Оценка экологического состояния реки Ирбит методом биоиндикации

                                             Материалы и методы 
Для выполнения работы использовалось сочетание теории с практикой.  
Практическая часть (отлов организмов и их определение) выполнялась на реке Ирбит.                                                                                                                             1. Отбор проб 
На этом этапе были выбраны 3 биотопа на небольшом участке реки Ирбит. С помощью сачка на биотопах были отловлены животные (от 6 до 11 видов в каждом). Для отлова животных использовались также: кювет, стеклянные банки с крышками, ложки.  
Сачок опускается в воду и скребком тщательно проводится по дну несколько раз. Также при помощи сачка отлавливаются животные в толще и верхних слоях воды. Содержимое сачка выкладывается в кювет с небольшим количеством  

воды; затем из массы донных осадков и растений ложкой выбираются водные

беспозвоночные, которые помещаются в отдельную банку с водой, набранной в данном биотопе.  
В каждом биотопе проводилось не менее 3 отловов.  
2. Определение организмов 
С помощью специальных определителей на базе учебного класса отловленные виды распознаются. Для этого необходимо внимательно рассмотреть каждое животное, чтобы выделить отличительные признаки и по ним при помощи определителя идентифицировать отловленные организмы.  
В определении выловленных организмов может быть погрешность, так как не все выловленные организмы могли быть определены до вида. Это связано с отсутствием качественных определителей и владением методикой работы с определителем на определенном уровне. Поэтому, общее число выловленных видов в действительности несколько выше. 
3. Описание организмов 
После определения с помощью учебной литературы составляются таблицы, в которых все отловленные виды распределяются на экологические группы и по трофическим уровням. 
В теоретической части работы можно выделить несколько этапов: 
1. Составление схемы экологических взаимосвязей обитателей водного биоценоза на примере реки Ирбит. Для этого на листе бумаги вычерчивалась схема вертикальной структуры водоёма, на которой показывалось распределение отловленных видов по экологическим группам. Стрелками обозначались трофические взаимосвязи обитателей данного биоценоза. 
2. Составление схемы пищевой цепи в водном биоценозе на примере реки Ирбит.

 
Для этого на листе бумаги выстраиваются  трофические уровни, в которые вносятся виды в соответствии с данными отловов. Построить пищевые цепи с указанием в них места каждого из отловленных организмов оказалось невозможно из-за большого количества пересечений видов между собой в разных пищевых цепях. 
3. Оценка экологического состояния исследуемого водоёма методом биоиндикации.  
 
Для оценки экологического состояния водоема использовался метод расчета биотического индекса (БИ), разработанный Ф. Вудивиссом в 1964 г. С помощью специальной шкалы для определения биотического индекса, основанной на наличии в водоёме индикаторных групп организмов, по наличию или отсутствию той или иной индикаторной группы определяется биотический индекс водоема. Чем выше показатель БИ, тем благоприятнее условия обитания организмов в данном водоёме в целом или его отдельных биотопах в частности. По данному показателю можно судить об относительной чистоте воды применительно к водным обитателям. Показатель БИ может изменяться от 1 (наименее благоприятные экологические условия) до 10 (наиболее благоприятные экологические условия).

                                            Результаты

 Таблица 1. Список обнаруженных (пойманных) организмов по биотопам (см. приложение №5) 
 
 

Комментарии к  таблице №1 (Список отловленных видов) 
 
Исходя из полученных данных видно, что наименьшее количество видов встречено в первом биотопе. Это объясняется несколькими причинами. Из-за большой скорости течения многие организмы сносятся вниз по реке. Высокая скорость течения не дает накапливаться органическому веществу, что сказывается на количестве корма. Также из-за сильного течения и практически полного отсутствия органического вещества на дне произрастание прибрежной и водной растительности сильно затруднено. Это создаёт дополнительные трудности водным организмам с точки зрения наличия укрытий и дополнительных поверхностей для закрепления в пределах данного биотопа. Небольшое количество видов может объясняться трудностями при проведении отловов. Большая глубина не позволила качественно обловить биотоп в разных частях. Основное количество видов было выловлено на небольшом удалении от берега. Однако абиотические условия практически не отличаются у кромки  
 

берега и на удалении от него, что позволяет  предположить высокую степень объективности  полученных данных.  
Наибольшее количество видов во втором биотопе может объясняться:

1. большим количеством  органического вещества, являющимся пищей; 
2. практически полным отсутствием скорости течения. 
 
Биотоп №2 наиболее удобен для проведения отловов. Поэтому нельзя считать результаты, полученные во втором биотопе аномальными и, скорее всего они объясняются наиболее качественными отловами в данном месте. 

