Тварини-індикатори забруднення навколишнього середовища (стр. 4 из 6)
Наприклад: веснянки вважаються індикаторами дуже чистої води. Але деякі види веснянок, зокрема Nemoura cinerea, звичайні в мезотрофних, помірно забруднених водоймах. Говорити, що вода не забруднена на підставі того, що цей вид виявлений в пробі було б необачно.
Личинки комарів-звонців (сімейство Chironomidae) в багатьох методиках використовуються як організми-індикатори сильного органічного забруднення. Реально ж серед хірономід є немало видів, що мешкають тільки у чистих, насичених киснем водоймах. Їх присутність в пробі ніяким чином не говорить про забрудненість водойми органікою.
У пропонованих нижче методиках ця помилка коректується необхідністю розгляду комплексу видів і надвидових таксонів, а не одного таксона.
Велику роль для результатів біоіндикації стану водойми грає вибір тих груп живих організмів, які враховуються дослідником.
Річ у тому, що водні співтовариства дуже різноманітні і включають декілька крупних екологічних угрупувань, реакції яких на забруднення можуть серйозно розрізнятися. Це екологічні групи тварин: зоопланктон, зообентос, перифітон, нектон; і рослин: фітопланктон фітобентос. Кожна група організмів як індикатор має свої переваги і свої недоліки.
Так, співтовариства планктонних організмів (тобто пасивно ширяючих в товщі води) дуже швидко реагують на будь-які зміни її якості. Вони є як би "моментальним знімком" стану водойми.
Але методи біоіндикації, засновані на реакціях планктонних співтовариств застосовні перш за все для озер, і лише з великою обережністю – для проточних водойм.
Крім того, організми фітопланктону (водорості і синьо-зелені бактерії) не володіють достатньою чутливістю до фекального забруднення і важкими металами. Зоопланктон, у свою чергу, слабо реагує на зміни у водоймі концентрації сполук азоту і фосфору.
Організми бентоса (тобто що мешкають на дні водойми, в товщі донних осадків або в придонному шарі води), менш динамічно реагують на швидкі зміни рівня забрудненості. Зате, завдяки тривалому життєвому циклу багатьох донних тварин, їх співтовариства надійно характеризують зміни водного середовища за тривалі періоди часу.
Необхідно пам'ятати, що в своєму природному стані різні природні водойми можуть сильно відрізнятися один від одного. На водну флору і фауну впливають такі показники як глибина водойми, наявність і швидкість течії, кислотність води, каламутність, температурний режим, кількість розчиненої органіки, сполук азоту і фосфору.
На всі ці параметри впливає як антропогенне навантаження, так і природні процеси, що відбуваються у водоймах. Значить, для водойм різних типів в нормі буде характерний різний видовий склад і велика кількість гідробіонтів. Більш того, у водоймах з найбільш чистою водою кількість видів тварин і рослин звичайно нижча, ніж в тих водоймах, де органічні речовини, сполуки азоту і фосфору присутні в помірних концентраціях. Для багатьох водних організмів помірний рівень забруднення є оптимальним станом місця існування. Існують також «види-універсали», що володіють високою екологічною пластичністю і здатні переносити значні коливання ступені забрудненості водойми. Зрозуміло, що такі види не представляють інтересу для біоіндикації.
З цього виходить, що:
- для оцінки стану води за допомогою біологічних об'єктів необхідно вибирати надійний, перевірений метод, відповідний для даного типу водойми і поставлених завдань;
- потрібно чітко дотримуватися методики відбору і обробки проб;
- всі біологічні закономірності є закономірностями статистичними. Тому об'єм використовуваного матеріалу має бути достатньо великий.
І самі живі організми, і співтовариства, які вони утворюють, – надзвичайно складні системи. Будь-яка особина і будь-який вид в природі відчуває на собі вплив величезної кількості чинників і, в свою чергу, сам впливає на них. Все різноманіття цих зв'язків врахувати практично неможливо. Також важко передбачити і реакцію конкретного організму на зовнішній вплив: адже двох однакових організмів в природі не існує.
Тому не можна робити виводи про рівень забрудненості води на основі реакцій однієї особини тест-організма або одної-двох проб, узятих в досліджуваній водоймі. Не виключено, що вам попадеться «нетипова» особина стійкість якої до забруднення буде значно вища або нижча, ніж середня для організмів цього виду. Точно також і єдина відібрана в водоймі проба може бути узята в «нетиповому» місці. І всі виводи зроблені на основі таких «спостережень», будуть невірними.
Для попередньої діагностики якості води не можуть використовуватися будь-які тварини. Види-індикатори повинні відповідати необхідним вимогам, досліджень, що пред'являються специфікою. Біоіндикаторами можуть бути види, що мають широке розповсюдження в природі з великим ареалом і високою чисельністю популяцій. Види мають бути легко доступні для вилову і дослідження.
