"ГЛАВНАЯ УЛИЦА" РОССИИ: ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОРТРЕТ

Актуальные публикации по вопросам экологии и природопользования.

NEW ЭКОЛОГИЯ


ЭКОЛОГИЯ: новые материалы (2024)

Меню для авторов

ЭКОЛОГИЯ: экспорт материалов
Скачать бесплатно! Научная работа на тему "ГЛАВНАЯ УЛИЦА" РОССИИ: ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОРТРЕТ. Аудитория: ученые, педагоги, деятели науки, работники образования, студенты (18-50). Minsk, Belarus. Research paper. Agreement.

Полезные ссылки

BIBLIOTEKA.BY Беларусь - аэрофотосъемка HIT.BY! Звёздная жизнь


Автор(ы):
Публикатор:

Опубликовано в библиотеке: 2014-08-12
Источник: Наука в России, № 4, 2011, C. 17-24

Член-корреспондент РАН Геннадий РОЗЕНБЕРГ, директор Института экологии Волжского бассейна РАН (г. Тольятти)

Волга - самая протяженная и полноводная река Европы, в значительной мере определяющая хозяйственное развитие крупнейшего региона России. Каково ее "самочувствие" и всего Волжского бассейна сегодня? Ответ на этот вопрос включает очень многие факторы. Их попытались учесть отечественные разработчики экспертной информационной системы, собравшей воедино большой массив соответствующих эколого-экономических параметров.
стр. 17

Масштаб изучаемого объекта помогает представить статистическая информация. Вот некоторые данные. Протяженность Волги (ее недаром называют "главной улицей" России) - 3,5 тыс. км, в нее впадают 2,6 тыс. рек и речек, в Каспийское море она ежегодно приносит примерно 250 км воды. Ее бассейн на 1910 км простирается с севера на юг и на 1805 км (в верхней части) - с запада на восток, а общая его площадь 1,36 млн. км (62% европейской части нашей страны). Сегодня тут проживают более 40% населения России, здесь производится 45% всей промышленной и 50% сельскохозяйственной продукции.

К сожалению, расположенные по побережьям заводы и фабрики используют реку в качестве бесплатного приемника сточных вод - ежегодно в нее и притоки сливается до 20% от общего их объема, в атмосферу густонаселенных городов Поволжья попадает почти 30% всех вредных веществ от общей массы их выбросов в стране. Нельзя не отметить и такой экологический фактор: на той же территории во второй половине XX в. произведено 26 "мирных" ядерных взрывов (в целях решения проблем народного хозяйства) или почти 20% общего их числа в Советском Союзе. Следствием всех перечисленных хронических нагрузок стало устойчивое загрязнение воды и донных отложений.

Русло Волги и ее притоки расположены по низменностям и лишь в некоторых местах река прорезает возвышенности (например, Самарская Лука в районе Жигулевских гор). И равнинный в основном рельеф местности определил масштабы затопления при возведении каскада ГЭС. Появление плотин на Волге (их построено 11, протяженность всех водохранилищ составила 3 тыс. км, их полный объем достигает 144 км, под водой оказалось свыше 20 тыс. км плодородных пойменных земель) привело к превращению в прошлом естественной речной экосистемы в техногенную, в основном озерную. Из-за плотин уже десятки лет во время весеннего половодья и при летне-осенних дождевых паводках в реку смывается вся "грязь" с водосбора.

Указанные преобразования в целом по воздействию представляют собой крупномасштабную экологическую катастрофу, коренным образом изменившую условия существования местной природы. Зарегулирование стока в результате строительства гидротехнических сооружений (плотин, водозаборов), загрязнение, избыточный промысел рыбы привели к существенному снижению объемов и качества ее уловов. Были утеряны самые ценные виды из числа осетровых, сельдевых и лососевых, изменились условия миграций тех видов, которые сумели сохраниться. Их ход на нерест против течения приостанавливается плотинами, что ведет к прекращению естественного воспроизводства, а покатные (т.е. по течению) заканчиваются гибелью рыб в турбинах ГЭС и водохранилищах.

Приведем пример негативной динамики. Известный специалист в области рыбоводства Виктор
стр. 18

Нарушения морфологии глаз: отсутствие одного глазного яблока у леща.

Нарушения морфологии челюстей: недоразвитие нижней челюсти у плотвы.

