Сборник тезисов докладов IX Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2006

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Экология атомной отрасли»

Все доклады секции


КОНЦЕПТУАЛЬНО-БАЛАНСОВЫЕ МОДЕЛИ ЭКОСИСТЕМ В АНАЛИЗЕ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ

Ерёмин А.Д., Башурин М.В.

РФЯЦ-ВНИИЭФ

Одним из наиболее перспективных методов моделирования динамики экосистем является построение концептуально-балансовых моделей этих процессов на основе количественного описания круговорота веществ и потоков энергии между элементами экосистем.

Концептуально-балансовые модели (КБМ) занимают особое место в системе мониторинга, поскольку, в отличие от используемых методов физического и химического мониторинга, являются не косвенным, а прямым методом. В настоящее время ведётся разработка КБМ и состава системы экологического мониторинга архипелага Новая Земля.

Концептуально-балансовая модель представляет собой формализованный и систематизированный вариант естественнонаучного описания экосистемы, призванный обобщить и в то же время достаточно полно выразить накопленные знания о составе, структуре и механизмах функционирования экосистем в рамках определённой научной концепции.

Анализ последствий аварийной ситуации с применением КБМ углеродного цикла (на примере радиоактивного загрязнения).

На разные компоненты экосистемы одна и та же доза радиации будет влиять неодинаково. Наиболее чувствительны к облучению делящиеся клетки, поэтому любой компонент экосистемы (особь или популяция) наиболее уязвим в процессе роста.

Хотя сведения о радиочувствительности растений и животных необходимы для общего описания процессов радиационного поражения экосистем, одного этого недостаточно, так как важную роль в этих процессах играет сложная совокупность многочисленных вторичных реакций. Типичным примером этих реакций может служить усиленное развитие более радиорезистентных видов, находящихся в конкурентных взаимоотношениях с более чувствительными к облучению видами. То же касается видов, связанных отношениями типа хищник – жертва или паразит – хозяин (например, ослабление деревьев сопровождается увеличением численности насекомых-вредителей). Ещё один пример вторичной реакции — снижение скорости разложения подстилки (и тем самым снижение скоростей биологических круговоротов веществ, в частности углерода) за счёт сравнительно малой радиорезистентности почвенных грибов и дождевых червей.

Для прогнозирования вторичных реакций также удобно использование КБМ. Имея количественно определённые связи между компонентами экосистемы, представленные в удобной для анализа форме, можно с определённой степенью приближения предсказать изменения, связанные с неравномерным поражением разных компонентов внешним воздействием. Например, можно количественно определить избыток неразлагаемого почвенными сапрофитами органического вещества, исходя из величины потока вещества, проходящего через них в нормально функционирующей экосистеме и снижения их численности в связи с радиационным поражением. Конечно, следует принять во внимание и увеличение поступающего в почву органического вещества вследствие поражения самих растений, а также поражение прочих компонентов экосистемы. Возможен аналогичный анализ последствий и других воздействий, например химических или тепловых выбросов.

На основании вышеизложенного материала можно сделать следующие выводы:

·         в настоящее время большинство методов исследования в системах экологического мониторинга являются косвенными и не могут дать полное представление о воздействии на экосистему негативных антропогенных факторов;

·         КБМ является прямым методом и позволяет выявить эффекты антропогенного воздействия на природные системы, которые не доступны другим методам. На сегодняшний день не существует методов, эквивалентных по полноте и наглядности представления информации об экосистеме и взаимосвязях как внутри неё, так и между экосистемами и внешними объектами;

·         процесс создания КБМ требует значительных подготовительных и исследовательских работ; необходимая для её построения информация может быть получена экспериментальным путём и по литературным данным.