Головна » Статті » Конференція_2016_03_24-25 » Секція_1_Екологія_і_природокористування

ТЕХНОЛОГИЯ ОЦЕНКИ «ЗДОРОВЬЯ» ВОДНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ

Мокрый Андрей

к.б.н., доцент

Иркутский государственный аграрный университет

г. Иркутск, Россия

 

ТЕХНОЛОГИЯ ОЦЕНКИ «ЗДОРОВЬЯ» ВОДНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ

 

Понятие «здоровье экосистемы» (англ. «ecosystem health») используется в научной литературе для интегральных оценок последствий загрязнения окружающей среды [1, 2]. Ключевой характеристикой «здоровья экосистемы» является способность к сопротивлению внешним воздействиям и восстановлению своих структуры и функций.

Для оценки здоровья водных экосистем уже много лет довольно успешно используется такой интегральный показатель, как эксэргия. Эксэргия определяется как расстояние между текущим состоянием системы и её состоянием в термодинамическом равновесии с окружающей средой. Она указывает на количество работы, затраченной на создание данной системы из первичных компонентов, и информации, использованной при этом [1, 3, 4, 5].

Таким образом, эксэргия – мера отклонения экосистемы от равновесного состояния. Величина эксергии определяется степенью неравновесности системы, преобразующей энергию и ее структурой – именно это свойство делает применение концепции эксергии в термодинамике живого вещества весьма конструктивным. В конце XX в. понятие эксергии вошло в экологию. Сформировалось новое направление исследований, получившее название “эксергический анализ систем”.

Исходя из опыта применения эксэргии, С.Э. Йоргенсен [3, 4] предложил т.н. «Экологический закон термодинамики» (закон максимизации эксэргии): экологические системы стремятся удалиться от термодинамического равновесия, и при всех возможных комбинациях процессов и компонентов система имеет склонность к выбору организации, которая даст системе столько запаса эксэргии, сколько возможно при данных условиях. В конечном итоге целевая функция живого вещества определяется как увеличение эксергии, т. е. способности производить полезную работу.

Таким образом, с помощью такого индекса, как эко-эксэргия, можно исследывать следующие аспекты состояния экосистем [3, 5]: 1. Расстояние от термодинамического равновесия, т.е. общая  мера сложности экосистем; 2. Структура (биомасса и размер сети) и функции (имеющаяся информация); 3. Способность к выживанию (выраженная через биомассу и имеющуюся в системе информацию).

Первые работы, посвященные применению эксэргии к оценке состояния экосистемы озера Байкал, были основаны на использовании математического моделирования. По их результатам было показано, во-первых, что эксэргия является достаточно реалистичной мерой реакции экосистемы на воздействие внешних факторов, а во-вторых, различная чувствительность подледного и открытоводного планктонных сообществ к добавлению различных загрязнителей [6, 7].

Следующим шагом стало применение эксэргии и структурной эксэргии к анализу экспериментальных данных, полученных в ходе работ с мезокосмами на Байкале. По результатам этих работ показано, что значения структурной эксэргии однозначно уменьшаются пропорционально количеству добавленного в экспериментах токсиканта, в то время как другие параметры (биомасса отдельных компонентов сообщества, общая биомасса, эксэргия) заметно флуктуируют [2, 7].

Эволюционным шагом в развитии исследований применимости эксэргии в качестве индекса здоровья экосистемы, стал расчет данного показателя для естественной экосистемы – планктонного сообщества пелагиали озера Байкал. В результате был сделан вывод об отсутствии выраженных неблагоприятных изменений в планктонном сообществе фонового района пелагиали Южного Байкала [5, 8, 9, 10].

 

Литература

  1. Costanza R. Ecosystem Health: New Goals for Environmental Management [Текст] / R. Costanza, B. G. Norton, B. D. Haskell  (eds.). – Washington : Island Press, 1992. – 269 p.
  2. Зилов Е.А. Возможность использования целевых функций для оценки «здоровья» водных экологических систем: эксэргия [Текст] / Е.А. Зилов // Сибирский экологический журнал. – 2006. – № 3. – С. 269–284.
  3. Jørgensen S.E. Towards a Thermodynamic Theory for Ecological Systems [Текст] / S.E. Jørgensen, Y.M. Svirezhev– Amsterdam: Elsevier, 2004. – 366 p.
  4. Jørgensen S.E. Description of aquatic ecosystem’s development by eco-exergy and exergy destruction [Текст] / S. E. Jørgensen // Ecol. Modell.. – 2007. – Vol. 204. – P. 22–28.
  5. Silow E.A., Mokry A.V. Exergy as a Tool for Ecosystem Health Assessment [Текст] / E.A. Silow, A.V. Mokry // Entropy. – 2010. – 12. – P. 902-925.
  6. Зилов Е.А. Экологическое моделирование в оценке функционирования водных экосистем в условиях антропогенной нагрузки (на примере оз. Байкал) [Текст]: автореф. дис. ... докт. биол. наук / Е. А. Зилов – Москва, 2004. – 43 с.
  7. Мокрый А.В., Зилов Е.А., Шу Фу-Лью Динамика эксэргии в районе города Байкальска [Текст] // Известия Иркутской государственной экономической академии (Байкальский государственный университет экономики и права). – 2010. – № 4. – С. 328-333.
  8. Мокрый А.В., Зилов Е.А. Использование структурной эксэргии в качестве интегрального показателя состояния экосистемы [Текст] // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. «Актуальные проблемы экологии». Вып 5. –  2006. – Т. 8, № 1 (15). – С. 93-98.
  9. Зилов Е. А., Мокрый А.В. Оценка состояния водных экосистем (на примере озера Байкал) с помощью термодинамической целевой функции – эксэргии [Текст] // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология». – 2008. – Т. 1, № 1. – С. 79–84.
  10. Мокрый А.В. Структурная организация и динамика фитопланктонного сообщества пелагиали Южного Байкала [Текст]: автореф. дис. ... канд. биол. наук.– Иркутск, 2011. – 23 с.
Категорія: Секція_1_Екологія_і_природокористування | Додав: Admin (23.03.2016)
Переглядів: 208
Всього коментарів: 0