Environmental Dynamics and Global Climate ChangeEnvironmental Dynamics and Global Climate ChangeEnvironmental Dynamics and Global Climate Change2218-44222541-9307Yugra State University69839410.18822/edgcc698394Theoretical worksТеоретические работыResearch ArticleEquidosimetric approach in ecology and tools for its implementationEquidosimetric approach in ecology and tools for its implementationMamikhinS. V.
Russian Federation
svmamikhin@mail.ruQiuW.
Russian Federation
svmamikhin@mail.ruLipatovD. N.
Russian Federation
svmamikhin@mail.ruManakhovD. V.
Russian Federation
svmamikhin@mail.ruParamonovaT. A.
Russian Federation
svmamikhin@mail.ruStolbovaV. V.
Russian Federation
svmamikhin@mail.ruShcheglovA. I.
Russian Federation
svmamikhin@mail.ruМосковский государственный университет им. Ломоносова2512202516414415110122025Copyright ©; 2025, Mamikhin S.V., Qiu W., Lipatov D.N., Manakhov D.V., Paramonova T.A., Stolbova V.V., Shcheglov A.I.Copyright ©; 2025, Mamikhin S.V., Qiu W., Lipatov D.N., Manakhov D.V., Paramonova T.A., Stolbova V.V., Shcheglov A.I.2025Mamikhin S.V., Qiu W., Lipatov D.N., Manakhov D.V., Paramonova T.A., Stolbova V.V., Shcheglov A.I.Mamikhin S.V., Qiu W., Lipatov D.N., Manakhov D.V., Paramonova T.A., Stolbova V.V., Shcheglov A.I.https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0https://edgccjournal.org/EDGCC/article/view/698394

The article discusses the problem of combined anthropogenic environmental pollution and the possibility of a formalized representation of the impact of factors on biota. The application of the equidosimetric approach in ecology is considered as one of the options for assessing the danger of anthropogenic influence on the biosphere in conditions of insufficient knowledge about the features of the combined effects of factors. The implementation of the equidosimetric approach in the comparative analysis of the impact of various factors on ecosystems was clearly presented by G.G. Polikarpov in the form of a radio-ecological, as the author called it, conceptual model. The article presents a modified and supplemented modern version of the model, which is designed to compare and assess the impact of various anthropogenic factors not only on ecosystems, as it was in the original version, but also on any single living organism or their combination. As a digital tool for implementing the equidosimetric approach, it is proposed to create a network resource containing the necessary quantitative information. The information system “Factorial Ecology” is being developed at the Department of Radioecology and Ecotoxicology of the Faculty of Soil Science of Lomonosov Moscow State University, which includes a corresponding database “MonoData”. To date, the database has been created and is being actively updated, containing quantitative characteristics of the effects of factors on individual organisms or their communities. These can be numerical indicators, for example, LD50, LC50 or mathematical equations of the “dose – effect” type. Data is searched using paper and digital literary sources and online resources using various search engines and chatbots. The database includes the following fields: The object of influence; Habitat; The influence factor; The characteristic (parameter) of the object according to which the impact of the factor is being assessed; Quantitative assessment of the impact: An indicator or equation of the “dose – effect” type); Comment; The source of the information and the first and last name of the person responsible for the calculations, if they have been performed. The database “MonoData” is part of the Factorial Ecology information system we are developing and is designed to identify the most dangerous man-made factors affecting the environment, as well as identify the most vulnerable specific organisms, ecosystem components and ecosystems as a whole. The database is pre-arranged in the form of a spreadsheet, as the most convenient form for further creation of a network resource. The necessary calculations are performed using the specialized statistical software package “Stadia” and the R language. Currently, the number of entries in the MonoData database exceeds 500.

It is assumed that the information system will be open (freeware), and the system will also be implemented in English and Chinese. As the experience of creating and operating international environmental systems, such as the well-known radioecological information system ERICA (Environmental Risk from Ionising Pollutants: Assessment and Management), has shown, this contributes to the popularization of the resource and its further development.

The equidosimetric approach can also be used in the construction of dynamic simulation models. In this case, it will be necessary to monitor the dynamics of man-made pollution indicators, for example, the concentration of ecotoxicants, and, if necessary, change priorities and take into account the dominance of certain impact factors. The initial information for such calculations can be obtained by using the MonoData database we are creating. This database can also be useful for calculating risks with a known type of interaction of factors among themselves, for example, when summing effects.

В статье обсуждаются проблема комбинированного техногенного загрязнения окружающей среды и возможности формализованного отображения воздействия факторов на биоту. Рассматривается применение в экологии эквидозиметрического подхода как одного из вариантов оценки опасности антропогенного влияния на биосферу в условиях недостаточного знания об особенностях сочетанного воздействия факторов. Реализация эквидозиметрического подхода при сравнительном анализе воздействия разных факторов на экосистемы в свое время наглядно была представлена Г.Г. Поликарповым в виде радиохемоэкологической, как ее назвал автор, концептуальной модели. В статье представлена модифицированная и дополненная нами современная версия модели, которая предназначена для сопоставления и оценки воздействия различных техногенных факторов не только на экосистемы, как это было в первоначальном варианте, но и на любой единичный живой организм или их совокупность. В качестве цифрового инструмента реализации эквидозиметрического подхода предлагается создать сетевой ресурс, содержащий необходимую количественную информацию. К настоящему моменту создана и активно пополняется база данных «MonoData», содержащая количественные характеристики воздействия факторов на отдельные организмы или их сообщества. Это могут быть показатели в численном виде, например ЛД50, ЛК50 или математические уравнения типа «доза – эффект». Поиск данных ведется по бумажным и цифровым литературным источникам и сетевым ресурсам с помощью различных поисковых систем и чат-ботов. База данных предварительно оформляется в виде электронной таблицы – наиболее удобной формы для дальнейшего создания сетевого ресурса. Необходимые расчеты выполняются с помощью специализированного статистического программного пакета «Stadia» и языка R. База данных «MonoData» входит в состав разрабатываемой нами информационной системы «Факториальная экология» и предназначена для того, чтобы выделять наиболее опасные техногенные факторы, воздействующие на окружающую среду, а также определять наиболее уязвимые конкретные организмы, компоненты экосистем и экосистемы в целом.

