Функционирование естественных экосистем и агроэкосистем

Состав ПБК. В процессе превращения веществ и формирования потоков энергии огромную роль играют населяющие почву живые организмы, составляющие ПБК, без которого нет и не может быть почвы.

ПБК представлен  весомой и разнообразной группой  организмов.

В 1г почвы  содержится 3…90 млн бактерий, 0.1…35млн  актиномицетов, 8…1000тыс микроскопических грибов, 100тыс водорослей, 1.5…6млн  простейших.

Принято считать, что верхний слой почвы состоит  из минеральной субстанции(93%) и органического  вещества(7%). Органическое вещество, в свою очередь, включает мертвое органическое вещество(85%), корни растений(1%) и эдафон(5%). В структуру эдафона входят бактерии и актиномицеты(40%), грибы и водоросли(40%), дождевые черви(12%) , прочая микрофауна(5%) и мезофауна(3%).

Масса бактерий составляет примерно 10т/га, такую же массу имеют микроскопические грибы; масса простейших достигает порядка 370кг/га.

На 1га пашни  приходится 250 тыс дождевых червей, на 1га пастбища 500-1575 тыс, на 1га сенокосных угодий 2…5.6млн.

Среди живых  организмов биосферы обитатели почвы  характеризуются наибольшей биомассой. Деятельность почвенной фауны, или  педофауны, состоит в разложении опада на комплексные органические производные ( первоначальная функция  дождевых червей); эти соединения затем  переходят к бактериям, актиномицетам, почвенным грибам, высвобождающим из органических остатков исходные минеральные  компоненты, которые опять ассимилируются продуцентами.

От деятельности почвенной биоты зависит плодородие почвы ее « здоровье», качество сельскохозяйственной продукции, состояние окружающей среды. Знание особенностей функционирования ПБК в различных условиях принципиально важно для создания продуктивных и устойчивых агроэкосистем, производства экологически безопасной сельскохозяйственной продукции и минимизации загрязнения биосферы.

Почва – часть  биосферы, где действуют различные  экологические факторы; поэтому  в природе существует множество  почвенных типов и их разновидностей с различным проявлением биологических  процессов. Разные экосистемы функционируют при участии различных почвенных организмов, что обусловливает уровень почвенного плодородия и устойчивость экосистемы к неблагоприятным факторам среды.

В зависимости  от типа почвы и ее культурного  состояния эти различия проявляются  в значительных колебаниях численности и структуры почвенной биоты вообще и микроорганизмов в частности.

Наибольшее  количество почвенных микроорганизмов  содержится в черноземах и отдельных  подтипах каштановых почв. Высокой  численностью микроорганизмов характеризуются  также сероземные почвы(при орошении).

Структурные изменения в функционировании экосистем  в различных почвенно-экологических  условиях определяются участием различных  групп почвенного бионаселения в  биохимических процессах.

Выявлены  и видовые особенности микроорганизмов  в функционировании различных экосистем. В экосистемах со слабым течением минерализационных процессов доминантами  выступают виды, участвующие в  распаде органического вещества на ранних этапах. Более глубокая трансформация  органического вещества протекает  при участии Bac.idosus, Bac.mesentericus, Bac.subtilis. В экосистемах с хорошим азотным режимом почвы присутствуют зародыши Bac.megatherium. Индикатором засоленных почв является Bac.gasificans. В условиях чрезвычайной засушливости экосистем в структуре бациллярного населения доминантом выступает Bac. mesentericus niger.

Таким образом, по структуре микробного ценоза, и  особенно по видовому составу микроорганизмов, можно судить о течении почвообразовательного  процесса в состоянии экосистем.

Населяющие  почву живые организмы взаимодействуют  между собой и абиотической средой. Эти взаимодействия основываются либо на трофическом, либо на метаболическом характере связей.  Характер этих взаимодействий и взаимоотношений  определяет уровень почвенного плодородия и состояние «здоровья» земли.

Существующие  в природных экосистемах взаимодействия объясняют многие процессы, происходящие в почве. Например, трансформация растительных останков протекает в результате синтрофных и метаболических отношений, когда одна группа популяции потребляет продукты, которые образуют их предшественники.

