авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 ||

Природные и антропогенные трансформации водных экосистем европейской части россии по результатам диатомового анализа

-- [ Страница 6 ] --

Было установлено, что характер прижизненного распределения таксономических пропорций в диатомовых комплексах полностью соответствует биологическому закону, который был сформулирован в классических работах по экологии. Этот закон постулирует что: «существуют некоторые простые математические выражения, имитирующие распределение видов по обилию» (Одум, 1975).

Характер распределения в «простой» (малой) экосистеме соответствует кривой соотношения доминирования и видового разнообразия, когда экологические ниши перекрываются (Whittaker, 1965).

Это подтверждает исходное концептуальное допущение, сформулированное в этой работе: доминирующее положение в биотопической совокупности таксонов занимает тот таксон, для которого существующий набор абиотических параметров оптимален. Порядок ранжирования остальных таксонов определяется их толерантностью к существующим абиотическим параметрам в данной «простой» (малой) экосистеме.

Характер распределения таксономических пропорций в «сложных» экосистемах соответствует кривым доминирования и видового разнообразия в случаях, когда экологические ниши не перекрываются, или перекрываются частично (Mac-Arthur, 1957, 1960; Whittaker, 1965).. В этом случае эффект утраты «перекрывания» экологических ниш, связан с переносом клеток диатомовых водорослей из зоны прижизненного распределения диатомовых водорослей (из малых экосистем) в зону интегральной седиментации, которая формируется в сложных экосистемах (рис.32).

 Схема формирования спектра таксонов в зоне первичного скопления клеток-55

Рис.32. Схема формирования спектра таксонов в зоне первичного скопления клеток диатомовых водорослей в «простых» (малых) экосистемах (A, B, C, D) и в зоне интегральной седиментации при переносе клеток в «сложных» экосистемах (озеро средних размеров) (E).

При анализе в логарифмической системе координат, полученные результирующие линии, характеризующие таксономические пропорции в диатомовых комплексах, образуют определенные генерации. Для них были выделены три основных сценария пространственно-временной трансформации:

1) «вращение», которое отражает трансформацию диатомовых комплексов в малых озерах (<1 км2);

2) «разворот», который присущ озерам среднего размера (1–4 км2);

3) параллельное «перемещение» результирующих линий, которое отмечалось в озерах любого размера, при изменении свойств гидросреды.

Первый и второй сценарий трансформации («вращение» и «разворот») развиваются под воздействием внешних факторов. Третий сценарий («перемещение») связан с изменением самой среды обтитания (toC, pH, глубина или проточность водоема).

Аналогичные сценарии трансформации были выявлены в проточных экосистемах, в которых поочередно были проанализированы: донные, перифитонные и планктонные комплексы диатомовых водорослей. В силу специфики исходных задач рассматривалось только два классификационных типа:

1) экологические модуляции (когда система не деградирует);

2) экологический регресс, когда происходит упрощение структуры.

Эти два классификационных типа являются вариациями состояний экосистемы в рамках парадигменной теории экологических модификаций, которая была разработана В.А. Абакумовым (Руководство…, 1992) (табл. 2)

Таблица 2. Классификационная таблица возможных сценариев трансформации в пресноводных экосистемах.

В этой классификационной системе существует третий вариант трансформации – экологический прогресс, когда происходит усложнение экосистемы, и она переходит в более высокую категорию (рис.33). Подобных рядов наблюдений в исходном материале не было. Исключение составляют образцы из нижнего интервала колонки ДО, пробуренной в оз. Галичское. Именно в этот промежуток времени в Галичской ложбине происходило образование единой акватории Галичского озера и его экосистемы как таковой. Однако для формирования единого ряда наблюдений и выявления достоверных признаков экологического прогресса, в вышеупомянутом интервале было проанализировано недостаточное количество образцов.

 Графическая модель трансформации диатомовых комплексов при переходе-57

Рис. 33. Графическая модель трансформации диатомовых комплексов при переходе «простой» экосистемы в «сложную».

Если предложенная модель реалистична не только для диатомовых комплексов, то на следующем, общедисциплинарном, уровне существуют примеры экологического прогресса, которые можно наблюдать в других биологических группах.

