Экологические последствия загрязнения и мониторинг Мирового океана

Сейчас ни у кого не вызывает сомнения, что возможность самоочищения вод океана ограничена и дальнейшая аккумуляция им загрязняющих веществ уже приводит к экологическим последствиям глобального масштаба. В зависимости от концентрации и продолжительности токсического действия загрязнителей выделяются физиологические последствия, выражающиеся в нарушениях роста, дыхания, питания, размножения морских организмов, газового режима океана, и биохимические последствия, приводящие к изменениям содержания в организмах различных аминокислот, нарушению липидного обмена и ферментной системы. Физиологические и биохимические последствия стимулируют многие патологические процессы, вызывают серьезные заболевания и нарушают поведенческие реакции морских организмов.

Загрязнение океана разрушает тонкие биохимические связи между гидробионтами. Разные группы организмов, особенно микробы и беспозвоночные животные, как уже отмечалось, специализируются на выделении в воду растворенных органических веществ, играющих роль пищи и биостимуляторов для членов сообщества. Физиологические системы многих морских организмов являются открытыми, а все сообщество объединяется биохимическими связями: гидробионты выделяют в воду вещества, необходимые для других организмов, и сами включают в свой обмен выделения соседей. Таким образом, морская экосистема представляет физиологическую целостность. Гибель определенных групп организмов в такой системе можно уподобить удалению железы внутренней секреции, производящей гормоны у высшего животного, а введение в воду ядовитых веществ — уколу яда¹.

Есть еще одна важная сторона метаболизма — роль прижизненных выделений в общении гидробионтов. Подобно запахам (феромонам) на суше, эти вещества помогают животным общаться между собой: самцам и самкам находить друг друга, особям определенных видов собираться в стаи, хищникам отыскивать жертву, а жертве избегать хищника. Вторжение чужеродных веществ в океан способно вызвать хаос в поведении гидробионтов, разрушить всю систему биоценотических отношений^[1][2].

Не менее опасными последствиями загрязнения вод океана являются генетические изменения в морской биоте, обусловленные проникновением мутагенных загрязнителей в клетки морских организмов и трансформацией молекул ДНК.

Исследования выявили и популяциоино-биоцепотические эффекты воздействия загрязняющих веществ. Они выражаются в изменении как биомассы некоторых популяций и их видового состава, так и трофических связей и потоков энергии между различными трофическими уровнями. Подавление биохимической активности микроорганизмов приводит к значительному снижению первичной продукции, нарушению энергообмена на всех трофических уровнях и уменьшению биологической и промысловой продуктивности океана. По некоторым оценкам, снижение объема первичной продукции к 2000 г. может достигнуть 25—30%^[3].

В результате загрязнения вод в отдельных районах постоянно отмечается массовая гибель рыб и других гидробионтов, снижается воспроизводительная способность рыб и млекопитающих, уменьшается урожайность макрофитов. Ежегодный ущерб, наносимый, например, рыбной промышленности Японии из-за загрязнений морских вод, оценивается 115 млрд иен, что составляет около 8% стоимости годового вылова. В то же время в связи с сильным эвтрофированием в прибрежных районах океана, особенно в замкнутых и полузамкнутых морях, существенно увеличивается общая биомасса морских организмов.

Неоднозначность биоценотической реакции популяций на загрязнители и трудность ее выделения на фоне разномасштабной естественной изменчивости заставляют с большой осторожностью относиться к интерпретации натурных наблюдений. Однако можно считать доказанным, что в результате антропогенного воздействия, включающего и загрязнение, в океане уменьшаются общая продуктивность и видовое разнообразие, происходит замена видов и развиваются адаптировавшиеся к изменяющимся условиям среды гидробионты¹.

Для каждого вида организмов, обитающих в Мировом океане, существуют критические значения концентрации загрязнителей, с которых начинается деградация вида. Естественно, что эти критические значения варьируют в зависимости от физиологического состояния организмов и физико-химических условий среды. Существенно, что воздействие токсичных загрязнителей нелинейно, т. е. суммарный эффект загрязнения не является просто суммой воздействия всех компонентов^[1][2].

Хотя в открытых районах морей и океанов фактическое содержание загрязнителей остается на один-три порядка ниже критического, продолжающееся увеличение антропогенной нагрузки заставляет принимать решительные природоохранные меры и внимательно следить за развитием процессов воздействия человека на океан. Реализация такой задачи возможна только на основе развитой многомасштабной системы геоэкологического мониторинга Мирового океана в целом, отдельных его морей и районов интенсивной антропогенной нагрузки в частности.

Система регулярных натурных наблюдений должна обеспечивать получение необходимой биологической, промысловой, гидрохимической, геоморфологической, гидрологической и гидрометеорологической информации по источникам загрязнителей, их переносу и их механической, физической, химической и биохимической трансформациям. Такого рода наблюдения должны сопровождаться контролем за состоянием экосистемы, направленным на выявление биологических последствий загрязнений и определение «критических» уровней их воздействия. Для организации систематических наблюдений должны быть использованы все современные средства, включая дистанционные измерения с самолетов и спутников^[1].

Естественно, что репрезентативная для разных пространственно-временных масштабов изменчивости наблюдательская система такого рода не может быть реализована из-за ее дороговизны и технических сложностей. Можно создать только систему реперных наблюдательских пунктов, информацию с которых должна усваивать достаточно полная математическая геоэкологическая адаптационная модель, позволяющая интерполировать в пространстве и экстраполировать во времени (прогнозировать) получаемую информацию.

Основные трудности в реализации задачи переноса и диффузии загрязнителей заключаются в оценке коэффициентов турбулентной диффузии и правильном задании объемных источников и стоков загрязняющих веществ. Строго говоря, для построения замкнутой системы уравнений, описывающей функционирование загрязнителей в экосистеме, одного уравнения с начальными и граничными условиями недостаточно. Необходима формализация взаимодействия всех физических, химических и биологических процессов, определяющих концентрацию загрязнителей. Однако эти процессы изучены пока еще недостаточно^[7].

• [1] См.: Петров К. М. Биогеография океана.
• [2] См.: Петров К. М. Общая экология: взаимодействие общества и природы.
• [3] См.: Петров К. М. Геоэкология: основы природопользования.
• [4] См.: Петров К. М. Биогеография океана.
• [5] См.: Петров К. М. Общая экология: взаимодействие общества и природы.
• [6] См.: Петров К. М. Биогеография океана.
• [7] См.: Петров К. М. Общая экология: взаимодействие общества и природы.