Методы экологических исследований

МЕТОДЫ 

ЭКОЛОГИЧЕСКИХ 
ИССЛЕДОВАНИЙ

Под редакцией кандидата географических наук, доцента 

Н.Е. Рязановой

Москва

ИНФРА-М

2022

УЧЕБНИК

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ 
МЕЖДУНАРОДНЫХ ОТНОШЕНИЙ (УНИВЕРСИТЕТ) МИД РОССИИ

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом профессионального 

образования в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, 

обучающихся по укрупненной группе специальностей и направлений 

05.03.06 «Экология и природопользование» 

(квалификация (степень) «бакалавр») (протокол № 5 от 11.03.2019)

УДК 574(075.8)
ББК 20.1я73
 
М54

Р е ц е н з е н т ы:

Черных Н.А., доктор биологических наук, профессор, заведующий 

кафедрой судебной экологии с курсом экологии человека Российского университета дружбы народов, академик Российской академии 
естественных наук;

Коронкевич Н.И., доктор географических наук, профессор, заведу
ющий лабораторией гидрологии Института географии Российской 
академии наук

ISBN 978-5-16-014198-5 (print)
ISBN 978-5-16-106688-1 (online)

Материалы, отмеченные знаком 
, 

доступны в электронно-библиотечной системе Znanium.com

© Коллектив авторов, 2019

М54  
Методы экологических исследований : учебник / под ред. канд. ге
огр. наук, доц. Н.Е. Рязановой. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 474 с. + 
Доп. материалы [Электронный ресурс]. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/textbook_5c9dbff28444d1.25671097.

ISBN 978-5-16-014198-5 (print)
ISBN 978-5-16-106688-1 (online)
В учебнике изложены методология, основные методы и методики ис
следований окружающей среды, в частности исследование атмосферного 
воздуха, водных объектов, почвенной, биологической и геологической 
сред. В систематизированном виде включены также современные сведения об использовании морских робототехнических средств, о применении 
дистанционных методов экологических исследований.

Соответствует требованиям федеральных государственных образова
тельных стандартов высшего образования последнего поколения.

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направле
нию подготовки «Экология и природопользование» и другим естественнонаучным направлениям.

УДК 574(075.8)

ББК 20.1я73

Авторский коллектив

Рязанова Наталья Евгеньевна, кандидат географических наук, 
доцент, заведующий лабораторией геоэкологии и устойчивого природопользования кафедры международных комплексных проблем 
природопользования и экологии Московского государственного 
института международных отношений (университета) Министерства иностранных дел Российской Федерации (предисловие; 
введение; гл. 1, 2; гл. 4, 5 (совместно с Ю.Н. Бурвиковой); гл. 7 (совместно с О.И. Шокиной));
Аковецкий Виктор Геннадьевич, доктор технических наук, профессор, старший научный сотрудник кафедры геологии Российского государственного университета нефти и газа (национального 
исследовательского университета) имени И.М. Губкина (ч. IV);
Зубалий Анастасия Михайловна, кандидат биологических наук, 
доцент, доцент кафедры зоологии факультета зоотехнии и биологии Российского государственного аграрного университета — 
МСХА имени К.А. Тимирязева (гл. 3, 6);
Бурвикова Юлиана Николаевна, кандидат химических наук, 
заместитель начальника лаборатории по научной работе Мосэкомониторинга (гл. 4, 5 (совместно с Н.Е. Рязановой));
Гайкович Борис Александрович, кандидат технических наук, 
доцент, доцент кафедры океанотехники и морских технологий 
Санкт-Петербургского государственного морского технического 
университета, заместитель генерального директора по научноаналитической работе Научно-производственного предприятия 
подводных технологий «Океанос» (гл. 8, 9 (совместно с В.Ю. Заниным));
Занин Владислав Юрьевич, советник генерального директора 
Научно-производственного предприятия подводных технологий 
«Океанос» (гл. 8, 9 (совместно с Б.А. Гайковичем));
Шокина Ольга Игоревна, специалист в сфере охраны окружающей среды и природопользования в России в компании «Норд 
Стрим 2 АГ» (гл. 7 (совместно с Н.Е. Рязановой)).