Аналог подобного «обратного» перехода был найден в работе, посвященной многолетним наблюдениям бактериологических показателей качества воды по нескольким группам микроорганизмов на створе р. Москва (Долгоносов и др., 2006). При определенных условиях в реке происходит фазовый переход и скачкообразное увеличение бактериологических показателей. Графически это выглядит как полной аналог модели, созданной на основе трансформации диатомовых комплексов (рис. 34).

 Распределение вероятностей численности организмов. По оси ординат отложено-58

Рис. 34. Распределение вероятностей численности организмов. По оси ординат отложено обратное нормальное распределение: 1распределение в области низких и 2высоких значений (по Долгоносову и др., 2006 с дополнениями).

Следовательно, способность к самоорганизации на более высоком уровне является неотъемлемым компонентом любой биологической системы или ее экологического блока.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ВЫВОДЫ

1. В линейной системе координат было выделено три типа распределения таксономических пропорций, которые формируются под воздействием природных абиотических факторов: экспоненциальный, логистический и линейный. Два первых типа соответствуют прижизненным таксономическим пропорциям, которые объективно отражают естественную экологическую обстановку в пресноводных водоемах. Третий тип (линейный) соответствует комплексам, которые подверглись процессам переноса и переотложения. Нелинейный характер распределения – признак многофакторного прижизненного воздействия. Линейный характер распределения – признак селективного воздействия одного фактора в посмертных условиях. Распознавание переотложенных комплексов позволило получить новую информацию о климатических изменениях в прошлом, выраженных в гидрологических перестройках.

2. На территории Европейской части России, все пресноводные экосистемы непроточного типа были достоверно разделены на две группы или категории: «простые» системы и «сложные» системы. Эти категории всегда можно выделить в любой ландшафтно-климатической зоне по таксономической структуре диатомовых комплексов. При отсутствии антропогенной нагрузки, для «простых» (или малых) экосистем характерно экспоненциальное распределение таксономических пропорций. Для «сложных» (или больших) экосистем характерен логистический тип распределения, или переходное состояние между экспоненциальным и логистическим типом распределения.

3. «Простая» экосистема является целостной и неделимой структурой, у которой есть определенные морфометрические размеры в зависимости от той или иной ландшафтно-климатической зоны. Любую «сложную» экосистему можно достоверно разделить на «простые» экосистемы, из которых она состоит. При возникновении внешней негативной нагрузки природного или антропогенного генезиса «простые» и «сложные» экосистемы имеют различные сценарии трансформации таксономических пропорций в диатомовом комплексе. Это было продемонстрировано на примере Кольского п-ва, для малых озер (менее 1 км2) и озер среднего размера (от 1 до 4 км2).

4. При переходе в логарифмическую систему координат были выделены три сценария трансформации структуры диатомовых комплексов:

Первый сценарий представляет собой вращение некой совокупности (генерации) результирующих линий во времени или пространстве вокруг единой области (центра вращения). Этот тип трансформации характерен для «простых» систем. Центр вращения определяется числом доминирующих таксонов (видов), которые поддерживают трофо-метаболическую целостность «простой» экосистемы.

Второй сценарий трансформации представляет собой веерообразный разворот совокупности (генерации) результирующих линий вокруг единой области. Этот тип трансформации характерен для «сложных» систем. В этом случае целостность экосистемы поддерживается совокупностью доминирующих и сопутствующих видов. Центр веерообразного разворота определяет их общую численность.

Третий тип сценария может развиваться в «сложной» и «простой» системе, если меняются физико-химические параметры самой среды обитания. При этом воздействие в равной степени затрагивает все три основные группы таксонов (доминирующие, сопутствующие и редкие). Анализируемые генерации не имеют единого центра, а результирующие линии занимают положение близкое к параллельному.

5. Два сценария (вращение и разворот) развиваются при прямом воздействии извне (природном или антропогенном). Их объединяет формирование генерации результирующих линий с единой областью или центром. При значительных негативных нагрузках, генерация распадается из-за утраты единого центра. Это свидетельствует об утрате трофо-метаболической целостности и деградации экосистемы.

