2
ОГЛАВЛЕНИЕ Стр.
ВВЕДЕНИЕ...........................................................4
1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГО ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ВОДОЕМОВ.......................................................15
1.1. Географическая и экологическая оценки: терминология и основные
определения...................................................15
1.2. Методологические аспекты эколого-географической оценки водного
объекте.......................................................34
1.3. Водоем как объект гидрологической и эколого-географической оценки...53
2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ КАК ИНФОРМАЦИОННАЯ БАЗА ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДОЕМОВ.................................................76
2.1. Организация и проведение мониторинговых наблюдений за состоянием
водных экосистем..............................................76
2.1.1. Особенности мониторинге водных экосистем...............76
2.1.2. Характерные особенности годового цикла развития водной экосистемы.....................................................94
2.1.3. Разработка методик гидрохимических определений.........98
2.2. Проведение мониторинговых наблюдений на водных объектах......103
2.3. ГИС-технология и базы данных для целей гидроэкологического
мониторинга..................................................116
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ВОДОЕМОВ ................................................128
3.1. Стратегия эколого-географической диагностики водоемов........128
3.2. Оценка трофического стату са водных экосистем................129
3.3. Оценка качества природных вод................................152
3.4. Оценка устойчивости и уязвимости водоемов к антропогенному
воздействию..................................................185
3.5. Оценка экологического благополучия и экологической ценности
водоемов.....................................................204
4. ОЦЕНКА СКОРОСТЕЙ ОБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ВОДНЫХ
ЭКОСИСТЕМАХ............................................................210
4.1. Баланс массы и уравнения баланса скоростей массообмена........210
4.2. Графические интерпретации баланса масс и баланса скоростей....213
4.3. Массообмен между гидробионтами и средой обитания..............218
4.3.1. Фитопланктон............................................218
4.3.2. Зоопланктон.............................................227
4.3.3. Бактериолланктон........................................233
4.3.4. Бентос и рыбы...........................................236
4.4. Обмен и трансформация вещества в абиотической среде...........244
4.4.1. Растворенное органическое вещество......................244
4.4.2. Расход кислорода на окисление РОВ и нитрификацию........248
4.4.3. Газообмен с атмосферой через водную поверхность.........250
4.4.4. Антропогенное поступление органических и минеральных веществ.........................................................256
ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОДОЕМОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 262
5.1. Стратегия оценки воздействия на водную геосистему.............262
5.2. Выбор моделей и представление в них геопространства...........264
5.3. Компоненты моделей и моделируемые процессы....................267
5.4. Пространственно-однородные модели водных экосистем............275
5.5. Пространственно-неоднородные модели водных экосистем..........290
5.6. Многокритериальные оценки состояния водных экосистем..........306
ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОДОЕМОВ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТАННЫХ ПОДХОДОВ.................................................315
6.1. Экологическая и эколого-географическая регламентация водоемов 316
6.2. Эколог ическое и эколого-географическое нормирование воздейст вий на
водоемы........................................................351
ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................390
Список литературы...................................................397
40
вой для проведения свертки информации, получения интегральной количественной оценки состояния экосистемы и ответа на вопрос, изменится ли это состояние по совокупности всех параметров оценивания после внугреннего или внешнего воздействия на нее. Таким образом, нами получены следующие универсальные «формулы» экологическом и эколого-географической оценки водного объекта (рис.2):
Экологическая оценка Экологическая регламентация + Экологическое нормирование
Эколого- географическая оценка = Эколого-географическая peiламентация + Эколы 0-гсографичсское нормирование
Рис.2. Формализация понятий экологическая и эколого-географичсская оценка водного объекта с биоцен фистских позиций.
Особенность «формулы», представленной на рис.2, в том, что при использовании биоцентристской позиции на проблему оценки природной системы, она является универсальной для любого типа наземных и водных геосистем. Использование терминов экологическая оценка и эколого-географическая оценка зависит от того, каким исходным термином оперирует исследователь: водная экосистема или водная геосистема (водный объект, водный геокомплскс). Отличие по вертикали в правых частях рисунка обусловлено использованием системы экологических или системы эколого-географических природных компонентов субъектом, выполняющим оценку. Отметим, что сложение в правых частях рис.2 не является формальным, поскольку экологическое нормирование реализуется на основе экологических регламентов, а эколого-географическое нормирование - на основе эколого-географических регламентов. При этом исследователь рассматривает все классы состояния водных экосистем с позиции индикаторных (показательных) организмов, характеризующих каждый класс (системы сапробности, токсобности, сапротоксобносги и др.). Эколо-гичсские нормативы получаются с учетом принципа слабого звена для каждого класса экосистем.
Антроноценл'ристскан позиция на проблему оценки природной сисгемы (рис.З) предполагает использование сани гарно-гигиенических регламентов для получения нормы состояния экосистемы. При этом для субъекта представляет ишерес,
41
как правило, один класс геосистем, понимаемый им как «оптимальный» для человека. В другом случае субъектом вводятся, например, рыбохозяйственные регламенты и состояние водной экосистемы рассматривается с позиций ресурсного дія человека звена. Принцип слабого звена дія получения нормативов заменяется принципом ресурсного звена водной экосистемы.
"Экологическая
оценка
Эколого-гео графическая оценка
Санитарно-
гигиеническая
регламентация
Г'еографо -санитарно-гигиеническая регламентация
+
+
Санитарно-
гигиеническое
нормирование
Географо -санитарно-гигиеническая нормирование
Рис.З. Формализация понятий экологическая и эколого-географическая оценка водного объекта с антроноцентристских позиций.
Водная геосистема и водная экосистема. Концептуальная модель развития водной геосистемы. Под водной геосистемой будем понимать фундаментальную структурную единицу географического ландшафта, объединяющую в себе, геоморфологические, климатические, гидрологические природные геокомпоненты и живые организмы на определенном участке водной поверхности 'Земли. В состав водной геосистемы входят водные экосистемы, абиотическая среда которых характеризуется определенным сочетанием элементов гидрологическою режима и химического состава вод, особой морфометрией (батиметрией) и климатическими параметрами. В состав водной геосистемы также входят граничные экотоны: приводный, придонный, прибрежный и пойменный, отличающиеся специфичным составом биоты и абиот ической среды. Особое место в водной геосистеме может занимать человек, как пользователь ее водных и биологических ресурсов. В то же время человек не является компонентом водной экосистемы, поскольку вода не является для него средой жизни. Особое положение в водной геосистеме имеют граничные, переходные зоны между двумя соседствующими геосистемами, где происходит их взаимопроникновение. Отметим, что экотоны внутренней области водной геосистемы (фаницы соседствующих водных экосистем) в данном случае не рассматриваются. Око гон