Биотические индексы. Индекс Трента.

Дорогие друзья!

Приведенная ниже информация должна помочь тем, кто хочет определить качество воды пресноводного водоема.

Надеемся, что вам известно: произвести эту оценку можно с помощью приборов, а можно – с помощью живых организмов, обитающих в водоеме. Такие способы называется биоиндикацией.

Они основываются на том, что разные организмы обладают разной чувствительностью к загрязнению воды. Поэтому по “набору” обитающих в водоеме организмов можно судить о степени его загрязненности.

Существуют очень точные методы биоиндикации. Но работать по ним могут лишь специалисты, знающие водных обитателей “в лицо”. Есть довольно простые методы. Но результат работы по ним весьма ненадежен. Мы выбрали для работы два метода, которые в наилучшей пропорции сочетают эти важные свойства: простоту и точность оценки.

И все же, мы должны предупредить вас: невозможно на нескольких страницах поместить всю информацию, необходимую для точной оценки состояния водоема. Здесь мы приводим удобную, но сильно упрощенную схему работы. Полученные с ее помощью данные могут считаться лишь рабочей, предварительной оценкой.

Но и предварительная оценка – это тоже очень важно.

Итак, какие задачи необходимо решить для определения качества воды пресноводного водоема?

1. Надо четко понять, что мы изучаем. Для этого приведен план описания водоема.

2. Опыт работы на водоемах показывает, что прежде чем начать изучение водного организма, его нужно поймать. Для этого описан способ отбора проб.

3. Теперь надо понять, кого же мы поймали. В этом вам поможет специальная литература, список которой приводится ниже. Для этого предназначена и схема-определитель, которая издана и распространяется среди активных участников “Экологического Содружества”.

4. Определив организмы, можно оценить состояние водоема.

Помните: научным фактом считаются только те данные, которые записаны в дневник наблюдений. Поэтому тщательно записывайте все то, что делаете и видите.

Биотические индексы. Индекс Трента.

1. План описания водоема:

Работу на водоеме необходимо начать с его подробного описания.

В такое описание входят: 

    • размеры водоема (ширина реки, длина и ширина озера или пруда), 
    • его глубина (по крайней мере — глубины на исследуемом участке водоема), 
    • скорость течения,
    • типы донных грунтов (каменистый, песчаный, илистый, глинистый, гниющие растительные остатки), 
    • прозрачность воды,
    • температура воды у поверхности и в придонном слое,
    • характеристика береговой линии (крутизна и материал склонов, характер прибрежной растительности), 
    • характер антропогенного воздействия на прибрежную зону (наличие пляжей, строений, промышленных предприятий, дорог, свалок, стоков), 
    • наличие и характеристики притоков,
    • степень развития водной растительности и ее видовой состав.

Когда описание водоема будет составлено и занесено в дневник наблюдений, можно приступить к отлову водных организмов.    

Как отлавливать водные организмы?

Чтобы получить достоверную информацию о водоеме, нам нужно собрать максимально разнообразную добычу. В ней должны быть представлены донные животные, активно плавающие организмы и обитатели зарослей водной растительности. Для их поимки используют специальную банку и сачок. Дополнительно осматривают водные растения, камни и коряги.Для отбора донного грунта на небольшой глубине можно применять крупную консервную банку с диаметром дна не менее 10-15 см. С одной ее стороны крышка полностью удаляется, а острые края оббиваются молотком — чтобы убрать оставшиеся полоски жести. С противоположной стороны в дне банки делается несколько отверстий для прохода воды.

Биотические индексы. Индекс Трента.

Банку вкручивают днищем вверх в мягкий донный грунт на глубину 10-15 см (на каменистом грунте пробу с помощью банки взять не удастся), после чего аккуратно переворачивают и вытаскивают на берег. 

Вынутый грунт необходимо промыть. Для этого лучше всего подходят специальные зерновые сита. Если таких сит нет, можно использовать дуршлаг, что менее удобно. Хорошее сито можно легко изготовить самим, натянув на круглую или прямоугольную рамку размером 20 на 20 см синтетическую сетку, которую используют летом на окнах для защиты от комаров. 

Сито с вынутым грунтом наполовину погружают в воду и встряхивают энергичными, но аккуратными движениями до тех пор, пока вода в сите станет относительно прозрачной. Оставшихся в сите животных вместе с крупными частицами грунта вытряхивают в светлую фотографическую кювету или тазик с 2-3 сантиметровым слоем воды и приступают к определению.

Для получения достоверных данных об обитателях некрупного водоема необходимо взять не менее 5 подобных проб.

Кроме банки нужно использовать для сбора организмов сачок. Диаметр входного отверстия сачка должен быть не менее 25-30 см, а длина матерчатого конуса — в 2,5 раза больше. Для изготовления сачка удобно использовать плотную бязь.

Обыкновенная марля не годится из-за своей недостаточной прочности. Место крепления матерчатого конуса к обручу сачка рекомендуется обшить полоской плотной ткани — это продлит срок его службы.