Існує багато методів визначення забрудненості водотоків по водним безхребетним, краще всього використовувати відразу декілька, які б грунтувалися на якісних показниках - що оцінюють таксономічне багатство, різноманітність організмів, і кількісно - оцінюючих чисельність організмів в пробі.
Відомо і застосовується досить багато (декілька десятків) методик оцінки якості води по складу макрозообентосу. Більшість з них мають два крупні недоліки: вимагають збору і обробки кількісних проб (дуже трудомістких і вимагаючих спеціального устаткування) і припускають визначення тварин до виду (зазвичай доступне лише для фахівців-систематиків).
Індекс сапробності. Як приклад приведемо індекс сапробності в модифікації Сладечека, один з найбільш популярних в гідробіології і прийнятий на озброєння в Гідрометслужбі України:
,де h - велика кількість кожного виду за 9-бальною шкалою, К - сапробність цього виду за 4-бальною шкалою (приведена в спеціальних довідниках). Як індикаторні види можуть використовуватися організми як бентоса, так і планктону.
Індекс Гуднайта-Уітлея. Цей показник обчислюється дуже просто, якщо є кількісні дані по макробентосу. Він дорівнює відношенню, в %, чисельності малощетинковых черв'яків (олігохет) до чисельності всього макробентоса. Вважається, що частка олігохет тим більша, чим сильніше забруднена вода і дно (більше органічних речовин). Індекс задовільно працює лише на м'яких грунтах (мулах і пісках), де взагалі можуть жити олігохети, і взагалі дуже чутливий до типу грунту.
Метод і індекс Вудівісса
Для біологічного аналізу забруднених вод по складу донних тварин найбільш простим і достатньо зручним представляється метод Вудівісса (1977), розроблений для р. Трент (Англія). Він заснований на зменшенні різноманітності фауни в умовах забруднення і на характерній послідовності зникнення з водойми різних груп тварин у міру збільшення забруднення. Цей метод припускає збір тільки якісних проб, без урахування великої кількості тварин, і допускає визначення тварин до рівня підрядів і родин.
Таблиця 1 Обчислення індексу Вудівісса
| Знайдені групи | Всього знайдено груп | |||||
| 0-1 | 2-5 | 6-10 | 11-15 | >15 | ||
| веснянки > 1 вида | – | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| 1 вид | – | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| поденки > 1 вида | – | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 1 вид | – | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| ручайники > 1 вида | – | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 1 вид | 4 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| бокоплав | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| водяний віслючок | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| трубочник або мотиль | 1 | 2 | 3 | 4 | – | |
| види с повітряним диханням | 0 | 1 | 2 | – | – | |
Список груп Вудівісса: планарії Tricladida (кожен вид), малощетинкові черв'яки Oligochaeta, п'явки Hirudinea, молюски Mollusca, вищі ракоподібні Malacostraca, веснянки Plecoptera, поденки Ephemeroptera, ручейники Trichoptera (кожне сімейство), вислокрилка Sialis, личинки хірономід Chironomidae, личинки мошок Simuliidae, інші личинки двокрилих Diptera, водні жуки Coleoptera, водні клопи Heteroptera, водні кліщі Hydracarina. Крім того, за окремі групи Вудвісс запропонував вважати олігохету Nais, поденку Baetis rhodani і хірономіду Chironomus thummi; проте, визначити ці таксони для неспеціаліста важко.
Значення індексу Вудвісса змінюється від 0 (найбільш забруднена вода) до 10 (вода вищої якості). Для обчислення індексу потрібно знайти відповідний рядок в таблиці 1 (рухаючись по ній зверху вниз – тобто саму верхню з відповідних рядків). Потім підрахувати загальне число знайдених груп із списку, що додається, і по правій частині таблиці знайти значення індексу.
Наприклад, в пробі не зустрінуто личинок веснянок, але зустрінуто 1 вид личинок поденок. Значить, нас цікавить 4-й зверху рядок в таблиці. Допустимо, крім того в пробі знайдені п'явки, равлики, водяний ослик, 2 сімейства ручейників і хірономіди – всього (рахуючи поденку) 7 груп. Відповідно, індекс Вудівісса дорівнює 6.
Загальне число груп Вудівісса потенційно досить велике (за рахунок необмеженого числа видів планарій і великого числа сімейств ручейників. На практиці, проте, число цих груп в пробі рідко перевищує 15. При неможливості визначення сімейств ручейників і видів планарій можна рахувати окремо кожну їх нову форму (зокрема, планарій різних кольорів і ручейників з різними типами хаток). Метод досить чутливий до об'єму проби (у загальному випадку рекомендується виловити не менше 50 тварин, інакше значення індексу може бути занижене).