 В каждом  из вышеуказанных биотопов имеется  достаточная глубина для нормального обитания организмов.  
  Видовое разнообразие – очень важное свойство экосистем. С ним связана устойчивость систем к неблагоприятным воздействиям. Разнообразие обеспечивает «подстраховку», дублирование устойчивости. Вид, присутствующий в числе единичных экземпляров, при неблагоприятных условиях для широко представленного вида, в том числе и доминантного, может резко увеличить свою численность и таким образом заполнить освободившееся пространство (экологическую нишу), сохранив экосистему как единое целое.  
 
 
 
 
 
 
 

Комментарии к схеме пищевых  цепей 
Как уже говорилось выше, любая экосистема включает несколько трофических уровней (звеньев пищевой цепи). Взаимосвязанный ряд трофических уровней представляет цепь питания или трофическую цепь. Из материалов исследования видно, что выловленные организмы распределяются по следующим трофическим уровням:  
- консументы первого порядка (3 видов),  
- консументы высшего порядка (6 видов),  
- редуценты (2 вида).  
Продуцентами в водных биоценозах, также как и в наземных экосистемах, являются зеленые растения. Это могут быть как фитопланктон, так и донные растения. 
Также как и в наземных экосистемах, пищевые цепи в водных биоценозах могут начинаться с мертвого органического вещества – детрита. Некоторые организмы могут относиться сразу к двум группам по типу питания, например, моллюск большой прудовик является и консументом первого порядка и редуцентом. Важно подчеркнуть, что цепь питания не всегда может быть полной. В ней могут отсутствовать растения (продуценты). Такая цепь называется детритной.  Исходя из положения: «разнообразие – синоним устойчивости», можно заключить, что экосистемы с более длинными и разветвленными пищевыми цепями питания характеризуются повышенной надёжностью и будут более устойчивы. Большое количество организмов, находящихся на одном трофическом уровне служит гарантией того, что в случае исчезновения какого либо вида его место в структуре пищевой цепи займёт другой вид и передача вещества и энергии не будет прервана.                                                           Таблица 2. Оценка экологического состояния реки Ирбит по биотическому

индексу                               

    Комментарии к таблице №2 (оценка экологического состояния водоёмов по биотическому индексу).

Прежде, чем давать оценку экологического состояния водоёмов, необходимо пояснить суть данной методики. Исходя из того, что разные группы водных беспозвоночных организмов по-разному реагируют на изменения экологической обстановки в проточных водоёмах, английский учёный Вудивисс подобрал индикаторные группы организмов, реагирующих на изменения, происходящие в водной среде обитания. Каждой группе организмов было присвоено определённое количество баллов. Чем больше балл, тем благоприятнее условия, в которых находятся данные организмы. Чем больше индикаторных групп присутствует в обследуемом водоёме, и чем выше балл каждой из них, тем выше благоприятность условий обитания организмов в данном водоёме. 
Согласно методике Вудивисса:                                                                             биотоп №1 получает от 0 до 2 баллов - он сильно загрязнен, относится к полисапробной зоне, водное сообщество находится в сильно угнетенном состоянии. Это объясняется тем, что в этом месте люди отдыхают, купаются, бросают мусор, моют транспортные средства, стирают вещи с использованием синтетических моющих средств.                                                                       Биотоп №2 получает  6- 7 баллов, что говорит о незначительном загрязнении водоема (бета- мезосапробный). Этот участок реки испытывает меньшую антропогенную нагрузку.                                                                                    Биотоп №3 получает 3-5 баллов, что говорит о средней степени загрязненности (альфа- мезосапробный). Это объясняется тем, что данный водоём (прибрежная лужа) является временным, образован в результате весеннего паводка, испытывает значительную антропогенную нагрузку.        

                                                     Выводы

  Результаты, полученные в ходе работы, позволяют сделать следующие выводы: 
      Обследуемые участки реки Ирбит испытывают антропогенные нагрузки в разной степени. Это подтверждается большим числом встреченных видов (биотоп №2) и незначительным количеством биотических групп (биотоп №1). Биоразнообразие является одним из основных показателей устойчивости естественных экосистем. Таким образом, наиболее устойчивым является биотоп №2.  
   Нахождение в водоёме нескольких индикаторных групп является подтверждением того, что условия обитания водных организмов вполне благоприятны (биотоп №2).  
    Разветвлённые пищевые цепи с большим числом взаимозаменяемых видов также служит показателем нормального состояния исследуемого участка водоёма.   В результате воздействия человека на водную среду ухудшается состояние водных экосистем, подтверждением чего является результаты исследования биотопов №1 и №3.