О некоторых результатах в изучении факторов, влияющих на качество воды: Краткое изложение цикла публикаций доктора биол. наук С.А. Остроумова

Актуальные публикации по вопросам экологии и природопользования.

NEW ЭКОЛОГИЯ

Все свежие публикации

Меню для авторов

ЭКОЛОГИЯ: экспорт материалов
Скачать бесплатно! Научная работа на тему О некоторых результатах в изучении факторов, влияющих на качество воды: Краткое изложение цикла публикаций доктора биол. наук С.А. Остроумова. Аудитория: ученые, педагоги, деятели науки, работники образования, студенты (18-50). Minsk, Belarus. Research paper. Agreement.

Полезные ссылки

BIBLIOTEKA.BY Беларусь глазами птиц HIT.BY! Звёздная жизнь KAHANNE.COM Мы в Инстаграме
Система Orphus

Автор(ы):
Публикатор:

Опубликовано в библиотеке: 2010-08-07
Источник: http://portalus.ru


О некоторых результатах в изучении факторов, влияющих на качество воды
Краткое изложение цикла публикаций
доктора биол. наук С.А.Остроумова

Ключевые слова: качество воды, водные экосистемы, самоочищение воды, загрязнение; загрязняющие вещества, поллютанты, ксенобиотики, синтетические химические вещества, биотестирование, экологическая опасность, источники водоснабжения, устойчивое использование, водные ресурсы,

Key words: Water quality, aquatic ecosystems, water self-purification, pollution; pollutants, xenobiotics, synthetic chemicals, bioassays, biotesting, ecological hazards, environmental safety, sources of water supply, sustainable use, aquatic resources;

Позитивные отклики на работы этого цикла:
Академик РАН Яковлев С.В. Рецензия на книгу "Биологические эффекты при воздействии ПАВ на организмы" // Вестник Российской Академии Наук. 2002. т.72, № 11, с.1038-1039;
Академик РАН Васильев О.Ф. Рецензия на книгу "Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организмы" (М.: МАКС Пресс, 2001). - Вестник РАЕН, 2002, т.2, № 3, с. 65.
Академик РАН Добровольский Г.В. К 80-летию выхода в свет книги В.И. Вернадского “Биосфера”. Развитие некоторых важных разделов учения о биосфере. - Экологическая химия. 2007, т. 16(3), с.135–143.
Академик РАН Федонкин М.А. Рец. на кн.: «Открытие нового вида опасных антропогенных воздействий в экологии животных и биосфере: ингибирование фильтрационной активности моллюсков поверхностно-активными веществами» (ред. книги Г.В. Добровольский, Г.С. Розенберг, И.К. Тодераш). Москва: МАКС-Пресс, 2008, 108 p., ISBN 978-5-317-02370-6. // Вестник РАН. 2009. т.79. No.8. с.749-750.
Жиров В.К. (член-корр. РАН) О новых исследованиях взаимодействия загрязняющих веществ с макрофитами в связи с изучением их фиторемедиационного потенциала // Вода: технология и экология. 2009. № 1. стр. 72–74.
Stabili L., Licciano M., Giangrande A., Longo C., Mercurio M., Marzano C.N., Corriero G. Filtering activity of Spongia officinalis var. adriatica (Schmidt) (Porifera, Demospongiae) on bacterioplankton: Implications for bioremediation of polluted seawater. // Water Research, 2006, v. 40 (16), pp. 3083-3090.
Safi K.A., Hewitt J.E., Talman S.G. The effect of high inorganic seston loads on prey selection by the suspension-feeding bivalve, Atrina zelandica // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 2007. Vol. 344 (2), p. 136-148.