Мейснер в 1920 г. писал: уловы только стерляди на средней Волге в 1913 г. составляли порядка 16,5 тыс. ц. Спустя три с половиной десятилетия тот же отрезок реки (в пределах будущего Куйбышевского водохранилища, созданного в 1955 - 1957 гг. после сооружения плотины Жигулевской ГЭС) представлял собой район, где средняя годовая добыча разных видов рыб составляла 22,8 тыс. ц, или около 24 кг на 1 га водной поверхности. Спустя полвека эти оценки уменьшились в 3,5 раза - 7,3 кг/га, а в 2009 г. в Куйбышевском водохранилище было добыто всего 2,9 тыс. ц рыбы (2,6 кг/га).

Зарегулирование стока привело к разрушению популяционной системы воспроизводства проходных видов рыб. После появления в 1950-х годах плотины Волжской ГЭС (около 700 км от Каспийского моря) для них оказались отрезанными практически 100% нерестилищ белорыбицы и белуги, 85 - осетра и 70% проходных сельдей. Из 3,6 тыс. га естественных нерестилищ осетровых осталось только около 400 га (чуть более 10%). Мало того, лишь на двух плотинах (Волжской и Саратовской) есть рыбопропускные сооружения. Однако эффект от них практически отсутствует, ибо большая часть вышележащих нерестилищ заилена, и осетровые туда не попадают.

Современное крупномасштабное водопотребление ведет как к непосредственному (связано с гибелью мелких рыб, в основном молоди в водозаборных сооружениях), так и косвенному (в связи с повреждением среды обитания) уничтожению этих ценных ресурсов. В зависимости от объемов изъятия стока

Нарушения морфологии туловища: a - сильное искривление позвоночника в хвостовом отделе у густера; b - у синца.
стр. 19

оно оборачивается гибелью речных и эстуарных (приустьевых) экосистем, деградацией или даже гибелью биотических сообществ концевых водоемов, т.е. внутренних морей (в нашем случае - Каспия), снижением численности популяций отдельных видов и их исчезновением. Вот почему оценка и мониторинг воздействия плотин и водозаборных сооружений на миграцию рыб и их естественное воспроизводство, разработка способов и устройств с целью их охраны актуальны для устойчивого эколого-экономического развития территорий Волжского бассейна. Кстати, переход его на этот путь будет во многом определять устойчивое развитие России в целом (именно в том понимании, как оно было сформулировано в материалах конференции ООН по окружающей среде и развитию, проходившей в Рио-де-Жанейро в 1992 г.).

Движение по этому пути требует компетентных управленческих решений. И важнейшее условие их выбора - наличие информационного обеспечения, что предполагает, в частности, разработку показателей техногенного воздействия на экосистемы, критериев оценки их состояния. Заметим, что проблема количественных и качественных критериев устойчивого развития признана в настоящее время столь важной, что ряд стран (США, Великобритания, Бельгия и др.) открыли специальные институты, занимающиеся разработкой и обоснованием таких показателей.

Особую роль в этом контексте приобретают методы биоиндикации (оценка качества природной среды, основанная на наблюдении за составом и численностью видов-индикаторов биоты) и биомониторинга (система контроля за состоянием биологических объектов), позволяющие отследить возможное негативное действие самых разных факторов, например, хронического загрязнения водоема тяжелыми металлами, пестицидами, радионуклидами и пр. Именно интегральный подход представляется наиболее эффективным для оценки устойчивого развития территорий разного масштаба.

Коллективом авторов, представляющих институты РАН биолого-экологического профиля из Тольятти, Оренбурга, Москвы, а также Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского, предложены теоретические основы устойчивого развития эколого-экономических систем, созданы и внедрены новые методы биоиндикации и биомониторинга.

В экспертной информационной системе "Region" (основные разработчики - автор данной статьи и доктор биологических наук Владимир Шитиков, Институт экологии Волжского бассейна РАН) впервые реализована динамическая модель территории, отражающая пространственно-временную структуру, состояние и взаимосвязи между отдельными элементами экосистемы. Объектом анализа может быть как отдельная административно-территориальная единица (город, область, край, республика), так и любая выделенная формальным или неформальным путем часть земной поверхности (природно-климатическая зона, бассейн реки и т. д.). В нашем институте созданы экспертные системы для Волжского бассейна в целом, Самарской, Ульяновской и Нижегородской областей, Республики Башкортостан, а также для города Тольятти и карьера "Яблоневый овраг" на территории национального парка "Самарская Лука" в районе Жигулевских гор.

