Лекция 1. Введение в проблему

Основы генетического мониторинга
Лекция 1. Введение в проблему
XXI ВЕК
Схема процесса воздействия негативных факторов
на окружающую среду
• Прогноз отдалённых последствий и планирование
природоохранных мероприятий возможен на основании
экспертных оценок специалистов.
• Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) —
Международная ассоциация по оценке воздействия на
окружающую среду. Предназначена в большей степени
для выявления характера, интенсивности и степени
опасности влияния любого вида планируемой
хозяйственной деятельности на состояние окружающей
среды и здоровье населения.
Система природоохранных мероприятий с
позиций системного анализа включает три
направления:
1) охрана генофондов и биоразнообразия растений
и животных, а также – природных экосистем
• Генофонд – совокупность всех генов определенной популяции,
вида (Серебровский А.С., 1928г.)
• Экосистема -биологическая
система (биогеоценоз),
состоящая из сообщества
живых организмов
(биоценоз), среды их
обитания (биотоп=экотоп),
системы связей,
осуществляющей обмен
веществом и энергией
между ними.
2) охрану окружающей человека природной
среды, обусловливающей нормальное
здоровье общества
3) рациональное использование природных
ресурсов, обеспечивающее гомеостаз
экосистем и благоприятное развитие
экономики.
• В Стокгольме (5-16 июня 1972г.) состоялась первая
международная экологическая конференция –
«Конференция ООН по окружающей человека среде», на
которой представители 113 стран обсуждали проблемы,
вызывавшие всеобщую озабоченность.
• Мониторинг – непрерывная и комплексная
система наблюдений, измерений и оценки
состояния окружающей среды с целью ее
контроля, прогноза и охраны («Закон об охране
окружающей среды»).
Задачи экологического мониторинга
 Оценить показатели состояния функциональной
целостности экосистем и среды обитания человека
 Выявить причины (факторы, источники) изменения этих
показателей и оценить последствия таких изменений;
 Определение степени антропогенного воздействия на
окружающую среду.
 Создать предпосылки для определения мер по
исправлению создающихся негативных ситуаций до того,
как будет нанесен ущерб.
Место мониторинга в системе
природоохранных мероприятий
Системы мониторинга окружающей среды
I. Система натурных наблюдений:
 Экспедиционные выезды
 Стационарные (наземные) наблюдения
 Дистанционные наблюдения (космоаэросъемка)
II. Автоматизированная информационная система:
 Информационно-поисковая систама (АИПС)
 Система обработки данных (АСОД)
 Система комплексной интерпретации данных (АСКИ)
 Прогнозно-диагностическая система (АПДС)
 Система управления (АСУ)
• Один из результатов конференции – создание Глобальной
системы мониторинга окружающей среды – ГСМОС
(Global Environment Monitoring Systems — GEMS).
Цель создания:
• Координация международных действий по мониторингу
окружающей среды
• Оказание поддержки в создании новых станций для
мониторинга
• Сбор, объединение и распространение данных о состоянии
атмосферы и климата, загрязнении окружающей среды
o К концу 70-х годов Глобальная система мониторинга начала
полностью выполнять поставленные цели.
Системы национального мониторинга функционируют в
различных государствах согласно как международным
требованиям, так и специфическим подходам, сложившимся
исторически или обусловленным характером наиболее остро
стоящих экологических проблем.
Международные требования, которым должны
удовлетворять национальные системы-участники ГСМОС:
• единые принципы разработки программ (с учетом
приоритетных факторов воздействия)
• обязательность наблюдений за объектами, имеющими
глобальную значимость
• передачу информации в Центр ГСМОС.
Организация экологического мониторинга
в России
• На территории СССР в 70-е годы на базе
станций гидрометeослужбы была
организована Общегосударственная
служба наблюдений и контроля
состояния окружающей среды (ОГСНК),
построенная по иерархическому
принципу.
• В настоящее время в России разработку и
выполнение программ экологического
мониторинга осуществляет Единая
государственная система экологического
мониторинга (ЕГСМ) (Постановление
Правительства РФ от 24 ноября 1993 г.)
Направления мониторинга
окружающей среды
• Научно-методическое - обосновывает и разрабатывает единые
методологические подходы для исследования, контроля, сравнения, оценки
и прогнозирования состояния окружающей среды.
• Методико-прикладное - выявляет количественные и качественные
характеристики исследуемого объекта, т. е. проводит инвентаризацию,
разрабатывает стандартизированные методы исследований, наблюдений,
контроля, оценки состояния объектов окружающей среды.
• Прикладное - устанавливает состояние объектов окружающей среды,
проводит контроль, оценку этого состояния, прогноз возможных изменений
и разработку рекомендаций по управлению окружающей средой.
• Информационно-техническое - создание системы обработки, хранения и
систематизации данных всех видов деятельности по мониторингу,
позволяющей незамедлительно получать и распространять эту информацию,
особенно те изменения состояний окружающей среды, которые могут иметь
отрицательные воздействия на человечество.
Принципы организации системы
мониторинга
1. Комплексность. Мониторинг какого-либо объекта должен рассматриваться
не как автономная система, а в совокупности с другими объектами,
процессами и явлениями, для перехода от обеспечения оценочной и
прогнозной информацией процесса управления данным объектом к
процессу управления всеми объектами окружающей среды, т. е. к
оптимизации всего процесса природопользования.
2. Системность. Мониторинг является системой различных видов
деятельности и мероприятий (наблюдение и контроль, оценка и прогноз) по
различным направлениям (научной, научно-методической, методикоприкладной, прикладной, техническо-информационной), одновременно
скоординированных во времени и пространстве.
3. Иерархичность. Предусматривает построение мониторинга в виде
соподчиненной системы, в которой обеспечивается взаимодействие
подсистем и подчиненность целей функционирования подсистем низшего
ранга задачам подсистем более высокого ранга.
Принципы организации системы
мониторинга
4. Автономность. Мониторинг на любом уровне соподчиненности
рассматривается, как самостоятельная система деятельности, решающая
проблему управления объектом, явлением или процессом на данном
уровне соподчененности и обладающая собственным критерием
оптимальности.
5. Динамичность. Система мониторинга находится в процессе постоянного
развития, в ходе которого совершенствуется структура и методическая
основа системы, состав и перечень решаемых задач, технические
средства, обслуживающие мониторинг, методы формирования,
обновления и использования нормативной информации.
6. Оптимальность. Эффективность создания и эксплуатации системы
мониторинга должны быть максимально экологическими и
экономическими.
• Концепция мониторинга получила широкое распространение в
разных странах. В настоящее время применяют многочисленные
понятия и терминологию связанные с мониторинговыми
исследованиями. Многочисленность понятий и определений связана
с иерархией (соподчиненностью), размерностью
(многоуровневостью), динамичностью и устойчивостью компонентов
окружающей среды.
В мониторинге выделяют:
 Уровни
 Блоки
 Типы
 Виды
Блоки мониторинга
Геосферный мониторинг
Задача: выявление закономерности и следствия процессов динамики агрегатных
составляющих компонентов Земли, как небесного тела Солнечной системы:
 круговорот веществ Земли, состояние мантии
 мобилизм платформ и тектоника плит
 процессы вулканизма
 характер перемещения полюсов геомагнитного поля Земли
 геофизические и геоморфологические параметры Земли
 магнитное и гравитационное поля Земли
 магнитные бури
 вращение Земли вокруг оси и динамические следствия
 общее состояние и динамика Мирового океана и суши
 прямая, рассеянная, суммарная радиации, виды излучений
 парниковый эффект
 циклоническая система ветра (циклоны, штормы, ураганы, малые вихри, смерчи и
пр.)
Блоки мониторинга
Биосферный мониторинг

o
o
o
o
o
o



Задача: постепенное превращение биосферы в ноосферу (сферу разума), в
которой люди контролируют и организуют свою деятельность в интересах всего
человечества в соответствии с познанными законами развития и
функционирования биосферы.
глобальные процессы и явления:
содержание озона в озоновом слое, кислорода и двуокиси углерода в
атмосферебиопродуктивности
глобальной циркуляции воды и атмосферы
эволюция и разнообразие форм жизни
хемосинтез, фотосинтез, дыхание
биопродуктивность и биоэнергетика
биологический круговорот, образование и разрушение биологического вещества,
биогенный круговорот элементов.
роль живого вещества в атмосфере: кислород, озон, азот, двуокись углерода
роль живого вещества в гидросфере: потребление воды и транспирация, утилизация
углекислого газа, осадки карбонатов, коралловые рифы и острова и др.
роль живого вещества в литосфере: почвообразование, разрушение и видоизменение
горных пород, образование месторождений и т.п.
Блоки мониторинга
Природно-хозяйственный мониторинг
Задача: изучение состояния природных ресурсов по регионам,
государствам, административно-политическим образованиям и
ведомствам с целью оптимизации природопользования:
 топливно-энергетические ресурсы








минеральные ресурсы
лесные ресурсы
земельные ресурсы
водные ресурсы
промысловые ресурсы
продовольственные ресурсы
климатические ресурсы
рекреационные ресурсы и т. д.
Блоки мониторинга
Геоэкологический мониторинг
•
Задача: выявление структуры и функционирования геосистем, региональных
особенностей состояния физико-географической среды и ландшафтной сферы:
 техногенез
 урбанизация
 состояние рельефа, сейсмичности, гидрографической сети, климатических
условий;
 баланс энергии и вещества в геосистемах,
 загрязнение и миграции природных и техногенных элементов
 изменения и трансформации основных функций геосистем —
ресурсовоспроизводящих, средоформирующих, природоохранных и др.
Блоки мониторинга
Биоэкологический мониторинг
Задача: изучение состояния биоты и биогеоценозов:
 состояние биоты и биогеоценозов в целом
 биологическое разнообразие на региональном и локальном
уровнях
 воздействие человека на биоту, биогеоценозы и
биоразнообразие
 характер накопления загрязняющих веществ в биоте и откликов
биоты на загрязняющее воздействие
 охраняемые территории: заповедники, национальные парки,
заказники, резерваты и т. д., Красные Книги.
Блоки мониторинга
Санитарно-гигиенический (экологический)
мониторинг
Задача: нормирование и регламентирование деятельности
человека с целью сохранения его здоровья:
 оценка санитарно-гигиенического состояния компонентов
окружающей среды, как среды обитания человека
 оценка санитарно-гигиенического состояния продуктов питания
 наблюдение за генетическими изменениями человечества.
Уровни мониторинга на основе подхода к
окружающей среде как к совокупности
иерархически подчиненных систем разного
таксономического ранга
• 1. Уровень Вселенной и Галактики - Мониторинг
взрыва сверхновых звезд, падения космических
объектов на Землю и т.п.
• 2. Уровень Солнечной системы - Слежение за
активностью Солнца и Луны, силой притяжения Солнца
к Земле, состоянием околоземного космического
пространства
• 3. Геосферный уровень - Мониторинг состояния
оболочек Земли
Уровни мониторинга
По типу изучаемых загрязнений (по границе
проявления изучаемого процесса/явления)
• Базовый (фоновый=биосферный=глобальный)
мониторинг - слежение за общебиосферными, в
основном природными, явлениями без наложения
на них региональных антропогенных влияний.
Включает наблюдение за глобально-фоновыми
изменениями в природе:
 степенью радиации;
 изменением циклов элементов и веществ в
атмосфере (СО2, О3,О2, N, P, H2O и др.);
 прозрачностью (уровнем запыленности)
атмосферы;
 циркуляцией тепла;
 газовым обменом между океаном и воздушной
оболочкой земли;
 мировой миграцией птиц, животных, растений и
насекомых;
 погодно-климатическими изменениями на
планете.
Уровни мониторинга
По типу изучаемых загрязнений (по границе
проявления изучаемого процесса/явления)
• Региональный – охватывает отдельные регионы, в пределах
которых имеют место процессы и явления, отличающиеся по
природному характеру или по антропогенным воздействиям от
общего базового фона (дает оценку антропогенного влияния на
природную среду в ходе обычной хозяйственной деятельности
человека, (градостроительство, сельское хозяйство, энергетика,
и т.д.)).
• Локальный мониторинг осуществляет слежение за
содержанием токсичных для человека химических веществ и
других загрязнителей в атмосфере, природных водах,
растительности, почве, подверженных воздействию конкретных
источников загрязнения.
Уровни мониторинга
По типу изучаемых загрязнений (по границе
проявления изучаемого процесса/явления)
• Импактный мониторинг (мониторинг источников антропогенного
воздействия) – мониторинг региональных и локальных антропогенных
воздействий в особо опасных зонах и местах.
Согласно Закону «Об охране окружающей природной среды» :
Зоны чрезвычайной экологической ситуации (ЗЧЭС) - участки территории,
где в результате хозяйственной или иной деятельности происходят
устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной среде,
угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических
систем, генетических фондов растений и животных.
Зоны экологического бедствия (ЗЭБ) - участки территории, где в результате
хозяйственной или иной деятельности произошли глубокие необратимые
изменения окружающей природной среды, повлекшие за собой
существенное ухудшение здоровья населения, нарушение природного
равновесия, разрушение естественных экологических систем, деградацию
флоры и фауны.
Уровни мониторинга
По административно-территориальному
признаку
Типы мониторинга
По используемым методикам:
• Наземный мониторинг – со
стационарных постов, станций и
др.
• Авиационный мониторинг - с
самолетов, вертолетов и др.
летательных аппаратов
(воздушные шары, дирижабли и
т.п.), не поднимающихся на
космические высоты (в основном в
пределах тропосферы).
• Космический мониторинг мониторинг с помощью
космических средств наблюдения.
(Аэрокосмический мониторинг).
Типы экологического мониторинга по типу
изучаемых объектов
• источники антропогенного воздействия, приводящие к
поступлению в окружающую среду токсичных, опасных и
экологически вредных веществ (сточные воды,
промышленные выбросы и т. д.), к изменению
сложившегося или естественного состояния природных
сред, изменению ландшафта территорий;
• факторы воздействия среды обитания (шум, тепловое
загрязнение, физические поля);
• природные среды (атмосферный воздух, поверхностные
воды суши, морские воды, почва и земной покров,
ландшафты и геологическая среда);
• состояние биоты, ее ареалов и экосистем.
Типы экологического мониторинга
по типу изучаемых объектов
Мониторинг
природной среды