Обоснование создания в Институте Глобального Климата и экологии специализированного центра данных ЕСИМО  по оценке экологического состояния морской среды

 

Целесообразность создания  в ИГКЭ специализированного центра данных ЕСИМО по оценке экологического состояния морской среды

 

Одним из важнейших аспектов  антропогенной  экологии  океана является оценка и прогноз изменений состояния морских экосистем в условиях антропогенного воздействия и глобального изменения климата на основании результатов долгопериодных наблюдений в рамках экологического мониторинга морской среды.

При осуществлении экологического мониторинга морской среды важное значение приобретают выбор и верификация экологических показателей и критериев оценки антропогенных изменений морских экосистем. Это направление реализуется в течение  последних  лет  в рамках  специальной Программы комплексного экологического мониторинга океана (Программа МОНОК), которая была разработана в Институте  глобального климата и экологии (ИГКЭ) Росгидромета и РАН (до 1991 г. - Лаборатория мониторинга природной среды и климата ЛАМ).

Программа МОНОК предусматривает осуществление комплексных долгопериодных исследований в прибрежных и открытых районах Мирового океана.  Среди основных элементов наблюдательной части Программы МОНОК наиболее важными являются следующие:

·      Периодические комплексные  экологические  исследования  в биопродуктивных и легкоранимых экосистемах Мирового океана,  расположенных в разных географических зонах и находящихся под антропогенным  воздействием различной интенсивности.  Эти исследования выполняются в период специальных экспедиций.

·      Постоянные наблюдения в контролируемых  акваториях  внутренних и окраинных морей России силами подразделений морской сети Росгидромета.

Наблюдения, выполняемые в рамках  этого  направления, имеют  особую актуальность, так как в подавляющем большинстве реализуются в прибрежных районах морей,  бухтах,  заливах  и  предустьевых взморьях рек,  т.е. акваториях, подверженных наиболее выраженному массированному антропогенному загрязнению.

Анализ и обобщение результатов,  полученных в ходе комплексных экологических экспедиций, организованных и проведенных специалистами отдела экологии и мониторинга океана ИГКЭ в течение последних десятилетий в Балтийском, Черном, Беринговом, Чукотском морях и отдельных районах Тихого океана,  а также анализ результатов долгопериодных гидробиологических наблюдений в контролируемых  акваториях  внутренних  и окраинных морей России силами подразделений морской сети Росгидромета,  позволил  четко  выделить  и  описать шесть наиболее существенных экологических показателей, по степени изменения которых можно не только выявить негативные  антропогенные изменения морских экосистем на фоне природных флуктуаций,  но и оценить уровень их антропогенного поражения:

·      Изменение  средней  биомассы популяций планктонных и бентосных организмов;

·      Упрощение структуры сообществ морских организмов,  уменьшение видового разнообразия,  полное исчезновение отдельных видов и замена их на более устойчивые к антропогенному воздействию;

·      Появление индикаторных форм  микроорганизмов,  увеличение их численности и расширение ареалов распространения;

·      Исчезновение донной фауны (макрозообентоса);

·      Массовое  развитие отдельных видов,  либо появление и активное развитие видов-"вселенцев", ведущее к перестройке ценозов;

·      Эвтрофирование  вод и связанные с этим явлением изменения биологического и химического режимов.

Указанные экологические  показатели  использованы при разработке концепции оценки  антропогенных изменений морских экосистем. Особенностью концепции является то,  что она базируется  на результатах  долгопериодных  наблюдений за  состоянием важнейших гидробиологических и гидрохимических показателей,  накопленных  к настоящему  времени  практически  во  всех подразделениях морской наблюдательной сети Росгидромета. Сопоставление процессов, происходящих в контролируемых морских экосистемах в течение самого последнего времени, с долгопериодными тенденциями, наблюдаемыми на протяжении последних шестнадцати лет,  позволяют с максимально возможной  в  настоящее  время достоверностью  отделить  естественные межгодовые колебания параметров экосистем от проявлений тех негативных последствий,  которые  возникают в сообществах в результате антропогенного воздействия.

