Диапазон общей шкалы по содержанию в биоиндикаторах Sb по эталону 90Y+90Sr (А Бк/кг) составляет 50-4500 Бк/кг. Весь диапазон разбит на 45 градаций с интервалом в 100 Бк/кг, объединенных в 5 групп градаций с интервалом 900 Бк/кг. Рассмотрены виды, встреченные не менее чем на 5-ти точках. Позиционирование вида на шкале характеризуется шириной диапазона и его положением от начала шкалы (таблица 4).

В результате анализа выделены: 1) по положению от начала шкалы: виды ориготопные (ориго-начало, топос - место)–начало лежит в первой группе градаций (< 900 Бк/кг), эутопные (эу-хорошо, типично) – начало лежит во второй группе градаций ( Бк/кг), гемитопные (геми – полу)– начало лежит в третьей группе градаций ( Бк/кг), мультитопные (мульти – много) – начало лежит в четвертой группе градаций (>2700 Бк/кг), 2) по ширине диапазона: виды стенотопные (стено-узкий) - диапазон составляет менее 20% шкалы, субмезотопные (суб-промежуточный, мезо-средний) диапазон составляет 20-40 % шкалы, мезотопные диапазон составляет 40-60 % шкалы, субэвритопные (суб - промежуточный, эври – широкий) диапазон составляет 60-80% шкалы, эвритопные диапазон составляет более 80% шкалы. С учетом характеристик по обоим показателям и реальной их встречаемости выделено 12 радиотолерантных экоморф: мультистенотопная – (1 биоиндикатор), гемистенотопная – (1), эустенотопная – (4), оригостенотопная –(115), гемисубмезотопная - (4), эусубмезотопная - (9), оригосубмезотопая – (43), эумезотопная - (3), оригомезотопная –(6), эусубэвритопная –(2), оригосубэвритопная -(6), оригоэвритопная – (5).

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

В название экоморф добавляется обозначение показателя радиоактивности, например оригомезотопная по Sb, оригомезотопная по 90Sr и т. д.

Для оценки информативности выявленных диапазонов зональной радиотолерантности биоиндикаторов рассчитан коэффициент агрегированности данных - Кагр:

Кагр= Число градаций диапазона/Число встреч,

Диапазоны радиотолерантности, выявленные в результате анализа, составили информационную базу данных для разработки системы биоиндикации радиоэкологического состояния территории. Здесь необходимо еще раз подчеркнуть, что все рассматриваемые в работе параметры зональной радиотолерантности относятся к плакорным экотопам биомов при фоновых значениях радиационного фактора. В условиях радиоактивного загрязнения содержание радионуклидов в растениях и, соответственно, общая толерантность видов растений по отношению к накоплению радионуклидов будут значительно превышать те уровни, которые выявлены в данной работе.

Дальнейшая процедура по созданию системы включала определение экологических ареалов и выявление свит или расчет типов режимов факторов (ТРФ). Для каждой пробной площади профиля (рис.1) определены экологические свиты видов, типы режимов факторов, а также комфортопы, то есть, определена комфортность окружающей среды по каждому конкретному фактору для фитоценозов. Комфортопы отображают степень отклонения от оптимума (100%).

Созданные в результате анализа таблицы ТРФ содержат информацию о конкретных условиях среды и комфортности для каждого вида растений. Далее для каждого вида проведен расчет дельты - отклонения от оптимума по отношению к 10 прямодействующим факторам. Для дельты по каждому фактору установлены: единый шаг (ширина градации) и разное число градаций дельты в зависимости от общего реального диапазона характеристик фактора.

Расчет связи радиационных показателей биоиндикаторов с дельтой по отношению к 10 прямодействующим факторам составил основу системы прогноза. Прямодействующие факторы, определяющие экологическую нишу вида растений, можно разделить на две группы: одну группу представляют факторы зональные (терморежим, континентальность, влажность и морозность климата), вторую группу представляют ценоэдафические факторы (увлажнение почв, солевой режим почв, кислотность почв, богатство почв азотом, переменность увлажнения почв, режим затенения-освещения). Эти факторы обусловливают и накопительную способность растений по отношению к радионуклидам. Первая группа факторов определяет продолжительность вегетационного периода и интенсивность метаболизма, а вторая группа факторов – интенсивность метаболизма и доступность элементов питания.

Анализ реальных связей и тенденций проведен методом информационно-логического анализа. В качестве явления рассмотрены содержания (абсолютные значения) и коэффициенты накопления (отношение содержания в растении к содержанию в почве) радионуклидов по показателям Sa, Sb, 90Sr, 40К. В качестве факторов рассмотрены дельты (отклонения от оптимума) по каждому фактору и для каждого вида растений (всего 49 видов). Рассчитано и проанализировано около 4000 матриц отношений.

Анализ связи радиационных показателей биоиндикаторов с их экологическими свитами по каждому фактору среды отражает зависимость накопительной способности биоиндикаторов от условий среды и, по сути, дает возможность установить диапазоны или пределы радиотолерантности сообществ видов, то есть перейти на другой более высокий иерархический уровень организации биоты.