Сачок насаживается на рукоятку длиной 1,5-2 метра. 

Сачком производятся движения, похожие на движения косы при кошении травы, причем вести сачок нужно против течения.

По возможности следует проводить им ближе ко дну, по зарослям водной растительности, у камней. После каждого взмаха сачок вынимается, и пойманные организмы вытряхиваются в кювету.

Если в сачок попало значительное количество грунта, его необходимо промыть на сите или в самом сачке. 

Нужно обязательно поискать животных на растениях, камнях и корягах, поднятых со дна водоема. При подъеме донных предметов лучше прямо под водой положить их в сетку сачка, иначе в процессе подъема многие животные могут быть утеряны.

Растения, камни из сачка и мелкие коряги перекладывают в кювету и внимательно осматривают со всех сторон.

После того, как организмы пойманы, производится их определение. Для этого необходимо внимательно рассмотреть весь находящийся в кювете или тазике улов. При этом вам будет необходима лупа (а лучше две: 3-х и 7-10 кратные). Замеченных животных пинцетом вынимают из кюветы и сажают в небольшие емкости с водой (чашки Петри, баночки из-под лекарств).

Разные животные (пиявки, двустворчатые моллюски, личинки насекомых) сажаются в разные баночки. Так их легче сосчитать и труднее потерять что-либо из улова. Особенно важно отсадить отдельно крупных животных (моллюсков) и хищников — они могут раздавить или съесть своих соседей.

Для ловли мелких животных можно использовать пипетку, а быстро плавающих удобно отлавливать из кюветы при помощи чайной ложки.

Биотические индексы. Индекс Трента.

  • Когда все организмы будут рассажены по банкам, можно приступать к определению их видовой принадлежности.

Оценка состояния водоема

Биотический индекс Вудивисса (Индекс реки Трент)

Индекс Вудивисса учитывает сразу два параметра бентосного сообщества: общее разнообразие беспозвоночных и наличие в водоеме организмов, принадлежащих к «индикаторным» группам. При повышении степени загрязненности водоема представители этих групп исчезают из него примерно в том порядке, в каком они приведены в таблице 1.

Индекс используется только для исследования рек умеренного пояса и дает оценку их состояния по пятнадцатибалльной шкале. Методика непригодна для оценки состояния озер и прудов. Для оценки состояния водоема по методу Вудивисса нужно: 

1. Выяснить, какие индикаторные группы имеются в исследуемом водоеме. Поиск начинают с наиболее чувствительных к загрязнению индикаторных групп: веснянок, затем поденок, ручейников и т.д.

— именно в таком порядке индикаторные группы расположены в таблице. Если в исследуемом водоеме имеются личинки веснянок (Plecoptera) — самые «чуткие» организмы, то дальнейшая работа ведется по первой или второй строке таблицы.

По первой — если найдено несколько видов веснянок, и по второй — если найден только один.

Если нимф веснянок в наших пробах нет — ищем в них личинок поденок (Ephemeroptera) — это следующая по чувствительности индикаторная группа. Если они найдены, работаем с третьей или четвертой строкой таблицы (опять же по количеству найденных видов). При отсутствии нимф поденок обращаем внимание на наличие личинок ручейников (Trichoptera), и т.д.

2. Оценить общее разнообразие бентосных организмов. 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:

  1. — любой вид плоских червей, моллюсков, пиявок, ракообразных, водяных клещей;
  2. — любой вид веснянок, сетчатокрылых, жуков, любой вид личинок других летающих насекомых;
  3. — класс малощетинковые черви;
  4. — любой род поденок кроме Baetis rhodani;
  5. — любое семейство ручейников;
  6. — семейство комаров-звонцов (личинки) кроме вида Chironomus sp.;
  7. — Chironomus sp.;
  8. — личинки мошки (семейство Simuliidae).
  9. Определив количество обнаруженных в пробе групп, находим соответствующий столбец таблицы. 

ТАБЛИЦА 1. БИОТИЧЕСКИЙ ИНДЕКС ВУДИВИССА  

Наличие видов-индикаторов Кол-во видов-индикаторов Общее количество присутствующих групп бентосных организмов.
0 – 1 2 – 5 6 — 10 11 — 15 16 — 20 более 20
Личинки веснянок  (Plecoptera) более 1 1 вид — — 7 6 8 7 9 8 10 9 11 — … 10 — …
Личинки поденок (Ephemeropra)* более 1 1 вид — — 6 5 7 6 8 7 9 8 10 — … 9 — …
Личинки ручейников (Trichoptera) более 1 1 вид — 4 5 4 6 5 7 6 8 7 9 — … 8 — …
Бокоплавы  3 4 5 6 7 8 — …
Водяной ослик (Asellus aquaticus) 2 3 4 5 6 7 — …
Олигохеты или личинки звонцов 1 2 3 4 5 6 — …
Отсутствуют все приведенные выше группы 0 1 2

* — кроме вида Baetis rhodani

3. На перекрестке найденных нами столбца и строки в таблице находим значение индекса Вудивисса, характеризующее исследуемый водоем.     Если водоем получает от 0 до 2 баллов — он сильно загрязнен, относится к полисапробной зоне, водное сообщество находится в сильно угнетенном состоянии.

