Привет студент

4.2.2. Оценка качества воды малых рек и озер по биотическому индексу

О чистоте воды природного водоема можно судить по видовому разнообразию и обилию животного населения. Чистые водоемы заселяют личинки веснянок, поденок, вислокрылок и ручейников. Они не выносят загрязнения и быстро исчезают из водоема, как только в него попадают сточные воды. Умеренно загрязненные водоемы заселяют водяные ослики, бокоплавы, личинки мошек (мокрецов), двустворчатые моллюски-шаровки, битинии, лужанки, личинки стрекоз и пиявки (большая ложноконская, малая ложноконская,клепсина).

Чрезмерно загрязненные водоемы заселяют мало-щетинковые кольчецы (трубочники), личинки комара-звонца (мотыли) и ильной мухи (крыска).

Показателем качества воды может служить биотический индекс, который определяется по количеству ключевых и сопутствующих видов беспозвоночных

животных, обитающих в исследуемом водоеме. Самый высокий биотический индекс определяется числом 10, он отражает качество воды экологически чистых водоемов, вода которых содержит оптимальное количество биогенных элементов и кислорода, в ней отсутствуют вредные газы и химические соединения, способные ограничить обитание беспозвоночных животных.

Для определения биотического индекса необходимо взять пробу воды из водоема с помощью водного сачка. Проба включает небольшое количество воды с илом и беспозвоночных животных, обнаруженных в сачке. Взятая проба может быть разобрана сразу на берегу водоема, если позволяет погода, или перенесена в лабораторию (классную комнату) и рассмотрена там. Перед разбором проба промывается на сите, все обнаруженные беспозвоночные переносятся в чистую воду, налитую в чашки Петри илиэмалированные ванночки. Содержимое чашек Петри тщательно разбирается и определяется по видам и группам видов беспозвоночных животных. Для удобства определения можно использовать таблицы с рисунками наиболее распространенных

в водоемах видов беспозвоночных (рис. 12а—г). В исследуемой пробе определяют ключевые виды (табл. 17) и группы сопутствующих видов. Под группой сопутствующих видов в одних случаях понимают род или семейство, или класс беспозвоночных, в других — каждый вид. Например, под группой подразумевают весь класс малощетинковых кольчецов (кроме рода трубочников), семейство ручейников, семейство хирономид, каждый вид плоских червей, пиявок, моллюсков, ракообразных, стрекоз, мух, жуков, водных

клещей. Определив количество групп и число ключевых видов, находим в табл. 17 вертикальный столбец и горизонтальную графу и на пересечении их определяем биотический индекс. Например, обнаружили несколько видов веснянок и 15 групп донных обитателей, в этом случае находим первую строку по горизонтали и 6 колонку по вертикали, на пересечении видим цифру 9. Эта цифра и будет показателем биотического индекса данного водоема. Существенным дополнением к биотическому индексу может стать определение

численности особей ключевых видов. Чем больше число особей ключевого вида, тем экологически чище водоем. Единичные особи ключевых видов свидетельствуют об ухудшении условий жизни. Используя предложенную методику, учитель вместе с учащимися может обследовать малые реки в своем

районе, полученные данные нанести на карту и с ее помощью определить реальных загрязнителей. Подобные полевые исследования позволят учащимся по-новому увидеть экологические проблемы родного края и принять реальные меры по оздоровлению малых рек.

Таблица 17. Определение биотического индекса пресноводных экосистем по донным беспозвоночным

* — исключая личинок поденок вида Baetis rhodani

** — личинки поденок вида В.rhodani включаются в группу личинок ручейников, что связано с их экологическими особенностями.

Рис. 11. Пресноводные моллюски -биоиндикаторы чистоты водоема

1. Роговая шаровка. 2. Прудовик обыкновенный. 3. Прудовик

ушковый. 4. Физа ключевая. 5. Прудовик яйцевидный.

6. Лужанканастоящая. 7. Лужанка полосатая. 8. Битиния

щупальцевая. 9а,б. Горошина. 10а,б. Катушка обыкновенная.

11а,б. Катушка килевая. 12а,б. Перловица вздутая.

13.Перловицаживописцев. 14. Беззубка утиная.

15. Катушка завитая. 16. Катушка гладкая

Рис. 12.а. Животное население малых рек и озер

1. Молочно-белая планария. 2. Малая ложноконская пиявка. 3. Ложноконская пиявка.

4. Улитковая пиявка. 5. Дождевой червь.

6. Трубочник. 7. Волосатик. 8. Шаровка. 9. Физа

заостренная. 10. Яйцевидный прудовик.

