Шкала загрязнений по индикаторным таксонам

Индикаторные таксоны	Эколого-биологическая полноценность, класс качества воды, использование
Личинки веснянок, плоские личинки поденок, ручейник - риакофилла	Очень чистая. Полноценная Питьевое, рекреационное, рыбохозяйственное.
Крупные двустворчатые моллюски (перловица), плавающие и ползающие ручейник-нейреклипсис, вилохвостки, водяной клоп	Чистая. Полноценная Питьевое, рекреационное, рыбохозяйственное, орошение, техническое.
Моллюски-затворки, горошинки, роющие личинки поденок, ручейники при отсутствии реакофиллы и нейреклипсис, личинки стрекоз плосконожки и красотки, мошки	Удовлетворительно чистая. Полноценная. Питьевое с очисткой, рекреационное рыбоводство, орошение техническое.
Шаровки, дрейсена, плоские пиявки, личинки стрекоз при отсутствии плосконожки и красотки, водяной ослик	Загрязненные. Неблагополучные. Ограниченное рыбоводство, ограниченное орошение
Масса трубочника, мотыля, червеобразные пиявки при отсутствии плоских, крыски, масса мокрецов	Грязные. Неблагополучные. Техническое.
Макробеспозвоночных нет	Очень грязные. Неблагополучные. Техническое с очисткой

 

 

ЭВТРОФИКАЦИЯ (эвтрофирование, евтрофикация) -повышение биопродуктивности водоемов в результате накопления в воде биогенных веществ под воздействием природных и главным образом антропогенных факторов. Биогенные компоненты поступают в природные экосистемы как водным, так и воздушным путем; так, сейчас в мире используется свыше 30 млн т/года мыла и детергентов (основанных на фосфатах). В эвтрофировании водоемов принимают участие два главных биогенных элемента — азот и фосфор, которые в значительных количествах поставляются в среду сельскохозяйственным производством (применение удобрений). Также важным источником фосфора в водные экосистемы служат атмосферные аэрозоли, образующиеся от выбросов в атмосферу золы предприятий теплоэнергетики; при сжигании городского мусора, содержащего много органических остатков; от выбросов заводов по производству удобрений и т.д. Много фосфора поступает в атмосферу (3700—6600 тыс. т/год) от такого антропогенного фактора, как эоловая эрозия почвенного покрова (Савенко, 1995). Только сжигание твердого ископаемого топлива поставляет в атмосферу до 60 тыс. т/год фосфора. Все это показывает, что поступление биогенных веществ из атмосферы в водные экосистемы представляет значительную приходную статью их баланса. Часто из атмосферы биогенных элементов (особенно фосфора) поступает больше, чем с речным (поверхностным) стоком.

Хотя эвтрофирование водоемов является естественным процессом, его развитие оценивается в рамках времени геологических масштабов. Так, если растительные остатки, отходы жизнедеятельности животных и человека возвращаются в исходную почву, то образуется замкнутый круговорот биогенных веществ. Однако за последние десятилетия человек резко увеличил использование биогенных компонентов, что в конечном счете нарушило имеющийся их круговорот и привело к возникновению процессов антропогенного эвтрофирования с весьма уменьшенным временным масштабом — до нескольких десятилетий и менее (рис. 75). Данный процесс охватил многие крупнейшие пресноводные озера Европы (Ладожское, Женевское, Балатон и др.), США (Великие Американские озера), Канады, Японии и др.

Рис. 75. Антропогенные воздействия на круговорот биогенных веществ в биосфере (по Б.Хендерсон-Селлерсу и др., 1990). Потоки: 1 — основной, 2 — второстепенный

По данным Б.Хендерсона-Селлерса и Х.Маркленда (1990) основными критериями для характеристики процесса эвтрофикации водоемов являются:

— уменьшение концентрации растворенного кислорода в водной толще;

— увеличение концентрации биогенных веществ;

— увеличение содержания взвешенных частиц, особенно органического происхождения;

— последовательная смена популяций водорослей с преобладанием сине-зеленых и зеленых водорослей;

— уменьшение проникновения света (или возрастание мутности воды);

— увеличение концентрации фосфора в донных отложениях;

— значительное увеличение биомассы фитопланктона (при уменьшении разнообразия видов) и т.д.

