической сети. 7. Формирование единой территориальной структуры национальной экологической сети. 8. Организация общих транспортных элементов сети и Паневропейской экологической сети.

Перспективные экологические коридоры Украины

Примечания: - Широтные коридоры (1-Полесский; 2-Галицко-Слободской; 3-Степной; 4-Приморско-Степной или Азово-Черноморский; 5-Морской). - Меридиальные коридоры (1-Дунайский; 2-Днестровский; 3-Бугский; 4-Днепровский; 5-Северскодонецкий). А - Карпатская горная страна, Б - Крымская горная страна

III. Механизм обеспечения реализации программы.

9. Нормативно-правовое обеспечение. 10. Финансовое обеспечение. 11. Научное обеспечение. 12. Организационное обеспечение. 13. Информирование о состоянии национальной экологической сети и участие общественности в ее формировании.

IV. Этапы реализации Программы.

V. Социальные, экономические и экологические результаты реализации программы.

VI. Приложения 1 - 7.

Идея национальной экологической сети Украины охватывает практически все сферы отношений между человеком и окружающей средой, приоритетными из которых являются (Шеляг-Сосонко, 1999):

Возобновление и сохранение территориальной и функциональной целостности экосистем.

Сохранение биоразнообразия, а также ландшафтов европейского значения.

Усиление защиты природного раритетного разнообразия от существующих и потенциальных отрицательных факторов.

Обеспечение обмена генетическим веществом, расселения и миграции видов, а также сохранения миграционных путей.

Расширение и обогащение эволюционного простора для реликтовых, эндемичных и исчезающих видов.

Увеличение и поддержка экологической емкости растительных сообществ, экосистем и ландшафтов, повышение их продуктивности, стабилизация экологического гомеостаза на национальном, региональном и локальном уровнях, улучшение состояния окружающей среды. Защита жизненно важных экологических процессов и ландшафтов.

Ренатурализация особо ценных деградированных экотопов и разнообразия - звеньев экосети.

Создание объединенной сети заповедных территорий разного ранга и назначений, как элемента Паневропейской экологической сети. Увеличение площади существующего заповедного фонда, улучшение охраны и упорядочение категорий заповедности в соответствии с европейскими приоритетами.

Улучшение социальных и экономических условий населения и содействие переходу к новейшим экономическим неистощимым технологиям хозяйствования.

Сохранение исторического и культурного наследия, самобытных технологий хозяйствования.

Создание натурной модели и полигонов для отработки биологических, экологических, технологических и социальных элементов устойчивого развития. Устойчивое использование отдельных элементов и участков экосети (для туризма, образования, а также традиционного хозяйствования).

Повышение уровня воспитания, образования и информированности населения касательно значения и охраны биоразнообразия, поддержания экологического равновесия в регионе и их роли в обеспечении устойчивого развития.

Усиление ответственности местных органов власти и населения за сохранение окружающей природной среды.

9. Общая характеристика Среднего Приднепровья

Регион наших исследований - Среднее Приднепровье - территориально совпадает с частями четырех административных областей: Киевской (Бориспольский, Кагарлыцкий, Мироновский, Обуховский, Переяслав-Хмельницкий районы), Кировоградской (Онуфриевский и Светловодский районы), Полтавской (Глобинский, Кобелякский, Козельщенский, Кременчугский, Оржицкий, Семеновский, Хорольский районы) и Черкасской (Драбовский, Золотоношский, Каневский, Черкасский, Чернобаевский, Чигиринский районы), - всего 20 административных районов, а также - с акваторией Каневского и Кременчугского водохранилищ полностью и верховьем Днепродзержинского водохранилища (до устья р. Ворскла). Общая площадь региона составляет около 30 тыс. км² (в том числе 3040 км² акватории) или 5% от территории Украины (рис. 5).

Среди основных принципов оригинальной интерпретации площади и границ территории (акватории) региона «Среднее Приднепровье» следует выделить четыре:

1. Поскольку, одной из важнейших среди антропогенных причин трансформации биогеоценотического покрова и микроклимата региона является сооружение каскада водохранилищ в среднем течении Днепра, то границы его вглубь материковой части Левобережной и Правобережной Украины от береговой линии установлены в пределах 50-150 км, что соответствует широте национальных экологических коридоров.

2. Основной контур широтных границ Среднего Приднепровья на левом берегу определен в соответствии с геоботаническим районированием Украины, а на правом - согласно с данными ее физико-географического районирования.

3. Границы меридиальной протяженности региона находятся в пределах от Киева до устья Ворсклы, что совпадает с геоботаническим районированием.

4.

Административная карта-схема Среднего Приднепровья

Примечания: Киевская область, районы: 1. Переяслав-Хмельницкий; 2. Бориспольский; 3. Обуховский; 4. Кагарлыкский; 5. Мироновский. Черкасская область, районы: 6. Чернобаевский; 7. Драбовский; 8. Золотоношский; 9. Каневский; 10. Черкасский; 11. Чигиринский. Полтавская область, районы: 12. Кобелякский; 13. Козельщенский; 14. Кременчугский; 15. Глобинский; 16. Семеновский; 17. Хорольский; 18. Оржицкий. Кировоградская область, районы: 19. Светловодский; 20. Онуфриевский

5. Незначительное изменение периметра региона в соответствии с границами административного районного деления существенно облегчает учет хозяйственных параметров и природных характеристик Среднего Приднепровья.

