В качестве контролируемого показателя для оценки состояния биологического вида при заданных условиях среды выбран коэффициент размножения вида, не зависимый от плотности. Изменение этого показателя под воздействием изменений уровней загрязнения природных сред является удобной интегральной характеристикой ответной реакции биоты на загрязнение. Кроме того, указанный показатель можно непосредственно использовать в прогнозе экзогенной сукцессии, возникающей как ответная реакция природных экосистем на изменение уровней загрязнения природных сред.

В соответствии с программой экологического мониторинга в программу биотического мониторинга входят:

А) подпрограмма оценки текущего состояния биоты, обеспечивающая повторяющиеся с некоторой периодичностью измерения коэффициентов размножения видов из предлагаемого ниже приоритетного перечня;

Б) подпрограмма прогноза ответных реакций биоты, обеспечивающая установление с известной точностью поля чувствительности биоты к антропогенным загрязняющим веществам;

В) подпрограмма контроля состояния биоты полевыми методами.

Следует отметить, что выполнение этих подпрограмм взаимосвязано и взаимообусловлено. Подпрограммы А, Б и В могут считаться независимыми лишь на первом этапе реализации, когда осуществляется первое приближение к оптимальным совокупностям биологических видов –  объектов исследований в рамках этих подпрограмм.

На втором этапе реализации подпрограммы наблюдений и исследований будут скорректированы с учетом информации, полученной в основном в подпрограмме Б.

Таким образом, реализация предлагаемой программы в перспективе должна развертываться как оптимальный последовательный план.

Следует также отметить целесообразность инструментального и методического единства предлагаемых подпрограмм А и Б: использование тех или иных вариантов экостатов.

Подпрограмма А, менее трудоемкая и сложная, чем Б, должна выполняться силами специального штата станции фонового мониторинга под научно-методическим руководством организации –  научного куратора биосферного заповедника.

Подпрограмму Б целесообразно осуществлять в едином национальном научном центре.

Подпрограмма В осуществляется штатом заповедника и специализированными биологическими научными экспедициями.

А. Подпрограмма оценки текущего состояния биоты сводится к непрерывной регистрации изменений не зависимого от плотности коэффициента размножения популяций тестовых видов.

На первом этапе реализации настоящей программы рекомендуется ограничиваться видами из следующих групп, выбранных по соображениям представительности, распространенности и чувствительности к воздействию загрязняющих веществ:

Protozoa (подцарство) Простейшие

Bacteriophyta (подцарство) Бактерии

Cyanophyta (отд.) Сине-зеленые водоросли

Rhodophyta (отд.) Красные водоросли

Chlorophyta (отд.) Зеленые водоросли

Chrysophyta (отд.) Золотистые водоросли

Bacillariophyta (отд.) Диатомовые водоросли

Phaeophyta (отд.) Бурые водоросли

Lichenophyta (отд.) Лишайники

Вгуоphyta (отд.) Мхи

Gymnospermae (отд.) Голосеменные

Angiospermae (отд.) Покрытосеменные

Контролируемым показателем, как уже говорилось, является коэффициент размножения, не зависимый от плотности. Для простейших, бактерий и водорослей конкретным показателем будет служить относительный прирост численности разреженной культуры, приведенный к стандартным временным единицам; для мхов, лишайников и высших растений — относительный прирост биомассы, приведенный к стандартным временным единицам.

Периодичность измерения для каждого конкретного вида индивидуальна и зависит от длительности генерации. В процессе тестирования конкретного вида на каждой фоновой станции все регулируемые в вегетационных камерах — экостатах параметры абиотической среды (температура, влажность, освещенность) следует установить на уровнях, типичных для периода вегетации этого конкретного вида в регионе данной станции. В ходе последующих экспериментов эти характеристики необходимо поддерживать неизменными. Уровни загрязнения используемых в эксперименте сред (воздуха, воды, почвы) соответствуют текущему фоновому состоянию загрязнения в этом регионе.