Изменения физико-химических и биологических параметров состояния конкретного водоема могут оказать влияние на характер трофических связей и состав гидробионтов. Так, увеличение поступления биогенных веществ (особенно азота и фосфора) в Великие Американские озера привело к их эвтрофированию, при этом особенно пострадали Эри и Мичиган; статус олиготрофного водоема пока сохранили оз. Гурон и Верхнее. В этих озерах произошла перестройка в трофических цепях: в фитопланктоне доминирующую приобрели сине-зеленые водоросли, а это в свою очередь привело к смене зоопланктона и в конечном итоге сказалось на составе ихтиофауны (американская селедка вытеснила высокосортные породы рыб хариуса, сига, головня). Аналогичные процессы происходят в Женевском, Ладожском, Балатоне и других крупных озерах суши (см. Воздействие на пресноводные водоемы). Интенсивно идут процессы эвтрофирования в крупнейшем озере Японии -Бива, в котором за последние годы биомасса фитопланктона возросла более чем в 10 раз. Обилие азота и фосфора в водной толще способствовало размножению перидиниевых водорослей, что привело к возникновению ежегодных «красных приливов» (с апреля по июнь). Цветение воды резко ухудшило ее качество и создало трудности для водоснабжения прилегающих населенных пунктов.

Иногда на активизацию процесса эвтрофирования (помимо поступления биогенных веществ) могут оказывать и другие антропогенные факторы. Например, создание Севано-Разданского ирригационно-энергетического комплекса (1936—1977 гг.) привело к значительному понижению (более чем на 18 м) уровня оз. Севан. Это в свою очередь повлекло рост биопродуктивности водоема и накопление автохтонного органического вещества в донных осадках. «Цветение воды» вызвало к жизни новый источник накопления запасов азота в водоеме — за счет фиксации атмосферного азота синезелеными водорослями, что и способствовало усилению эвтрофирования. Переход озера Севан в статус высокотрофного водоема привел к дестабилизации его экосистемы и к значительной перестройке структуры трофических связей гидробионтов (История озер..., 1991). Процессы эвтрофирования также охватили многие речные экосистемы (особенно малые реки), замкнутые и полузамкнутые морские бассейны. Особенно пострадало Балтийское море, в котором в 30-х годах в донных осадках отсутствовал сероводород, а в 1975 г. — площадь сероводородной зоны достигла 84 тыс. км². Как уже отмечалось, во многих морях участились «красные приливы», связанные с чрезмерным сбросом в них органических веществ и массовой вспышкой пирофитовых водорослей (динофлагеллят).

«Эпидемия» антропогенного эвтрофирования водных экосистем привлекла внимание к древнейшим организмам, появившимся еще в архее (2-3 млрд лет назад) — к сине-зеленым водорослям. В настоящее время их около 2000 видов, причем они вездесущи — широко распространены в водоемах, в почве и т.д. Основными их питательными веществами являются фосфор и азот, причем потребность в последнем они удовлетворяют за счет азотфиксации, а фосфор — только из воды. Продуктивность сине-зеленых водорослей в водоемах умеренной зоны всегда лимитировалась низкой концентрацией фосфора в воде, но так было до середины XX в. Бурное развитие промышленности, широкое применение минеральных удобрений, производство моющих средств (на фосфорной основе), отходы животноводства и многие другие антропогенные причины привели к резкому увеличению в водоемах биогенных веществ. Это привело к массовой вспышке сине-зеленых водорослей в водоемах и в конечном счете к их деградации (ухудшение качества воды, изменение состава гидробионтов, заморы рыб и др.).

Первое научное упоминание токсичного цветения в пресноводных водоемах Австралии, вызвавшего гибель овец, лошадей, свиней, собак, сделал в 1878 г. Дж.Френсис. С тех пор появилось множество свидетельств таких токсичных цветений в различных водоемах мира. Так, в нашей стране токсичность сине-зеленых водорослей во время их цветения установлена в Киевском водохранилище, на р. Днепр, в Куршском заливе Балтийского моря и т.д. Особенно им благоприятствуют в умеренных широтах подогрев воды в водохранилищах — охладителях и замедленный водообмен (они плохо переносят быстрые течения). По данным Н.А.Петровой и В.М.Чернаенко (1993), сине-зеленые водоросли в результате своей жизнедеятельности производят сильнейшие токсины (алкалоиды, низкомолекулярные пептиды и др.), которые сами не используют, но они, попадая в водную толщу, представляют опасность для живых организмов и человека. Токсины могут вызывать цирроз печени, дерматиты у людей, отравление и гибель животных. Поэтому основным ограничивающим фактором «цветения» сине-зеленых водорослей является уменьшение сброса биогенных веществ (в основном фосфора) в водные экосистемы. Поскольку эвтрофирование водоемов стало серьезной глобальной экологической проблемой, по линии ЮНЕСКО начаты работы по мониторингу внутренних вод, контролю за эвтрофированием водоемов земного шара.

Биоиндикаторы.

Хорошим биоиндикатором является водоросль Ностак сливовидный. Наличие этого вида говорит о чистой воде. Первый признак тревоги - измельчение и нарушение правильной округлой формы изумрудных " шаров" этой водоросли.

Бурное развитие других сине-зеленых водорослей, например, осциллятории - хороший индикатор опасного загрязнения воды органическими соединениями.

Лучший индикатор опасных загрязнений - прибрежное обрастание, располагающиеся на поверхностных предметах у кромки воды. В чистых водоемах эти обрастания ярко-зеленого цвета или имеют буроватый оттенок. Для загрязненных водоемов характерны белые хлопьевидные образования. При избытке в воде органических веществ и повышения общей минерализации обрастания приобретают сине-зеленый цвет, так как состоят в основном из сине-зеленых водорослей. При плохой с избытками сернистых соединений могут сопровождаться хлопьевидными налетами нитчатых серобактерий - теотриксов.

Хорошие результаты дает анализ бентосных (придонных) беспозвоночных. Оценка чистоты водоемов делается по преобладанию, либо отсутствию тех или иных таксонов.

Трубочник образует огромные скопления в илу сильно загрязненных рек, в незначительных количествах встречаются также на песчаных и каменистых грунтах более чистых рек.

Мотыль образует большие скопления в илу сильно загрязненных органическим веществом рек.

Крыска (эриталис) - это личинка мухи - пчеловидки из семейства журчалок. Крыска обитает в загрязненных органическим веществом водоемах с черным илом и сильным запахом сероводорода.

Фитопланктон

Животные и растения, обитающие в водоемах, в результате обмена веществ оказывают сильное влияние на состояние водоема и свойств воды.

Фитопланктон наиболее распространенная и хорошо изученная из всех экологических групп водорослей. Состав фитопланктона имеет большую видовую насыщенность. Анализ видового состава, обилия и количественного развития видов фитопланктона входят во все программы экологического мониторинга водоемов.

Изучение фитопланктона водоемов производится путем сбора проб на установленных станциях.

Для определения видового состава фитопланктона из пробы на предметное стекло наносится капля материала, закрывается покровным стеклом и анализируется под микроскопом. Идентификация видов осуществляется с помощью определителя.

Сине-зеленые водоросли - прокариотические организмы, встречаются повсеместно и могут обитать в таких экстремальных биотопах, как горячие источники и каменистые пустыни. Некоторые виды сине-зеленых водорослей могут вызвать токсичное " цветение" в эвтрофированных метообитаниях, представляющие опасность для человека и домашнего скота.

Диатомовые водоросли - микроскопические организмы, встречаются во всех видах вод. Образуют основную массу состава продуцентов в водоеме, они являются началом пищевой цепи. Их поедают беспозвоночные животные, некоторые рыбы и молодь. Массовое развитие некоторых диатомовых водорослей может иметь и отрицательные последствия (влияют на качество воды, вызывают гибель личинок рыб, забивая им жабры). Многие диатомеи можно использовать как индикаторы качества воды водоема.

Зеленые водоросли - один из самых обширных отделов водорослей, в котором имеются все известные у водорослей структуры, кроме амебоидной и тканевой.

Эвгленовые водоросли - Распространены исключительно в пресных водоемах, богаты органическими веществами, в клетках содержит многочисленные кроваво-красные гранулы. Пи массовом развитии эти виды образуют на поверхности воды налет: красный - на солнечном свету, зеленый в тени или после захода солнца, некоторые виды вызывают " цветение" воды, окрашивая ее в коричневый цвет.

Золотистые водоросли - преимущественно пресноводные водоросли, чаще всего встречаются в чистых водоемах. Обычно они развиваются в холодное время года.

Криптофитовые водоросли - наиболее обширные порядок криптомонодальные включает водоросли, распространенные в пресных водах и морях. Среди бесцветных криптомонадовых наиболее известен часто встречающийся в загнивающей воде род Хиломонас.

Динофитовые водоросли - существуют в пресных водах и в морях. Среди них существуют паразиты которые уничтожают личинок устриц, есть виды вырабатывающие яд, смертельный для рыб. Кроме, того разлагаясь после своего массового развития, так называемых " красных приливов" , они могут отравлять воду на многие километры вредными продуктами распада, взывая замор рыбы и других водных животных.

Желто-зеленые водоросли - большинство видов пресноводные, широко распространены в различных местообитаниях.

Количественный анализ фитопланктона

В реках и на мелководьях воду зачерпывают с поверхности в объеме 0, 5-1, 0 л.

Наиболее распространенным методом концентрирования фитопланктона является осаждение, а также метод фильтрации через мелкопористые мембранные фильтры. При осадочном методе сгущение фитопланктона проводят: пробу воды помещают в 0, 5 - 1, 0 литровые бутылки и консервируют их фиксатором. Через 3-4 дня отстаивания пробы в темноте воду над осевшим осадком осторожно по каплям сливают сифоном до 100 см³ пробы. За 2-3 дня до количественной обработки пробы разливают в мерные цилиндры и после отстаивания их в темноте доводят объем до 5-10 см³. Затем пробу переносят без потерь в пенициллиновые склянки и фиксируют 1-2 каплями 40% формалина.

В системе Гидромета концентрируют пробы методом мембранной фильтрации. Фильтрация проб осуществляется под слабым вакуумом в специальной воронке, укрепленной на колбе Бунзена, которая соединяется с насосом Камовского. Для фильтрации применяют мембранные фильтры 5 и 6 номера с диаметром пор 1, 2 и 2, 5 мкм соответственно. Фильтры перед применением кипятят в дистиллированной воде в течении 20-30 минут. Предназначенная для фильтрации проба в объеме 0, 5-1, 0 л не менее чем за 30 минут до фильтрации консервируется 5-10 каплями формалина или фиксатором, состоящим из двух растворов, до слабо-желтого цвета

Раствор 1: йодистый калий 10 г, вода дистиллированная 50см³, йод кристаллический 5 г

Раствор 2: хромовая кислота 5см³, ледяная уксусная кислота 10см³, формалин 40% 80см

Оба раствора готовят отдельно, затем сливают и хранят в темной склянке. Фильтр, вставленный в воронку, смачивают несколькими каплями дистиллированной воды. Пробу тщательно встряхивают и фильтруют через фильтр, при минимальном разрежении. Фильтрацию прекращают, когда воды над осадком уже нет, но поверхность фильтра еще влажная. Фильтр с осадком помещают в склянки из-под пенициллина, куда добавляют пипеткой 5-10см³ фильтрата. Затем осадок с фильтра счищают мягкой кисточкой и проба консервируется.

При подсчете численности водорослей используют счетные камеры Нажотта и др. Перед счетом одну каплю пробы тщательно перемешивают и одну каплю переносят в камеру. Равномерное перемешивание пробы проводят продуванием воздуха через пипетку с отпиленным концом. Камеру закрывают покровным стеклом и после оседания водорослей на дно проводят определение и подсчет всех обнаруженных видов водорослей, проводят измерение размеров их клеток для последующего вычисления биомассы. Для статистической обработки и установления биомассы доминирующих видов нужно, чтобы каждый из них был встречен не менее 100 раз.

Вычисление биомассы фитопланктона проводят методом суммирования биомасс популяций отдельных видов. Для этого надо установить среднюю массу клеток водорослей, составляющих популяцию в пробе. Для вычисления биомассы измеряют не менее 30 экземпляров водорослей каждого вида в каждой пробе с определением средних значений для популяции каждого вида. Найденный для каждой клетки объем (в мкм³) умножают на ее численность (в тысячах клеток на литр) и получают значение биомассы в мг/л или г/м³ воды.

Зоопланктон

Совокупность животных, населяющих толщу морских и континентальных водоемов и не способных противостоять переносу течениями. Зоопланктонное сообщество, как и другое сообщество водной экосистемы, характеризуется относительным постоянством видового состава, динамической устойчивостью, определенной присущей ему организацией. Изменение условий существования организмов отражается на видовом составе, количественных показателях, соотношении отдельных токсономических групп. Таким образом, заапланктон может служить хорошим показателем условий среды и качества воды водоемов.

Все разнообразие методов сбора зоопланктона сводится к двум вариантам:

1) методы, представляющие комбинацию водозачерпывания и одновременного отделения планктона от воды в самом водоеме, что осуществляется с помощью планктонных сетей и планктоночерпателей;

2) методы, представляющие комбинацию раздельного водозачерпывания и последующего отделения планктона от воды, что осуществляется или с помощью фильтрации, доставленной на поверхность воды через сетку, или посредством отстаивания.

Оценка численности и биомассы зоопланктона.

При камеральной обработке собранного материала следует пользоваться счетно-весовым методом. При этом в камере Богорова просчитываются все особи каждого вида. Мелкие организмы просчитываются в части пробы, отбираемой особыми штемпель-пипетками (объемом 0, 1-5мл). Для этого пробу необходимо довести до определенного объема в зависимости от обилия планктона. Объем просчитываемой части пробы зависит от ее плотности. Достоверные результаты получают, если в каждой просчитываемой порции число особей одного вида насчитывает не менее 50. Минимальное количество порций должно быть не меньше трех. Количество животных в пробе определяют как среднеарифметическое из всех просчетов. Для учета крупных или малочисленных организмов вся проба просчитывается под бинокуляром.

От определения числа организмов в пробе переходят к определению численности. Данные по численности должны бать представлены как количество организмов в единице объема или в столбе воды, сечение которого соответствует выбранной единице площади. Как правило, при сравнении численности зоопланктона в различных водоемах используются данные по числу экземпляров в единице объема, при сопоставлении результатов определения численности зоопланктона и фитопланктона, количество рыбы и так далее применяются величины средней численности под квадратным метром поверхности.

Биомасса зоопланктона определяется умножением числа организмов каждого вида на их индивидуальную массу.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: