CC BY
0
УДК 574.21; 931.37:71 DOI: 10.24412/1816-1863-2024-1-52-55
| БИОИНДИКАЦИЯ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ
§ УРБОЭКОДИАГНОСТИКИ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ
о ш
— Б. И. Кочуров, д-р геогр. наук, профессор, ведущий научный сотрудник, Институт географии Российской академии наук (ИГРАН), camertonmagazin@mail.ru, г. Москва, Россия,
Э. А. Блинова, канд. биол. наук, старший преподаватель, РГУ имени С. А. Есенина, e.blinova@365.rsu.edu.ru, г. Рязань, Россия,
И. В. Ивашкина, канд. геогр. наук, ГАУИнститут Генплана Москвы, ivashkinagenplan@mail.ru, г. Москва, Россия
Стабилизация экологической обстановки, изучение и сохранение биоразнообразия городов, предотвращение истощения геоэкосоциосистем — задачи, которые могут быть решены в рамках урбоэкодиагностики. Исследования в области биоиндикации показывают, что в настоящее время имеются все предпосылки для использования биоиндикаторов в системе урбоэкодиагностики. В последние десятилетия в геоэкологии в связи с тенденцией к глобальной цифровизации биоиндикация выходит на новый уровень. Перспективным направлением является создание целостной системы урбобиоиндикации с использованием стандартизированных методик. Широкие возможности предоставляет партнерство ученых, обучающихся, волонтеров и городской общественности при помощи современных технологий. Нами предложена организационная схема проведения урбобиоиндикационных исследований. Лихенология, альгология, ботаника, бриология, орнитология, дендрология, энтомология, геоэкология — этим областям науки вместе предстоит изучать последствия урбанизации. Организация масштабных биоиндикационных исследований дает возможность оценить ответную реакцию среды на антропогенное воздействие и экологические последствия урбанизации (изменения качества окружающей среды (далее — ОС), темпы сокращения биоразнообразия, ухудшение качества экосистемных услуг, деградацию экосистем, исчезновение различий между природными зонами из-за глобального расселения инва-зивных видов и интродукции).
The ecological stability, study of species richness, abundance, habitat preference, preventing the depletion of geoecosocial systems are tasks that can be solved within the framework of urban ecological diagnostics. Research in the field of bioindication shows that at present there are all prerequisites for the use of bioindicators in the system of urboecodiagnostics. Bioindication is reaching a new level in recent decades in world science, due to the trend towards global digitalization. A promising direction is the creation of a holistic system of urbo-bioindication using standardized techniques. Wide opportunities are provided by the partnership of scientists and the urban community using modern technologies. We have proposed an organizational scheme for conducting urbo-bioindication studies. Lichenology, algology, botany, bryology, ornithology, dendrology, entomology, geoecology — these fields of science will work together to study the consequences of urbanization. The organization of large-scale bioindication studies makes it possible to assess the ecological consequences of urbanization (changes in the quality of the environment, the rate of decline in biodiversity, deterioration in the quality of ecosystem services, the disappearance of differences between climatic natural areas as a result of the global dispersal of invasive species and introduction).
Ключевые слова: урбоэкодиагностика, биоиндикаторы, урбобиоиндикаторы, регистрирующая биоиндикация, городская среда.
Keywords: urboecodiagnostics, bioindicators, urbobioindicators, recording bioindication, urban environment.
52
Введение
Оценить долговременные последствия антропогенного воздействия, измерить биоразнообразие, экстраполировать риски, как на отдельные виды, так и на экосистемы, практически невозможно: это огромная задача по сбору пространственных данных о видах и их местообитаниях, идентификации миллионов образцов (Big data), проведению дорогостоящих лабо-
раторных исследований. Науке не хватает людских и финансовых ресурсов [1—3, 7—9], необходимо привлекать другие возможности.
Информация и знание — факторы, которые становятся в городском ландшафте, в городском социуме все более важными и социально значимыми. В тревожное время пандемии СОУГО-19, вызванной ко-ронавирусом 8АЕ5-СоУ-2, случился силь-
нейший кризис, освоенного человеком пространства, повлекший за собой экологически обусловленное социальное напряжение. Экологический активизм («как могу помочь природе?») стал мировой тенденцией. Горожане противодействуют целому комплексу экологических проблем:
1) неприятные едкие запахи в воздухе и водопроводной воде при отсутствии официально зафиксированных превышений ПДК;
2) истребление естественных экосистем (прибрежных лесополос, территории пойм и др.) с целью возведения многоэтажных кварталов или коттеджных поселков;
3) смог, возникающий из-за плохой циркуляции приземного слоя атмосферного воздуха;
4) неразвитость транспортной и рекреационной инфраструктур, массовая авто- е мобилизация и др. э
Сейчас, когда с каждым годом усили- о вается проблема истощения биоресурсов о и экосистем, человечество готово созда- я вать для себя «здоровую» среду обитания всеми разумными средствами.