Начало гидробиологическим наблюдениям на морях СССР в системе Госкомгидромета было положено в 1974 году. Постоянный характер эти наблюдения приобрели с 1976 года в рамках Общегосударственной службы наблюдений и контроля за состоянием окружающей среды (ОГСНК).  На протяжении 20 лет ОГСНК обеспечивала сбор и обработку информации по программе национального экологического морского мониторинга. Система мониторинга  насчитывала более 10 подразделений и охватывала 12 морей. По масштабу своей деятельности система мониторинга не имела аналогов в мире.

Важно отметить, что анализ результатов этих наблюдений  проводился  совместно с оценкой состояния гидрологического и, особенно, гидрохимического режима контролируемых морских акваторий,   включая  оценки  состояния  их  химического  загрязнения.

К настоящему времени в результате многолетних наблюдений уже накоплен обширный фактический материал, не только характеризующий состояние  отдельных  компонентов контролируемых экосистем на качественном уровне,  но и позволяющий проследить многолетнюю динамику  их важнейших структурных и функциональных показателей – как в рамках естественных межгодовых вариаций,  так  и  под  влиянием антропогенных факторов.

На основе анализа результатов наблюдений издавались ежегодные «Обзоры экологического состояния морей Российской Федерации и отдельных  районов Мирового океана», подготовленные в Отделе экологии и мониторинга океана Института глобального климата и экологии - ИГКЭ Росгидромета и РАН при участии специалистов Государственного океанографического института - ГОИНа. При подготовке этих обзоров использовались материалы: ИГКЭ Росгидромета и РАН;  ДВНИГМИ Росгидромета; ГОИНа Росгидромета; СевКавгидромета,  Астраханского  центра по гидрометеорологии;  Ростовского территориального центра по наблюдению за  загрязнением  природной среды;  СевЗапгидромета,  территориального  Центра по мониторингу загрязнения окружающей среды; Мурманскгидромета, Лаборатории наблюдений за состоянием загрязнения водоемов; Севгидромета; Диксонгидромета,  Комплексной сетевой лаборатории по контролю загрязнения природной среды;  Тиксигидромета; Певекгидромета; Сахалингидромета, Лаборатории наблюдения загрязнения поверхностных вод  суши;  Приморскгидромета,  Приморского центра по наблюдению за загрязнением природной среды,  а также Украинского  научного  центра экологии  моря Министерства охраны окружающей природной среды Украины. Подход, использованный при  подготовке обзоров, основан на комплексном  анализе разнообразных показателей,  отражающих физические, химические и биологические процессы, происходящие в морских  экосистемах.  Такой  подход  позволяет не только всесторонне оценить современное состояние контролируемых  морских  экосистем, но  и  проанализировать изменения экологической ситуации в них на протяжении последних лет.

Целью мониторинга является всестороннее и качественное получение оперативной, достоверной информации о состоянии окружающей среды. Научное обоснование программы комплексного экологического мониторинга океана было доработано в 1986 году.

Программа направлена на всестороннее долгопериодное изучение изменений физических, химических и биологических свойств морской среды, связанных с антропогенным воздействием с целью создания банка данных, характеризующих перестройки морских экосистем. Важной частью программы является изучение экологических и медико-генетических последствий загрязнения вод Мирового океана.