Природно-климатическое воздействие, как правило, не приводит к деградации экосистемы, а сопровождается сменой одной сукцессии на другую. В этом случае возникает длительное переходное состояние, для которого характерно постепенное формирование генерации из параллельных линий. Этот тип трансформации формируется путем не прямого, а опосредованного воздействия внешних факторов, через изменения самой среды обитания (toC, pH, глубина водоема). По этим признакам воздействие природных факторов среды можно, почти всегда, отличить от антропогенного воздействия.

6. Закономерности трансформации, выявленные для диатомовых комплексов и диатомовых ассоциаций из непроточных экосистем (озер), имеют аналоги, которые наблюдаются в проточных экосистемах (дельтовых рукавах Волго-Ахтубинского междуречья и малых реках Среднерусской полосы). В проточных водоемах диатомовые ассоциации, распространенные в трех зонах обитания (в прибрежных обрастаниях, на дне и водной толще) также трансформируются по вышеуказанным сценариям.

7. На эталонных озерах, расположенных в различных ландшафтно-климатических зонах, по диатомовым комплексам из донных отложений была установлена определенная цикличность температурного режима. Самые длительные температурные интервалы потепления и похолодания достоверно совпадают с, так называемыми, «столетними» циклами солнечной активности. Объективность проведенных реконструкций была подтверждена радиоуглеродными датировками и расчетами темпов осадконакопления в озерах. Полученные результаты позволяют проводить корреляционные построения для озерных отложений, которые сформировались в различных ландшафтно-климатических зонах за последние столетия.

8. Проведенная унификация биоиндикационных методик позволила выявить для озерных экосистем определенную зависимость между изменениями трех важнейших гидрологических параметров: температуры, катионно-анионного баланса и концентрации биогенов. Было установлено, что многолетние циклические изменения температурного режима вызывают аналогичные изменения уровня концентрации растворенных органических веществ. Между динамикой изменчивости температуры и характером изменений численных значений рН также имеется выраженная сопряженность. Кроме того, результаты апробации нового методологического подхода позволяют достоверно определять озера с устойчивым катионно-анионным балансом и озера, имеющие тенденции к закислению.









СПИСОК ОСНОВНЫХ НАУЧНЫХ РАБОТ

Публикации по теме диссертации в изданиях, включенных в список, рекомендованный ВАК:

1. Разумовский Л.В. Оценка общего уровня антропогенной нагрузки методом графического сопоставления на примере диатомовых комплексов из озер Кольского п-ва. В кн.: Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т. XVII. СПб: Гидрометеоиздат, 1998. С. 188-206.

2. Величко А.А., Кременецкий К.В., Негеданк Й., Минграм Й., Борисова О.К., Грибченко Ю.Н., Зеликсон Э.М., Климанов В.А., Новенко Е.Ю., Пирумова Л.Г., Писарева В.В., Разумовский Л.В., Тимирева С.Н. Позднечетвертичная палеогеография северо-востока Европы (по данным комплексного изучения осадков Галичского озера). Известия АН. Серия Географическая, 2001. №3. С.42-54.

3. Разумовский Л.В. Новый метод оценки общего уровня антропогенной нагрузки на речную систему. В кн.: Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т. XVIII. СПб: Гидрометеоиздат, 2002. С. 192-207.

4. Разумовский Л.В. Применение факторного анализа для разработки биоиндикационных таблиц. В кн.: Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т. XIX СПб: Гидрометеоиздат, 2003. С. 95-110.

5. Разумовский Л.В. Оценка качества вод на основе анализа структуры диатомовых комплексов.//Водные ресурсы, 2004. Т. 31. № 6. С. 742-750.

6. Разумовский Л.В. Новейшая история озера Борое по результатам диатомового анализа // Вод. ресурсы. 2008. Т. 35. № 1. С.98–109.

7. Разумовский Л.В. Реконструкция температурных циклов и сукцессионных изменений по диатомовым комплексам из донных осадков на примере Галичского озера // Вод. ресурсы. 2008. Т. 35. № 6. С. 595–608.

8. Разумовский Л.В., Гололобова М.А. Реконструкция температурного режима и сопряженных гидрологических параметров по диатомовым комплексам из озера Глубокого // Вод. ресурсы. 2008. Т. 35. № 4. С.490–504.

