Биоиндикационные методы определения занрязнений водоемов по комплексу беспозвоночных

      СОДЕРЖАНИЕ: 

1. Введение……………………………………………………………………….3
2. Биологический контроль санитарного состояния водоема………………...4
3. Методы биотестирования…………………………………………………….8

3.1 Оценка качества воды рек и озер по биотическому индексу……………..10

3.2 Определение сапробности водоема по методу Пантле и Букка …………12

3.3 Индекс Вудивисса…………………………………………………………..14

3.4 Индекс  видового разнообразия Маргалефа………………………………..16

3.5 Индекс  биоразнообразия Симпсона………………………………………..17

4. Заключение……………………………………………………………………19
5. Используемая литература……………………………………………………20

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      ВВЕДЕНИЕ. 

      Определение качества поверхностных вод, которое  осуществляется главным образом  с помощью методов физико-химического  анализа, представляет одну из сложнейших проблем экологического мониторинга. Это вынуждает экологов искать другие, малозатратные методы контроля состояния поверхностных вод.

      Методы  биоиндикации и биотестирования  имеют ряд преимуществ по сравнению  с методом физико-химического  анализа проб окружающей среды. Они  повышают достоверность оценки экологического состояния поверхностных вод, поскольку биоценозы формируются в определенных условиях, в определенных биотопах в течение длительного времени, они достаточно надежно отражают эти условия и позволяют судить об антропогенном воздействии на экосистемы, о динамике процессов самоочищения.

        Методы биоиндикации качества  водоемов основываются на способности  пресноводных моллюсков очищать  воду от загрязняющих веществ.  Например, моллюски, заселяющие один  квадратный метр донного ила  водоема, за сутки способны профильтровать до 280 м³ воды. Некоторые виды моллюсков могут жить в загрязненной воде, и это позволяет судить о чистоте воды по видимому разнообразию обитающих в данном водоеме моллюсков-биоиндикаторов. Так, катушку, перловицу и беззубку утиную можно найти только в водоемах с чистой водой, битинию, горошину, лужанку, прудовика, перловицу вздутую и физу - в водоемах со слабым загрязненной водой, а шаровку роговую- с умеренно загрязненной 
 
 
 
 

    БИОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ САНИТАРНОГО  СОСТОЯНИЯ ВОДОЕМА.

    Под биологическим методом понимается оценка состояния водоема по составу растительного и животного населения и тестам на токсичность. Преимуществом биологического метода перед другими является возможность показать не только единовременное состояние водоема, но также предшествующие условия, в которых развились обнаруженные биоценозы, а также состояние водоема в ближайшей перспективе.

    Организмы водоема относятся к планктону  и бентосу, ряд из них составляет перифитон. Наиболее характерными для  оценки загрязнения водоема являются бентос и перифитон. В состав биоценозов  бентоса входят все формы растений и животных, которые своей жизнью тесно связаны с дном водоема. Организмы зообентоса принято разделять в зависимости от размеров и способов лова на макробентос, мезобентос, микробентос. Фитобентос представлен в водоеме макрофитами (высшая водная растительность) и микроводорослями. В планктон включают те формы животных и растений, которые проводят всю жизнь во взвешенном состоянии в толще воды водоема. К фитопланктону принадлежат микроводоросли, к зоопланктону - животные.

      Любая водная экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, имеет  сложную систему подвижных биологических  связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Прежде всего, влияние антропогенных факторов, и в частности, загрязнения отражается на видовом составе водных сообществ и соотношении численности слагающих их видов. Биологический метод оценки состояния водоема позволяет решить задачи, разрешение которых с помощью гидрофизических и гидрохимических методов невозможно. Оценка степени загрязнения водоема по составу живых организмов позволяет быстро установить его санитарное состояние, определить степень и характер загрязнения и пути его распространения в водоеме, а также дать количественную характеристику протекания процессов естественного самоочищения.

      Планктон - совокупность живых обитателей водоема, не способных активно передвигаться  или медленно передвигающихся, но не противостоящих токам воды.

      Фитопланктон - совокупность растительных организмов водоема, не способных активно передвигаться, - важнейший компонент водных систем, активно участвует в формировании качества воды и является чутким показателем состояния водных экосистем и водоема в целом.

      Каждая  группа организмов в качестве биологического индикатора имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют границы ее использования при решении задач биоиндикации.

      Водорослям  принадлежит ведущая роль в индикации  изменения качества воды в результате эвтрофирования (заболачивания) водоема.

      Зоопланктон также достаточно показателен как  индикатор эвтрофирования и загрязнения (в частности органического и  нитратного) вод. Кроме этого, среди  зоопланктона встречаются и представители  патогенной фауны, ограничивающей использование водного объекта в целях водоснабжения.

      Простейшие  являются высокочувствительными индикаторами сапробного состояния водоемов.

