1. 2. Градации качества среды и их характеристика

Благополучное состояние. «Хорошая экосистема» должна соответствовать следующим основным требованиям:

• продукция на всех трофических уровнях должна быть высокой, превышение фитомассы над зоомассой не должно быть резко выражено;

• структура экосистемы должна способствовать ее стабильности в широком диапазоне внешних условий;

• скорость биологического самоочищения экосистемы должна быть высокой за счет интенсивного круговорота вещества и потока энергии.

Неблагополучное состояние природной среды характеризуется существенным отклонением экосистемных параметров (видовое разнообразие, спектр жизненных форм, биомасс, интенсивность продукционно-деструкционных процессов и биотического круговорота в целом) от нормального развития в ненарушенных условиях (т. е. нарушение закономерностей автогенной сукцессии).

Наиболее показательными критериями неблагоприятного состояния являются: увеличение отношений продукции к биомассе, мортмассы (=некромасса) к биомассе, биомассы консументов к биомассе первичных продуцентов при сокращении видового разнообразия, а так же интегральный показатель нарушения ценотического климакса.

Интегральный показатель нарушения ценотического климакса вычисляется по формуле:

, 1

где P – продукция; В – биомасса; М – мортмасса; Вс – биомасса консументов; Вр – биомасса продуцентов; Н – видовое разнообразие (сравнивают с соответствующими показателями для эталонной системы).

При этом для характеристики видового разнообразия рекомендуется использовать индексы, характеризующие выравненность встречаемости, которая имеет тенденцию к увеличению в ходе сукцессии (и, соответственно, к уменьшению при нарушении климакса).

Кризисное состояние экосистемы характеризуется нарушением сбалансированного состояния, иными словами, снятием климаксной фазы. Как известно, аутогенная (определяющаяся преимущественно внутренними взаимодействиями) сукцессия начинается с несбалансированного сообщества. Метаболизм в таком сообществе характеризуется тем, что валовая продукция либо больше, либо меньше дыхания и процесс направлен в сторону более сбалансированного состояния, когда продукция равна дыханию. Сбалансированное, стабилизированное состояние экосистемы, которое достигается через ряд промежуточных сравнительно недолговечных серий или стадий сукцессии, называется климаксом. Климакс – это финальная стадия естественной биогеоценотической сукцессии, наиболее соответствующая экологическим характеристикам данной местности в данный исторический отрезок времени. Климакс теоретически должен быть постоянным во времени и существовать до тех пор, пока его не нарушат сильные внешние возмущения. Дисбаланс, дестабилизация экосистемы – это и есть кризисное состояние. Кризис может иметь как обратимый, так и необратимый характер. В случае, когда уровень внешних воздействий превысит регенерационные возможности экосистемы, восстановление климаксной стадии становится невозможным, и она переключается на иной путь развития. Если регенерация возможна, климаксная стадия восстанавливается. В этом случае можно говорить, что кризис преодолен.

Экологическое бедствие или катастрофа, в отличие от кризисного состояния природной среды, необратимо (в масштабах времени, сопоставимых с длительностью сукцессионных событий). Характеризуется ретроградным развитием экосистемы, которое выражается не только в приближении качественных и количественных показателей к значениям, свойственным ранним стадиям сукцессии (высокая продуктивность, высокий показатель отношения продукции к биомассе, высокая скорость производства мортмассы, низкое разнообразие, моно- или олигодоминантность, разомкнутость биогенного круговорота и др.), но и глубокими нарушениями структурно-функциональных параметров экосистемы, что приводит, в конечном итоге, к утрате системных свойств. К таким глубоким нарушениям относится, например, увеличение частоты аббераций, выходящих за пределы видовой нормы, затрагивающих признаки надвидовых таксонов («макромутаций»). В нормальной экосистеме эти «макромутации» контролируются естественным отбором. Частота их обычно не превышает долей процента. В экосистеме, терпящей экологическое бедствие, увеличивается амплитуда колебания численности, происходит общее сокращение видового разнообразия как показателя сложности структур экосистем.

Для вычисления последнего показателя рекомендуется определение потенциального разнообразия на основе зависимости между числом видов и площадью:

, 2

где Hd – потенциальное число видов экосистемы d (зоны бедствия); Нс – число видов аналогичной системы, охраняемой в заповедном режиме; Sd, Sc – соответствующие площади; х – коэффициент, принимающий значения от 0,22 до 0,30. В приближенных расчетах принимается, что десятикратному увеличению площади соответствует двукратное увеличение числа видов.

Оценивается качество среды по совокупности конкретных показателей. Выражается, как правило, в условных единицах – баллах, характеризующих каждый из показателей, например, состояние воздуха, воды, природных ресурсов и др. Наиболее чутким показателем состояния среды является состояние биотической составляющей экосистемы, т. е. состояние растительного и животного мира. Суммарное значение этих баллов и показывает состояние среды в данном месте в данный момент. Оценка качества среды – чрезвычайно сложная проблема.

Для того, чтобы иметь информацию об изменениях в экосистеме и вовремя реагировать на них необходима некоторая «точка отсчета», т. е. эталонные значения тех или иных показателей состояния среды, не подверженной локальным антропогенным воздействиям. Эти эталонные значения называются фоновыми показателями, а состояние среды фоновым состоянием. Для этой цели в системе мониторинга используются биосферные заповедники. Хотя следует иметь в виду, что далеко не все показатели состояния среды в биосферном заповеднике, можно считать фоновыми. Например, качество воды в р. Березина, протекающей по территории Березинского заповедника никак не может быть фоновым. В верховье реки за пределами заповедной зоны имеют место промышленные сбросы, русло реки достаточно прямое и поэтому река не успевает справляться с загрязнением. То же самое можно сказать и о содержании железа, природный фон этого элемента очень высок. Эти факторы необходимо учитывать при выборе фоновых станций в системе мониторинга.