11. Ушковый прудовик. 12. Обыкновенный прудовик. 13. Прудовик малый. 14. Лужанка настоящая. 15. Роговая катушка. 16. Битиния

Щупальцевая. 17. Катушка килевая. 18. Катушка гладкая. 19. Катушка круговая. 20. Циклоп

Рис. 12 б. Животное население малых рек и озер

21. Дафния. 22. Водяной ослик. 23. Бокоплав.

24. Гидракарина ацеркус торрис. 25. Водяной паук (самка).

26. Личинка настоящей стрекозы. 27. Личинка стрекозы

коромысла. 28. Личинка стрекозы лютки. 29. Плавт

Рис. 12 в. Животное население малых рек и озер

30. Личинка поденки. 31. Личинка поденки кенис макрура.

32. Личинка веснянки Перла маргината. 33. Гладыш (клоп).

34. Гребляк малый. 35. Водомерка панцирная.

36. Водяной скорпион.

37. Личинка вислокрылки с трахейными жабрами

Рис. 12 г. Животное население малых рек и озер

38. Ручейник. 39. Чехлик агрипнии. 40. Чехлик ручейника

граммотаулиуса. 41. Чехлик стенофилакса. 42,43,46.Чехлик лимнофилуса. 44. Чехлик колчанки. 45. Чехлик стенофилакса ротундипенниса. 47. Личинка большого ручейника. 48. Личинка ручейника, не строящая чехликов. 49. Пеструшка. 50. Желтушка. 51. Личинка плавунца окаймленного. 52. Личинка бабочки рясковой огневки. 53. Чехлик из ряски. 54. Личинка комара коретры. 55. Личинка комара-дергуна. 56. Личинка комара обыкновенного. 57. Личинка слепня. 58. Личинка иловой мухи. 59. Птихоптера. 60. Личинка мокреца. 61. Личинка мухи-львинки

4.3. Определение степени загрязнения водоема по индексу Гуднайта и Уотлея

Показателем качества воды в озерах и прудах является ее трофность, понимаемая как количество органических веществ, накопленных в процессе фотосинтеза в условиях наличия биогенных элементов (азот, фосфор, калий). Органическое вещество обеспечивает существование животного населения и его видовое разнообразие, численность популяций зависит от количества

пищи. После смерти животных возникают проблемы с разложением их трупов и изменением газового состава воды. Процесс повышения трофности водоема называется эвтрофикацией. К наиболее заметным проявлениям эвтрофикации относятся летнее «цветение» водоемов, зимние заморы, быстрое обмеление и зарастание водоемов. Эвтрофикацию можно выявить в процессе исследования с применением биоиндикаторов. Роль биоиндикаторов в этом случае могут играть личинки комаров-дергунов или хирономусов и малощетинковые кольчецы, обитающие в донных илах, богатых органикой. Личинки хирономусов, называемые в народе «мотылем», и кольчецы живут в иле, питаются органическими остатками и приспособлены к недостатку кислорода благодаря содержанию в крови гемоглобина. Если в составе донного ила присутствуют названные организмы — это верный признак эвтрофикации. Для выяснения этого факта необходимо с помощью водного сачка или черпака добыть ил со дна водоема, затем тщательно отмыть на сите или металлической сетке с мелкими ячейками обитающие организмы. По количеству кольчецов и хирономид определяют степень эвтрофикации. Принято выделять три степени эвтрофикации: 1) слабая, 2) средняя, 3) сильная. При сильной эвтрофикации в иле многочисленны трубочники, они часто покрывают дно сплошным слоем, в летнее время вода становится зеленой от массового размножения водорослей, а в зимнее время наблюдаются заморы рыб и водоемы нуждаются в аэрации. Воды таких водоемов мало пригодны для бытового использования. При средней эвтрофикации наблюдается увеличение численности «мотыля», трубочники единичны. При слабой эвтрофикации эти признаки отсутствуют. Для оздоровления водоемов с сильной эвтрофикацией можно рекомендовать скашивание и уборку водных растений, удаление со дна ила, называемого сапропелем. Сапропельв свежем виде можно вносить в почву в качестве ценного органического удобрения. Показателем эвтрофикации может служить также индекс Гуднайта и Уотлея. Для определения индекса собирают бентосные организмы с определенной площади дна. С помощью скребка или лопаты снимают донный грунт, тщательно промывают его на сите. Организмы, оставшиеся на сите, помещают в емкость с водой. В лаборатории собранных животных разбирают на две группы: одна группа — малощетинковые

кольчецы, вторая — прочие виды. После подсчета организмов в группах находят индекс Гуднайта и Уотлея по формуле

а = М/В*100,

где а — индекс,

М — численность малощетинковых червей,

В — численность всех видов организмов.

После нахождения индекса определяют степень загрязнения водоема по табл. 18.