Оценка 3-5 баллов говорит о средней степени загрязненности (альфа-мезосапробный), а 6-7 баллов — о незначительном загрязнении водоема (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.

Индекс Майера

Это более простая методика, основные преимущества которой: никаких беспозвоночных не нужно определять с точностью до вида; методика годиться для любых типов водоемов. Метод использует приуроченность различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности. Организмы-индикаторы отнесены к одному из трех разделов:

ТАБЛИЦА 2.

ИНДЕКС МАЙЕРА  

Обитатели чистых вод Организмы средней степени чувствительности Обитатели загрязненных водоемов
Личинки веснянок

  • Личинки поденок
  • Личинки ручейников
  • Личинки вислокрылок
  • Двустворчатые моллюски
Бокоплав 

  1. Речной рак
  2. Личинки стрекоз 
  3. Личинки комаров — долгоножек 
  4. Моллюски-катушки,
  5. моллюски-живородки
Личинки комаров-звонцов

  • Пиявки
  • Водяной ослик 
  • Прудовики
  • Личинки мошки 
  • Малощетинковые черви

Нужно отметить, какие из приведенных в таблице индикаторных групп обнаружены в пробах. Количество обнаруженных групп из первого раздела таблицы необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела — на 2, а из третьего — на 1. Получившиеся цифры складывают. Значение суммы и характеризует степень загрязненности водоема.

  Если сумма более 22 — вода относится к 1 классу качества. Значения суммы от 17 до 21 говорят о втором классе качества (как и в первом случае, водоем будет охарактеризован как олигосапробный). От 11 до 16 баллов — 3 класс качества (бета-мезосапробная зона).

Все значения меньше 11 характеризуют водоем как грязный (альфа-мезосапробный или же полисапробный).  

  1. Классы качества воды и соответствующие им показатели загрязненности водоема.
Класс качества воды Состояние водоема Аммонийный азот мг/л

  • Азот
  • нитратов
  • мг/л

Фосфаты мг/л Кислород (% насыщения) БПК5

мг/л

Coli-индекс

(колоний на мл)

Индексы и классы качества
вод

Из “Руководства по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем”
под редакцией проф. В. А. Абакумова. СПб.: Гидрометеоиздат. 1992.  В санитарной гидробиологии под сапробностью понимают способность организмов
жить при большом содержании органических веществ в среде.

Сапробность является
функцией как потребностей организма в органическом питании, так и устойчивости
возникающих при разложении органических соединений ядовитых веществ: H2S,
CO2, NH3, H+, органических кислот.

 

Установлено, что фактически в ряду олигосапробы — мезосапробы — полисапробы
возрастают не только специфическая стойкость к органическим загрязняющим
веществам и к таким: их последствиям, как дефицит кислорода, но и их эврибионтность,
т.

е способность существовать при очень различных условиях среды Это положение
значительно расширяет возможности использования сапробиологического анализа.
Поэтому термин “сапробность” в последнее время употребляют, когда говорят
о степени общего загрязнения вод.

Тем не менее для оценки общего загрязнения
поверхностных вод в современных ситуациях, например в случае токсического
загрязнения или антропогенного увеличения минерализации, использование
только одного сапробиологического анализа оказывается уже недостаточным. 

В системе Роскомгидромета для оценки сапробности воды по организмам
перифитона рекомендуется применять метод индикаторных организмов Пантле
и Букка в модификации Сладечека.

Данный метод учитывает относительную частоту
встречаемости (обилие) гидробионтов h и их индикаторную значимость
s
(сапробную валентность).

Индикаторную значимость s и зону сапробности
определяют для каждого вида по спискам сапробных организмов СЭВ. 

Обе величины (h и s) входят в формулу для вычисления индекса
сапробности. 


Для статистической достоверности результатов исследования необходимо, чтобы
в пробе содержалось не менее 12 индикаторных видов с общей суммой частоты
встречаемости (обилия) ,
равной 30. 

Индекс сапробности указывают с точностью до 0,01. Для ксеносапробной
зоны он находится в пределах 0-0,50; олигосапробной — 0,51-1,50; β-мезосапробной
— 1,51-2,50; α-мезосапробной — 2,51-3,50; полисапробной — 3,51-4,00. 

Наряду с зонами сапробности, устанавливаемыми для водных объектов на
основе сапробиологического анализа, существуют зоны повышенной трофности,
зоны обеднения, частичной или полной деградации исходных биоценозов, мертвые
зоны и др. Выявление и описание зон возможно при использовании других формальных
методов, а также абсолютных биологических данных о видовом составе и структуре
перифитонных сообществ. 