В программу комплексного экологического мониторинга по гидробиологическим показателям в системе гидробиологических подразделений морской среды Росгидромета включены следующие характеристики:

1. Микробиологический анализ

-         Определение общей численности бактерий;

-         Определение бактериальной биомассы;

-         Определение времени удвоения общей численности бактерий;

-         Определение продукции бактерий;

-         Определение потенциальной физиологической активности микробных популяций;

-         Определение деструкции органического вещества бактерий;

-         Определение наиболее вероятной численности индикаторных микроорганизмов;

-         Определение ферментативной активности бактерий;

-         Определение патогенности бактерий;

-         Определение генотоксического действия основных загрязнителей на культуры бактерий;

 

2.  Морской фитопланктон

-         Определение видового состава фитопланктона;

-         Определение численности фитопланктона;

-         Определение биомассы фитопланктона;

-         Определение первичной продукции фитопланктона кислородным и радиоуглеродным методами;

-         Определение концентрации хлорофилла «а» и фитопигментов;

 

3. Зоопланктон

-         Изучение морского микрозоопланктона: учет численности и биомассы простейших организмов;

-         Изучение морского мезозоопланктона: видовой состав, численности и биомасса мезозоопланктона;

 

4. Биоседиментация взвешенного органического вещества.

- Определение скорости биоседиментации уран-ториевым методом.

 

5. Определение «критических» концентраций загрязняющих веществ и расчет ассимиляционной емкости морской экосистемы к загрязняющему веществу.

 

6. Гидробиологические показатели загрязнения морской среды

 

Оценка уровня загрязнения контролируемых морских акваторий по гидробиологическим показателям включает характеристику вод по степени их сапробности. В связи с этим важное место в системе мониторинга занимает изучение индикаторных организмов. Шкала сапробности разработана, в основном, на основе микробиологических характеристик. По сокращенной программе контроля качества морских вод проводится определение общей численности микроорганизмов и количества сапрофитных бактерий. Полная программа, кроме того, включает определение численности индикаторных групп морских микроорганизмов (гетеротрофных сапрофитных, нефтеокисляющих, фенолокисляющих).

Кроме микробиологических характеристик, в состав контролируемых гидробиологических показателей в практике подразделений сети морских подразделений Росгидромета входят структурные и функциональные характеристики планктонных и бентосных сообществ:

·      общая численность фитопланктона, зоопланктона и зообентоса;

·      видовой состав фитопланктона, зоопланктона и зообентоса;

·      виды-индикаторы фитопланктона, зоопланктона и зообентоса;

·      первичная продукция и деструкция органического вещества;

·      состав фотосинтетических пигментов фитопланктона;

Для четкого  взаимодействия  с сетевыми подразделениями и оказания им необходимой научно-методической и научно-организационной помощи, а также в целях контроля выполнения ими намеченных  Программ гидробиологических  наблюдений  необходима достоверная информация о положении дел в сетевых гидробиологических подразделениях Росгидромета.

Приказом Госкомгидромета No 286 от 24.12.87г.  ЛАМ  (ныне ИГКЭ) был определен научно-методическим центром при реализации работ по программе МОНОК - программе комплексного  экологического мониторинга Мирового океана, одним из важнейших компонентов которой являются наблюдения за состоянием экосистем  внутренних и окраинных морей России. Учитывая преемственность полномочий и во исполнение темы II.4.15 "Научно-методическое  руководство сетью гидробиологических и фоновых наблюдений" Плана НИР и ОКР Росгидромета,  ИГКЭ продолжает  осуществлять научно-методическое руководство сетью морских гидробиологических подразделений Росгидромета.

Гидробиологические наблюдения в системе гидрометеорологической сети охватывают прибрежные районы (устья рек, заливы, акватории портов), испытывающие интенсивную антропогенную нагрузку и дампинговые зоны, а также относительно чистые области внутренних и окраинных морей. Общее количество станций, на которых проведены гидробиологические наблюдения в 1989 году – 554.

До 1991 года  система наблюдений за загрязнением морской среды базировалась на 623 станциях в 101 прибрежном районе и открытых частях морей, на которых выполнялся комплекс гидрохимических и гидрометеорологических наблюдений. На 225 из них выполнялись гидробиологические наблюдения. После 1991 года в результате постоянно сокращающегося бюджетного финансирования объемы работ на сети мониторинга  загрязнения морей  России постоянно сокращались.