Экодиагностической оценкой изменения состояния природной среды в ответ на воздействие внешних факторов является биоиндикация. Сегодняшние достижения биоиндикации есть результат многолетнего опыта ученых разных стран [4]. Подобно анализам в медицине, биоиндикаторы указывают на уже имеющуюся «болевую точку» экосистемы, в отличие от экологической токсикологии, которая направлена, прежде всего, на «профилактику».
Последовательность событий, происходящих в биологических объектах, под воздействием загрязняющих веществ/Chronology of biologic events occurring in organisms exposed to toxic chemicals
Присутствие негативного фактора и эффектов на разных уровнях Обнаруживаемый биологической организации/Presence сигнал биоты/ and effects at different levels Detectable signal of biologic organization
Exposure/Негативное воздействие факторов окружающей среды
Absorption lissular distribution Bioconcentration/Поглощение загрязняющих веществ/Тканевое воздействие/биоконцентрация
Detection in the Environment/Обнаружение в Окружающей среде
Concentration in individuals/ Концентрация в организме
Metabolism Detoxication/ toxication/Метаболизм ~ отравления/детоксикации
Cellular and molecular ^ targets/Молекулярные и клеточные мишени
Molecular Interactions/ Молекулярные взаимодействия
Chemicals/ Химический
исходное соединение
Elimination/Удаление Nonlethal effects/ MortaUty/Легальный токсикантов из организма Нелетальные эффекты исход
в результате биотрансформации и экскреции
I
Life span—diseases/Продолжительность жизни — болезни
Effects on individuals/
Behaviors-recruitment/Поведение — восстановление популяции Development—growth—reproduction/Развитие—рост—воспроизводство
Воздействие на организмы
I
Changes/Изменения
in sensitivity/в чувствительности (адаптивность, производительность, сопротивление)
in population characteristics/в популяционных характеристиках (обилие, плотность, распространение, возрастная структура)
> я
о- и о S1 В' о
II Ii
Ii
Biomarkers (biochemical/ physiologic)/ Биомаркеры (биохимические/ физиологические)
Effects on populations/ Воздействия на популяции
Structural and functional changes in communities/Конструктивно- Effects on communities and функциональные изменения в сообществах ecosystem/Воздеиствия
(вымирание, доминирование, разнообразие, биомасса, продуктивность) на экосистемы
Рис. 1. Схема потенциальных воздействий
ü!
И
тс е с к
Bioindicators 5] ¡^ (species)/ в в Биоиндикаторы Б- в (виды) §.. g е В
53
Урбобиоиндикация
верификация, стандартизация биоиндикационных исследований;
— поддержание актуальных баз данных;
— картографирование; — комплексная оценка состояния окружающей среды
Рис. 2. Организационная схема проведения урбобиоиндикационных исследований
54
Учитывая стремительное развитие научно-технического прогресса, биоиндикация может успешно реализовываться в контексте урбоэкодиагностики, дополняя собой единственный официальный метод оценки экологической обстановки — нормирование по ПДК [5, 6].
Модели и методы
Модель применения биоиндикаторов в урбоэкодиагностике составлена с учетом разных уровней биологической организации с точки зрения аккумулятивной и регистрирующей биоиндикации (рис. 1) ОС и обнаруживаемых сигналов биоты на разных уровнях биологической организации составлена по источнику [10] с изменениями авторов.
Результаты и обсуждение
Концептуальная схема, представленная на рисунке 2, отражает наше видение урбобиоиндикационных исследований через систему организационных структур, объединенных горизонтальными и вертикальными связями. Таких структур четыре: научно-исследовательские организации, органы власти, эколого-просвети-тельные центры, общественные организации.
Все они характеризуются функцией управления (внутреннего и внешнего), основной целью которой является создание целостной системы урбоэкодиагностики городской среды.
Заключение
Сегодня имеются все предпосылки для использования биоиндикаторов в системе урбоэкодиагностики городской среды. Однако им противопоставлены:
— невостребованность научно-исследовательской работы и профессионально подготовленных кадров (лихенологов, микологов, альгологов, орнитологов, профессиональных экологов, специалистов по индикационной геоботанике и др.);
— отсутствие достаточного финансирования и материального стимулирования.
Использовать биоиндикаторы в практике урбоэкодиагностики значит иметь:
1) точку отсчета при установлении уровня изменений свойств, свидетельствующих о возникновении экологической проблемы;
2) фактический показатель экологического потенциала ландшафта, его устойчивости, а именно — обеспеченности населения первичными средствами существо -вания: чистым воздухом, водой, пищей, рекреационными ресурсами.
Статья подготовлена по теме Государственного задания № FMGE-2019-0007 АААА-А19-119021990093-8 «Оценка физико-географических, гидрологических и биотических из- е менений окружающей среды и их последствий для создания основ устойчивого природо- э пользования». о
О
Библиографический список я
1. Усольцев В. А. Биоразнообразие в экосистемах: краткий обзор проблемы // Экологический потенциал. - 2019. - № 1. - С. 9-47.