Указанные измерения производятся на станциях фонового мониторинга в каждом биосферном заповеднике. Организация — научный куратор определяет выбор одного конкретного тестового вида для каждой из указанных выше групп. При выборе этого вида рекомендуется учитывать распространенность вида в экосистеме региона, разработанность соответствующих экспериментальных методов, чувствительность вида к воздействию загрязнений, его роль в экосистеме региона и отдавать предпочтение видам, наиболее перспективным в этих аспектах (табл. 2).

Достоверное изменение  (увеличение или уменьшение) контролируемого параметра –  коэффициента размножения, – наличие соответствующей устойчивой тенденции свидетельствует об изменении популяции контролируемого вида в регионе фоновой станции за счет изменения состояния загрязнения.

Б. Подпрограмма прогноза ответных реакций биоты на воздействие загрязняющих веществ включает комплекс экспериментов по измерению коэффициента размножения видов при различных состояниях загрязнения среды по отдельным загрязняющим веществам и при фиксированных остальных абиотических условиях. Эти измерения ориентированы на прогноз состояния биоты и принципиально отличаются от измерений, выполняемых в подпрограмме А, тем, что они «разовые». Для выбранного вида не зависимый от плотности коэффициент размножения измеряется с требуемой точностью, и эксперименты над этим видом прекращаются.

Эксперименты с каждым из выбранных видов производятся, как и в подпрограмме А, в вегетационных камерах — экостатах. Все абиотические условия, кроме концентраций загрязняющих веществ, устанавливаются на типичных средних по ареалу данного вида показателях.

Эксперименты по измерению коэффициента размножения для каждого из видов проводятся отдельно с каждым из загрязняющих веществ приоритетного перечня. Тестирование каждого вида данным загрязняющим веществом производится при различных концентрациях, начиная от современной фоновой концентрации загрязняющего вещества. Концентрации остальных ингредиентов соответствуют современным фоновым.

В рамках предлагаемой программы необходимо изучить воздействие на биоту приоритетных загрязняющих веществ в соответствии программой абиотического мониторинга.

Принципом выбора системы видов — тест-объектов является минимизация ошибки интерполяции ответной реакции на загрязнение биоты в целом на основе данных о чувствительности тест-объектов. Выбор видов — тест-объектов уже предполагает схему интерполяции данных о чувствительности к загрязнениям с множества тест-объектов на множество всех видов. Оптимальный вариант выбора системы тест-объектов обеспечивает наименьшую среднюю ошибку такой интерполяции. Уже сейчас можно предложить близкий к оптимальному последовательный план тестирования.

В табл.3 приведены совокупности классов, из которых следует выбрать по одному тестовому виду на соответствующих этапах развертывания подпрограммы Б.

На последовательных этапах рекомендованные классы являются наиболее представительными в видовом отношении для своих систематических групп — надцарств, царств, подцарств и отделов (типов) соответственно.

Научный центр выбирает из приведенных классов конкретные виды для тестирования, принимая во внимание разработанность методов измерений, экологическую значимость вида, его чувствительность к загрязнению среды, распространенность и другие показатели.

Получаемая в этом разделе информация о поле чувствительности биоты к изменению загрязнения природных сред (доза — ответная реакция) сама по себе может служить основанием для простейшего ориентировочного прогноза. Для получения более точного прогноза кроме этой информации требуются данные о межвидовых взаимодействиях.

В. Подпрограмма полевого контроля состояния биоты. Необходимость осуществления этой подпрограммы диктуется теми ошибками и неточностями, которые неизбежно возникнут при оценке и прогнозе состояний биоценозов в рамках подпрограмм А и Б. Периодическая верификация модельных прогнозов состояния биоты требует осуществления традиционных учетов численности выборочных природных популяций. При этом для контроля рекомендуются именно те биологические виды, которые будут признаны наиболее чувствительными к воздействию в ходе реализации подпрограмм А и Б.

Для осуществления корректного и оптимального учета численности с известной точностью требуется иметь априорную информацию об автокорреляционной функции распределения плотности популяции контролируемого вида в пространстве и времени. Данные о такого рода автокорреляционных функциях для особо чувствительных видов (или же до осуществления подпрограмм А и Б для подозреваемых в этом свойстве) следует систематически собирать и хранить в научном центре. Исходным материалом для подобных оценок могут служить результаты традиционных учетов численности.

Формы представления данных и методы их статистической обработки следует унифицировать.