Таблица 18.Определение степени загрязнения водоема

Завершая раздел о биоиндикации загрязнений малых рек по составу крупных беспозвоночных, следует отметить, что рассмотренные методики, разработанные для областей Центральной России, могут оказаться

малопригодными при их переносе в другие климатические зоны или Зауралье. Дело в том, что видовой состав беспозвоночных животных от региона

к региону может заметно меняться, а индикаторные качества одного и того же вида в разных частях его ареала заметно различаться. Поэтому для других регионов может понадобиться корректировка как состава индикаторных таксонов, так и их значимости. На методику отбора проб, а также последовательность операций и приемов их обработки географическое положение района исследования не влияет.

4.4. Дополнительные методы

4.4.1. Измерение параметров популяций моллюсков-фильтрантов для оценки способности малых рек к самоочищению

Одним из методов оценки способности рек к самоочищениюявляется наблюдение за изменениями параметров раковин в популяциях перловиц и беззубок. Определение плотности популяции моллюсков производится на площадках 5 кв. м в прибрежной зоне реки. В дно реки недалеко от берега вбивают четыре вешки из любого подручного материала, образуя прямоугольник размером 1×5 м. По периметру натягивают бечевку. Длинная сторона прямоугольника располагается вдоль русла реки. Глубинареки на площадке не должна превышать примерно 70 см. Затем производится

сбор моллюсков и мертвых раковин в пределах пробного участка. Створки погибших моллюсков могут служить показателем залповых сбросов загрязнителей предприятиями. Выловленных моллюсков сортируют

по видам. После этого раковины моллюсков каждого вида измеряют в длину с помощью штангенциркуля или линейки с точностью до 1 мм. Полученные данные фиксируют в тетрадь. Биомассу моллюсков определяют с помощью любых весов, после измерения их возвращают в водную среду. Результаты

будут точнее при неоднократных повторениях, при этом площадки должны располагаться в разных частях реки. По результатам измерений строится гистог- рамма. Для построения гистограммы (рис. 13) ось абсцисс разделяется на интервалы (или классы, например, от 30 до 40 мм). По оси ординат откладывается отношение числа раковин, имеющих соответствующий данному классу размер створок, к общему количеству раковин данного вида в обследуемом створе (в процентах).

Рис 13.Пример постороения гистограммы

4.4.2.Индикация сапробности водоема

Пресноводные моллюски могут служить биоиндикаторами степени загрязнения водоема органическими веществами, сбрасываемыми с ферм, птицефабрик,

свиноводческих комплексов, предприятий легкой промышленности и сферы быта. Биоиндикаторы — пресноводные моллюски чувствительны к содержанию в воде органических веществ и кислорода. Соответственно выделяют а-мезосапробов, b-мезосапробов и олигосапробов. Полисапробов среди

моллюсков нет.

4.4.2.1.Методика работы

С помощью водного сачка проводится отлов моллюсков, обитающих в водоеме. Все выловленные моллюски идентифицируются по видам и затем определяется сапробность водоема. К а-мезосапробам относится роговая

шаровка .В-мезосапробами являются обыкновенный прудовик, ушковый прудовик, физа ключевая, яйцевидный прудовик, лужанка настоящая ,лужанка полосатая , битиния щупальцевая, горошина, перловица вздутая. Типичными олигосапробами являются катушка обыкновенная, катушка килевая, перловица живописцев, утиная беззубка , катушка гладкая катушка завитая.

4.5. Биоиндикация токсичности природных вод с помощью дафний

Дафнии — наиболее часто используемый тест-объект для определения токсичности воды. Метод позволяет определить токсичность сточных и природных вод. Критерием острой токсичности является гибель 50% и более дафний в анализируемой воде по сравнению с контролем в течение 24, 48 или 96 ч.

Культура дафний. Исходный материал желательно приобрести в специальных учреждениях и организациях. В опытах можно использовать и свою культуру. Для этого из самого чистого в вашей местности водоема с помощью гидробиологического сачка отлавливают дафний и помещают

в стеклянные емкости, которые заполняют под пробку водой из этого же водоема. Одновременно отбирают 5— 10 л воды для последующей посадки дафний. Дафнии отделяют декантированием жидкости. Затем отобранную природную воду фильтруют через фильтр и заполняют ею подготовленные стеклянные сосуды емкостью 3-5 л примерно на одну треть объема, куда переносят дафний с помощью стеклянной трубки с внутренним диаметром 0,5 — 0,7 см с оплавленным концом. Начальная плотность посадки— 6–10 особей на 1 л воды. Спустя 5 — 7 суток, в течение которых дафнии привыкают к лабораторным условиям существования и начинают размножаться, в сосуды доливают воду для дальнейшего культивирования.