Вопросы сохранения и оптимального использования водных ресурсов актуальны. Для использования водных ресурсов необходимо, чтобы вода была надлежащего качества. В свою очередь, качество вод формируется с участием многих факторов, в том числе с участием водной биоты. Вопросам изучения роли биоты, влияния организмов на качество воды, посвящен ряд публикаций.
В 2008 г. была опубликована работа [1] - книга, в которой проанализированы многие проблемы в области практического использования и охраны водных и водно-биологических ресурсов. Вопросы самоочищения вод и роли в этом водных организмов (гидробионтов) имеют значение для поддержания качества воды в водных объектах, для экологической безопасности источников водоснабжения. В упомянутой книге проведен анализ современной научной литературы и основных результатов автора в этой области. Изложены и обоснованы обобщения, которые представляют элементы теории полифункциональной роли биоты в самоочищении вод пресноводных и морских экосистем.
В первой части книги [1] («Теория биоконтроля качества воды и биомеханизмов самоочищения воды») кратко излагаются основы предлагаемой теории биотического самоочищения воды. Введено новое понятие экзометаболизма молекул поллютантов в водной экосистеме. Под экзометаболизмом понимается преобразование или расщепление молекул поллютантов в воде, вне живых клеток или организмов. Экзометаболизм противопоставляется традиционно понимаемому метаболизму молекул поллютантов внутри живых клеток и организмов.
Во второй части – более подробное изложение теории самоочищения воды, развиваемой автором. Анализируются следующие вопросы.
1. Загрязнение водных экосистем. Приведены цифровые данные о загрязнении вод Российской Федерации и других стран (стр. 24-37). Доля проб воды из поверхностных источников централизованного питьевого водоснабжения РФ, не отвечающих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям, на протяжении ряда лет превышала 26%.
2. Процессы, снижающие качество воды в водоемах и водотоках. Освещены основные природные и антропогенные процессы, ведущие к снижению качества воды (стр. 38-41).
3. Основные природные процессы (физические, химические, биотические), ведущие к очищению воды в водных экосистемах (стр. 42-61). Дана краткая сводка 26 таких процессов. Впервые приведен анализ зависимости всех этих процессов, включая физические и химические, от жизнедеятельности водных организмов. В рамках изучения одного из процессов, ведущих к снижению содержания тяжелых металлов в воде, измеряли накопление этих металлов в организмах, приведены результаты новых определений Fe, Co, Ni, Zn и других элементов в моллюсках.
4. Основные структурно-функциональные блоки природного механизма самоочищения водных экосистем (стр. 62-69). Сформулирована концепция пяти основных структурно-функциональных блоков этого механизма.
5. Источники энергии биотических механизмов самоочищения водных экосистем (стр. 70-72). Энергообеспечение этих механизмов осуществляется за счет фотосинтеза, окисления автохтонной и аллохтонной органики и других процессов.
6. Участие основных крупных таксонов в процессах самоочищения водных экосистем (стр. 73-76). Показано, что практически все основные группы водных организмов вовлечены в самоочищение вод.
7. Надежность системы самоочищения воды и механизмы обеспечения надежности (стр. 77-81). Впервые выявлена роль дублирования функций различными группами организмов, что увеличивает надежность всего механизма самоочищения.
8. Регуляция биоты (стр. 82-89). Анализируются различные виды регуляции активности и обилия организмов, участвующих в самоочищении воды. Выдвинуты новые представления о роли веществ, названных автором экологическими хеморегуляторами.
9. Анализируется вклад самоочищения в стабильность водной экосистемы (стр. 90-93).
10. Анализ особенностей природного механизма самоочищения выявляет его сходство с высокотехнологическими устройствами, что приводит к выводу о том, что этот экологический механизм можно рассматривать как пример высоких эколого-биосферных технологий. Вводится новое понятие макросимбиотической системы (стр. 94-97).
11. Поскольку реальные водные объекты часто находятся под сильным антропогенным прессом, автор экспериментально изучал отношение механизма самоочищения к внешним (антропогенным) воздействиям на водоем. На примере воздействия нескольких классов поллютантов на различные виды гидробионтов автор доказал существование новых сторон потенциальной опасности химического загрязнения, связанной с ингибированием природных процессов фильтрации и самоочищения вод, что было признано научным открытием (Диплом о научном открытии № 274) (стр. 98-103).
12. Некоторые общие тенденции и принципы функционирования механизма самоочищения воды. Впервые предлагаются восемь основных принципов: принцип центральной роли биоты, принцип биотической омникомпонентности, принцип максимальной диверсификации биотических исполнителей основных функций, принцип максимизации числа стадий на пути биогенной миграции элементов, принцип синэкологической кооперативности и другие (стр. 104-105).