В частности, проведенная впервые в конце прошлого века с помощью указанного инструментария комплексная оценка первичной биологической продуктивности Волжского бассейна и полученные зависимости позволили спрогнозировать ее изменения при реализации сценариев потепления климата. По полученным результатам видно: в сравнении с базовым периодом (средние значения за XX в.) уровень биопродуктивности на этой территории возрастает. Так, в 2030 г. при увеличении средних значений температуры июля по бассейну на 2°С и среднегодовых осадков на 110 мм рост составит 2,4 т/га в год, а в 2050 г. при повышении средней температуры июля на 2,8°С и среднегодовых осадков на 170 мм
стр. 20

Динамика вселения каспийской тюльки в водоемы бассейна Волги.

рост - 3,4 т/га в год (почти на 30% больше по сравнению с началом отсчета).

Новый подход предложен и для оценки состояния здоровья среды (руководитель работ по программе "Биотест" - заведующий лабораторией Института биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН (Москва), член-корреспондент РАН (с 2000 г.) Владимир Захаров). Особенность его в том, что используются не экосистемные и популяционные параметры (чаще всего продукционные характеристики), а показатели развития организмов разных видов. Нарушения гомеостаза (морфогенетического, цитогенетического, иммунологического, физиологического, токсикологического, биохимического и др.) выражаются в изменении различных параметров функционирования живых существ и служат надежными индикаторами здоровья среды.

Так, физиологический статус растений (модельными выступали береза повислая и клевер луговой) оценивался люминесцентными методами, позволяющими получить информацию о состоянии фотосинтетического аппарата. Разносторонняя характеристика иммунологического гомеостаза рыб (лещ, плотва, красноперка), земноводных (озерная лягушка) и млекопитающих (рыжая полевка и малая мышь) давалась путем анализа морфологии клеток крови, функциональной активности иммунной системы и др. Все использованные показатели дали скоррелированный ответ, свидетельствующий о тревожной ситуации в районах повышенного антропогенного воздействия (достигая вблизи химических предприятий 3 - 4-го балла по 5-балльной шкале отклонений от нормы).

Обоснованы новые микробиологические методы оценки экологического состояния водных объектов (руководители исследований - директор Института клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН (Оренбург) член-корреспондент РАН, академик РАМН Олег Бухарин и заведующая лабораторией того же института доктор биологических наук Наталья Немцева). Водные микроорганизмы (простейшие, бактерии, водоросли), составляющие первичное звено экосистем, - наиболее информативная диагностическая компонента биоты. В таких исследованиях принято опираться на количественные показатели: общее число особей, видовое разнообразие, биомассу. Вместе с тем информативными оказались и качественные - по ним можно выявлять сдвиги, предшествующие необратимым изменениям природной среды. Вот почему характеристика микробиоценозов, взаимодействующих с гидробионтами и продуцирующих биологически активные вещества, значительно расширяет возможности гидробиологии.

Сообщество гидробионтов рассмотрено в рамках оригинальной концепции ассоциативного симбиоза, включающего хозяина, доминантов и сопутствующую микрофлору (например, ассоциации простейших с бактериями или водорослями и, наоборот, водорослей с бактериями и пр.), что позволило оценить их взаимоотношения и биоиндикационную роль. Запатентованы методы, пригодные для выделения чистых культур водорослей, галофильных жгутиконосцев и микроорганизмов-деструкторов (микроскопические грибы, бактерии, дрожжи и др., способные быстро адаптироваться к специфике загрязнения), определения биологических свойств гидробионтов. Для биоиндикации состояния ряда водоемов Волжского и Уральского бассейнов предложены, апробированы и также запатентованы способы оценки состояния природных биоценозов, определения сапробности (количества органики в воде), уровня трофности (биопродуктивности водоема в зависимости от этой органики) и свежего фекального загрязнения. Для оценки последнего разработан новый экспресс-метод: анализ активности кишечных палочек позволяет эффективно судить об организменном происхождении большинства привносимых в водоем бактерий.