 Начиная с 1995 года гидробиологические наблюдения за состоянием морской среды осуществлялись только на 4-х УГМС (Северо-Западном, Северном, Певекском и Приморском).

Современная экологическая обстановка на морях  нашей стране  продолжает ухудшаться,  поэтому очень важно продолжить выполнение экологического мониторинга, опираясь на функционирование Центра данных ЕСИМО для оценки экологического состояния морской среды морей и  отдельных  районов Мирового океана.

 

Сведения о затратах на организацию специализированного центра ЕСИМО

 

В рамках ЕСИМО  создаваемый Центр выполняет координацию и научно-методическое руководство по производству гидробиологических наблюдений и комплексного экологического мониторинга океана, по сбору, обработке, хранению и распространению информации о биологических показателях морской среды. Благодаря средствам телекоммуникации  Центр интегрируется в единое информационное пространство ЕСИМО.

Центр включает  следующие функциональные подсистемы:

·         формирования информационных фондов за счет исторической информации,

·         обработки, анализа  и хранения текущей информации,

·         диагностики и прогнозирования,

·        телекоммуникационный и вычислительный комплекс центра.

 

Штат создаваемого центра включает:

·        Системных и прикладных программистов – 6,

·        Операторов  ПЭВМ – 6,

·        руководителя  (начальника) Центра,

·         Администратора (зам. Начальника) центра.

На содержание штата требуется 700 000 руб. в год.

Вычислительный комплекс должен базироваться на современных технических средствах: быстродействующих ПЭВМ  (6), оборудованных сканерами, устройствами записи информации и другими периферийными средствами. Хранение информации осуществляется на лазерных дисках. 

 Телекоммуникационный блок включает выделенную линию связи с региональной компьютерной сетью и Internet’ом.

Для обеспечения требований технического, технологического и информационного оснащения работы Центра требуется  500 000 руб.

Техническое обеспечение Центра должно поддерживать его функции в составе ЕСИМО и базироваться на современном  комплексе технологических средств вычислительной техники и информатики.

 Информационное обеспечение Центра должно базироваться на современных технологиях,  позволяющих автоматизировать процесс сбора, накопления, обработки, систематизации, хранения, анализа и отображения информации на основе применения АРМов.

 Применяемые информационные технологии  должны обеспечивать доступ пользователям к его информационным ресурсам.

 

Время и место организации специализированного Центра

 

Предполагаемое время организации Центра – 2003 г.

Место создания Центра – Институт глобального климата и Экологии с юридическим адресом: г. Москва, Глебовская ул., 20б.

 

Характеристика юридического лица, организующего Центр

 

Государственное учреждение «Институт глобального климата и экологии Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружаю-,ей среды и Российской академии наук» (далее - Институт) является поавопреемником Института глобального климата и экологии Госкомгидромета СССР и АН СССР, организованного постановлением Совета Министров от 18 мая 1989 г. N 413 и совместным решением Госкомгидромета СССР и АН СССР от 25.09.90 г. № 104/141.

Организационно-правовая форма - государственное учреждение.

Учредителями Института являются Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) и Российская академия наук (РАН).

Институт объединяет научных работников и специалистов в целях проведения научных исследований, конструкторских разработок и обеспечения научно-технической и оперативной деятельности в интересах Росгидромета и РАН.

Институт является некоммерческой научной организацией  двойного подчинения - Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и Российской академии наук.

 Институт является юридическим лицом, имеет самостоятельный баланс, бюджетные, расчетные, валютные и иные счета в банках, круглую печать с изображением Государственного герба Российской Федерации и с обозначением своего полного наименования, штампы, а также фирменные бланки и иную атрибутику.

