Мокрый Андрей

к.б.н., доцент

Иркутский государственный аграрный университет

г. Иркутск, Россия

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ЭКСЭРГИИ В ЭКОЛОГИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ ОЗЕРНЫХ ЭКОСИСТЕМ

Одной из важнейших задач охраны окружающей среды является контроль за ее изменением под действием антропогенных факторов, т.е. организация экологического мониторинга.

Мониторинг – система наблюдений, оценки состояния и прогноза изменения окружающей природной среды в результате давления антропогенных факторов [1]. Экологический мониторинг является комплексной подсистемой мониторинга биосферы и определяется как проводимая по определенной программе система наблюдений за изменениями в природных средах и экосистемах, антропогенными воздействиями и их источниками, оценка состояния экосистем и прогноз их изменений [2,3]. Объектом экологического мониторинга являются экологические системы (объектом гидробиологического – водные экосистемы) и факторы среды, воздействующие на эти системы. При этом учитываются как нарушения среды, так и различные отклики живых систем, вызванные этими нарушениями.

При рассмотрении методологических проблем оценки состояния экосистем важнейшим аспектом является установление особенностей их изменчивости во времени. Совершенно очевидно, что организация режимного экологического мониторинга требует конкретного ответа на вопрос, с какой частотой проводить наблюдения, чтобы удовлетворить требованиям необходимости и достаточности получаемого материала. Ясно, что те или иные биологические объекты и процессы могут быть рассмотрены при использовании разного временного «шага» наблюдений. Чем выше скорость воспроизводства того или иного объекта, тем чаще должны проводиться наблюдения. Однако в связи с трудностью анализа исследователь часто вынужден анализировать только какие-то «реперные» моменты процесса функционирования сообществ с одной стороны, и наблюдать только за какими-то «ведущими» или «индикаторными» параметрами экосистемы [4].

В предыдущих работах [5,6,7,8] было показано, что эксэргия и структурная эксэргия могут использоваться в качестве экспресс-метода при оценке состояния экосистемы пелагиали Байкала. Данных, снимаемых в ходе гидробиологического мониторинга по стандартным методикам и разработанным концепциям, вполне достаточно, чтобы рассчитать предлагаемые показатели и границы их изменчивости.

Основными преимуществами структурной эксэргии являются:

1)  хорошее теоретическое обоснование в термодинамике, связь с теорией информации и полное соответствие критериям индекса здоровья экосистемы;

2) малая зависимость от естественных флуктуаций отдельных компонентов и отсутствие размерности;

3) относительная простота расчета.

В экспериментах с математическими моделями и  модельными экосистемами, в ходе расчетов для реальных экосистем структурная эксэргия показала себя работоспособным индикатором состояния экологической системы и степени ее антропогенного изменения. Существенное снижение структурной эксэргии – несомненный признак нежелательности изменений экосистемы.

Естественно, эксэргиальный подход не лишен недостатков, среди которых главные – высокая степень приблизительности оценки, неспособность реагировать на замену, например, одного вида диатомей другим, но он имеет такие важные преимущества как простота расчета и работоспособность. По мере того, как мы будем приумножать наши знания живой природы, точность оценки структурной эксэргии будет возрастать, но уже сейчас можно с полной ответственностью заявить, что если мы отмечаем снижение структурной эксэргии для какой-либо экосистемы – это сигнал экологической опасности, и мы должны немедленно принимать меры.

Рассчитанные на одном материале и используемые совместно эксэргия и структурная эксэргия дополняют друг друга и позволяют учесть новые информационные аспекты, не содержащиеся в явном виде в исходных данных, а также использовать в конкретных случаях анализа весь ретроспективный опыт и функциональные закономерности, выявленные исследователями на водоемах других регионов.

Литература

1. Израэль Ю.А. Глобальная система наблюдений. Прогноз и оценка изменений состояния окружающей природной среды. Основы мониторинга [Текст]  / Ю.А Израэль // Методология и гидрология. – 1974. – № 7. – С. 3-8.
2. Павлов Б.К. Методологические аспекты экологического мониторинга [Текст]  / Б.К. Павлов // Методология оценки состояния экосистем. – Ростов-на-Дону: Изд-во ООО «ЦВВР», 2000. – С. 87-96.
3. Дрюккер В.В. Методы экологического мониторинга [Текст]: Учеб. пособие / В.В. Дрюккер – Иркутск: ИГУ, 1999. – 56 с.
4. Изместьева Л.Р. Опыт организации гидробиологического мониторинга [Текст]   / Л.Р. Изместьева, О.М. Кожова // Методология оценки состояния экосистем. – Новосибирск: Наука. Сиб. предпр. РАН, 1998. – С. 95-110.
5. Jørgensen S.E. Application of holistic thermodynamic indicators [Текст] / S. E. Jørgensen // Ecol. Indic.. – 2006. – Vol. 6. – P. 24–29.
6. Зилов Е. А. Оценка состояния водных экосистем (на примере озера Байкал) с помощью термодинамической целевой функции – эксэргии [Текст] / Е. А. Зилов, А.В. Мокрый // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология». – 2008. – Т. 1, № 1. – С. 79–84.
7. Silow E.A. Exergy as a Tool for Ecosystem Health Assessment [Текст] / E.A. Silow, A.V. Mokry // Entropy. – 2010. – 12. – P. 902-925.
8. Мокрый А.В. Структурная организация и динамика фитопланктонного сообщества пелагиали Южного Байкала [Текст]: автореф. дис. ... канд. биол. наук. / А.В. Мокрый – Иркутск, 2011. – 23 с.