За почти 40-летний период исследований разработаны теоретические основы и оригинальные экологические и поведенческие способы защиты рыб от попадания и гибели в гидротехнических сооружениях (руководитель исследований - директор Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН академик Дмитрий Павлов). Показано, что миграции рыб (нерестовые - производителей, покатные - молоди) интегрированы в пределах их ареалов системами течений. Это позволило дать оценку влияния плотин волжских ГЭС и загрязне-
стр. 21

ния водохранилищ на процессы естественного воспроизводства популяций рыб и предложить стратегии их сбережения. Выделены две наиболее перспективные группы способов защиты: экологические (прежде всего регулирование водопотребления) и поведенческие (основаны на использовании реакций, связанных с работой рецепторов зрения, слуха, органов боковой линии, осязания и пр.). На практике применяются раздражители - в этой роли выступают специальные технические устройства (например, создание в водной среде с помощью токопроводящих электродов защитного электрического поля при синхронной подаче световых или ориентирующих звуковых сигналов), вызывающие у рыб реакцию испуга с последующим уходом из зоны действия водозабора.

Еще одна острая проблема - инвазии* чужеродных видов во внутренние водоемы. Их влияние особенно усилилось во второй половине XX в., когда расширение ареалов и проникновение живых организмов в новые сообщества проходило на фоне общих климатических и антропогенных изменений (например, вселение и массовое размножение в конце 1990-х годов в Каспии гребневика (медузы) мнемиопсиса, существенно подорвавшего кормовую базу промысловых рыб). Можно смело сказать, что сегодня биологические инвазии стали глобальной проблемой. Во многих случаях виды-вселенцы, вступая в контакты с популяциями видов-аборигенов, существенно преобразуют структуру биоценозов, что приводит к экологическим, экономическим, а иногда и социальным последствиям.

Начиная с 2001 г. впервые в России проведен большой комплекс изысканий по биологическим инвазиям (руководитель - заместитель директора Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова член-корреспондент РАН Юрий Дгебуадзе). Установлено, что в настоящее время более 25% гидробионтов бассейна Волги - чужеродные виды (в том числе моллюск дрейссена из бассейна Буга, дальневосточный мохноногий китайский краб, попавший, скорее всего, вместе с балластными водами судов "река-море", рыбы головешка-ротан, бычок-цуцик, бычок-головач из Каспия; каспийская тюль-

* Инвазии - вселение новых видов на территории, где они ранее отсутствовали (прим. ред.).
стр. 22

ка так прижилась в Рыбинском водохранилище, что на нее уже есть план вылова - до тысячи центнеров). Создана концептуальная модель оценки риска инвазий во внутренние водоемы, разработаны информационные системы по видам-вселенцам, подготовлены базы данных по основным группам чужеродных организмов бассейна Волги, представленные, в частности, на сайте Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН: http://www.sevin.ru.

Сотрудниками нашего института оценено воздействие загрязнения водной среды на процесс естественного воспроизводства рыб средней и нижней Волги. Так, в 1988 г. вызванное им массовое заболевание - кумулятивный политоксикоз - привело к резкому сокращению численности осетровых в Каспийском море. Экологи под руководством доктора биологических наук Игоря Евланова изучили морфологические уродства, встречающиеся у личинок и половозрелых видов рыб волжских водохранилищ. Подчеркну: у последних такие патологии обнаруживаются крайне редко, поскольку мальки в большинстве своем при этом не доживают до взрослого состояния. Чаще всего отмечаются нарушения строения боковой линии рыб, но эта аномалия не оказывает заметного влияния на их жизнеспособность.

Всего же у личинок рыб выявлено 62 вида морфологических уродств, затрагивающих жизненно важные органы: встречаются личинки без глаз, с одним или тремя глазами, отсутствием челюстей, жаберных крышек, трехкамерным плавательным пузырем и т. п. Для сравнения: в 1937 г., когда влияние загрязнения воды было минимальным, известный генетик Валентин Кирпичников у молоди рыб Волго-Ахтубинской поймы отмечал всего 8 морфологических уродств, их частота не превышала 5%. Можно считать, что эта цифра характеризует естественный фон патологий, который может встречаться в любой природной популяции рыб.

