Использование геоинформационных технологий в экологическом мониторинге водных экосистем

Моделирование водных экосистем на современном этапе экологического мониторинга имеет важное значение в математической экологии, потому что водная среда более гомогенна, чем суша, так как ее легче изучать и моделировать. Гидродинамические процессы подчиняются физическим и математическим законам, что облегчает моделирование и отображение этих процессов.

Математические модели позволяют формализировать оптимальную стратегию управления и мониторинга водных объектов. Разработка методов прогноза экологического состояния водоисточников всегда была приоритетным научным направлением и важнейшей задачей экологических исследований.

Становление математического моделирования водных экосистем как самостоятельного научного направления можно отнести к 60-70-м гг. прошлого столетия, что связано с существенным прогрессом в ряде научных дисциплин [1]: были разработаны химические, биологические, физико-химические и физические методы исследования природных вод и донных отложений, которые позволили количественно изучать природную воду как среду обитания сообществ организмов; появилась возможность начать регулярные экспедиционные наблюдения и лабораторные исследования по актуальным программам, связанным с гидрохимическими особенностями условий формирования и биопродуктивности природных вод различного типа, закономерностей развития химикобиологических процессов трансформации компонентов, процессов распада органических веществ и регенерации биогенных субстратов в связи с изучением условий оборачиваемости и круговорота вещества.

В настоящее время существует около 4000 экологических моделей водных экосистем разного уровня сложности. Общепринятой методологии и методов моделирования изменения элементов природных экосистем в настоящее время не существует [2].

Исследование экологического состояния водоисточников, как наземных, так и подземных представляет собой актуальное направление в экологическом мониторинге водных экосистем, на территории России, Казахстана и зарубежья [3-7].

На данный момент наиболее современным и эффективным инструментом для работы с пространственной информацией являются геоинформационные системы (ГИС), обеспечивающие сбор, обработку, анализ и отображение пространственнокоординированных данных. Создание ГИС должно учитывать необходимость обеспечения рационального водопользования и содержать информацию, отражающую сферы изучения, использования, воспроизводства и охраны, это прямо и косвенно освещено    как отечественными, так и зарубежными специалистами [8,9].

В работе Маркиной Т.А «Анализ экологического состояния системы родников природного парка «Кумыскина поляна» г. Саратова с использованием геоинформационных технологий» была создана эколого-функциональная модель, отражающая геоэкологические особенности исследуемой территории и разработана структура базы данных для экологического мониторинга родников [5]. Также Углановым Н.А. на основе современных геоинформационных технологий были созданы модели основных процессов, протекающих в маргинальной водной экосистеме на примере устья и нижних течений рек Малый и Большой Караман, и алгоритмы прогнозирования их состояния на основании результатов экологического мониторинга [10].

ГИС технологии удобно использовать при создании базы данных родников на исследуемых территориях [5,11].

Исследования в области паспортизации родников ряда районов Республики Казахстан проводились К.М. Ахмеденовым [6] в которой представлены экологические паспорта 36 родников за период 2012-2014 гг.: на Общем Сырте исследовано 15 родников, на

Подуральском плато – 12, в Прикаспийской низменности – 3 и 6 родников Западного Казахстана. Проведено GPS-позиционирование родников.

Идрисовой Г.З. [11,12] была разработана методика экологического мониторинга водных объектов на основе современных информационных технологий, позволяющая анализировать экологическое состояние системы родников Западно-Казахстанской области.

Были проведены гидрохимические и токсикологические исследования родниковых вод исследуемых источников и разработана база данных «Программа для геоинформационного представления результатов исследования системы родников» [13], на основании которой представлена геоинформационная система (ГИС), позволяющая не только сохранять данные, решать задачи экологической мониторинга, но и наглядно отображать состояние родников.