Скачать презентацию n n n Экология водной среды Загрязнение водной Скачать презентацию n n n Экология водной среды Загрязнение водной

экол вод среды - инд.ppt

  • Количество слайдов: 123

n n n Экология водной среды. Загрязнение водной среды и его экологические последствия Биоиндикация n n n Экология водной среды. Загрязнение водной среды и его экологические последствия Биоиндикация качества водных экосистем

n n Биоиндикационные методы оценки качества в водных экосистемах. Альгоиндикация. Животные биоиндикаторы качества вод. n n Биоиндикационные методы оценки качества в водных экосистемах. Альгоиндикация. Животные биоиндикаторы качества вод. Интегральная оценка качества природных вод.

n Присутствие индикаторных видов растений или животных позволяет более глубоко судить о качестве воды n Присутствие индикаторных видов растений или животных позволяет более глубоко судить о качестве воды в водоеме. Любая водная экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, имеет сложную систему подвижных биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов.

n n n n В 1990 г. экономическая комиссия Европы под эгидой ООH приняла n n n n В 1990 г. экономическая комиссия Европы под эгидой ООH приняла программу интегрированного мониторинга (IM) окружающей среды по следующим группам показателей (в скобках указано их количество): общая метеорология (6), химизм воздуха (3), химизм почвенных и подземных вод (4), химизм поверхностных вод (4), почва (6), биологические показатели (11).

 • Оценка качества поверхностных вод по результатам гидробиологического мониторинга проводится с помощью методов • Оценка качества поверхностных вод по результатам гидробиологического мониторинга проводится с помощью методов биоиндикации, основывающихся на изучении структуры гидробиоценозов и их отдельных компонентов.

 • • В системе гидробиологического мониторинга фактически для всех сообществ определяются такие показатели, • • В системе гидробиологического мониторинга фактически для всех сообществ определяются такие показатели, как: таксономический состав, включая виды –индикаторы, численность и биомасса сообществ, доминирующих групп и массовых видов гидробионтов.

 • • Классификация качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям представлена в таблице Допускается • • Классификация качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям представлена в таблице Допускается оценивать класс чистоты воды и как промежуточный между вторым и третьим (II III), третьим и четвертым (III IV), четвертым и пятым (IV V).

По фитопланктону, По зообентосу зоопланктону, фитоперифитону Степень Класс Отношение общей загрязнения качества воды* Индекс По фитопланктону, По зообентосу зоопланктону, фитоперифитону Степень Класс Отношение общей загрязнения качества воды* Индекс сапробности по Пантле и Букку численности олигохет к общей численности Биотический индекс по Вудивиссу, (в модификации Сладечека) воды донных организмов, % баллы (индекс Гуднайта - Уитлея) I очень чистые менее 1, 00 1 - 20 10 II чистые 1, 00 - 1, 50 21 - 35 7 -9 1, 51 - 2, 50 36 - 50 5 -6 умеренно III загрязненные IV загрязненные 2, 51 - 3, 50 51 - 65 4 V грязные 3, 51 - 4, 00 66 - 85 2 -3 86 – 10, VI очень грязные более 4, 00 или макрозообентос отсутствует 0 -1

Классификация качества вод суши по биопоказателям Класс вод Воды Относительная численность олигохет от общего Классификация качества вод суши по биопоказателям Класс вод Воды Относительная численность олигохет от общего количества зообентоса, % Биотический индекс Вудивисса 1 Очень чистые 1– 2010– 8 2 Чистые 21– 357– 5 3 Умеренно 36– 504– 3 загрязненные 4 Загрязненные 51– 652– 1 5 Грязные 66– 851– 0 6 Очень грязные 86– 100 или макробентос отсутствует0

n n Выделяют 3 группы показателей, определяющих качество воды: А – показатели, характеризующие органолептические n n Выделяют 3 группы показателей, определяющих качество воды: А – показатели, характеризующие органолептические свойства; Б показатели, характеризующие химический состав воды; В показатели, характеризующие эпидемическую безопасность воды.

n n Основные задачи, которые решаются при оценке качества воды, могут быть объединены в n n Основные задачи, которые решаются при оценке качества воды, могут быть объединены в три группы: угроза инфекционных заболеваний; токсичность; эвтрофикация.