Официальное наименование Института:

- на русском языке: полное - Государственное учреждение «Институт гло­бального климата и экологии Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и Российской академии наук», сокращенное -ГУ «ИГКЭ Росгидромета и РАН»;

- на английском языке: полное - Institute of Global Climate and Ecology of Rus­sian Federal- Service for Hydrometeorology and Environmental Monitoring and Rus­sian Academy of Sciences, сокращенное - IGCE.

 Место нахождения и почтовый адрес Института:

Российская Федерация, 107258, г. Москва, улица Глебовская, дом 20 б.

 Предметом деятельности Института является:

- проведение фундаментальных и прикладных исследований и опытно-конструкторских работ по основным направлениям деятельности Росгидромета и РАН, включая изменения климата, обусловленные антропогенными и естест­венными причинами, их экологические и социальные последствия; мониторинг загрязнения природной среды и оценка его последствий для экосистем суши;

антропогенная экология Мирового океана (загрязнение и его экологические по­следствия); радиоактивное загрязнение природной среды;

- обеспечение научно-методического руководства работой наблюдательных организаций по тематике Института и единства технологического процесса про­ведения наблюдений и анализа в системе мониторинга окружающей среды и климата и его последствий;

- подготовка на этой основе необходимой информации, используемой для обеспечения функционирования научно-технических систем Росгидромета и РАН.

 Институт решает следующие задачи:

в области научно-исследовательской и опытно-конструкторской деятельно­сти исследуются:

- антропогенная эмиссия загрязняющих веществ и парниковых газов;

- поля загрязнения в различных геофизических средах (атмосфере, почве, гидросфере) и механизмы их формирования, в том числе, межсредовые взаимо­действия;

- изменение состояния, биоразнообразия и продуктивности наземных и мор­ских экосистем вследствие загрязнения природной среды и антропогенных изме­нений климата;

- приближение состояния экосистем к экологически критическим границам по антропогенным причинам и возникновение неустойчивости;

- биогеохимические циклы загрязняющих веществ в Мировом океане;

- формирование ассимиляционной емкости морских экосистем за счет абио­тических и биотических процессов;               \

- реакции биологических индикаторов на загрязнение окружающей среды и антропогенные изменения климата;

- антропогенные тренды в состоянии окружающей среды и климата иссле­дование физических и химических процессов в атмосфере с целью разработки физико-математических моделей антропогенных изменений климата, создание научно-обоснованных сценариев и прогнозов климата в будущем;

разрабатываются и проводятся:

- системы и методы мониторинга климата и климатической системы; оценка естественных и антропогенных изменений и колебаний климата;

- мониторинг экологических и социальных последствий антропогенного за­грязнения природной среды и изменения климата;

- мониторинг антропогенных воздействий и их последствий в Мировом океа­не;

- мониторинг радиоактивного загрязнения на территории Российской Феде­рации;

- мониторинг фонового состояния природной среды;

- мониторинг дальнего трансграничного переноса загрязняющих воздух ве­ществ в рамках общеевропейской Программы по Женевской конвенции 1977 г.;

- прогноз и исследования раннего распространения радиоактивности от ядерных взрывов;

- прогноз раннего распространения загрязняющих веществ при крупных промышленных авариях;

- анализ высоких и экстремальных уровней загрязнения природной среды;

- научно-методическое руководство сетью станций комплексного фонового мониторинга, станций трансграничного переноса загрязняющих атмосферный воздух веществ, сетью наблюдений за загрязнением снежного покрова, сетью наблюдений за состоянием морей и поверхностных вод суши по гидробиологиче­ским показателям.

в области научно-технической деятельности:

- подготовка к изданию режимно-справочных материалов, а также норма­тивно-методических документов по загрязнению поверхностных вод суши и морских вод по гидробиологическим показателям, фоновому состоянию природ­ной среды;

- подготовка материалов по выполнению обязательств Российской Федера­ции по рамочной Конвенции ООН об изменении климата.

