Разработка системы карт для оценки экологического состояния
advertisement
Разработка системы карт для оценки экологического состояния морских акваторий Андреева З.В. Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии «Планета» E-mail: arkweid@yandex.ru В разрабатываемой системе карт для оценки экологического состояния морских акваторий использован принцип биоиндикации, позволяющий дать интегральную оценку состояния водной среды на основе состояния населяющих ее живых организмов (биоцентрическая концепция экологии). В качестве объекта биоиндикации акваторий выбраны сообщества фитопланктона – основного продуцента первичной продукции. Этот выбор обусловлен ключевым значением планктонных водорослей в процессе жизнедеятельности Мирового океана. Морская экосистема характеризуется благоприятной экологической обстановкой при относительно постоянном уровне биологической продуктивности вод. Сбалансированность функционирования экосистемы обеспечивается равновесием между продукционными и деструкционными процессами. В настоящее время уровень биологической продуктивности прибрежных зон морей и внутренних водоемов во многом определяется характером хозяйственной деятельности. Под ее антропогенное эвтрофирование – первичной результате элементами. продукции Очень вод часто в воздействием происходит значительное повышение уровня антропогенное обогащения обогащение биогенными акватории питательными веществами достигает больших масштабов и приводит к чрезмерному развитию (вспышке цветения) фитопланктона, а следовательно, к нарушению сбалансированности функционирования экосистемы. Вспышки цветения, как правило, приводят к увеличению концентрации хлорофилла-а – основного фотосинтезирующего пигмента, содержащегося во всех видах фитопланктона и к последующему массовому отмиранию клеток фитопланктона, что сопровождается интенсивным образованием органических пленок биогенного происхождения. Установлено, что количество пленок вспышках цветения биогенного происхождения фитопланктона. Именно увеличивается потому процесс при их интенсивного образования можно рассматривать в качестве явления, свидетельствующего о неблагоприятном экологическом состоянии. Таким образом, за базовый критерий оценки экологического состояния акваторий принята биологическая продуктивность вод. В качестве показателей, характеризующих уровень биологической продуктивности, правомерно рассмотреть концентрацию хлорофилла-а* (количественный показатель биомассы фитопланктона) и зоны пространственной локализации биогенных пленок (качественный показатель цветения фитопланктона). функционирования Важная водных задача при экосистем изучении – выявление механизмов комплекса экологически значимых факторов, влияющих на развитие биологических процессов в водной среде. Это: интенсивность освещенности, температура поверхности моря (ТПМ), скорость и направление приводного ветра, циркуляция водных масс, количество осадков, степень мутности вод. В соответствии с экологически значимыми факторами среды и принятыми критериями оценки разработана система карт, содержащая: карты-критерии, позволяющие оценить текущее экологическое состояние акватории и установить степень соответствия текущего состояния типичном и карты-факторы, выступающие в качестве справочной базы Для оценки экологического состояния важным являются не абсолютные значения концентрации хлорофилла-а, а степень их отклонений от значений, характерных (типичных) для исследуемой экосистемы. * данных для анализа карт-критериев и «вскрывающие» причины фиксируемых аномалий (рис. 1). КАРТЫ-ФАКТОРЫ КАРТЫ-КРИТЕРИИ* ИНТЕНСИВНОСТЬ ОСВЕЩЕННОСТИ БИОГЕННЫЕ ПЛЕНКИ (зоны распространения) ОЦЕНКА ТЕКУЩЕГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АКВАТОРИИ КОНЦЕНТРАЦИИ ХЛОРОФИЛЛА-а (текущие значения) ТЕМПЕРАТУРА ПОВЕРХНОСТИ МОРЯ СКОРОСТЬ И НАПРАВЛЕНИЕ ПРИВОДНОГО ВЕТРА АНОМАЛИИ КОНЦЕНТРАЦИИ ХЛОРОФИЛЛА-а ** КОНЦЕНТРАЦИЯ ХЛОРОФИЛЛА-а (среднемноголетние значения) ЦИРКУЛЯЦИЯ ВОДНЫХ МАСС КОЛИЧЕСТВО ОСАДКОВ Показывают состояние картографируемой акватории в определенный временной интервал (декада, месяц, сезон). ** Выявляют, насколько текущее состояние характерно для акватории (степень соответствия текущего состояния типичному). * МУТНОСТЬ ВОД Система карт экологического состояния акваторий Рис. 1. Система карт для оценки экологического состояния акваторий Характеристикам водной среды, отраженным в темах карт, свойственна сезонная, месячная, ограничивающая декадная оценку и даже экологического суточная изменчивость, состояния определенным промежутком времени. То есть карты должны составляться достаточно оперативно, что вполне обеспечивается данными дистанционного зондирования – основным источником составления карт (рис. 2). Обработка космической информации осуществляется по технологиям, специализированным для каждого вида спутниковых данных. В настоящее время в ФГБУ «НИЦ «Планета» некоторые из карт, входящие в предложенную систему, выпускаются в оперативном режиме в рамках космического мониторинга российского сектора Черного и Азовского морей и интегрируются в ЕСИМО. ГИС Данные сканеров цветности океана Поля распределения ежедневных значений концентрации хлорофилла-а Карта значений концентрации хлорофилла-а (в Карта среднемноголетних значений концентрации хлорофилла-а Карта значений концентрации хлорофилла-а (в определенный период) определенный период) Карта аномалий значений концентрации хлорофилла-а д а н н ы х К а р т ы - к р и т е р и и Радиолокационные данные Зоны распространения биогенных пленок Карта пространственной локализации биогенных пленок х (в определенный период) о в ы Карта пространственной локализации биогенных пленок Карта значений концентрации хлорофилла-а Карта оценки текущего состояния акватории (в определенный период) Оптические данные Карты ежедневных значений интенсивности освещенности Карты ежедневных значений температуры поверхности моря Карты ежедневных значений мутности вод Цветосинтезированные (в естественных цветах) изображения Цветосинтезированные (в естественных цветах) изображения Карты циркуляции водных масс Скаттерометрические данные Карты ежедневных значений скорости и направления приводного ветра Альтиметрические данные Поля распределения ежедневных значений высоты уровня моря Данные СВЧ и ИК радиометров Карты ежедневных значений количества осадков Т и п ы с п у т н и к К а р т ы – ф а к т о р ы Карты ежедневных значений скорости и направления приводного ветра Рис. 2. Функциональная схема получения на основе спутниковых данных системы карт, необходимых для оценки экологического состояния морских акваторий