Методы оценки
качества вод, основанные на применении отдельных крупных таксонов зообентоса

Метод крупных таксонов широко применяется в практике гидробиологического
мониторинга благодаря простоте вычислений, отсутствию трудоемких таксономических
определений. Теоретическим обоснованием и условием универсальности метода
является повсеместное распространение используемых таксонов в водоемах
разных типов с разным уровнем загрязнения.

Такими группами являются олигохеты
и личинки хирономид. 

Классический вариант олигохетного индекса (ОИ) впервые был предложен
Гуднайтом и Уитлеем в 1961 г. ОИ рассчитывается как отношение численности
олигохет к общей численности организмов в пробе.

При этом состояние реки
считается хорошим, если ОИ меньше 60%, сомнительным при ОИ в пределах 60-80%,
река тяжело загрязнена, если ОИ превышает 80%. 

Э. А. Пареле применила ОИ для малых рек Латвии, ранжировав его в соответствии
с классификацией качества
вод С. М. Драчева.

На основании значений модифицированного ОИ, названного
коэффициентом D, Пареле было выделено шесть групп в исследованных
водотоках: очень чистая — 0,01-0,16 (или 1-16%); чистая — 0,17-0,33 (17-33%);
умеренно загрязненная — 0,34-0,50 (34-50%); загрязненная — 0,51-0,67 (51-67%);
грязная — 0,68-0,84 (68-84%); очень грязная — 0,85-1 (свыше 85%). 

В условиях Русской равнины для крупных рек хорошо зарекомендовал себя
другой метод Пареле, основанный на отношении численности олигохет семейства
тубифицид к суммарной численности всех олигохет: 


где t — численность тубифицид, O — численность всех олигохет. По
значениям D2 для рек Латвии были выделены: сильно загрязненные
воды (0,8-1,0); загрязненные (0,55-0,79); слабо загрязненные (0,3-0,54);
относительно чистые (меньше 0,3). В малых быстротекущих водотоках с разнообразной
донной фауной предлагается использовать коэффициент D1 ,
— соотношение численности тубифицид и всего бентоса в пробе. 

Для оценки состояния внутренних вод Европейского Севера предложен информационный
индекс сапробности Is

Биотические индексы. Индекс Трента.,
где Is — индекс сапробности олигохет; Nt
— средняя численность Tubifex tubifex, Nh — средняя численность
Limnodrilus
hoffmeisteri, Nf
— средняя численность Spirosperma ferox;
N
о — средняя численность всех олигохет в биотопе. 

Значения характеризуют загрязненность вод следующим образом: сильно
загрязненные воды (0,9-1,0); загрязненные воды (0,5-0,89); слабо загрязненные
воды (0,3-0,49) чистые и относительно чистые воды. 

Е. В. Балушкина предложила оценивать загрязненность воды по соотношению
численности представителей отдельных подсемейств хирономид с помощью индекса 


где aT , aCh и aO — вспомогательные
величины соответственно для подсемейств Tanypodinae, Chironomae, Orthocladiinae.
Вспомогательные величины рассчитываются по сумме численности N представителей
каждого из подсемейств, выраженной в процентах от общей численности хирономид
и слагаемого 10, иначе говоря, a=N+10. Подобранное эмпирически
число 10 ограничивает пределы возможных значений, определяя оптимальное
соотношение градаций индекса и степени его чувствительности. 

Влияние относительной численности особей подсемейства Chironominae
снижено вдвое на том основании, что в наиболее чистых водах относительная
численность Orthocladiinae + Diamesinae приближалась к 100% (без
учета зарослевых форм), в наиболее грязных относительная численность Tanypodinae
также
составляла 100%. Тенденция же увеличения относительного количества
Chironominae
по
мере загрязнения выражена в меньшей степени и их индикаторное значение
в целом ниже, что и нашло отражение в уменьшении . 

Значения индекса K от 0,136 до 1,08 характеризуют чистые воды;
1,08-6,5 — умеренно загрязненные; 6,5-9,0 — загрязненные, 9,0-11,5 — грязные. 

Для оценки
качества вод возможно использование любых других экспрессных методов,
разработанных для отдельных регионов или водоемов. Так, например, отсутствие
олигохет позволяет отнести средний участок р. Ангары к особо чистому классу
вод. Если в пробе появляются олигохеты, рассматривается соотношение обилия
гаммарид и олигохет.

Если гаммарид больше, чем олигохет, это I класс вод.
Далее сравнивается соотношение обилия Naididae, Tubifex tubifex
и Limnodrilus. Если Naididae больше, чем T. tubifex +
Limnodrilus
, вода относится ко II классу, если суммарное обилие T.
tubifex
и Limnodrilus равно или более 90% от общего обилия организмов
— это III класс.

Если в пробе присутствуют одни олигохеты — это IV класс
вод. 

Использование различных региональных методов возможно в качестве вспомогательных
методов оценок состояния контролируемых водных экосистем и должно сопровождаться
обязательным обоснованием их применения (ссылки на литературные источники,
многолетние данные собственных наблюдений и др.). 