13. Новые представления о самоочищении полезно проанализировать под углом зрения их соответствия и связи с фундаментальными концепциями экологии и геохимии. Проведенный на стр. 106-113 анализ позволяет внести вклад в понимание сущности экосистем и особенностей того, что автор предлагает называть сопряжением гидробиологических и геохимических процессов.
14. Аналогичным образом, полезен анализ представлений о самоочищении в связи с общебиологическими концепциями об уровнях организации живых систем. Это привело к выдвижению автором новых представлений о репарации на экосистемном уровне организации живых систем (стр. 114-115).
Проработка вышеуказанных фундаментальных вопросов дает основу для инноваций в практической сфере. К таким инновациям относится следующее.
Из теории самоочищения воды вытекают рекомендации в области природоохранной и ресурсоохранной практики, касающиеся поддержания качества вод, восстановления и реабилитации водоемов (стр. 116-119). Практически полезны разработки в области фитотехнологии (фиторемедиация, использование ветландов), к этой области относятся эксперименты автора (в том числе с использованием макрофитов Ceratophyllum demersum, Najas sp., Myriophyllum aquaticum), проведенные с целью создания новых технологий очищения вод (стр. 120-123). Анализируется связь исследований самоочищения и вопросов биоремедиации и фиторемедиации. (стр. 124-125). Приведены примеры работ по изучению роли биоты в очищении водной среды от нефти (стр. 126 -138). Познание природного самоочистительного потенциала природных водных экосистем помогло сформулировать рекомендации для восстановления водных объектов, нарушенных в результате антропогенных воздействий (стр. 139-142), найти новые подходы к эколого-экономическим оценкам водной экосистемы (стр. 143-145).
Научные результаты, изложенные в книге (как и в предыдущих книгах того же автора), использовались для совершенствования подготовки специалистов в области экологии и биологии в университетах России и других стран СНГ и Прибалтики (с. 148-152).
Стоит упомянуть некоторые из важнейших работ, предшествовавших выходу вышеупомянутой книги [1]. Существенное значение имели результаты экспериментов по изучению воздействия синтетических ПАВ на организмы-фильтраторы, такие как двустворчатые моллюски [2]. Наряду с новыми фактами, определенную роль сыграла разработка новых теоретических представлений, которые помогли лучше понять роль различных групп организмов в самоочищении вод [3-5], разработать вопросы биологического регулирования качества воды самоочищения вод [6 - 14]. Выявлены новые типы опасности химического загрязнения. Они идентифицированы и описаны в статьях, изданных в 1998 г. в журнале Rivista di Biologia / Biology Forum [3], а в 2000-2002 гг. - в «Докладах академии наук» (ДАН) [8-10, 12]. Основы теории биотического самоочищения воды и улучшения качества воды были сформулированы в 2004 г. [13, 14]. Были развиты новые методы для того, чтобы измерить сублетальные эффекты ксенобиотиков [15] и количественно определить их воздействие на эффективность удаления взвешенного вещества из воды организмами-фильтраторами (двустворчатыми моллюсками); эти методы были опубликованы в книге [15]. Анализ связей между экологическими явлениями показал необходимость сохранения биоразнообразия как предпосылки для поддержания качества воды [16, 17]. В своих недавних публикациях, автор развил дополнительные элементы теории биомеханизмов (biomachinery) экосистемы, функционирование которых ведет к самоочищению вод в природных водных экосистемах и к поддержанию водных местообитаний [18].
Среди некоторых шагов в накоплении новых экспериментальных данных и внесении вклада в теорию аппарата биосферы, многие регионы которой находятся под некоторой степенью антропогенного давления, следующие.
Отметим роль выявления новых фактов о воздействии ксенобиотиков на организмы, которые, оказались полезными для теоретического анализа новых биологических эффектов ПАВ и детергентов; они были обобщены и описаны в [2, 4, 11,15]. Предложен новый уровне-блочный подход для выявления и анализа экологических опасностей антропогенного воздействия на живые системы [2, 15], идентифицированы новые опасности синэкологического синергизма антропогенных воздействий (работа была опубликована в 2001 г. [9]). Методически важно, что была предложена и апробирована методология ингибиторного анализа в экологии [10]. В итоге большой серии опытов экспериментально доказано, что синтетические ПАВ и смесевые препараты (детергенты) потенциально опасны для самоочищения воды [3, 4, 7-9]. Найден компонент экологического механизма самоочищения вод, который является наиболее уязвимым в условиях загрязнения воды такими поллютантами, как синтетические ПАВ [3,4].
Полифункциональная роль биоты в самоочищении вод была исследована и затем сформулирована в виде структурированной теории [6 – 8, 13, 14]. Было выдвинуто понятие экологической репарации, связанной с восстановлением качества воды [11]. Эти фундаментальные инновации в той или иной мере основаны на новых фактах [2, 4, 7, 11, 15, 18, 19], полученных в экспериментальной работе автора книги [1].
В условиях нарастания частоты экстремальных погодных явлений важна еще одна сторона механизмов самоочищения вод – они связаны с механизмами секвестра (изъятия) углерода из компонентов биосферы, а значит, вносят вклад в стабилизацию климата.