factorial ecologyequidosimetrydatabaseфакториальная экологияэквидозиметриябаза данныхИсследование проводилось в рамках НИОКТР № АААА-А21-121012290189-8, выполняемой по государственному заданиюFuma S., Miyamoto K., Takeda H., Yanagisawa K., Ichimasa Y., Saito M., Kawabata Z., Polikarpov G.G., 1998. Ecological effects of radiation and other environmental stress on aquatic microcosm. International Workshop on Comparative Effects of Health Effects on Environmental Toxicants Derived from Advanced Technologies. National Institute on Radiological Sciences: Abstracts, P. 21-22.Keirim-Marcus I.B. 1980. Equidosimetry, Atomizdat, Moscow, 191 p. (In Russian). [Кеирим-Маркус И.Б. 1980. Эквидозиметрия. М., Атомиздат, 191 с.]Mamikhin S. V. 2023. Approaches to formalizing the combined effects of technogenic factors, including ionizing radiation, on biota. Environmental Analysis & Ecology Studies. 11(1): 1221-1222. DOI: 10.31031/eaes.2023.11.000753Mamikhin S., Bugubaeva A., Lipatov D., Manakhov D., Paramonova T., Stolbova V., Shcheglov A. and Chashkov V. 2023. Reproduction of combined effects on ecological systems and their components in simulation models. Journal of Theoretical and Applied Information Technology, 101(21): 6978–6987.Polikarpov G.G. 2000. Radiochemoecology, coevolution and ecoethics of Reading in memory of N.V. Timofeev-Resovsky. EKOSI-Hydrophysika, Sevastopol, pp. 52-61. (In Russian). [Поликарпов Г.Г. 2000. Радиохемоэкология, коэволюция и экоэтика Чтения памяти Н.В. Тимофеева-Ресовского. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика,. С. 52-61.]Polikarpov G.G. 2000. The effect of nuclear and non-nuclear pollutants on marine ecosystems. In: Problems of radioecology and boundary disciplines – Zarechny (Trapeznikov A.V., Vovk S.M., eds.), 3: 16-25. (In Russian). [Поликарпов Г.Г. 2000. Действие ядерных и неядерных загрязнителей на морские экосистемы // Проблемы радиоэкологии и пограничных дисциплин – Заречный (ред. Трапезников А.В., Вовк С.М.) Вып. 3. C. 16-25.]Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop on Ecological Standardization and Equidosimetry for Radioecology and Environmental Ecology, Kiev, Ukraine, 14-20 April 2002.Tereshchenko N.N., Popovichev V.N., Stetsiuk A.P., Gulin S.B. 2014. Equidosimetric approach in studying the toxic effect of mercury on macrophytes on the example of the Black Sea alga Ulva rigida C. Agardh. Anthropogenic impact on aquatic organisms and ecosystems; Modern methods for studying the state of surface waters under anthropogenic stress. Yaroslavl, 2: 143-147. (In Russian). [Терещенко Н.Н., Поповичев В.Н., Стецюк А.П., Гулин С.Б. 2014. Эквидозиметрический подход в изучении токсического действия ртути на макрофиты на примере черноморской водоросли Ulva rigida C. Agardh // Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы; Современные методы исследования состояния поверхностных вод в условиях антропогенной нагрузки. Т. 2. Ярославль, С. 143-147.]Tereshchenko N.N., Vladimirov V.B. 2005. Equidosimetric comparesion of efficiency of effects of gamma-irradiation and chemical toxic agents (copper and phenol) on the red algae of the Вlack Sea. Equidosimetry. Netherlands: Springer, P. 73-78.Tsitsugina V.G. 2002. Equidosimetric approach to assessing the effects of radioactive and chemical pollution on natural populations of aquatic organisms. Add. NAS of Ukraine. 3: 204-208. (In Russian). [Цыцугина В.Г. 2002. Эквидозиметрический подход к оценке действия радиоактивного и химического загрязнения на природные популяции гидробионтов // Доп. HАН Украины. № 3. С. 204-208.]Tsytsugina V. 2005. An equi–dosimetric approach to the comparison of radiation and chemical effects on natural populations of aquatic organisms. (Equidosimetry, Brechignac F. and Desmet G., eds.), Springer, Netherlands, pp. 43-49.Volodin V.V., Epimakhov V.G., Mironenko R.I. 2018. Systematization of research results on the effects of ionizing radiation, migration and effects of radionuclides and heavy metals on the components of agroecosystems. No. 2018621801 dated November 16, 2018. (In Russian). [Володин В.В., Епимахов В.Г., Мироненко Р.И. 2018. Систематизация результатов исследований по воздействию ионизирующих излучений, миграции и действию радионуклидов и тяжелых металлов на компоненты агроэкосистем. № 2018621801 от 16 ноября 2018 г.] https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=DB&DocNumber=2018621801&TypeFile=html