Синтрофный  тип отношений лежит в основе очень важного с точки зрения «здоровья» земли процесса самоочищения почвы – в основе удаления токсичных  продуктов обмена ( когда субстрат потребляется смешанными популяциями).

 Метаболические  связи проявляются в том, что  населяющие почву живые организмы  выделяют в окружающую среду  различные продукты, выполняют функции  сигнальных метаболитов и влияют  на рост и развитие растений.

Отмечая множество  биологических взаимодействий, следует  подчеркнуть, что они не постоянны, а могут меняться в процессе развития ценоза и в зависимости то условий  окружающей среды, что следует учитывать  при конструировании агроэкосистем  и проведении хозяйственных мероприятий.

        Радиационный мониторинг сферы сельскохозяйственного           производства.

Необходимость организации радиоэкологического  мониторинга агроэкосистем обусловлена  размещением радиационно опасных  объектов, в частности атомных  электростанций, в районах интенсивного ведения сельскохозяйственного  производства.

Радиоэкологический  мониторинг агроэкосистем в зоне воздействия радиационно опасных  объектов является частью общего мониторинга  всех сред, проводимого на этих территориях.

Основные  цели  радиоэкологического мониторинга  состоят в получении объективной  информации о радиационном воздействии  на агроэкосистемы радиационно опасных  объектов; оценке состояния агроэкосистем; оперативно обеспечении органов государственного управления и населения информацией о динамике изменения радиационной обстановки в сельском хозяйстве.

Основные задачи радиоэкологического  мониторинга:

- выявление  основных путей радиоактивного  загрязнения агроэкосистем, установление  перечня контролируемых радионуклидов;

- регистрация  текущего уровня радиоактивного  загрязнения агроэкосистем, наблюдение  и выявление тенденций в его  изменении;

- оценка радиационно-  экологического состояния агроэкосистем  и прогноз возможных негативных  последствий радиоактивного загрязнения;

-изучение  закономерностей поведения радиоактивных  веществ, определение количественных параметров миграции радионуклидов в рамках математических моделей;

- разработка  рекомендаций по предупреждению и устранению негативных тенденций, связанных с радиоактивным загрязнением;

- обеспечение  исполнительных органов объективной  информацией о текущем состоянии  агроэкосистем и уровнях их  загрязнения для принятия решений,  направленных на ограничение  поступления в район питания  населения и снижения дозовых  нагрузок.

Организация радиоэкологического  мониторинга.

Этапы организации  радиоэкологического мониторинга:

- составить  перечень радиационно опасных  объектов, в 50-километровой зоне  ведется сельскохозяйственное производство;

- провести  анализ имеющихся данных о  регламентированных сбросах и  выбросах радиационно опасных  объектов, а так же о прогнозируемом  радиоактивном загрязнении в  случае аварии; составить перечень радионуклидов, подлежащих контролю;

- оценить  существующие уровни радиоактивного  загрязнения агроэкосистем в  зоне размещения радиационно  опасных объектов;

- создать  сеть стационарных контрольных  участков и контрольных пунктов  по территориальному принципу  с учетом размещения сельскохозяйственных  угодий относительно площадки  радиационно опасного объекта;  сеть стационарных контрольных  участков и пунктов создается  на основе существующих сетей  путем добавления новых участков и пунктов, обеспечивающих надежную оценку влияния радиационно опасного объекта на агроэкосистемы;

- разработать  регламент радиоэкологического  мониторинга агроэкосистем при  работе радиационно опасного  объекта в штатном режиме и  при возможных аварийных ситуациях;

- организовать  проведение радиоэкологического  мониторинга агроэкосистем в  30- километровой зоне радиационно   опасных объектов – сбор и  обработку проб; проведение измерений;  сбор, анализ, хранение в виде  базы данных и передачу информации.

             Уровни радиоэкологического мониторинга.

В соответствии с существующей классификацией по масштабам  проведения мониторинга,  радиоэкологический мониторинг агроэкосистем вокруг АЭС  и других радиационно опасных  объектов относится к локальному уровню.

  Основные элементы радиоэкологического мониторинга.

Основными элементами, обеспечивающими наблюдение за уровнями загрязнения и состоянием агроэкосистем, является сеть контрольных участков и контрольных пунктов, расположенных  с учетом размещения источника загрязнения, направления «розы ветров», распределения  существующего радиоактивного загрязнения, структуры землепользования, характеристик почвенного покрова.