Статьи из цикла работ, кратко охарактеризованного выше, получили позитивную оценку многих специалистов, работающих в разных странах [20-23], что дополнительно характеризует представленные в них результаты, обобщенные в книге [1]. Одно из важнейших направлений для практического приложения разрабатываемой теории экологических механизмов самоочищения вод - создание режима, максимально благоприятного для проявления природного самоочистительного потенциала в водных объектах, служащих источниками водоснабжения, а также на прилегающей к ним территории. Важность всех этих публикаций для поддержания экологической безопасности источников водоснабжения была проанализирована в статье [24].
Прокомментированные выше работы полезны для специалистов в области изучения водных объектов и экосистем, а также для преподавания в высшей школе вопросов экологии, гидроэкологии и природопользования.
Библиография
1. Остроумов С.А. Гидробионты в самоочищении вод и биогенной миграции элементов. М.: МАКС-Пресс, 2008. 200 с.
2. Ostroumov S.A. Biological Effects of Surfactants. CRC Press. Taylor & Francis. Boca Raton, London, New York. 2006. 279 p.
3. Ostroumov S. A. Biological filtering and ecological machinery for self-purification and bioremediation in aquatic ecosystems: towards a holistic view // Rivista di Biologia / Biology Forum. 1998. V. 91(2). P.221-232.
4. Остроумов С.А. О полифункциональной роли биоты в самоочищении водных экосистем // Экология, No. 6, 2005, с. 452–459.
5. Ostroumov S. A. Polyfunctional role of biodiversity in processes leading to water purification: current conceptualizations and concluding remarks // Hydrobiologia. 2002. v. 469 (1-3): P.203-204.
6. Ostroumov S. A. Suspension-feeders as factors influencing water quality in aquatic ecosystems. In: The Comparative Roles of Suspension-Feeders in Ecosystems, R.F. Dame, S. Olenin (Eds), Springer, Dordrecht, 2004. p. 147-164.
7. Остроумов С.А. О некоторых вопросах поддержания качества воды и ее самоочищения // Водные ресурсы. 2005. т. 32. № 3. С. 337-347.
8. Остроумов С.А. Реагирование Unio tumidus при воздействии смесевого химического препарата и опасность синэкологического суммирования антропогенных воздействий // ДАН. 2001. Т. 380. № 5. С.714-717.
9. Остроумов С.А. Опасность двухуровневого синергизма при синэкологическом суммировании антропогенных воздействий // ДАН. 2001. Т. 380. № 6. С.847-849.
10. Остроумов С.А. Ингибиторный анализ регуляторных взаимодействий в трофических сетях // Доклады РАН, 2000, Т. 375, № 6. С.847-849.
11. Остроумов С.А. О биотическом очищении воды и экологической репарации. // Сиб. экол. журнал. 2006. № 3. C. 339-343
12. Остроумов С.А. Новый тип действия потенциально опасных веществ: разобщители пелагиально-бентального сопряжения // ДАН. 2002. т. 383. № 1. C.138-141.
13. Остроумов С.А. О биотическом самоочищении водных экосистем. Элементы теории // ДАН. 2004. т. 396. № 1. С.136-141.
14. Ostroumov S. A. On the biotic self-purification of aquatic ecosystems: elements of the theory. // Doklady Biological Sciences, 2004, Vol. 396, Numbers 1-6, pp. 206-211.
15. Остроумов С.А. Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организмы. М. МАКС-Пресс, 2001. 334 p.
16. Остроумов С.А. Сохранение биоразнообразия и качество воды: роль обратных связей в экосистемах // ДАН. 2002. т.382. № 1. C.138-141.
17. Ostroumov S. A. Biodiversity protection and quality of water: the role of feedbacks in ecosystems. // Doklady Biological Sciences. 2002. Volume 382, Numbers 1-6. p.18-21.
18. Ostroumov S. A. Basics of the molecular-ecological mechanism of water quality formation and water self-purification // Contemporary Problems of Ecology, 2008, Vol. 1, No. 1, p. 147-152.
19. Остроумов С.А. Роль биотических факторов в формировании качества воды и самоочищении водных экосистем // Экологическая химия. 2004. т. 13(3) с. 186-194.
20. Kapitsa A.P. Formulation of fundamental principles for foundation of the theory of the apparatus of the biosphere // Environment Ecology and Safety of Life Activity. 2007. No. 1 (37). P. 68-71.
21. Vaughn C. C., Nichols S. J., Spooner D. E. Community and foodweb ecology of freshwater mussels // Journal of the North American Benthological Society. 2008. Vol. 27, Issue 2, P. 409-423.
22. Stabili L., Licciano M., Giangrande A., Longo C., Mercurio M., Marzano C.N., Corriero G. Filtering activity of Spongia officinalis var. adriatica (Schmidt) (Porifera, Demospongiae) on bacterioplankton: Implications for bioremediation of polluted seawater. // Water Research, 2006, v. 40 (16), pp. 3083-3090.
23. Safi K.A., Hewitt J.E., Talman S.G. The effect of high inorganic seston loads on prey selection by the suspension-feeding bivalve, Atrina zelandica // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 2007. Vol. 344 (2), p. 136-148.
24. Остроумов С.А. Элементы теории биоконтроля качества воды: фактор экологической безопасности источников водоснабжения (=Elements of the theory of biocontrol of water quality: a factor in the ecological safety of the sources of water) // Химическая и биологическая безопасность. 2008. № 5-6. с.36-39.