Согласно с физико-географическим районированием (1968) Среднее Приднепровье относится к Северной лесостепной области Днепровской террасовой равнины (Днепровский пойменно-боровой, Бориспольско-Барышевский, Переяслав-Хмельницкий, Чернобаевский, Черкасско-Тясминс-кий физико-географические районы) и к Южной лесостепной области Днепровской террасовой равнины (Оболонско-Градижский и Кременчугско-Кишеньковский физико-географические районы) Левобережно-Днепровской Лесостепной провинции Лесостепной зоны Украины (рис. 6).

В соответствии с геоботаническим районированием Украины (1977) Среднее Приднепровье относится к Левобережноприднепровской (Среднедне-провский, Барышевско-Бориспольский, Яготинско-Оржицкий, Оболонско-Кобеляцкий геоботанические районы) и к Подольско-Среднеприднепровской (Фастовский, Белоцерковский, Каневский, Черкасско-Чигиринский и Елизаветград-Онуфриевский районы) подпровинциям Восточноевропейской провинции Европейско-Сибирской лесостепной области (рис. 6).

По данным зоолого-географического деления Украины (Щербак, 1988) Среднее Приднепровье относится к участку Восточноевропейского лиственного леса и лесостепи района смешанного, лиственного леса и лесостепи Восточноевропейского округа Европейско-Западносибирской лесной провинции Европейско-Сибирской бореальной подобласти Палеоарктической области. Иерархия всех обозначенных курсивом зоогеографичеких подразделений основана на ландшафтно-зональном принципе (Гептнер, 1936, Szczerbak, 1981).

1.2.б. Участок Восточноевропейского лиственного леса и лесостепи. В результате многовековой хозяйственной деятельности человека (сокращение площади лесов, осушение болот, распашка земель) даже полесские районы часто выглядят скорее как лесостепные. Однако расположение данного участка в широтном направлении южнее Полесья обусловлено, прежде всего, комплексом почвенно-климатических условий. Фауна лесостепи характеризуется проникновением сюда степных видов, она неоднородна. Здесь выделяются два подучастка (рис. 6).

1.2.б.а. Подучасток Днестровско-Киевский или Правобережный. Характеризуется проникновением сюда зеленой ящерицы, наличием таких видов, как красный коршун, малая кутора, на западе - европейского суслика, а также крапчатого суслика, подольского слепыша. Чаще здесь встречается сипуха, отсутствующая на востоке подучастка.

Природное районирование Среднего Приднепровья

Примечания: границы районирования: - физико-географического (Правобережье), - геоботанического (Левобережье), - зоогеографического. 1. Среднеднепровский; 2. Яготинско-Оржицкий; 3. Оболонско-Кобелякский геоботанические районы Левобережно-Приднепровской подпровинции Восточноевропейской провинции Европейско-Сибирской лесостепной области. 4. Черкасско-Тясминский физико-географический район Северной лесостепной области Днепровской террасовой равнины. 1.2.б.а. Правобережный зоогеографический подучасток; 1.2.б.б. Левобережный зоогеографический подучасток. 1.2.б.б. Подучасток Левобережный, от Днепра на восток. Здесь обитает обыкновенный слепыш, известна отсюда форма земляной полевки, с Левобережной степи заходит большой тушканчик. Среди видов обычных и широко распространенных в лесостепи: обыкновенный и гребенчатый тритоны, зеленая жаба, прыткая ящерица, серая куропатка, перепел, сизоворонка, белый аист, иволга, большая синица и др., орешниковая соня, соня полчек, серая полевка, обыкновенный хорек, косуля. Среди редких видов здесь встречается прудовая ночница, орел-карлик, балобан, бабочки - парусник-поликсена, бражник-прозерпина, дубовый бражник, жук-олень

Следует отметить, что Среднее Приднепровье в отношении зоогеографического районирования Украины совпадает с северо-восточной частью Правобережного и юго-западной частью Левобережного зоогеографических подучаcтков.

Киевская область организована 27.02.1932 г. и находится на севере Украины, в бассейне среднего течения Днепра, главным образом на Правобережье. Площадь области составляет 28,1 тыс. км² (4,8% территории Украины), население - 1,95 млн. чел. (3,7% населения страны по данным на 01.01.1990 г. без населения Киева). В области 25 районов, 24 города, 31 поселок городского типа, 1204 сельских населенных пункта. Располагается она в пределах зон смешанных лесов и лесостепи. Ее почвенные и агроклиматические условия благоприятствуют развитию сельского хозяйства. Средняя плотность населения составляет 69,3 чел./км² (максимальная - 152 чел./км² в Киево-Святошинском районе). Городское население без Киева достигает 54% населения области. В производственной сфере работает 74,1% всех занятых, в том числе в промышленности - 22,6%, в сельском хозяйстве - 27,0%, строительстве - 8,6%.

В Киевской области сформировался индустриально-аграрный комплекс, специализирующийся на оборонной промышленности, в том числе машиностроении (электронная и вычислительная техника, электротехническая промышленность, сельскохозяйственное машиностроение), легкой, химической и нефтехимической промышленности, а также отраслях агропромышленного комплекса - пищевой промышленности и производстве зерна, сахарной свеклы, картофеля, овощей, мяса, молока и его продуктов.

...