Биотический индекс

В системе Роскомгидромета для оценки
качества вод по показателям зообентоса наибольшее распространение получил
метод расчета биотического индекса для р.Трент (БИ), разработанный Ф. Вудивиссом
в 1964 г.

В основу метода положено упрощение таксономической структуры
биоценоза по мере повышения уровня загрязнения вод за счет выпадения индикаторных
таксонов при достижении пределов их толерантности на фоне снижения общего
разнообразия организмов, объединенных в так называемые группы Вудивисса.

В качестве индикаторных групп выбраны отряды веснянок, поденок, ручейников,
два рода ракообразных (Gammarus, Asselus), а также олигохеты семейства
Tubificidae
и хирономиды рода Chironomus.

В группы Вудивисса входят: каждый
вид плоских червей, класс олигохет (исключая род Nais), род Nais,
каждый вид пиявок, моллюсков, ракообразных, веснянок, поденок, жуков, клопов,
личинок двукрылых (кроме хирономид и мошек) вислокрылок, каждое семейство
ручейников, семейства мошек, хирономид (кроме Chironomus thummi),
личинка Chironomus thummi.

Рабочая шкала для определения биотического индекса представлена в таблице.
При работе со шкалой следует: 

  1. Двигаясь сверху вниз найти показательный (индикаторный) таксон в первой
    графе шкалы по присутствию этого таксона в пробе;
  2. Определить наличие в пробе одного или большего числа видов или индикаторного
    таксона, относящегося к веснянкам, поденкам или ручейникам, и отыскать
    соответствующую строку в графе “Видовое разнообразие”;
  3. Определить число групп Вудивисса в пробе;
  4. Найти балл биотического индекса в точке пересечении найденной строки видового
    разнообразия с графой числа групп, соответствующего пробе.
Рабочая шкала для определения биотического индекса по наличию
группы Вудивисса

Показательные организмы 

Видовое разнообразие 

Число групп Вудивисса в пробе 

0-1 

2-5 

6-10 

11-16 

16 и более 

Личинки Plecoptera Больше одного вида  —  10 
Только один вид — 
Личинки Ephemeroptera Больше одного вида* — 
Только один вид* — 
Личинки Trichoptera Больше одного вида** — 
Только один вид** — 
Gammarus Все вышеназванные организмы отсутствуют
Aesellus aquaticus То же
Tubificidae и личинки Chironomus То же — 
Все вышеназванные группы отсутствуют Могут присутствовать некоторые нетребовательные к кислороду
виды
—  — 

_____________
* Исключая
Baetis
rhodani.

** Включая
Baetis
rhodani.

Оценка состояния пресноводных экосистем
по индикаторным организмам-зоопланктерам

Видное место среди методов биологического анализа пресных вод занимает
сапробиологический анализ, или оценка состояния пресноводных экосистем
по индикаторным организмам.

Авторы данного метода Кольквитц и Марссон,
использовав различную чувствительность гидробионтов к воздействиям внешней
среды, выделили четыре зоны сапробности и предложили списки видов-индикаторов,
характерных для каждой из этих зон.

В систему по мере ее эксплуатации постоянно
вносились изменения; наибольший вклад в ее усовершенствование внесли Пантле
и Букк, Зелинка и Марван, Сладечек, Ротшайн. 

Одним из методов оценки средней сапробности биоценоза является метод
Пантле и Букка в модификации Сладечека.

Данный метод учитывает относительную
частоту встречаемости гидробионтов h и их индикаторную значимость
s.
Значение s определяется для каждого вида зоопланктона по спискам
сапробных организмов.

Величина h находится из шестиступенчатой шкалы
значений частоты и определяет относительное обилие видов: 

Соотношение значений относительного обилия и частоты встречаемости
организмов

Встречаемость 

Количество экземпляров одного вида, % от общего количества 

h, баллы 

Очень редко 0
при изменениях переменной i.
Второй индекс — коэффициент вариабельности: 

где  — среднее
значение, Si — стандартное отклонение: 
Биотические индексы. Индекс Трента..
Стабильность достигает своего максимума (Vj=0) при отсутствии
изменений свойств экосистемы. Для анализа используются следующие характеристики
зоопланктона: средние за сезон показатели численности (N) и ее устойчивости
(S1, V1), биомассы (B, S2,
V2),
продукции мирного зоопланктона (P, S3,
V3),
P/B
коэффициента(P/B,
S4, V4)
индекс
видового разнообразия (H, S5, V5)
и общая стабильность (S, V), высчитанная как среднее из этих
показателей. О сильной нарушенности экосистем водных объектов свидетельствуют
высокие значения индексов стабильности. Индекс стабильности имеет прямую
связь с продукцией зоопланктона и обратную с его видовым
разнообразием. Индекс общей стабильности зоопланктонного сообщества
представляется вполне надежным, но трудоемким. Для вычисления этого индекса
нужны подробные исследования зоопланктона на водоеме по вышеуказанным параметрам
в течение не менее чем двух лет. Такие исследования на водоеме предусмотрены
программой наблюдений за фоновым состоянием водных экосистем, разработанной
в Институте глобального климата и экологии. 