Предисловие

Курс дисциплины «Методы экологических исследований» читается студентам-экологам уровня подготовки «бакалавриат». Дисциплина является неотъемлемой частью естественно-научной подготовки и относится к профессио нальному циклу учебных дисциплин.
Цель курса: формирование базовых знаний о методологических 
основах и наиболее современных методах экологических исследований для выявления и предупреждения антропогенных преобразований окружающей среды.
Задачи курса:
 
• формулировка объекта и предмета методов экологических исследований;
 
• знакомство с методами организации экологических исследований;
 
• формирование представления об уровнях и методах экологических исследований природных сред;
 
• ознакомление с видами полевых, лабораторных и космических 
исследований;
 
• изучение методов систематизации и обработки полученной информации.
В результате изучения дисциплины студенты должны:
знать
 
• научные основы методов экологических исследований, основные понятия, структурную систему его организации и классификацию видов экологических исследований;
 
• теоретические основы экологического мониторинга, нормирования и снижения загрязнения окружающей среды, техногенных 
систем и экологического риска;
 
• специальные службы и системы, составляющие глобальную 
систему методов экологических исследований окружающей 
среды;
 
• системные принципы методов экологических исследований 
природных сред (биологической среды, атмосферы, гидросферы, 
почв, литосферы);
 
• теоретические основы методов экологических исследований, 
приемов и способов изучения растительных и животных организмов и их сообществ в водных и наземных экосистемах;
 
• методы проведения экологических исследований живой и неживой составляющей наземных и водных экосистем;

• программное, приборное и аналитическое обеспечение программ 
и методов экологических исследований;
 
• методы обработки первичной информации, полученной в результате осуществления экологических исследований;
уметь
 
• разрабатывать программы общих и тематических методов экологических исследований компонентов окружающей среды;
 
• создавать базы данных и использовать ресурсы интернета, уметь 
работать с информацией из различных источников для решения 
профессио нальных и социальных задач;
 
• отображать расположение пунктов экомониторинга на картесхеме, а также различными методами отображать зафиксированные уровни загрязнений в различных природных средах;
 
• производить самостоятельно отбор проб и пробоподготовку 
к анализу материала из различных природных сред;
 
• производить обработку, анализ и предварительную интерпретацию результатов, полученных разными методами экологических исследований;
 
• выделять источники загрязнений и степень их воздействия 
и опасности для природных объектов;
 
• использовать теоретические знания в практической деятельности;
владеть
 
• основной профессио нальной терминологией в области методов 
экологических исследований;
 
• культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;
 
• базовыми знаниями в области фундаментальных разделов математики в объеме, необходимом для владения математическим 
аппаратом экологических наук, для обработки информации 
и анализа данных по экологии и природопользованию;
 
• нормативной базой для организации и проведения экологических исследований разными методами;
 
• техникой и навыками предварительной оценки степени деградации окружающей среды;
 
• навыками представления полученных результатов и отображения на картах и схемах для лиц, принимающих решения;
 
• базовыми знаниями фундаментальных разделов физики, химии 
и биологии в объеме, необходимом для освоения физических, 
химических и биологических основ в экологии и природопользовании;

• методами химического анализа, а также методами отбора и анализа геологических и биологических проб;
 
• навыками идентификации и описания биологического разнообразия, его оценки современными методами количественной 
обработки информации;
 
• различными методами исследований параметров окружающей 
среды при различных видах природопользования;
 
• методическими и методологическими подходами к анализу 
ситуации для принятия решения по рацио нальному использованию и сохранению чистоты природных объектов различных 
природных зон;
 
• профессио нально профилированными знаниями и практическими навыками в общей геологии, теоретической и практической географии, общем почвоведении и способностью их использовать в области экологии и природопользования;
 
• представлениями об основных контролируемых параметрах 
окружающей среды;
 
• практическими навыками по химическому исследованию природных объектов;
 