Собранная информация и проведенный анализ позволили впервые установить на фоновом типично ландшафтно-зональном уровне радиотолерантность видов растений и их экологических свит, тем самым создать нормативно-базовую информацию в виде каталогов биоиндикаторов для решения разнообразных задач природопользования.

Выявленные связи накопительной способности растений по отношению к радионуклидам с факторами среды дают основание прогнозировать содержание радионуклидов на территориях по толерантности видов растений. Каталоги биоиндикаторов с конкретными значениями радиационных показателей и сопряженных характеристик факторов среды составили фундаментальную базу данных.

Создание системы осуществлено путем создания блоков базы данных (таблиц информации) и СУБД (методов расчетов и анализа). Региональный охват системы отражен на рисунке 8, блок-схема системы показана на рисунке 9.

Система представляет собой аппаратно-программный комплекс, содержит базы данных о толерантности 2000 видов растений к 10 прямодействующим факторам среды, о состоянии более 116 объектов в диапазонах природных факторов в интервале широт 440 и 570 с. ш.; функционирует в режиме реального времени; позволяет осуществлять диагностику на любой территории в пределах лесной и степной зон; позволяет прогнозировать содержания радионуклидов в почве и растениях без отбора проб и выполнения измерений – только на основе визуального определения числа и обилия видов растений.

Полученные результаты предоставляют следующие возможности, алгоритм и последовательность процедур отражены на рисунках:

1)  для радиационного и химического контроля осуществлять выбор эталонной территории или ландшафтно-зонального аналога с типовыми уровнями содержания радионуклидов (рисунок 10),

2)  для радиационного и химического контроля осуществлять прогноз содержания радионуклидов в почве и растениях без отбора проб и выполнения измерений (рисунок 11).

Система верифицирована в лесной зоне на тестовых территориях Клинско-Дмитровской гряды, Костромской области, Нижегородской области, Карелии, в степной зоне Волгоградской области, в ландшафтах Белогорья, в урбосистеме - ландшафтах Москвы. Проверка показала, что система предоставляет возможность однозначного прогноза (индикации) содержания радионуклидов в почве и растениях.

Система открыта для пополнения и обновления базы данных, что делает перспективным ее использование и для диагностики радиоактивно загрязненных земель, выведенных из хозяйственного использования. Такие территории представляют собой «радиационные заповедники» (Криволуцкий, 1999), на которых развиваются естественные природные процессы динамики экосистем с участием радионуклидов, такие земли становятся источником дополнительного переоблучения биоты и человека, требуют постоянного мониторинга и разработки мер по снижению опасности.

Разработанная нами система прогноза содержания радионуклидов в растениях и почве на основе экологической составляющей, а именно – зональной радиотолерантности биоиндикаторов, то есть типичной ландшафтно-зональной, является надежным инструментом мониторинга и рационального природопользования.

Рисунок 8 – Схема маршрута и опытных полигонов на Европейской территории России

 

 

1 вариант функционирования системы

2 вариант функционирования системы (пунктиром показаны не обязательные этапы)

Получение информации из таблиц
 

Рисунок 9 - Блок-схема функционирования системы биоиндикации радиоэкологического состояния территории


Рисунок 10 - Выбор ландшафтно-зонального эталона территории


Рисунок 11 - Прогноз содержания радионуклидов в растениях и почве

Таблица 4 - Позиционирование видов на шкале зональной радиотолерантности

№

Виды

Шкала содержания в биоиндикаторах Sb по эталону 90Y+90Sr от 0 до 4500 Бк/кг - (1 градация - 100 Бк/кг)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

91

Медуница темная

81

Гравилат речной

71

Хатьма тюрингенская

71

Морковь дикая

71

Кипрей четырехгранный

61

Вейник наземный

61

Молочай лозный

61

Костер береговой

61

Полынь австрийская

82

Чистотел большой

82

Фиалка удивительная

72

Звездчатка жестколистная

72

Купырь лесной

72

Зеленчук желтый

72

Купена многоцветковая

62

Щитовник мужской

62

Осока волосистая

62

Гравилат городской

62

Подмаренник настоящий

73

Ландыш обыкновенный

73

Ясменник душистый

73

Амброзия полыннолистная

63

Полынь горькая

63

Пырей промежуточный

63

Крапива двудомная

74

Копытень европейский

74

Молокан дикий

64

Терескен обыкновенный

64

Прутняк простертый

64

Келерия тонкая

65

Сныть обыкновенная

65

Полынь обыкновенная

65

Тысячелистник обыкн.

65

Овсяница валисская

* экоморфы по Σβ: 91) мультистенотопная, 81) гемистенотопная, 71) эустенотопная, 61) оригостенотопная, 82) гемисубмезотопная, 72) эусубмезотопная, 62) оригосубмезотопая, 73) эумезотопная, 63) оригомезотопная, 74) эусубэвритопная, 64) оригосубэвритопная, 65) оригоэвритопная

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6