Наши многолетние исследования показали, что в наихудшем положении оказались водоемы именно Волго-Ахтубинской поймы. В период с 1996 по 2002 г. были взяты пробы молоди рыб с 40 местных нерестовых участков; частота морфологических уродств там колебалась от 23 до 100%, а 5 обширных нерестилищ нами были отнесены к зонам экологического бедствия. Тревожная ситуация и в Волгоградском, Саратовском и Куйбышевском водохранилищах: здесь у молоди с различных нерестилищ частота морфологических уродств колебалась в пределах от 13 до 91%. Итог хронического токсикоза - снижение численности ежегодного пополнения и, соответственно, промыслового запаса рыб.

И другая проблема - "экологическая паспортизация" малых водоемов и водотоков (руководители работ - доктора биологических наук Давид Гелашвили, заведующий кафедрой Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского и Татьяна Зинченко, заведующая лабораторией нашего института). Некоторые из них уже давно стали предметом тщательного изучения - показательна в этом плане система озер Кабан в Казани, история исследования которых насчитывает 200 лет. Тем не менее лишь в конце XX - начале XXI в. в Нижнем Новгороде и Тольятти были созданы информационные системы для комплексной оценки экологического состояния городских водоемов - они оформляются в виде соответствующих паспортов. По сути это научно-технический документ, включающий все данные о состоянии водного объекта, его рекреационных ресурсах и существенно облегчающий контроль за ним. Например, в рамках "Программы охраны окружающей природной среды Нижнего Новгорода до 2010 г." обследовано около 30 водных объектов, на них впервые в Российской Федерации составлены экологические паспорта.

Последнее направление нашего поиска - оценка качества биоиндикаторов (руководители работ Олег Бухарин, Владимир Захаров, Татьяна Зинченко и Геннадий Розенберг). Все предложенные авторским коллективом методы биомониторинга были апробированы в ходе комплексных исследований реки Чапаевки (Самарская область) - одной из самых антропогенно загрязненных рек России (здесь находились заводы по производству химического оружия, отходы которых сливали напрямую в реку). Показа-
стр. 23

на эффективность предложенных подходов, выявлены наиболее работоспособные индикаторы.

И в заключение. Устойчивое развитие невозможно без сохранения "здоровья" биоты. О необходимости заботы о ней дают знать экологические катастрофы. Так, 30 августа 2003 г. при загрузке танкера "Виктория" у причала нефтебазы в г. Октябрьске (Самарская область) произошла утечка в Саратовское водохранилище около 3 т сырой нефти, в результате чего пострадали нерестовые участки. Спустя 6 лет, 13 июля 2009 г., из-за аварии нефтеналивной баржи "Бельский-75" в то же водохранилище попало около 9,5 т мазута. Но это - ситуации аварийные, привлекающие к себе повышенное внимание. На самом же деле загрязнение Волги идет ежедневно, негативная динамика не остановлена, что и является свидетельством нарастающей экологической катастрофы.

Исправление негативных последствий требует огромных усилий и затрат, превентивные меры много дешевле. Конечно, большинство экосистем могут функционировать и в условиях высокой антропогенной нагрузки, но при этом обычно не учитывается, что живые существа в них, включая человека, могут быть серьезно больны. Биоиндикация и биомониторинг многочисленных побочных эффектов воздействия на экосистемы позволяет оценить границы, за пределами которых наступят необратимые изменения. Более широкое использование предлагаемых подходов в полной мере соответствует духу экологической доктрины России.

За разработку научных основ и внедрение комплекса методов биомониторинга для устойчивого эколого-экономического развития территорий Волжского бассейна коллектив авторов (руководитель Геннадий Розенберг) удостоен премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники за 2010 г.

Новые статьи на library.by:
ЭКОЛОГИЯ:
Комментируем публикацию: "ГЛАВНАЯ УЛИЦА" РОССИИ: ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОРТРЕТ

© Геннадий РОЗЕНБЕРГ () Источник: Наука в России, № 4, 2011, C. 17-24

Искать похожие?

LIBRARY.BY+ЛибмонстрЯндексGoogle
подняться наверх ↑

ПАРТНЁРЫ БИБЛИОТЕКИ рекомендуем!

подняться наверх ↑

ОБРАТНО В РУБРИКУ?

ЭКОЛОГИЯ НА LIBRARY.BY

Уважаемый читатель! Подписывайтесь на LIBRARY.BY в VKновости, VKтрансляция и Одноклассниках, чтобы быстро узнавать о событиях онлайн библиотеки.