Реферат/Аннотация
О некоторых результатах в изучении факторов, влияющих на качество воды. Краткое изложение цикла публикаций доктора биол. наук С.А.Остроумова.

Недавно вышла серия публикаций о качестве воды и о роли влияющих на него биотических факторов (автор – доктор биол. наук С.А.Остроумов). В его книге «Гидробионты в самоочищении вод и биогенной миграции элементов» (М.: МАКС Пресс, 2008, 200 с.). представлена новая теория биомеханизмов самоочищения воды. Гидробионты активно участвуют в процессах, ведущих к очищению воды. В них участвуют почти все группы живых организмов, что анализируется в статье с различных сторон. При разработке теории были использованы результаты опытов автора, изучавшего воздействие поллютантов на живые организмы. Изложенная теория служит инновационной основой для создания новых экотехнологий очищения воды и повышения ее качества с использованием водных организмов. Представлены и обоснованы новые основные концепции, в том числе понятия и термины: biomachinery, экзометаболизм, экологические хеморегуляторы, экологические хемомедиаторы, макросимбиотические системы и другие. Его новые результаты по выявлению свойства синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ) подавлять фильтрацию воды двустворчатыми моллюсками были признаны научным открытием и отмечены Дипломом за научное открытие № 274. Его теория вносит вклад в научные основы укрепления экологической безопасности водных экосистем (водоемов и водотоков), которые служат источниками водоснабжения.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

У автора есть сайт: http://www.famous-scientists.ru/3732/.
Комментируем публикацию: О некоторых результатах в изучении факторов, влияющих на качество воды: Краткое изложение цикла публикаций доктора биол. наук С.А. Остроумова


© Остроумов С.А. / Ostroumov S.A. • Публикатор (): Остроумов С.А. Источник: http://portalus.ru

Искать похожие?

LIBRARY.BY+ЛибмонстрЯндексGoogle

Скачать мультимедию?

подняться наверх ↑

Новые поступления

Выбор редактора LIBRARY.BY:

Популярные материалы:

подняться наверх ↑

ДАЛЕЕ выбор читателей

Загрузка...
подняться наверх ↑

ОБРАТНО В РУБРИКУ

ЭКОЛОГИЯ НА LIBRARY.BY


Уважаемый читатель! Подписывайтесь на LIBRARY.BY на Ютубе, в VK, в FB, Одноклассниках и Инстаграме чтобы быстро узнавать о лучших публикациях и важнейших событиях дня.