Development of a procedure for determining the basic parameter of aquatic ecosystems functioning – environmental capacity

Abstract

Дослiджено основний параметр функцiонування гiдроекосистем – екологiчну ємнiсть. Параметр є ефективним показником порушення структурно-функцiональних змiн техногенно трансформованого водного об’єкту. Застосована адаптована концептуальна модель системи iндикаторiв: “Дiї – Стану – Наслiдкiв”. Вiдповiдно до розробленої класифiкацiї системи iндикаторiв, баланс екологiчної ємностi гiдроекосистеми виступає частиною iнтегрального показника стану водної екосистеми, як наслiдок дiї екзогенних факторiв антропогенного походження. Завдяки застосуванню iнтегральних систем iндикаторiв стало можливим надати не лише якiсну, а й кiлькiсну характеристику екологiчної ємностi. В якостi об’єкта дослiджень обрано гирлову дiлянку середньої рiвнинної рiчки, яка виступає найбiльш репрезентативною її складовою, та вiддзеркалює наслiдки антропогенного впливу якi вiдбуваються в басейнi рiчки. Враховуючи iєрархiчнiсть рiвнiв розвитку водних систем, дослiдження стану середнiх рiчок на локально- му рiвнi дозволить розробити водоохороннi заходи, якi сприятимуть покращенню якостi великих рiчок. Розроблена методика може бути успішно адаптована для iнших техногенно змiнених рiчок рiвнинних територiй. Результати проведених математичних роз рахункiв представленi у виглядi графiкiв залежностi екологiчної ємностi та техноємностi вiд численних параметрiв функцiонування гiдроекосистеми. Показано динамiки змiн цих параметрiв за 2009–2017 роки. Результати дослiдження свiдчать, що бiота адаптувалась до певного рiвня техногенного забруднення i в перiод 2012–2016 року екологiчна ємнiсть була стабiльною (27–37), що є оптимальними умовами iснування гiдроекосистеми. Узагальнена оцiнка змiн за весь дослiджуваний перiод дає пiдстави стверджувати, що вiдбулася втрата екологiчної ємностi (знижується до 13,3) внаслiдок понаднормативного техногенного впливу на рiчкову гiдроекосистему, i це створює передумови для формування техноємностi. Як наслiдок, фiксується зниження рiвня залишкового екологiчного резерву, необхiдного для вiдновлення техногенно змiненої гiдроекосистеми рiчки The main parameter of hydroecosystems functioning - ecological capacity - is investigated. This parameter is an effective indicator of disturbance of structural and functional changes in a technogenically transformed water body. An adapted conceptual model of the indicator system was used: ‘Action - State - Consequences’. According to the developed classification of the indicator system, the balance of the ecological capacity of the hydroecosystem is part of the integrated indicator of the aquatic ecosystem state as a result of the action of exogenous factors of anthropogenic origin. The use of integrated indicator systems makes it possible to provide not only a qualitative but also a quantitative description of the ecological capacity. The research object was the mouth section of a medium-sized lowland river, which is the most representative of its components and reflects the effects of anthropogenic impacts in the river basin. Given the hierarchy of levels of development of water systems, the study of the state of medium-sized rivers at the local level will allow the development of water protection measures that will improve the quality of large rivers. The developed methodology can be successfully adapted for other technologically modified rivers in the plains. The results of the mathematical calculations are presented in the form of graphs of dependence of ecological capacity and technological capacity on numerous parameters of hydroecosystem functioning. The dynamics of changes in these parameters for 2009-2017 are shown. The results of the study indicate that the biota has adapted to a certain level of temperatureThe main parameter of hydroecosystems functioning - ecological capacity - is investigated. This parameter is an effective indicator of disturbance of structural and functional changes in a technogenically transformed water body. An adapted conceptual model of the indicator system was used: ‘Action - State - Consequences’. According to the developed classification of the indicator system, the balance of the ecological capacity of the hydroecosystem is part of the integrated indicator of the aquatic ecosystem state as a result of the action of exogenous factors of anthropogenic origin. The use of integrated indicator systems makes it possible to provide not only a qualitative but also a quantitative description of the ecological capacity. The research object was the mouth section of a medium-sized lowland river, which is the most representative of its components and reflects the effects of anthropogenic impacts in the river basin. Given the hierarchy of levels of development of water systems, the study of the state of medium-sized rivers at the local level will allow the development of water protection measures that will improve the quality of large rivers. The developed methodology can be successfully adapted for other technologically modified rivers in the plains. The results of the mathematical calculations are presented in the form of graphs of dependence of ecological capacity and technological capacity on numerous parameters of hydroecosystem functioning. The dynamics of changes in these parameters for 2009-2017 are shown. The results of the study indicate that the biota has adapted to a certain level of temperature