Концепція організації і створення діючої системи мікробіологічного моніторингу грунтів

Сучасні агроекосистеми підлягають значному техногенному впливу, наслідком якого все частіше є забруднення грунтів ксенобіотиками. Полютанти чинять негативний вплив на ґрунтову мікробіоту, тому виникає нагальна необхідність проведення постійних довгострокових спостережень за її станом.
Такі спостерження необхідно проводити у системі мікробіологічного моніторингу ґрунтів з метою оцінки, прогнозування та попередження негативних змін в мікробному ценозі ґрунту під дією природних і  антропогенних чинників. Мікробний моніторинг ґрунтів має входити до загальної мережі державного екологічного моніторингу і повинен складатися  з таких етапів:
  • визначення стану мікробної системи ґрунту за комплексом біоіндикаційних показників;
  • розробка математичних моделей динаміки біоіндикаційних показників;
  • включення мікробіологічних показників та моделей їх кількісних змін у державну комп’ютерну мережу екологічного моніторингу ґрунтів.
       Спеціального комплексу мікробіологічних досліджень потребує проблемно орієнтований моніторинг, зокрема земель, що забруднені важкими металами, пестицидами, нафтою і продуктами нафтопереробки, радіонуклідами.
       Розроблена нами концепція мікробіологічного моніторингу ґрунтів базується на системному підході до мікробіоти як складної самоврегульованої  відкритої біологічної системи з ієрархічною структурою організації, що має такі рівні: позаклітинний, клітинний, популяційний, ценотичний. Для кожного з цих рівнів були визначені  найбільш чутливі біодіагностичні показники. На позаклітинному рівні біологічної системи ґрунту цінну інформацію отримують, досліджуючи активність ряду ферментів (гідролаз, оксидоредуктаз). На клітинному рівні необхідно вивчати дію антропогенних чинників на генетичний апарат мікробної клітини. Поява мутантних  штамів може призвести до непередбачуваних екологічних наслідків, тому доцільно у екологічному моніторингу ґрунтів проводити вивчення мутагенного впливу забруднень на генетичний апарат клітин тест-мікроорганізмів або мікробне угруповання в цілому. Дослідження на популяційному рівні  полягають у вивченні поведінки окремих видів (або штамів) мікроорганізмів. Це  дає можливість виявити чутливі до антропогенного чинника форми, які можна використати як біоіндикатори на його присутність. На ценотичному рівні моніторингових досліджень ґрунту важливо отримати дані про чисельність мікроорганізмів окремих еколого-трофічних або таксономічних груп, їх співвідношення у складі мікробного ценозу. Визначають флуктуації їх чисельності, розраховують показники стійкості і гомеостазу.
       Для використання результатів мікробіологічних спостережень  в діючій системі екологічного моніторингу грунтів з комп’ютерною мережею обробки даних необхідно  проводити їх формалізацію шляхом побудови математичних моделей. Системний підхід дає підставу для використання методів математичного аналізу та інформаційних технологій, доказом чого є побудова математичних моделей відгуку ґрунтової мікрофлори на забруднення важкими металами. Перевірка моделі в екзаменаційному режимі підтвердила задовільне співпадіння прогнозованих та експериментальних даних. Моделі дозволяють вирішити задачу відновлення відсутніх або втрачених даних, а також надають можливість використовувати їх в  системі екологічного моніторингу грунтів для оцінки ситуацій, відновлення даних в проміжних точках та прогнозування розвитку мікроорганізмів за певних екологічних умов.
       Проведені дослідження дають підставу рекомендувати до включення у діючу систему екологічного моніторингу ґрунтів такі складові: підсистема збору і введення даних; підсистема контролю і первинної обробки інформації; діалогова система спілкування; регіональна база даних; підсистема математичних моделей; підсистема взаємодії з користувачем. Таким чином, моніторинг складається з операцій вимірювання, аналізу, опису, моделювання, оптимізації та прогнозування..
 

Концепція організації і створення діючої системи мікробіологічного моніторингу грунтів / Іутинська Г.О. // І-й Всеукраїнський з’їзд екологів: міжнар. наук.-техн. конф., 4–7 жовтня 2006 р.: тези допов. – Вінниця, 2006. – С. 69.
МНПК “Перший Всеукраїнський з’їзд екологів”,  4-7 жовтня, 2006 р. 
Вінницький національний технічний університет
Секція 2 “ Моделювання і моніторинг довкілля. Геоінформаційні системи і технології”.
Скачати в форматі pdf: 
Оцінка: 
0
No votes yet