Оценка состояния качества
вод по фитопланктону

Для формальной характеристики видовой структуры сообществ используются
индексы
видового богатства и разнообразия. В основе такого подхода лежит выделение
существенных параметров и целостных характеристик сообщества и нахождение
общих закономерностей, по которым в ряде случаев можно судить о состоянии
сообщества. 
Изучение различных структурных характеристик сообществ и индексов
разнообразия показало, что для формальной оценки изменений видовой
структуры фитопланктонного сообщества под действием неблагоприятных условий
среды наибольшей разрешающей способностью обладает индекс Менхиника: 

основанный на соотношении между количеством видов N и общей численностью
фитопланктона W.
Для оценки состояния пресноводных экосистем по фитопланктону используют
также метод Пантле и Букка в модификации Сладечека. В результате применения
этого метода получают индекс сапробности, вычисляемый по формуле 

где s — индикаторная зависимость каждого вида (определяется по спискам
сапробных организмов), h — численность вида или относительная частота
встречаемости вида, определяемая по глазомерной шкале. Индекс сапробности
вычисляют с точностью до 0,01. Для ксеносапробной зоны он находится в пределах
0-0,50; бетамезосапробной — 1,51-2,50; альфамезосапробной — 2,5 1-3,50;
полисапробной — 3,51-4,00. 
При оценке состояния водных экосистем важно учитывать одновременно функциональные
и структурные характеристики фитопланктоценозов. Одновременное увеличение
первичной продукции и видового
разнообразия фитопланктона является надежным показателем экологического
прогресса. Это явление часто наблюдается в местах смешения водных масс
различного происхождения. С экологическим прогрессом обычно связано также
образование водохранилищ. В первые десятилетия существования водохранилища
увеличение первичной продукции может сопровождаться многократным увеличением
таксономического разнообразия фитопланктона. 
При значительных уровнях антропогенных нагрузок, ведущих и увеличению
первичной продукции, происходит сокращение видового
разнообразия фитоценоза — метаболический прогресс достигается путем
экологического регресса фитоценоза. На тяжелое загрязнение биогидроценоза
указывает явление экологического и метаболического регресса фитопланктоценоза. 

Оценка состояния экосистемы по показателям
развития бактериопланктона

Данные об общем количестве бактерий (А), числе гетеротрофов (Б) и их соотношении
позволяют охарактеризовать состояние экосистемы: 

Оценка состояния экосистемы по шкале экологических
модификаций

Состояние экосистемы 

А, млн. 
клеток / мл

Б, тыс. 
клеток / мл

А / Б

Фоновое 40,0  >700,0 

Биотический индекс реки Трент. В чем его преимущество перед другими методами?

Заказать ✍️ написание работы
  • Биотический индекс реки Трент – биотический индекс Вудивисса
  • Биотический индекс основан на общем разнообразии сообществ и на наличии видов – индикаторов (индикаторных групп).
  • Индикаторные группы:
  • — любой вид плоских червей, моллюсков, пиявок, ракообразных, водяных клещей;
  • — любой вид веснянок, сетчатокрылых, жуков, любой вид личинок других летающих насекомых;
  • — класс малощетинковые черви;
  • — любой род поденок кроме Baetis rhodani;
  • — любое семейство ручейников;
  • — семейство комаров-звонцов (личинки) кроме вида Chironomus sp.;
  • — Chironomus sp.;
  • — личинки мошки (семейство Simuliidae).
  • Измеряется в баллах, в зависимости от него водоемы можно классифицировать:
Количество баллов Характеристика водоема Тип водоема по сапробности
0-2 Грязный Полисапробный
2-5 Умеренно загрязненный альфомезосапробный
5-7 Чистый Бетасапробный
Более 7 Очень чистый омегосапробный

36. Какие интегральные индикаторные показатели вы знаете?

Существуют 2 основных интегральных показателя: гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ) и гидробиологический индекс сапробности (S).

Сапробность водоема — характеристика степени загрязненности водоема по видовому составу и массе гидробионтов.

Si -значение сапробности гидробионта, которое задается специальными таблицами;

hi — относительная встречаемость индикаторных организмов (в поле зрения микроскопа);

N — число выбранных индикаторных организмов.

Каждому виду гидробионтов приписывают значение экологической валентности (индивидуальный индекс сапробности). в тех районах, где есть хорошие таблицы местной экологической валентности – эффективное использование индекса, при отсутствии таблиц – использование индекса невозможно. Индекс обычно заменяет качество. Необходимо содержание не менее 12 индикаторных видов.

