Общие сведения об экологическом мониторинге океана

Одним из важнейших аспектов антропогенной экологии океана является оценка и прогноз изменений состояния морских экосистем в условиях антропогенного воздействия и глобального изменения климата на основании результатов долгопериодных наблюдений в рамках экологического мониторинга морской среды.

При осуществлении экологического мониторинга морской среды важное значение приобретают выбор и верификация экологических показателей и критериев оценки антропогенных изменений морских экосистем. Это направление реализуется в течение последних лет в рамках специальной Программы комплексного экологического мониторинга океана (Программа МОНОК), которая была разработана в Институте глобального климата и экологии (ИГКЭ) Росгидромета и РАН (до 1991 г. – Лаборатория мониторинга природной среды и климата ЛАМ).

Программа МОНОК предусматривает осуществление комплексных долгопериодных исследований в прибрежных и открытых районах Мирового океана. Среди основных элементов наблюдательной части Программы МОНОК наиболее важными являются следующие:

* Периодические комплексные экологические исследования в биопродуктивных и легкоранимых экосистемах Мирового океана, расположенных в разных географических зонах и находящихся под антропогенным воздействием различной интенсивности. Эти исследования выполняются в период специальных экспедиций.

* Постоянные наблюдения в контролируемых акваториях внутренних и окраинных морей России силами подразделений морской сети Росгидромета.

Наблюдения, выполняемые в рамках этого направления, имеют особую актуальность, так как в подавляющем большинстве реализуются в прибрежных районах морей, бухтах, заливах и предустьевых взморьях рек, т.е. акваториях, подверженных наиболее выраженному массированному антропогенному загрязнению.

Анализ и обобщение результатов, полученных в ходе комплексных экологических экспедиций, организованных и проведенных специалистами отдела экологии и мониторинга океана ИГКЭ в течение последних десятилетий в Балтийском, Черном, Беринговом, Чукотском морях и отдельных районах Тихого океана, а также анализ результатов долгопериодных гидробиологических наблюдений в контролируемых акваториях внутренних и окраинных морей России силами подразделений морской сети Росгидромета, позволил четко выделить и описать шесть наиболее существенных экологических показателей, по степени изменения которых можно не только выявить негативные антропогенные изменения морских экосистем на фоне природных флуктуаций, но и оценить уровень их антропогенного поражения:

– Изменение средней биомассы популяций планктонных и бентосных организмов;

– Упрощение структуры сообществ морских организмов, уменьшение видового разнообразия, полное исчезновение отдельных видов и замена их на более устойчивые к антропогенному воздействию;

– Появление индикаторных форм микроорганизмов, увеличение их численности и расширение ареалов распространения;

– Исчезновение донной фауны (макрозообентоса);

– Массовое развитие отдельных видов, либо появление и активное развитие видов-“вселенцев”, ведущее к перестройке ценозов;

– Эвтрофирование вод и связанные с этим явлением изменения биологического и химического режимов.

Указанные экологические показатели использованы при разработке концепции оценки антропогенных изменений морских экосистем. Особенностью концепции является то, что она базируется на результатах долгопериодных наблюдений за состоянием важнейших гидробиологических и гидрохимических показателей, накопленных к настоящему времени практически во всех подразделениях морской наблюдательной сети Росгидромета. Сопоставление процессов, происходящих в контролируемых морских экосистемах в течение самого последнего времени, с долгопериодными тенденциями, наблюдаемыми на протяжении последних шестнадцати лет, позволяют с максимально возможной в настоящее время достоверностью отделить естественные межгодовые колебания параметров экосистем от проявлений тех негативных последствий, которые возникают в сообществах в результате антропогенного воздействия.

