Биоиндикация загрязнений водных экосистем

Биоиндикация  загрязнений водных экосистем

 

Биоиндикация  загрязнения водоемов по состоянию  популяций водных растений семейства рясковых

Водные растения, относящиеся  к семейству рясковых, используются в качестве биоиндикаторов, так как  они широко распространены и обладают высокой чувствительностью к загрязнению водной среды. Все рясковые плавают на поверхности или слегка погружены в воду. Отдельные растения представляют собой зеленую округлую пластину (щиток) размером 1-10 мм с дочерними щитками ("детками"), прикрепленными по бокам материнского щитка. Вырастая, "детки" отделяются и превращаются во взрослые растения, благодаря чему ряски быстро заполняют поверхность водоема.

По карте обследуемого района намечают точки сбора материала, причем, чем сильнее загрязнение, тем ближе друг к другу (0,5—1,0 км) они должны быть расположены. На мало загрязненных участках точки сбора могут быть удалены на расстояние 2-3 км друг от друга.

Обследование водоема  проводится в течение 2-4 дней Наиболее показательным периодом является первая декада июня, дополнительную работу можно повторить в середине июля или в конце августа - начале сентября.

Сбор материала проводится в бухточке или заливе со спокойным, замедленным течением. Ведром с поверхности приблизительно 0,5 м² собирается ряска. Растения (с помощью шумовки) переносятся в сосуд или полиэтиленовый пакет, содержащий необходимое количество воды из водоема.

Разбор пробы. Проба (или ее часть), содержащая примерно 150—200 растений, разделяется, но видам (рисунок 2).                    

Рисунок 2. Общий вид водных растений семейства рясковых:

а — многокоренник обыкновенный; б — ряска тройчатая; в — ряска горбатая

После разбора пробы  по видам производится подсчет:

а) числа растений (особей) каждого вида (одно растение — материнский щиток с прикрепленными к нему "детками", если они есть);

б) общего числа щитков (суммарное количество материнских щитков и "деток") каждого вида;

в)  числа щитков с  повреждениями (черные и бурые пятна  — некроз, пожелтение — хлороз, количество и размер пятен не учитываются).

Экспресс-оценка качества воды. При экспресс-оценке используется самый массовый вид растений (обычно ряска малая). Определение качества воды проводится по таблице 10.

 

Таблица 10. Определение класса качества воды

 

Щетки с повреждениями, %	Отношение щитков к особям
	0,1	1,3	1,7	2	2
0	1-2	2	3	3	3
10	3	3	3	3	3
20	3	4	3	3	3
30	4	4	3	3	3
40	4	4	4	3	3
50	4	4	4	3	-
50	4	4	4	-	-
50	5	5	-	-	-

 

Примечание. Первая колонка соответствует тем случаям, когда в целой пробе не удалось набрать 30 экземпляров даже наиболее массового вида. Условные обозначения: 1 - очень чистая вода; 2 - чистая; 3 -умеренно загрязненная; 4 - загрязненная; 5 - грязная;  "-" - комбинация, встречаемость которой исключается.

2.б Беспозвоночные  животные — биоиндикаторы загрязнения малых рек

Проблема загрязнения  малых рек — одна из наиболее острых в кризисной экологической ситуации большинства густонаселенных регионов Беларуси. Вода малых рек все чаще оказывается непригодной не только для питья, но и для хозяйственных нужд. Неочищенные сбросы промышленных предприятий, отходы животноводческих ферм, коммунально-бытовые стоки городов и поселков — далеко не полный перечень источников загрязнения вод малых рек.

Качество вод в естественных водоемах Беларуси оценивается в настоящее время по результатам химического, бактериологического и биологического анализов. Для их выполнения требуется сложное оборудование, длительное время и высокая квалификация сотрудников.

В последние десятилетия  осуществляется большой объем исследований влияния стрессоров на жизненные функции и выживаемость водных организмов. Предложен целый ряд методических разработок по использованию живых индикаторов для контроля качества воды.

Среди них для биоиндикации были выбраны наиболее характерные таксоны, т.е. конкретные представители систематических групп беспозвоночных, наличие которых в донных отложениях отчетливо характеризует уровень загрязнения воды. В качестве индикаторных групп выступают как отдельные виды, так и таксоны более высокого ранга: роды, семейства, отряды, классы типы, а также экологические группы (разные таксоны, объединяемые в одну группу по сходству экологии и биологии, входящих в нее видов).

Многие индикаторные организмы представлены насекомыми, находящимися в личиночной стадии. Поэтому для обследования рек следует выбирать периоды либо до вылета насекомых, либо после вылета, т.е. весну или начало осени.

Отбор и обработка проб для биологического анализа. Количество участков реки, выбираемых для исследования, определяется целями работы. Для проведения анализа качества воды на всем протяжении водотока, места отбора проб выбираются через равные интервалы от истока до устья. Если исследуется влияние конкретного источника загрязнения, то качество воды может определяться на небольшом числе участков ниже и выше по течению от него.

При выборе участков отбора проб следует учитывать ряд условий. На них не должно быть мелководий с  густой водной растительностью, а также затонов с застойной водой. И в том, и в другом случае донное население может значительно отличаться от такового на участках реки с нормальной скоростью течения воды.

Пробы грунта с обитающими в нем донными организмами отбирают с помощью специальных ловушек: закидной драги и сачкового скребка.

После каждого наполнения ловушек донным материалом пробы промываются непосредственно в этих же ловушках и помещаются в эмалированные емкости с крышками.

Отбор организмов из промытого  грунта обычно ведется на месте отбора проб. При этом небольшая порция грунта переносится в кювету с водой, и с помощью пинцета, животные перекладываются в баночки с 40 % -ным раствором формалина. На баночки наклеиваются этикетки. Допускается разбор проб и в лаборатории.

Определение класса качества речной воды. Определение уровня загрязнения воды по методу С.Г.Николаева производится с помощью шкалы (таблица 11), которая устанавливает 6 классов качества. Для каждого из них в ходе многолетних наблюдений были найдены свои индикаторные таксоны, которые в водах других классов встречаются

лишь изредка.

 

Таблица 11. Шкала качества воды

 

Индикаторные таксоны	Условная значимость каждого таксона в классе, единицы	Класс качества воды
Личинки веснянок  Личинки ручейника  рода риакофила	50	1-й очень чистая
Губки Плоские личинки поденок  Личинки ручейника рода нейреклепсис                Личинки вилохвосток	25,0	2-й чистая
Роющие личинки поденок Личинки ручейников при  отсутствии риакофил и нейреклепсисов     Личинки стрекоз красотки и плосконожки Личинки мошек  Водяной клоп Крупные двустворчатые  моллюски Моллюски-затворки	14,2	3-й удовлетворительно чистая
Личинки стрекоз при  отсутствии красотки и плосконожки                                                                   Личинки вислокрылок Водяной ослик  Плоские пиявки Мелкие двустворчатые  моллюски	20,0	4-й загрязненная
Мотыль (в массе)  Крыски (личинки мух-пчеловидок)                                            Трубочник (в массе) Червеобразные пиявки при  отсутствии плоских	25,0	5-й грязная
Макробеспозвоночные отсутствуют	-	6-й очень грязная

 

Так, личинки веснянок, характерные для вод 1-го класса, в более загрязненных водах 2-го класса встречаются редко, а в водах 3-го класса - практически никогда. Признаком же принадлежности воды к 6-му классу служит полное отсутствие крупных беспозвоночных. В таблице 11 кроме списка таксонов, соответствующих определенному классу вод, приводится условная значимость каждого из них. Эта величина нужна для последующей количественной оценки уровня загрязнения.

Для определения класса качества воды обследованного участка реки среди пойманных организмов отбираются представители индикаторных таксонов и их названия записывается в рабочую таблицу 12  в строгом соответствии с их положением в классах шкалы качества воды. Организмы, не относящиеся к индикаторным таксонам, не учитываются.

 

Таблица 12. Рабочая таблица определения качества воды

в реке_______________________

на участке______________________

 

Класс качества воды	Обнаруженные индикаторные организмы	Условная значимость таксонов в пределах класса, единицы	Количество обнаруженных таксонов	Суммарная значимость обнаруженных таксо- нов, единицы
1-й
2-й
3-й
4-й
5-й

 

После внесения в таблицу 12 всех обнаруженных в пробах индикаторных таксонов в каждом разделе (классе) второй графы подсчитывается число таксонов и умножается на величину условной значимости данной группы таксонов (графа 2 табл. 11). Найденная суммарная значимость таксонов заносится в графу 5 (табл. 12) в раздел соответствующего класса.

Класс качества воды на обследованном  участке определяется по максимальной классовой значимости одной из групп таксонов. Несколько возможных вариантов определения класса качества воды приводятся в таблице 13.

Таблица 13. Определение класса качества воды

 

Класс качества воды	Условная значимость каждого таксона в классе	Вариант
		1		2		3		4		5		6
		а	б	а	6	а	б	а	б	а	б	а	б
1-Й	50	1	50	2	100	-	-	-	-	-	-	1	50
2-й	25	2	50	-	-	-	-	2	50	-	-	4	100
3-й	14,2	7	99,4	1	14,2	-	-	28,4	-	-	5	71
4-й	20	3	60	2	40	-	-	3	60	-	-	3	60
5-й	25	-	—	-	—	4	100	1	25	-	-	-	-
6-й	—