      Зообентос - совокупность животных, обитающих  на дне и в придонных слоях  воды, служит хорошим индикатором  загрязнения донных отложений и придонного слоя воды. Наиболее достоверными индикаторами среди них служат легочные моллюски, особенно катушки и речные чашечки. Положительные результаты дает также оценка качества воды по личинкам насекомых. Свободно живущие личинки ручейников, а также поденок являются наиболее чувствительными организмами.

      Значение  макрофитов (высшая водная растительность) наиболее существенно при предварительном  гидробиологическом осмотре водных объектов. При загрязнении водоемов изменяется видовой состав, биомасса и продукция макрофитов, возникают морфологические аномалии, происходит смена доминантных видов, обусловливающих особенности ценоза. Данные по ихтиофауне важны при оценке состояния водного объекта в целом и, особенно при определении допустимых уровней загрязнения водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение.

      Зоны  сапробности. Под сапробностью принято понимать степень распада органических веществ в загрязненных водах. Распад органических загрязнений в водоеме приводит к потреблению кислорода и накоплению ядовитых продуктов распада (углекислота, сероводород, органические кислоты и др.). Способность организмов обитать в условиях разной степени сапробности объясняются потребностью в органическом питании и выносливостью к вредным веществам, образующимся в процессе разложения органического вещества.

      В полисапробной зоне водоема органических веществ много, кислорода нет. Здесь  происходит расщепление белков и  углеводов.

      В мезосапробной зоне нет неразложившихся  белков, есть сероводород, диоксид углерода и кислород. Происходит минерализация органических веществ. Есть различия между альфа - и бета-мезосапробной зонами. Вода в альфа-мезосапробной зоне умеренно загрязнена органическими веществами, есть аммиак и аминосоединения, кислорода мало. В бета-мезосапробной зоне органических загрязнителей мало; кроме аммиака есть продукты его окисления - азотная и азотистая кислоты, много кислорода.

      В олигосапробной зоне практически нет  растворенных органических веществ, кислорода  много, вода чистая.

    В водоеме сапробность развивается в двух противоположных направлениях. Первое - от чистого водоема к загрязненному: олиго-сапробность ® бета-мезосапробность ® альфа-мезосапробность ®   полисапробность. Второе - в обратном направлении - от загрязненного водоема к чистому, это результат процессов самоочищения (табл. 1).

 

Таблица 1.

Основная  характеристика зон  сапробности. 

 

    

    Чистые  водоемы населяют пресноводные моллюски, личинки веснянок, личинки мошек, двустворчатые моллюски-шаровки, битинии, лужанки, личинки стрекоз и пиявки.

    Чрезмерно загрязнение водоемы заселяют малощетинковые кольчецы, личинки комара-звонца и  ильиной мухи.

    При сбросе в водоем токсических веществ, содержащихся в промышленных сточных  водах, происходит угнетение и обеднение  фитопланктона. При обогащении водоемов биогенными веществами, содержащимися, например, в бытовых стоках, значительно  повышается продуктивность фитопланктона. При перегрузке водоемов биогенами возникает бурное развитие планктонных водорослей, окрашивающих воду в зеленый, сине-зеленый, золотистый, бурый или красный цвета ("цветение" воды). "Цветение" воды наступает при наличии благоприятных внешних условий для развития одного, редко двух-трех видов. При разложении избыточной биомассы, выделяется сероводород или другие токсичные вещества. Это может приводить к гибели зооценозов водоема и делает воду непригодной для питья. Многие планктонные водоросли в процессе жизнедеятельности нередко выделяют токсичные вещества. Увеличение в водоемах содержания биогенных веществ в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождаемые чрезмерным развитием фитопланктона, называют антропогенным эвтрофированием водоемов. 
 

    МЕТОДЫ  БИОТЕСТИРОВАНИЯ. 

    Проведение  биологических исследований имеет  свои особенности в стоячих и  текущих водоемах.

    Для изучения рек и ручьев большое  значение имеют перифитонные организмы, те, которые дают картину общего состояния воды за достаточно длительный промежуток времени, предшествующий исследованию. Быстрые колебания степени загрязнения воды плохо уловимы с помощью перифитона и для их наблюдения лучше подходят гидрохимические и бактериологические методы.

    Также случайные загрязнения местного характера легче всего могут повлиять на характер населения дна (т.е. организмов бентоса) в таких водоемах.

    Это обстоятельство заставляет при исследовании рек обращать внимание на быстрые  места их течения - перекаты, плотины  и т. д. Если мы хотим получить представление об общем состоянии реки, то станции необходимо выбирать именно здесь. Если же нас интересуют разовые или местные загрязнения необходимо исследовать обитателей дна в местах со слабым течением - в заводях, бочагах и т.п. После впадения в реку тех или иных загрязненных стоков последние сносятся течением вниз по реке и откладываются в более глубоких местах реки с замедленным течением.