При поддержании культуры в помещении не должно быть вредных газов и токсичных паров. Оптимальная температура 20±2°С, продолжительность светового дня 12–14 ч (не освещать культуру прямыми солнечными лучами). Посуду для содержания дафний нельзя мыть моющими веществами и органическими растворителями, лучше мыть питьевой содой, при особом

загрязнении — хромовой смесью или соляной кислотой. Для культивирования дафний используют водопроводную воду, предварительно отстоянную не менее

7 суток и насыщенную кислородом (рН = 7,0 — 8,2; жесткость общая — 3 — 4 мг-экв/л; концентрация растворенного кислорода не менее 6,0 мг/л). Раз в 7 — 10 суток половину объема воды с культурой дафний заменяют на свежую, удаляют скопившийся на дне осадок и при большой плотности (более 25 самок) культуру прореживают. Не следует производить аэрацию воды в сосудах.

Кормом для дафний служат зеленые водоросли (хлорелла) и хлебопекарные дрожжи. Для приготовления дрожжевого корма берут 1 г свежих или 0,3 г воздушно-сухих дрожжей, заливают их 100 мл дистиллированной воды. После набухания дрожжи тщательно перемешивают, дают отстояться в течение 30 мин. Надосадочную жидкость добавляют в сосуды с дафниями в количестве 3 мл на 1 л воды. Кормят дафний 1 — 2 раза в неделю. Для выращивания зеленых водорослей требуется сложная методика, поэтому при возможности приобретают их в одной из лабораторий и хранят в холодильнике (срок хранения 14 суток). Вносят 1 мл суспензии водорослей на 1 л воды.

При невозможности культивирования дафний в школьном опыте можно допустить использование только что отловленных дафний.

Отбор пробы. Пробу природной (сточной) воды отбирают объемом до 1 л. До биотестирования возможно хранение ее не более 6 часов при температуре 4 °С.

Далее пробу фильтруют через фильтровальную бумагу и заливают в емкости для биотестирования.

Проведение опыта. Берут 3 сосуда для исследуемой воды и 3 сосуда для контрольной пробы, не содержащей токсичных веществ. Наливают в них по 100 мл исследуемой воды и по 100 мл чистой воды для контроля. Исследуемую воду можно разбавить водой, не содержащей токсичных веществ. Контрольную (разбавляющую) воду готовят отстаиванием в течение 7 суток водопроводной водысредней (не более 3,0 мг-экв/л) жесткости, проверяя рН (7,0 — 8,2), температуру (20°С), содержание кислорода (не менее 2 мг/л — при снижении делают продувку с помощью микрокомпрессора или камеры от футбольного

мяча). В процессе биотестирования продувку делать не рекомендуется.

В каждый сосуд помещают по 10 особей дафний. Их переносят стеклянной трубкой диаметром 5 — 7 мм сначала в сачок, а затем в сосуды, погрузив его в воду. Наблюдают за ходом эксперимента через 24, 48 или 96 часов. Дафний во время эксперимента не кормят. По окончании эксперимента проводят учет выживших дафний. Выжившими считаются дафнии, если они свободно передвигаются в толще воды или всплывают со дна сосуда не позднее 15 с после его легкого покачивания.

Проведение подсчета. На основании полученных результатов в  3-х повторностях рассчитывают среднее арифметическое количество выживших дафний в контроле и опыте. Для расчета тест-параметра — процента гибели дафний в опыте по отношению к контролю — используют формулу:

100*(Х1-Х2)/Х1,

где Х1 и Х2 — среднее арифметическое количество (экз.) выживших дафний в контроле и опыте.

Проба воды оценивается как обладающая острой токсичностью, если за 24 ч биотестирования в ней гибнет 50% и более дафний по сравнению с контролем.

Если в течение опыта в контрольном варианте произошла гибель более 10% дафний, то полученные результаты не учитывают, опыт повторяют, предварительно проверив пригодность тест-объекта для биотестирования.

При определении пригодности биообъекта для тестирования, а также для показа в демонстрационном эксперименте используют токсичное вещество — дихромат калия (K2CR2O7). В разбавленных до 1 — 2,5 мг/л растворах гибель дафний должна приближаться к 50%. Разбавленный раствор дихромата калия получают, добавляя 1 — 2,5 мл маточного раствора (1 г K2CR2O7 в 1 л

дистиллированной воды) к 1 л контрольной воды.

Литература

1.Экологический мониторинг. Учебное пособие под редакцией Т.Я.Ашихминой. М.: Академический Проспект, 2005, — 416 с.

2.Косинова И.И. Теоретические основы крупномасштабных эколого-геологических исследований. — Воронеж, 1998. — 255с.

3. материалы с сайта http://www.vestnik.vsu.ru

Скачать: Bioind.metod-Zavyalova-Medvedeva.doc