9. Моисеенко Т. И., Разумовский Л.В. Новая методика реконструкции катионно-анионного баланса в озерах (диатомовый анализ) // Докл. РАН. 2009. Т. 427. №1. С. 132-135.

10. Разумовский Л.В., Моисеенко Т. И. Оценка пространственно-временных трансформаций озерных экосистем методом диатомового анализа // Докл. РАН. 2009. Т. 429. №2. С 274-277.

11. Разумовский Л. В., Гололобова М.А. Долговременные трансформации диатомовых комплексов в озерах Борое и Глубокое // Вестн. МГУ. Сер биол. 2010. (в печати).

Публикации в прочих изданиях:

12. Питьева К.Е., Разумовский Л.В., Фокина Л.М. Комплексные исследования микрофлоры и химических компонентов речной системы на территории Астраханского газоконденсатного месторождения в целях совершенствования эколого-гидрогеографических работ. М.: ИРЦ Газпром, 1996. 71 с.

13. Разумовский Л.В. Биоиндикация уровня антропогенной нагрузки на тундровые и лесотундровые ландшафты по диатомовым комплексам озер Кольского полуострова. М., изд. ИРЦ Газпром. 1997. 92с.

14. Разумовский Л.В. Биоиндикация общего уровня антропогенной нагрузки методом графического сопоставления внутренней структуры диатомовых комплексов (на примере речной системы Волго-Ахтубинского междуречья). М.:ИРЦ Газпром, 1999. 72 с.

15. Разумовский Л.В., Андрианов В.А., Спирин В.П., Зеленевская Н.А. Разработка нового поколения биоиндикационных шкал для оценки уровня антропогенной нагрузки на речные сообщества в районах, примыкающих к Астраханскому газоконденсатному месторождению. М.: ИРЦ Газпром, 2001. 71 с.

16. Разумовский Л.В. Оценка качества вод и уровня антропогенной нагрузки по обрастаниям диатомовых водорослей (перифитону) на примере Нижней Волги и Волго-Ахтубинского междуречья. М.: ИРЦ Газпром, 2002. 70 с.

17. Разумовский Л.В., Гололобова М.А. Разработка нового поколения биоиндикационных шкал и комплексный биомониторинг на основе диатомового анализа / Научные аспекты экологических проблем России. (Труды Всероссийской конференции, Москва, 13-16 июня, 2001. (под ред. акад. Ю.А.Израэля)). М.: Наука, 2002. Т. 1. С. 406-411.

18. Моисеенко Т.И., Разумовский Л.В., Каган Л.Я. Биоиндикация рН и ее приложение к историческим реконструкциям. Гл. 8, в кн.: Т.И. Моисеенко «Закисление вод: Факторы механизмы и экологические последствия», М.: Наука, 2003. С.174-199.

19. Разумовский Л.В. Причины обмеления Галичского озера и возможности восстановления его экосистемы (диатомовый анализ) / Труды Международной научно-практической конференции: «Теория и практика восстановления внутренних водоемов». СПб.: ЛЕМА, 2007. С.297–305.

20. Разумовский Л. В., Гололобова М.А. Реконструкция влияния циклов солнечной активности на температурный режим озера Глубокого по результатам диатомового анализа / Труды Гидробиологической станции на Глубоком озере. КМК, 2009. Т. 10. С 170-194.

21. Разумовский Л. В., Гололобова М.А. Трансформация диатомовых комплексов озер Борое и Глубокое в конце позднего голоцена. / Труды Гидробиологической станции на Глубоком озере. КМК, 2009. Т. 10. С 195-207.

22. Разумовский Л.В., Пирумова Л.Г., Малашенков Б.М. Новые возможности анализа истории Каспия по переотложенным пресноводным комплексам (диатомовый анализ) / Материалы международной научной конференции и VIII школы по морской биологии (Мурманск, 12–14 ноября, 2009). М.: ГЕОС, 2009. С 146-156.

23. Моисеенко Т.И., Разумовский Л.В. Горные озера как индикаторы загрязнения атмосферы. Гл. 8, в кн.: Т.И. Моисеенко, Н.А. Гашкина «Формирование химического состава вод озер в условиях изменения окружающей среды», М.: Наука, 2010, С.219-240.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.