В соответствии с S, водоемы могут быть классифицированы:

Уровень загрязненности Зоны Индексы сапробности S Классы качества вод
Очень чистые ксеносапробная до 0,50
Чистые олигосапробная 0,50-1,50
Умеренно загрязненные a-мезосапробная 1,51-2,50
Тяжело загрязненные b-мезосапробная 2,51-3,50
Очень тяжело загрязненные полисапробная 3,51-4,00
Очень грязные полисапробная >4,00
  1. В чем состоит метод интегральной оценки качества воды по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения?
  2. Комбинаторный индекс загрязненности (КИЗ) характеризует качество воды по совокупности нахождения в воде загрязняющих веществ и частоты их обнаружения.
  3. Ci – концентрация вещества
  • Ki — баллы кратности превышения ПДК
  • Hi – повторяемость случаев превышения
  • N ПДКi — число случаев превышения ПДК по i — веществу
  • Ni – общее число измерений
  • Bi – комбинаторный индекс загрязненности

Показатель КИЗ учитывает одновременно показатели качества, содержание которых превышает установленные ПДКвр, повторяемость случаев превышения ПДКвр, кратность превышения ПДКвр. КИЗ используется, в основном, в случае комбинированного воздействия на экосистемы ряда токсичных веществ.

Приведите классификацию загрязненности водных объектов по химическим параметрам

Растворенный кислород в % насыщения Абсолютное содержание кислорода, мг/л БПК5, мгО2/л ХПК,мг О2/л Содержание аммонийного азота, мг/л
Очень чистые Не менее 95% 9 (лето)/14-13 (зима) 0,5-1 Менее 1 Менее 0,05
Чистые Не менее 80% 8/12-11 1-2 1-2 Не более 0,1
Умеренно загрязненные Не менее 70%

Биотические индексы

В некоторых ситуациях о качестве среды обитания позволяют довольно точно судить населяющие ее организмы. Например, лишайники служат надежными индикаторами чистоты (загрязнения) воздуха, а беспозвоночные — рек. Качество воды в водоеме можно оценивать также по встречающимся в нем диатомовым водорослям и растениям.

Оценка качества воды по фауне беспозвоночных применяется сейчас очень широко. Она основана на присутствии—отсутствии на дне определенных «ключевых» таксонов. Для этого предложены разные схемы, в общем аналогичные простейшей пятибалльной системе, проиллюстрированной в табл. 11.4.

Они дают цифровые индексы, которые в Британии регулярно предоставляет руководству водного хозяйства Рабочая группа по биомониторингу (РГБМ).

Ниже рассмотрен ход определения биотического индекса Трента (БИТ) — первого официального показателя такого рода, послужившего основой для разработки остальных методов.

Таблица 11.4. Пятибалльная шкала оценки загрязнения воды по присутствию-отсутствию индикаторных видов

Уровень Концентрация Индикаторные
загрязнения кислорода организмы
  • А. Чистая вода или очень слабое загрязнение
  • Б. Слабое загрязнение
  • В. Сильное загрязнение
  • Г. Очень сильное загрязнение
  • Д. Экстремальное загрязнение
Кислорода нет
  1. Нимфы веснянок и поденок
  2. Личинки ручейников, бокоплавы
  3. Водяные ослики, «мотыль» (личинки звонцов)
  4. Трубочники, «крыски» (личинки ильниц)
  5. Животных незаметно
Эта схема использована в наборах для оценки загрязнения воды фирм Philip Harris и Griffin. В набор Philip Harris включены цветные фотографии ключевых индикаторных видов. Ко второму набору прилагаются отличные черно-белые рисунки множества индикаторных организмов, а также инструкции по расчету биотического индекса Трента и определению других простых показателей загрязнения.

Метод определения биотического индекса Трента (БИТ)

ПРИНЦИПЫ. Метод основан на «двумерной» классификации, учитывающей как общее число определенных таксонов беспозвоночных, так и присутствие—отсутствие шести ключевых индикаторных организмов. Пределы идентификации выбраны так, что могут быть достигнуты без применения трудоемких методик.

Например моллюсков и ракообразных определяют до видового уровня, а личинок поденок — только до родового (см. табл. 11.5).

Важным исключением служит лишь поденка Baetis rhodani, которую определяют особо, поскольку она более устойчива к загрязнению воды, чем остальные виды поденок, и соответствует по данному признаку личинкам ручейников.

Схема определения БИТ представлена в табл. 11.5.

Сочетание общего числа обнаруженных групп и «высшего» (наиболее чувствительного к загрязнению) индикаторного организма дает балл: от 0 (сильное загрязнение) до 10 (очень чистая вода с богатой фауной беспозвоночных, включающей несколько видов веснянок).

В приведенном там же примере высшими индикаторными организмами являются личинки ручейников (более одного вида). Всего обнаружены представители 7 групп. «Пересечение» этих параметров дает БИТ, соответствующий 6. Если бы ручейников было не более одного вида, то БИТ понизился бы до 5.

