4.1. Бноиндикацня качества воды с использованием водорослей (альгоиндикация)
В качестве индикаторов загрязнения воды органическими веществами наряду с другими организмами используются водоросли.
4.1.1.Как изучать водоем
Первый этап изучения — наблюдения в природе, на берегу водоема. Следует оценить: 1) проточность водоема, 2) наличие прибрежных или водных зарослей
высших растений (т. е. имеющих листья и корни —стебли могут быть незаметными), 3) зарастание водоема водорослями, появляющимися на поверхности воды в виде «тины», 4) водоросли, прикрепленные ко дну или подводным предметам, 5) окраску воды, т. е. наличие «цветения» воды. При «цветении» вода приобретает либо ярко-зеленый цвет (развитие зеленых водорослей), либо серовато-сине-зеленую окраску (развитие синезеленых водорослей). «Цветение» воды возникает обычно, когда в 1 л воды насчитывается несколько миллионов клеток.
Второй этап изучения — сбор материалов для лабораторного исследования (сбор водорослей). В водоеме водоросли поселяются в трех местообитаниях:
1) в толще воды (это планктон), 2) на дне водоема (бентос) и 3) на поверхности погруженных в воду предметов (перифитон). Прежде всего надо осмотреть водоем и его дно и обнаружить наличие бентоса в виде разрастаний водорослей — «тины», хлопьев или отдельных нитей, собрать их в баночку. Если бентос не
заметен макроскопически, но дно покрыто илом, то с помощью пипетки или стеклянной трубочки надо втянуть небольшое количество ила и тоже поместить в баночку. Хорошим объектом для изучения бентоса являются хлопья, плывущие по поверхности воды: это кусочки бентоса, поднятые со дна водоема выделенным водорослями кислородом. Перифитон может быть представлен либо обрастаниями из крупных водорослей — до 0,5 м длиной, либо микроскопическими налетами, которые можно соскоблить ножом. При наличии в воде высших растений можно сделать «выжимку» из листьев, на которых
всегда есть водоросли-эпифиты. Сложнее сбор фитопланктона. Только в случае
«цветения» воды, когда водорослей очень много, можно смотреть планктон в натуральной воде. В большинстве случаев планктон приходится концентрировать. Для этого используются либо специальная планктонная
сеть с ячейками < 5 мкм (такую трудно сделать), либо отстойный метод: зачерпывается 0,5 л воды, помещается в бутылку и фиксируется 40% раствором
формалина до появления устойчивого его запаха (обычно достаточно 2 мл формалина). Вода отстаивается 15 — 20 дней, планктон в это время осаждается, и воду отсасывают из середины бутылки сифоном, при этом планктон остается на дне. Для анализа берут каплю планктона и исследуют под микроскопом. Все пробы должны быть снабжены этикетками с указанием даты, места сбора и фамилии коллектора.
Третий этап работы — изучение и оценка собранного материала. Большинство водорослей — либо микроскопические организмы, либо требуют микроскопического изучения для уточнения строения. Предварительно препараты из собранных водорослей просматриваются с помощью стереоскопической лупы, а затем — микроскопа. Определяется состав видов водорослей или видовое разнообразие, обилие отдельных видов, виды-индикаторы. Нужен микроскоп с увеличением минимум х200 (10×20), лучше х400 (10×40). Желательно иметь определители водорослей; на рис. 7 —10 представлены некоторые наиболее распространенные виды водорослей.
Четвертый этап — оценка результатов. Разработана специальная шкала, позволяющая по составу водорослей оценить степень органического загрязнения. При анализе проб подсчитывается общее число встреченных видов и обилие каждого вида (по
сильного загрязнения (так, например, у сбросов очищенных вод городской канализации). Это могут быть и водоросли планктона и обрывки водорослей
бентоса . В застойных местах загрязненных водоемов иногда встречаются заросли энтороморфы, или кишечницы ,часто вместе с хлопьями осциллатории, отличающейся грязно-сине-зеленой окраской (рис. 8(1, 2)). Бета-мезосапробы — показатели умеренного, можно сказать, естественного загрязнения, характерного для живого, наполненного многими гидробионтами водоема. В планктоне преобладают многие диатомеи (рис. 10), в составе бентоса и перифитона обычна самая крупная водоросль кладофора (рис. 9(5)), часто
остающаяся на высыхающих берегах в виде «тряпок». Сюда же относятся плавающие в виде тины хлопья других нитчаток — спирогиры, зигнемы и др. Из группы бета-мезосапробов следует отметить ядовитую
синезеленую водоросль микроцистис (рис. 9 (1)). В олигосапробной зоне водоросли разнообразны, но численность их невелика. Олигосапробы встречаются преимущественно в чистых родниках, в мочажинах
на верховых болотах, в речных ручейках. Поскольку при просмотре учитывается не только состав видов, но и их обилие, можно составить определенные коэффициенты (или индексы), умножая обилие видов определенной сапробности на показатель сапробности (допустим, олиго = 1, бета = 2, альфа = 3, поли = 4). Так можно сравнить разные по сапробности водоемы. А главное — можно оценить относительную чистоту
воды.
Рис. 7
Полисапробные водоросли:
1 — политома, 2 — хлорелла, 3 — эвглена зеленая
Альфа-мезосапробные: 4— энтороморфа (кишечница), 5— монорафидиум, 6 — стигеоклониум тонкий
Олигосапробные:
7 — микростериас, 8 — космариум, 9 — синура
Рис. 8..Альфа-мезосапробные водоросли: 1 — нитцшия пленочная,
2 — циклотелла менегини,
3 —хламидомонас атактогамный,
4— гониум пекторальный
Рис. 9.Бета-мезосапробные водоросли:
1 — микроцистис синевато-зеленый,
2 — педиастриум,
3 — микратиниум,
4 — актинаструм,
5а — кладофора (общий вид),
56 — кладофора — одна клетка,
6 — табелария,
7 — спирогира;
8 — мелозира зернистая,
9— мелозира итальянская,
10— диатома обыкновенная,
11 — фрагилария,
12 — синедра игольчатая,
13 — астерионелла стройная,
14— сценедесмус четыреххвостый
4.2. Биоиндикация качества воды по животному населению.
4.2.1. Отбор и обработка проб для анализа
Количество участков реки, выбираемых для обследования, определяется целями работы. При исследовании качества воды на всем протяжении водотока места
отбора проб выбирают через равные интервалы от истока до устья. Если исследуется влияние конкретного источника загрязнения, качество воды может определяться на небольшом числе участков ниже и выше по течению от него.
При выборе участков отбора проб следует учитывать ряд условий. На них не должно быть мелководий с густой водной растительностью, а также затонов с застойной водой. И в том, и в другом случае донное население может значительно отличаться от такового на участках реки с нормальной скоростью течения воды. Очень важно, чтобы в пробах на каждом из обследованных
участков были представлены донные организмы различных биотопов: илистых, песчаных и каменистых грунтов; скоплений растительности, а также ее остатков; погруженных в воду стволов, веток и иных предметов и т. п. Чем разнообразнее участок по числу местообитаний, тем число проб должно быть больше. Но и на участкахс однообразным дном число проб не должно быть менее трех. Пробы грунта с обитающими в нем донными организмами отбирают с помощью специальных ловушек: закидной драги и сачкового скребка. Закидная драга представляет собой треугольную пирамиду, основанием которой служит треугольник из стальных полос, а ребрами — стальные прутья, жестко скрепленные друг с другом (в вершине пирамиды), а также с углами основания. Длина стороны основания — 25 см, высота пирамиды — 50 — 75 см. Боковые стороны пирамиды обшиваются прочным сетчатым материалом (например, мельничным газом). Драга применяется
для облова удаленных от берега участков дна. Для этого ее закидывают с берега или с лодки и волокут по дну с помощью веревки или тросика.
Скребок представляет собой сачок, имеющий в нижней части дугообразного обода заточенную металлическую пластинку длиной 25 см. Сачок, как и драгу, обшивают прочной сетчатой тканью. Во время отбора проб движение сачка и драги следует направлять против течения, чтобы отловленные организмы не
вымывались из них водой. После каждого наполнения ловушек донным материалом пробы промывают непосредственно в этих же ловушках и помещают в эмалированные емкости с крышками. Отбор организмов из промытого грунта обычно ведут на месте отбора проб. При этом небольшую
порцию грунта переносят в кювету с водой и с помощью пинцета перекладывают животных в баночки с 4%-ным раствором формалина. На баночки наклеиваются этикетки, на которых указываются название реки, а также дата и место отбора пробы. Допускается разбор проб и в лаборатории. Промытые пробы могут храниться в холодильнике в течение 1 — 2 суток.