в области оперативно-производственной деятельности:

- сбор и анализ проб, поступающих со станций, проводящих мониторинг ан­тропогенного загрязнения природной среды в том числе в Арктике (АМАП), транс­граничного переноса загрязняющих веществ (ЕМЕП), наблюдений морских вод по гидробиологическим показателями;

- обобщение данных наблюдений системы фонового мониторинга России;

- подготовка специализированных баз данных о состоянии природной сре­ды.

Институт имеет лицензии на все виды деятельности, в том числе и по мониторингу состояния морских вод по гидробиологическим показателям. По последнему виду деятельности  ИГКЭ является единственным учреждением в России.  Накоплен значительный опыт работы в данном направлении. Характеристика достижений института в сборе, анализе данных и информационном обеспечении работ по оценке состояния морской среды по гидробиологическим показателям дана в разделе 1.

Функции  мониторинга  состояния морской среды по гидробиологическим показателям в ИГКЭ выполняют отдел мониторинга океана, возглавляемый чл.-корр. РАН проф. Цыбань А.В. Кадровый потенциал отдела составляют  2 зав. Лабораторий – кандидата наук, - ведущих наук – кандидатов и докторов наук, - старших научных сотрудников – кандидатов наук, - научных сотрудников. Отдел располагает 2 ПЭВМ, имеющими доступ в Интернет.

 Источниками финансирования деятельности Института являются:

- средства федерального бюджета, выделенные Росгидрометом, и другими министерствами и ведомствами на научные исследования и разработки, оперативно-производственную деятельность, приобретение оборудования и капитальное строительство;

- средства, поступающие в качестве целевого финансирования исследова­ний, выполняемых по федеральным программам Российской Федерации и гран­там государственных научных фондов, грантов и субсидий международных и иностранных некоммерческих организаций и фондов, научных программ, кон­курсных проектов, тем и инициативных разработок

- средства за счет других источников на проведение работ в рамках устав­ной деятельности по договорам;

- средства, выделяемые региональными и местными органами власти и управления за счет местных бюджетов и других источников на проведение работ в рамках уставной деятельности по договорам;

- средства, получаемые от предпринимательской деятельности, реализации работ и услуг в рамках уставной деятельности по договорам с учреждениями и организациями различных организационно-правовых форм, а также частными лицами;

- средства от сдачи в аренду имущества;

-         иные, не запрещенные законом средства.

Источниками данных для создаваемого на базе ИГКЭ Центра по  гидробиологическим показателям морской среды являются наблюдения на сети государственной системы наблюдений (ГСН), включающей пункты береговых (прибрежных) наблюдений, пункты рейдовых прибрежных наблюдений и станций океанографических съемок и разрезов, выполняемых экспедиционным способом  с судов в открытом море, поисковые работы рыбохозяйственных организаций, экспедиционные исследования РАН и ВМФ, данные зарубежных организаций, получаемые в порядке международного обмена, данные океанологических исследований, получаемые по Internet’у, данные спутниковых наблюдений и космических съемок.

Передача, прием и накопление океанологической и гидробиологической информации базируется на телекоммуникационных средствах сети Росгидромета, а также на собственных средствах связи организаций и ведомств, участвующих в гидробиологических наблюдениях.

Сбор и обработка первичной гидрологической и гидробиологической информации производится в локальных центрах – ЦГМС, ЦМЗ, ГМЦ Росгидромета, а также других ведомств, проводящих океанологические работы. Обобщение полученной информации выполняет ИГКЭ.

Гидробиологические данные и результаты их анализа регулярно публикуются  в ежегодных гидробиологических бюллетенях, а также в изданиях «Многолетние гидробиологические показатели морей России». В этих материалах помещаются характеристики гидробиологических индикаторов, отражающих тенденции климата и антропогенную нагрузку на морские водные объекты России. Эти материалы составляют основу информационных ресурсов и информационной продукции Центра.