Порядок работ при организации  радиоэкологического мониторинга  агроэкосистем.

Определение зоны воздействия радиационно опасного объекта.

Радиологические подразделения государственной  ветеринарной и агрохимической служб  в субъектах Российской Федерации, на территории которых размещены  радиационно опасные объекты, при  организации радиоэкологического  мониторинга агроэкосистем начинают работы с определения зоны их воздействия. Для решения этой задачи проводятся следующие работы;

-  подготовка  картографической основы для  30-35-километровой зоны вокруг  объекта, нанесение места его  размещения;

- выделение  на карте- схеме трех зон : 1- санитарно –защитная радиусом 3-5км; 2 –зона наблюдения радиусом до 15км; 3- зона контроля радиусом до 30км.

- нанесение  на карту-схему «розы ветров»  по данным метеорологической  службы с разделением на 8-16 румбов  и выделение преобладающего направления;

- наложение  на карту-схему пространственного  распределения выбросов.

Виды наблюдений и контролируемые параметры.

 Виды наблюдений  на контрольной сети радиоэкологического  мониторинга агроэкосистем.

В зависимости  от сроков периодичности выделяют следующие  виды наблюдений за уровнями загрязнения  агроэкосистем:

- исходные  – фиксирующие уровни загрязнения  и состояния агроэкосистем на момент начала проведения мониторинга;

- плановые ( периодические  или сезонные )- проводятся в соответствии  с регламентом мониторинга;

- внеплановые  ( оперативные ) – проводятся в  случае возникновения аварийных  ситуаций на радиационно опасном  объекте;

- сплошное  обследование – проводится с  целью определения зоны поражения.

 Объекты мониторинга.

Объекты наблюдений агрохимической службы:

- почвы пахотных  и пастбищных угодий;

- сельскохозяйственные  растения;

-продукция  растениеводства;

-вода используемая  для орошения посевов;

- удобрения  и агромелиораты;

- мелиоративные  системы.

Объекты наблюдения ветеринарной службы:

- корма, кормовые  добавки;

- сырье кормовое;

- сельскохозяйственные  животные, в том числе птица, рыба и так далее;

-рацион кормления  животных;

- продукция  животноводства;

- вода, используемая  для водопоя скота или товарного  разведения рыбы;

-навоз;

-животноводческие  помещения.

Контролируемые  параметры:

-мощность  экспозиционной дозы гамма-излучения;

- содержание  биологически значимых радионуклидов  в почве;

-вертикальное  распределение радионуклидов в  профиле почв;

- содержание  радионуклидов в растениях, кормах  в рационе животных;

- содержание  радионуклидов в воде водоемов, используемой для полива посевов  и водопоя  скота, а также для рыборазведения;

- содержание  радионуклидов в продукции растениеводства;

-прижизненный  контроль содержания радионуклидов  в организме животных;

- содержание  радионуклидов в продукции животноводства;

- содержание  радионуклидов в удобрениях и агромелиоратах.

            Расчетные параметры:

- плотность  загрязнения почв сельскохозяйственных  угодий;

-коэффициенты  накопления радионуклидов из  почвы в сельскохозяйственных  культурах, кормах и продукции  растениеводства;

-коэффициенты  перехода радионуклидов в сельскохозяйственные  растения, корма и продукцию животноводства;

- коэффициенты  перехода радионуклидов из рациона  в продукцию животноводства.

   Биогумус и его агроэкологическая оценка.

На основе культуры червей изготавливают органическое удобрение, получившее в обиходе  название «биогумус».

Биогумус  представляет собой комковатое микрогранулярное вещество коричнево- сероватого цвета  с запахом земли.

Биогумус  содержит в хорошо сбалансированной и легкоусвояемой форме все необходимые  для питания растений веществ. Среднее  содержание сухой органической массы  в биогумусе составляет 50%, а гумуса – 18%; реакция среды благоприятная  для растений и микроорганизмов  – pH 6,8…7,4; среднее значение общего азота достигает 2,2%; фосфора – 2,6; калия – 2,7%. Кроме того, в биогумусе представлены практически все необходимые микроэлементы и биологически активные вещества, среди которых ферменты, витамины, гормоны, ауксины, гетероауксины и другие.