Экологический мониторинг, являясь средством получения информации для выработки решений по рациональному природопользованию [3], может рассматриваться как компонент обратной связи в системе управления экосистемами. В такой системе управления мы выделяем три контура управления: стабилизирующий, оперативного управления и стратегический (рис. 1).

Стратегический контур управления функционирует на основе многолетних исследований экосистем и при учёте характера и целей хозяйственной деятельности в регионе. Для функционирования стабилизирующего контура достаточно наблюдений, на основании которых можно сделать вывод о наличии изменений экосистем и о характере этих изменений. Контур оперативного управления реализуется при осуществлении природопользования. Для обеспечения компромисса между эффективностью и экологической безопасностью природопользования необходимо дополнительно проводить анализ причинно-следственных связей процессов, происходящих в экосистемах. Эти процессы могут иметь как естественный, так и антропогенный характер. Таким образом, для обеспечения управляемости природопользования необходимы специальные технологии мониторинга как средства получения исходной информации для выработки управленческих решений.

Территория Саратовской области лежит в пределах нескольких природных зон, что обусловливает разнообразие экосистем региона. Принимая во внимание относительно засушливый климат области, состояние водных экосистем требует особого внимания. Околоводные экосистемы, в свою очередь, обеспечивают барьерную функцию по отношению к водным объектам, вследствие чего мониторинг их состояния должен быть неотъемлемой частью общей интегрированной системы экологического мониторинга акваторий и прибрежных экосистем. Поэтому при разработке эффективных методов мониторинга требуется обеспечить возможность совместного анализа информации, получаемой из различных географически удаленных источников. Это требует специальных организационно-технических и программно-аппаратных решений, что и явилось целью настоящей работы.

Концепция создания системы интегрированного мониторинга (рис. 2) учитывает мировую [4] и отечественную [2] практику и основана на нижеследующих принципах.

1. Первичная информация о текущем состоянии экосистемы собирается на подвижных станциях, базирующихся на автомобилях и маломерных судах. В настоящее время ведутся разработки по использованию беспилотных летательных аппаратов.
2. Аппаратное обеспечение станций включает в себя датчики и сенсоры [5], подключаемые к мобильному компьютеру с беспроводным выходом в Интернет или мобильному телефону-коммуникатору, и GPS-устройство. На станциях измеряются физико-химические параметры воды и приземного слоя воздуха, а также подводных грунтов и почв в зоне затопления и исследуется экологическое состояние биоресурсов (водная и околоводная растительность, рыба, зообентос, околоводный орнитокомплекс и др.) с использованием общедоступных методов.
3. Собранная информация передаётся на общий стационарный сервер, на котором производится полный анализ данных со всех источников, даётся заключение о состоянии экосистемы, которое затем выкладывается в интернет на специально созданный для этой цели сайт «Акватория-Саратов» [1], где становится доступным всем участникам проекта. В некоторых случаях используется промежуточный сервер, на котором производится первичная обработка результатов измерений. Ориентация на приборы, имеющиеся в широкой продаже, позволяет подключить к исследованиям население (студентов, волонтёров из числа натуралистов, рыбаков, членов природоохранных общественных организаций), резко увеличить объём измерений и облегчает сравнение результатов, полученных разными авторами.

Разработанный комплекс удовлетворяет требованиям получения достоверной информации, которая может использоваться для выработки управленческих решений по рациональному природопользованию. Наиболее эффективными качествами комплекса оказываются:

1. Обеспечение возможности совместного доступа к информации территориально удалённых пользователей.
2. Обеспечение общения и совместной работы исследователей в реальном времени.
3. Высокая скорость и относительно низкая стоимость вычислений за счёт использования эффективных алгоритмов.
4. Высокая защищенность информации от помех, возникающих при передаче информации по каналам связи, от ошибок оператора при вводе информации в систему и от несанкционированного изменения данных другими пользователями.
5. Развитые технологии искусственного интеллекта, позволяющие создавать эффективные экспертные системы оценки полученных результатов.

• Опарин М.Л., д.б.н., директор Саратовского филиала Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, г. Саратов;
• Сергеева И.В., д.б.н., профессор, зав. кафедрой ботаники и экологии Саратовского государственного университета имени Н.И. Вавилова, г. Саратов.

Работа поступила в редакцию 03.04.2012.