  • Материалы и оборудование
  • Водонепроницаемая обувь (резиновые сапоги)
  • Водонепроницаемые перчатки
  • Белый лоток для образцов
  • Жесткая щетка
  • Лупы (х10)

Сачок для «кошения» (см. табл. 11.3)

Определитель водных беспозвоночных

МЕТОДИКА. Взмучивая донные осадки и водя сачком ниже по течению, наловите беспозвоночных. Высыпьте улов в лоток — для определения. Запишите все обнаруженные группы и индикаторные организмы. Завершив идентификацию, выпустите беспозвоночных обратно в водоем. Используя табл. 11.5, определите БИТ.

Таблица 11.5. Биотический индекс Трента (БИТ)

Сводная таблица

Максимальное значение равно 10. Нуль соответствует практически безжизненным, сильно загрязненным водам.

Индикаторные виды Общее число представленных групп
0-1 2-5 6-10 11-15 16+
Биотический индекс Трента
Чисто Нимфы веснянок Более одного вида Только один вид _ _ 7 6 8 7 9 8 10 9
Порядок исчезновения организмов по мере усиления загрязнения Нимфы поденок Более одного вида* Только один вид* _ _ 6 5 7 6 8 7 9 8
Личинки ручейников Более одного вида** Только один вид** _ 4 5 4 6 5 7 6 8 7
Gammarus Все перечисленные выше животные отсутствуют 3 4 5 6 7
Asellus Все перечисленные выше животные отсутствуют 2 3 4 5 6
Трубочники и(или) «мотыль» Все перечисленные выше животные отсутствуют 1 2 3 4 _
Все перечисленные выше животные отсутствуют Могут встречаться некоторые организмы, не требующие растворенного кислород, например Eristalis tenax 1 2 _ _
Сильное загрязнение
  1. * Не считая Baetis rhodani.
  2. ** Поденка Baetis rhodani условно включается в эту группу.
  3. Группы, использованные для расчета БИТ
  4. Под термином «группа» условно понимается любой из организмов, перечисленных ниже
  • Любой известный вид плоских червей (Platyhelminthes)
  • Кольчатые черви (Annelida) кроме рода Nais
  • Кольчатые черви рода Nais
  • Любой известный вид пиявок (Hirudinae)
  • Любой известный вид моллюсков (Mollusca)
  • Любой известный вид ракообразных (Crustacea)
  • Любой известный вид веснянок (Plecoptera)
  • Любой известный род поденок (Ephemeroptera) кроме Baetis rhodani
  1. Поденка Baetis rhodani
  2. Любое семейство ручейников (Trichoptera)
  3. Любой вид вислокрылок (Neuroptera)
  4. Личинки звонцов (Chironomidae), кроме Chironomus thummi
  5. Личинки Chironomus thummi («мотыль»)
  6. Личинки мошки (Simulidae)
  7. Личинки любого известного вида других двукрылых Любой известный вид жуков (Coleoptera)
  8. Любой известный вид водяных клещей (Hydracarina)
Ход работы (см. также текст)
  • 1.
  • 2.
  • 3.
  1. Сортируют отловленных животных по группам (см. список выше); подсчитывают общее число групп
  2. Отмечают присутствующие индикаторные виды, начиная с верхней строчки сводной таблицы
  3. Чтобы определить БИТ, берут «высшие» для данной пробы индикаторные виды (например, личинки ручейников) и общее число групп. Находят, где эти показатели «пересекаются» в таблице
  • ПРИМЕР:
  • «Высшая» индикаторная группа
  • Число ее видов
  • Общее число групп
  1. Ручейники
  2. Более одного
  3. 7
БИТ 6
(Источник: Тест-набор для оценки загрязнения фирмы Griffin, инструкция для пользователей.)

Чтобы сравнивать разные реки или участки одной и той же реки, важно стандартизировать время взмучивания донного осадка. Рекомендуется делать это в течение 3 мин. Следует также посмотреть под камнями и жесткой щеткой выгнать забившихся в щели животных. Стандартное время таких поисков — 1 мин.

БИТ критикуют за то, что он не учитывает обилия организмов. Это может привести к погрешностям в классификации обследуемых участков.

Например, после сильного ливня одну личинку веснянки может смыть вниз по течению — из чистого места в загрязненное.

Она вряд ли там выживет, но, если собирать материал вскоре после этого ливня, обнаружится в выборке и исказит результат своим случайным присутствием.

Критикуют БИТ также за таксономическую непоследовательность. Другими словами, за то, что одни организмы определяются до видового уровня (например В. rhodani), а другие — только до рода или до семейства.

Для преодоления этих недостатков предложены альтернативные подходы. Рабочая группа по биомониторингу (РГБМ) собирается ввести по всей Британии строгую универсальную схему, которая уже широко применяется.

Аналогичные схемы используются в других странах.

Оценка баллов по схема РГБМ, подробное обсуждение которой выходит за рамки нашей книги, требует гораздо большей таксономической подготовки, чем более простое определение БИТ.

ПредыдущаяСодержаниеСледующая

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector