Биоиндикация

    Трудности отбора проб, включая и литоральную  зону, связаны с особенностями  поведения организмов в зависимости  от сезона, возраста и миграции во время  приливов. При разработке программ мониторинга следует брать широко распространенные в изучаемом районе виды. Это позволяет увеличить  число наблюдаемых станций и  изучаемых популяций, доступных  для исследования. Отбор относительно равномерно заселенных мест обитания выбранного вида является необходимой частью последующих шагов, связанных с разработкой методов отбора проб. Эти меры позволяют уменьшить влияние естественной изменчивости - эту вечную проблему отбора проб в биологии. При отборе видов для мониторинга следует отдавать предпочтение видам, представляющим различные трофические уровни. И чувствительные к потенциальным загрязнением, даже если они имеют ограниченное экологическое или промысловое значение, a также ключевые виды, если их роль в сообществе известна.

    Использование показателей популяционного уровня зависит от выбранных видов и  целей программы мониторинга.  Существуют такие показатели популяционного уровня:

    Ростовые  показатели. Данные об абсолютной или  относительной скорости роста можно  получить, изучая структуру популяции  или видов известного возраста. Поскольку  маркировку организмов проводить очень  трудно, лучше всего использовать такие виды, у которых образуются ежегодные метки.

    Воспроизводство, в частности изменение плодовитости особей, входящих в популяцию, может  свидетельствовать о нарушении  репродуктивного процесса. Этот показатель целесообразно использовать для  видов, которые: откладывают относительно небольшое число яиц. Распределение  и обилие видов. Распределение и  обилие являются особо ценными показателям  состояния популяции оседлых  видов, особенно при изучении градиента  загрязнения. B ряде случаев можно  использовать искусственные субстраты  для наблюдений за скоростью появления  обрастателей, их распределением и  обилием. Однако показатель обилия для  подвижных форм обладает больной  изменчивостью и низкой разрешающей  способностью, поэтому его ценность для мониторинга сравнительно невелика.

    Структура популяции. Для оценки этого показателя можно использовать методы определения  возрастных групп, которые в основном хорошо разработаны для двустворчатых  моллюсков. Виды с растянутым периодом икрометания или с резкими  изменениями скоростей роста  малопригодны для мониторинга. Максимальная чувствительность структурного показателя популяции достигается при наблюдении за изменениями динамики популяции.

    Биомасса. Биомасса - это структурный показатель, определение которого не представляет больших трудностей. Он бывает довольно постоянным для популяций бентоса, но обнаруживает заметную пространственную изменчивость, что ограничивает его  применение в программах мониторинга. Биомасса растет даже при небольших  количествах органики, поэтому заметные изменения среднего значения биомассы, вероятно, могут указывать на неблагоприятные  условия в морской среде.

    Обилие. Величина обилия меняется в больших  пределах, чем биомасса, если она  рассматривается для определенных размерных классов. Суммарное значение обилия, по-видимому, менее изменчиво, чем обилие отдельных популяций, по крайней мере, это справедливо  для мейофауны.

    Видовое разнообразие. Число видов в данном таксоцене обычно сильно зависят  от числа и размера взятой пробы. Измерение разнообразия основано на суммарном числе видов и особей и относительном обилии особей данного  вида.

    Число высших таксонов.

    Простым методом мониторинга может быть регистрация числа особей c определением их до рода, семейства или порядка. Например, обнаружено постепенное снижение числа таксономических групп  мейофауны в направлении от открытого  моря к загрязненным прибрежным возам  Южной бухты северного моря: на некоторых станциях оказалась всего  одна группа (нематоды) или две (нематоды и копеподы) по сравнению c десятью  группами на незагрязненных станциях прибрежных вод. Эти группы мейофауны  легко определяются, и их число  может служить в качестве полезного  показателя для мониторинга антропогенных  изменений.

    Трофическая структура. Трофическое положение  вида имеет важное значение для таких  процессов, как биоаккумуляция и  общий поток энергии в сообществе. Соотношение первичных продуцентов  или консументов может быть связано c сукцессией и стабильностью сообщества, a соотношение видов c различными типами питания может указывать на преобладающий  вид энергии, доступный сообществу.

    Сравнение сообществ. Методы сравнения сообществ  в пространстве и времени по своей  природе носят статистический характер. Многие методы сейчас широко используются и уже имеются в виде стандартных  вычислительных программ. 

    2.3 Экосистемный уровень

       Оценка воздействия загрязняющих веществ на экосистемном уровне, как показывает опыт, сводится к использованию данных, полуученых для уровней популяции или сообществ, из которых оно состоит. Структурной основой экосистемы являются неорганические и органические вещества, факторы среды (температура, свет, ветер и др.), продуценты, консументы и, редуценты. Сложные взаимозависимые процессы функционирования экосистемы осуществляются за счет потока энергии, пищевых цепей, круговорота питательных веществ, изменения разнообразия, развития и эволюции во времени и пространстве, продуктивным оказалось предварительное выяснение чувствительных звеньев экосистем, по которым можно судить о состоянии экосистем. 

 

3.Методики  оценки состояния  водоёма 

    3.1 Шкала и индексы  сапробности

    Сапробностыо  называется степень загрязненности водоёма органическими веществами, доступными редуцентам. B основную шкалу  сапробности положен принцип, отражающий степень оксифильности гидробионтов-индикаторов. Водоёмы и отдельные участки  их акватории классифицируются по степени  загрязненности органическими веществами следующим образом (ГОСТ 17. 1. З. 07-82): 
 • ксеносапробная зона (I класс чистоты) - вода “очень чистая”; 
 • олигосапробная зона (II класс чистоты) - вода “чистая”; 
 • бета-мезосапробная зона (III класс чистоты) - вода “слабо (умеренно) загрязнённая”; 
 • альфа-мезасапробная зона (IV класс чистоты) - вода “загрязнённая”; 
 • полисапробная зона (V класс чистоты) - вода “грязная”; 
 • гиперсапробная зона (VI класс чистоты) - вода “очень грязная”.

    Биологических переменных, характеризующих состояние  отдельных особей, группы организмов, целых попуцляий и экосистем, теоретически может быть бесконечное  число. Но среди них имеется относительно немного параметров, тесно связанных  с важнейшими показателями состояния  группы организмов или отдельных  особей. K важнейшим показателям  относятся прежде всего, признаки предетального  состояния организма или группы организмов, нарушение репродуктивных способностей, жизненного цикла и  некоторые другие. Наиболeе пoлнo вопросы мониторинга биологических  переменных были обсуждены весной 1979 г. нa семинаре в США. На семинаре было выделено семь секций: биохимия, физиология, паталогия, поведение, генетика, экология и биотестирование. [3] 

    3.2Биотический  индекс Вудивисса  (Индекс реки Трент)

    Один  из наиболее надёжных и широко используемых в мире методов биологической  оценки качества воды. Относительная  трудоёмкость и сложность работы с его помощью окупается высокой  достоверностью получаемых результатов.

    

    Индекс  Вудивисса учитывает сразу два  параметра бентосного сообщества: общее  разнообразие беспозвоночных и наличие  в водоёме организмов, принадлежащих  к «индикаторным» группам. В эти  группы объединены животные, характеризующиеся  определённой степенью сапробности. При  повышении степени загрязнённости водоёма представители этих групп  исчезают из него примерно в том  порядке, в каком они приведены  в таблице № 3.1

     
Таблица № 3.1

* —  кроме вида Baetis rhodani.

    Индекс  используется только для исследования рек умеренного пояса и даёт оценку их состояния по пятнадцатибалльной шкале.

    Методика  Вудивисса не требует определить всех пойманных животных с точностью  до вида (это бывает трудно сделать  даже профессионалу). Достаточно определить количество обнаруженных в пробах «групп»  бентосных организмов. За «группу» принимается:

    -любой вид плоских червей;

    -класс малощетинковые черви;

    -любой вид моллюсков, пиявок, ракообразных, водяных клещей;

    -любой вид веснянок, сетчатокрылых, жуков;

    -любой род поденок кроме Baetis rhodani;

    -любое семейство ручейников;

    -семейство комаров-звонцов (личинки) кроме Chironomus sp.;

    -личинки мошки (семейство Simuliidae);

    -каждый известный вид личинок других летающих насекомых.

    Определив количество обнаруженных в пробе  групп, находим соответствующий столбец таблице 3.1.

    На  перекрестке найденных нами столбца  и строки в таблице находим  значение индекса Вудвисса, характеризующее  исследуемый водоём.

    Если  водоём получает от 0 до 2 баллов — он сильно загрязнён, относится к полисапробной  зоне, водное сообщество находится  в сильно угнетённом состоянии. Оценка 3–5 баллов говорит о средней степени  загрязнённости (альфа-мезосапробный), а 6–7 баллов — о незначительном загрязнении водоёма (бета-мезосапробный). Чистые (олигосапробные) реки обычно получают оценку 8–10 баллов, а особенно богатые  водными обитателями участки  могут быть оценены и более  высокими значениями индекса. 

    3.3Индекс Майера

    Это более простая методика, основные преимущества которой: никаких беспозвоночных не нужно определять с точностью  до вида; методика годится для любых  типов водоёмов. Метод использует приуроченность различных групп  водных беспозвоночных к водоёмам с  определённым уровнем загрязнённости. Организмы-индикаторы отнесены к одному из трёх разделов (таблица 3.2). 

    Таблица 3.2. Индекс Майера

 

    Нужно отметить, какие из приведённых в  таблице индикаторных групп обнаружены в пробах. Количество обнаруженных групп из первого раздела таблицы  необходимо умножить на три, количество групп из второго раздела —  на два, а из третьего — на один. Получившиеся цифры складывают. Значение суммы  и характеризует степень загрязнённости водоёма. Если сумма более 22 — вода относится к первому классу качества. Значения суммы от 17 до 21 говорят  о втором классе качества (как и  в первом случае, водоём будет охарактеризован  как олигосапробный). От 11 до 16 баллов — третий класс качества (бета-мезосапробная  зона). Все значения меньше 11 характеризуют  водоём как грязный (альфа-мезосапробный  или же полисапробный). 

    3.4 Олигохетный индекс Гуднайт-Уотлея