Начало гидробиологическим наблюдениям на морях СССР в системе Госкомгидромета было положено в 1974 году. Постоянный характер эти наблюдения приобрели с 1976 года в рамках Общегосударственной службы наблюдений и контроля за состоянием окружающей среды (ОГСНК). На протяжении 20 лет ОГСНК обеспечивала сбор и обработку информации по программе национального экологического морского мониторинга. Система мониторинга насчитывала более 10 подразделений и охватывала 12 морей. По масштабу своей деятельности система мониторинга не имела аналогов в мире.

Важно отметить, что анализ результатов этих наблюдений проводился совместно с оценкой состояния гидрологического и, особенно, гидрохимического режима контролируемых морских акваторий, включая оценки состояния их химического загрязнения.

К настоящему времени в результате многолетних наблюдений уже накоплен обширный фактический материал, не только характеризующий состояние отдельных компонентов контролируемых экосистем на качественном уровне, но и позволяющий проследить многолетнюю динамику их важнейших структурных и функциональных показателей – как в рамках естественных межгодовых вариаций, так и под влиянием антропогенных факторов.

На основе анализа результатов наблюдений издавались ежегодные “Обзоры экологического состояния морей Российской Федерации и отдельных районов Мирового океана”, подготовленные в Отделе экологии и мониторинга океана Института глобального климата и экологии – ИГКЭ Росгидромета и РАН при участии специалистов Государственного океанографического института – ГОИНа. При подготовке этих обзоров использовались материалы: ИГКЭ Росгидромета и РАН; ДВНИГМИ Росгидромета; ГОИНа Росгидромета; СевКавгидромета, Астраханского центра по гидрометеорологии; Ростовского территориального центра по наблюдению за загрязнением природной среды; СевЗапгидромета, территориального Центра по мониторингу загрязнения окружающей среды; Мурманскгидромета, Лаборатории наблюдений за состоянием загрязнения водоемов; Севгидромета; Диксонгидромета, Комплексной сетевой лаборатории по контролю загрязнения природной среды; Тиксигидромета; Певекгидромета; Сахалингидромета, Лаборатории наблюдения загрязнения поверхностных вод суши; Приморскгидромета, Приморского центра по наблюдению за загрязнением природной среды, а также Украинского научного центра экологии моря Министерства охраны окружающей природной среды Украины. Подход, использованный при подготовке обзоров, основан на комплексном анализе разнообразных показателей, отражающих физические, химические и биологические процессы, происходящие в морских экосистемах. Такой подход позволяет не только всесторонне оценить современное состояние контролируемых морских экосистем, но и проанализировать изменения экологической ситуации в них на протяжении последних лет.

Целью мониторинга является всестороннее и качественное получение оперативной, достоверной информации о состоянии окружающей среды. Научное обоснование программы комплексного экологического мониторинга океана было доработано в 1986 году.

Программа направлена на всестороннее долгопериодное изучение изменений физических, химических и биологических свойств морской среды, связанных с антропогенным воздействием с целью создания банка данных, характеризующих перестройки морских экосистем. Важной частью программы является изучение экологических и медико-генетических последствий загрязнения вод Мирового океана.

В программу комплексного экологического мониторинга по гидробиологическим показателям в системе гидробиологических подразделений морской среды Росгидромета включены следующие характеристики:

1. Микробиологический анализ

– Определение общей численности бактерий;

– Определение бактериальной биомассы;

– Определение времени удвоения общей численности бактерий;

– Определение продукции бактерий;

– Определение потенциальной физиологической активности микробных популяций;

– Определение деструкции органического вещества бактерий;

– Определение наиболее вероятной численности индикаторных микроорганизмов;

– Определение ферментативной активности бактерий;

– Определение патогенности бактерий;

– Определение генотоксического действия основных загрязнителей на культуры бактерий;

2. Морской фитопланктон

– Определение видового состава фитопланктона;

– Определение численности фитопланктона;

– Определение биомассы фитопланктона;

– Определение первичной продукции фитопланктона кислородным и радиоуглеродным методами;

– Определение концентрации хлорофилла “а” и фитопигментов;

3. Зоопланктон

– Изучение морского микрозоопланктона: учет численности и биомассы простейших организмов;

– Изучение морского мезозоопланктона: видовой состав, численности и биомасса мезозоопланктона;

4. Биоседиментация взвешенного органического вещества.