• опытом проведения натурных исследований и экспериментальной работы;
 
• навыками анализа и интерпретации полученных данных 
при проведении научных и прикладных исследований;
 
• методами биоиндикационных исследований различных сред 
с целью оценки их экологического состояния;
 
• опытом анализа и обобщения полученных эмпирическим путем 
данных;
 
• опытом работы с вычислительной техникой, математическими 
методами обработки результатов экологических исследований;
 
• методическими и методологическими подходами к анализу, разработке и принятию управленческих решений для определения 
направления сохранения чистоты природных объектов.
Представленный учебник по дисциплине «Методы экологических исследований» является первым в России и с этой точки 
зрения представляет большую ценность, так как является базовым 
учебником по данной дисциплине. Новизну и практическую ценность учебнику и предлагаемому в нем подходу в изучении дисциплины придают главы, написанные профессио налами своих отраслей. Для создания учебника привлечен авторский коллектив, 
имеющий реальный практический и производственный опыт, 
профессио налы, ежедневно применяющие все многообразие отраженных в учебнике методов экологических исследований, с приме

нением самых современных теоретических, методических и инструментальных подходов.
Общая редакция текста и подготовка учебника к изданию осуществлены Н.Е. Рязановой. Учебник создавался в течение четырех 
лет под руководством и при непосредственном авторстве заведующего лабораторией геоэкологии и устойчивого природопользования кафедры международных комплексных проблем природопользования и экологии МГИМО МИД России авторским 
коллективом профессио налов, сотрудничающих с кафедрой. Редактор выражает глубокую благодарность заведующему кафедрой, 
кандидату экономических наук Руслану Аллахвердиевичу Алиеву 
за возможность детальной отработки содержания каждой главы 
в учебном процессе, что позволило соблюсти принцип подачи информации, характерный для математического подхода — «необходимо, но достаточно».

Введение

Интенсивность и многообразие форм воздействий антропогенной деятельности на объекты окружающей среды резко возросли с началом промышленной революции. К концу XVIII в. развитие промышленного производства привело буквально к «пожиранию» природных ресурсов и резкому изменению естественных 
ландшафтов. Природа с трудом пыталась адаптироваться к меняющимся условиям, но уже во второй половине ХХ в. началась научно-техническая революция, отличительными чертами которой 
можно считать коренное качественное преобразование средств производства и технологическое перевооружение. Многие технологии 
оказались настолько отличными от того, что близко к природным 
циклам производства и утилизации вещества (естественным круговоротам веществ), что результаты их внедрения оказались убийственными для природной среды. Появление новых композитных 
материалов, не свойственных природе (например, оптоволокно, 
стекловата, пенобетон, металлокерамика и другие материалы), 
а также общее количество отходов промышленной и других видов 
деятельности привели к тому, что ассимиляционный потенциал 
естественных ландшафтов был резко подорван. Бактерии-деструкторы перестали справляться со своей функцией по физиологическим причинам — у них просто нет фермен тов для переработки 
новых материалов, поступающих в среду с отходами.
На фоне происходящих качественных изменений и растущего 
уровня воздействий на окружающую среду перед человечеством 
и экологами, стоящими на страже интересов природы в процессе 
природопользования, возникла необходимость качественной 
оценки и количественных измерений происходящих изменений 
среды. Различные науки разрабатывают подходы, методы и инструментарий для оценки различных природных сред и возможности отображения этих изменений. Весь арсенал методов и оценочных средств должен быть стандартизирован, чтобы полученные 
данные (разные страны, разное историческое время) можно было 
сравнивать между собой. Необходимы методы, применимые для качественных и количественных оценок. По всему миру научные 
и творческие коллективы авторов разрабатывают новые средства 
и методы контроля меняющихся параметров окружающей среды. 
От скорости распространения и внедрения в практику в различных 
странах результатов труда этих коллективов зависят точность 