2. Hampton S. E., Strasser C. A., Tewksbury J. J., Gram W. K. et all Big data and the future of ecology // Front Ecol Environ. - 2013. - № 11 (3). - P. 156-162.
3. Kok van Herk Mapping of Ammonia Pollution with Epiphytic Lichens in the Netherlands // The Lichenologist. - 1999. - V. 31. - Iss. 1. - P. 9-25.
4. Wilkomirski B. History of bioindication // Monitoring Srodowiska Przyrodniczego. — 2013. - V. 14. -P. 137-142.
5. Ивашкина И. В., Кочуров Б. И. Урбэкодиагностика и сбалансированное развитие Москвы: монография. - М.: ИНФРА-М, 2018. - 202 с.
6. Кочуров Б. И., Ивашкина И. В. Городские ландшафты Москвы: от традиционных до гармоничных и сбалансированных // Экология урбанизированных территорий. - 2012. - № 1. - С. 6-11.
7. Seregin A. P., Bochkov D. A., Shner J., Garin E., Mayorov S. R., Goliakov P., Ebel A. L. "Flora of Russia" on iNaturalist: Big data on biodiversity of a big country // Журнал общей биологии. - 2020. -81 (3). - С. 223-233.
8. Slawson David D., Andy J. Moffat How Effective Are Citizen Scientists at Contributing to Government Tree Health Public Engagement and Surveillance Needs // Insects. - 2020. - 11 (9). - С. 550.
9. Szlavecz K., Warren P., Pickett S. Biodiversity on the urban landscape // Human Population. — 2011. -V. 214. - P. 75-101.
10. Lagadic L., Caquet T. Invertebrates in testing of environmental chemicals: are they alternatives? // Environmental Health Perspectives. - 1998. - 106 (Suppl 2). - P. 593-611.
USE OF BIOINDICATORS FOR URBOECODIAGNOSTIC OF THE URBAN ENVIRONMENT
B. I. Kochurov, Dr. Habil. (Geography), Professor, Leading Researcher, Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences, camertonmagazin@mail.ru, Moscow, Russia, E. A. Blinova, Ph. D. (Biology), Senior lecturer, S. A. Yesenin Russian State University, e.blinova@365.rsu.edu.ru, Ryazan, Russia,
I. V. Ivashkina, Ph. D. (Geography), GAU Scientific Research and Design Institute of the General Plan of the City of Moscow, ivashkinagenplan@mail.ru, Moscow, Russia
References
2.
6.
7.
9.
Usoltsev V. A. Bioraznoobrazie v ekosistemah: kratkij obzor problemy [Biodiversity in ecosystems: a brief overview of the problem]. Eco-potential. 2019. No. 1. P. 9—47 [in Russian].
Hampton S. E., Strasser C. A., Tewksbury J. J., Gram W. K., Budden A. E., Batcheller A. L., Duke C. S., Porter J. H. Big data and the future of ecology. Frontiers in Ecology and the Environment. 2013. No. 11 (3). P. 156—162.
Kok van Herk Mapping of Ammonia Pollution with Epiphytic Lichens in the Netherlands. The Lichenologist. 1999. V. 31. Iss. 1. P. 9—25.
Wilkomirski B. History of bioindication. Monitoring Srodowiska Przyrodniczego. 2013. V. 14. P. 137—142. Ivashkina I. V., Kochurov B. I. Urbekodiagnostika i sbalansirovannoe razvitie Moskvy: monograflya [Urb-oecodiagnostics and balanced development of Moscow: monograph]. M.: INFRA-M, 2018. 202 p. [in Russian].
Kochurov B. I., Ivashkina I. V. Gorodskie landshafty Moskvy: ot tradicionnyh do garmonichnyh i sbalan-sirovannyh [Urban landscapes of Moscow: from traditional to harmonious and balanced]. Ecology of urbanized territories. 2012. No. 1. P. 6—11 [in Russian].
Seregin A. P., Bochkov D. A., Shner J., Garin E., Mayorov S. R., Goliakov P., Ebel A. L. "Flora of Russia" on iNaturalist: Big data on biodiversity of a big country [Flora of Russia on iNaturalist: Big data on biodiversity of a big country]. Zhurnal Obshchei Biologii. No. 81 (3). P. 223—233. Slawson David D., Andy J. Moffat How Effective Are Citizen Scientists at Contributing to Government Tree Health Public Engagement and Surveillance Needs. Insects. 2020. 11 (9). C 550. Szlavecz K., Warren P., Pickett S. Biodiversity on the urban landscape. Human Population. 2011. V. 214. P. 75—101.
Lagadic L., Caquet T. Invertebrates in testing of environmental chemicals: are they alternatives? Environmental Health Perspectives. 1998. 106 (Suppl 2). P. 593—611.
55