– Определение скорости биоседиментации уран-ториевым методом.

5. Определение “критических” концентраций загрязняющих веществ и расчет ассимиляционной емкости морской экосистемы к загрязняющему веществу.

6. Гидробиологические показатели загрязнения морской среды

Оценка уровня загрязнения контролируемых морских акваторий по гидробиологическим показателям включает характеристику вод по степени их сапробности. В связи с этим важное место в системе мониторинга занимает изучение индикаторных организмов. Шкала сапробности разработана, в основном, на основе микробиологических характеристик. По сокращенной программе контроля качества морских вод проводится определение общей численности микроорганизмов и количества сапрофитных бактерий. Полная программа, кроме того, включает определение численности индикаторных групп морских микроорганизмов (гетеротрофных сапрофитных, нефтеокисляющих, фенолокисляющих).

      Кроме микробиологических характеристик, в состав контролируемых гидробиологических показателей в практике подразделений сети морских подразделений Росгидромета входят структурные и функциональные характеристики планктонных и бентосных сообществ:

    –  общая численность фитопланктона, зоопланктона и зообентоса;

    –   видовой состав фитопланктона, зоопланктона и зообентоса;

    –   виды-индикаторы фитопланктона, зоопланктона и зообентоса;

    –   первичная продукция и деструкция органического вещества;

    –   состав фотосинтетических пигментов фитопланктона;

      Для четкого  взаимодействия  с сетевыми подразделениями и оказания им необходимой научно -методической и научно-организационной помощи, а также в целях контроля выполнения ими намеченных  Программ гидробиологических  наблюдений  необходима достоверная информация о положении дел в сетевых гидробиологических подразделениях Росгидромета.

      Приказом Госкомгидромета No 286 от 24.12.87г.  ЛАМ  (ныне ИГКЭ) был определен научно-методическим центром при реализации работ по программе МОНОК – программе комплексного  экологического мониторинга Мирового океана, одним из важнейших компонентов которой являются наблюдения за состоянием экосистем  внутренних и окраинных морей России. Учитывая преемственность полномочий и во исполнение темы II.4.15 “Научно-методическое  руководство сетью гидробиологических и фоновых наблюдений” Плана НИР и ОКР Росгидромета,  ИГКЭ продолжает  осуществлять научно-методическое руководство сетью морских гидробиологических подразделений Росгидромета.

      Гидробиологические наблюдения в системе гидрометеорологической сети охватывают прибрежные районы (устья рек, заливы, акватории портов), испытывающие интенсивную антропогенную нагрузку и дампинговые зоны, а также относительно чистые области внутренних и окраинных морей. Общее количество станций, на которых проведены гидробиологические наблюдения в 1989 году – 554.

      До 1991 года  система наблюдений за загрязнением морской среды базировалась на 623 станциях в 101 прибрежном районе и открытых частях морей, на которых выполнялся комплекс гидрохимических и гидрометеорологических наблюдений. На 225 из них выполнялись гидробиологические наблюдения. После 1991 года в результате постоянно сокращающегося бюджетного финансирования объемы работ на сети мониторинга  загрязнения морей  России постоянно сокращались.

        Начиная с 1995 года гидробиологические наблюдения за состоянием морской среды осуществлялись только на 4-х УГМС (Северо-Западном, Северном, Певекском и Приморском).

      Современная экологическая обстановка на морях  нашей стране  продолжает ухудшаться,  поэтому очень важно продолжить выполнение экологического мониторинга, опираясь на функционирование Центра данных ЕСИМО для оценки экологического состояния морской среды морей и  отдельных  районов Мирового океана.