и своевременность фиксации результатов изменений параметров 
среды и адекватность принимаемых мер для предотвращения деградации или даже разрушения среды.
Дисциплина «Методы экологических исследований» в учебных 
планах бакалавров, обучающихся по естественно-научным направлениям подготовки, актуальна в связи с множественностью 
различных методов исследований компонентов природной среды 
и необходимостью значительной систематизации этих методов. 
Кроме того, в последние десятилетия было разработано много 
новых методов и методик изучения как натурных объектов, так 
и их моделей, что способствует пониманию перспектив трансформации природных объектов под влиянием тех или иных воздействующих факторов. Многие методы экологических исследований 
довольно сложно применять на практике, а иногда почти невозможно по разным причинам: необходимы дорогостоящее оборудование, навыки работы с ним, дополнительные компетенции и даже 
прохождение специального обучения для реализации некоторых 
видов исследований, специфические средства доставки, значительные риски для жизни и здоровья при реализации некоторых 
методов исследований и др. Однако знать многообразие традиционных и современных методов исследований окружающей среды 
должен каждый эколог, для того чтобы использовать имеющиеся 
возможности для всестороннего изучения объекта, методы анализа 
результатов, полученных в процессе исследований. Также важное 
значение имеет интерпретация полученных результатов, так как 
в процессе исследования натурных объектов иногда есть возможности использовать разные методы для оценки одних и тех же параметров, выявления схожих изменений, определения степени изменений в природной среде. Выбрать необходимые, но достаточные 
средства и методы для работы и оценки состояния окружающей 
среды и ее компонентов — наиболее актуальная задача эколога.
Осознавая стремительную скорость внедрения научных разработок в реальную исследовательскую деятельность, авторы 
включили в учебник обобщенные сведения о возможностях использования в работе для получения специфических данных 
многофункцио нальных беспилотных летательных и плавательных 
аппаратов, а также о методической основе и методах дистанционного зондирования Земли.
Изучение дисциплины «Методы экологических исследований» 
опирается на базовые знания, полученные в рамках таких дисциплин, как «Геология», «Учение об атмосфере», «Учение о гидросфере», может осуществляться параллельно с дисциплинами 

«Почвоведение», «Ландшафтоведение», «Геофизика ландшафта», 
«Геохимия ландшафта», «Методы принятия решений в экологии 
и природопользовании», «Математическое моделирование в экологии» и др.
Дисциплина «Методы экологических исследований» формирует базовые знания по уровням и порядку организации экологического мониторинга, подходам к организации экологических 
исследований разными методами в различных природных средах, 
а также вырабатывает представление о методах сбора информации, 
ведения баз данных и различных методах их обработки и практическом применении для целей моделирования и прогнозирования 
развития процессов в окружающей среде (природной и природноантропогенной).
Данный учебник состоит из четырех частей. Первая часть 
учебника «Методология и методы в натурных исследованиях» 
посвящена теоретическим основам естественно-научных исследований, а также общим подходам и методам подготовки и проведения естественно-научных эксперимен тов. Рассматриваются 
теоретические, инструментальные подходы и методы в натурных 
исследованиях и постановочных экспериментах. Излагаются современные методы обработки, фиксации и представления полученных 
результатов.
Вторая часть учебника «Методы экологических исследований 
природных сред» посвящена методам изучения природных сред. 
В ней рассматриваются общие экологические характеристики 
и источники загрязнения природных сред, правила и методы экологических исследований, применяемых именно в этих средах, 
а также специальные методы получения экологической информации, ее отображения и представления полученных результатов.
Третья часть учебника «Методы экологических исследований 
с применением современных робототехнических средств» посвящена применению дистанционных летательных и плавательных 
аппаратов для нужд экологических исследований, также в ней раскрыты потенциальные возможности этих исследовательских технических средств, приведены реальные примеры использования некоторых из них для определенных прикладных исследовательских 
задач.
Четвертая часть «Дистанционные методы экологических исследований» посвящена сложным и многогранным вопросам современной методической основы дистанционных исследований. 
В частности, в ней раскрываются общие положения, метрологическая и технологическая среда дистанционных методов исследо