Угроза инфекционных заболеваний n n Решение первой задачи достигается при мониторинге загрязнения водоемов сточными Угроза инфекционных заболеваний n n Решение первой задачи достигается при мониторинге загрязнения водоемов сточными водами Именно канализационные стоки могут содержать патогенные микроорганизмы – основной источник инфекций, передаваемых через воду.

n n n Поскольку патогенных микроорганизмов много, каждый выявлять трудоемко и нецелесообразно, разработан тест n n n Поскольку патогенных микроорганизмов много, каждый выявлять трудоемко и нецелесообразно, разработан тест на кишечную палочку (Escherichia coli). Эта бактерия обитает в огромных количествах в толстой кишке человека и отсутствует во внешней среде. E. coli не патогенна и даже необходима человеку, но ее присутствие во внешней среде – индикатор неочищенных канализационных стоков, в которых могут быть и патогенные микробы

Эвтрофикация n n По содержанию в воде биогенов различают следующие трофические типы водоемов: олиготрофный Эвтрофикация n n По содержанию в воде биогенов различают следующие трофические типы водоемов: олиготрофный (бедный биогенами) эвтрофный (богатый биогенами) промежуточный мезотрофный.

n n В олиготрофных водоемах недостаток биогенов не допускает развития фитопланктона (одноклеточных водорослей в n n В олиготрофных водоемах недостаток биогенов не допускает развития фитопланктона (одноклеточных водорослей в толще воды), но хорошо развивается бентосная растительность. Такие экосистемы включают много видов, они разнообразны и устойчивы.

n n В эвтрофных водоемах обилие биогенов сопровождается массовым развитием фитопланктона, помутнением воды, обеднением n n В эвтрофных водоемах обилие биогенов сопровождается массовым развитием фитопланктона, помутнением воды, обеднением бентосной растительности из за недостатка света, дефицитом кислорода на глубине, что ограничивает биоразнообразие. Экосистема утрачивает многие виды, упрощается, становится неустойчивой.

n n n Определить трофность водоемов можно с помощью биоиндикаторов. В эвтрофных водоемах обильны n n n Определить трофность водоемов можно с помощью биоиндикаторов. В эвтрофных водоемах обильны и разнообразны черви коловратки и ветвистоусые рачки дафнии, в олиготрофных – веслоногие рачки циклопы.

n Водоемы, загрязненные органическими стоками, как и организмы, способные в них жить, называют сапробными. n Водоемы, загрязненные органическими стоками, как и организмы, способные в них жить, называют сапробными.

классы сапробности: n класс олигосапробных организмов, n класс мезосапробных организмов, n класс полисапробных организмов классы сапробности: n класс олигосапробных организмов, n класс мезосапробных организмов, n класс полисапробных организмов

По степени загрязнения водоемов выделены четыре зоны: n 1. Олигосапробная зона (чистая) n 2. По степени загрязнения водоемов выделены четыре зоны: n 1. Олигосапробная зона (чистая) n 2. Беттомезосапробная зона (умеренно чистая) n 3. Альфамезосапробная зона (умеренно загрязненная) n 4. Полисапробная зона (загрязненная

n полисапробные (содержат большое количество органических веществ, кислород отсутствует); n полисапробные (содержат большое количество органических веществ, кислород отсутствует);

n мезосапробные (в этой зоне нет неразложившихся белков, в воде растворены сероводород, диоксид углерода n мезосапробные (в этой зоне нет неразложившихся белков, в воде растворены сероводород, диоксид углерода и кислород, происходит минерализация органических веществ).

В этом классе сапробности выделяют две подзоны: n n а-мезосапробная (вода умеренно загрязнена органическими В этом классе сапробности выделяют две подзоны: n n а-мезосапробная (вода умеренно загрязнена органическими веществами, есть аммиак и аминосоединения, кислорода мало); b-мезосапробная (органических загрязнителей мало, кроме аммиака, есть продукты его окисления — азотная и азотистая кислоты, много кислорода);

n олигосапробные (практически нет растворенных органических соединений, кислорода много, вода чистая) n олигосапробные (практически нет растворенных органических соединений, кислорода много, вода чистая)

Индикация сапробности водоема. n Пресноводные моллюски могут служить биоиндикаторами степени загрязнения водоема органическими веществами, Индикация сапробности водоема. n Пресноводные моллюски могут служить биоиндикаторами степени загрязнения водоема органическими веществами, сбрасываемыми с ферм, птицефабрик, свиноводческих комплексов, предприятий легкой промышленности и сферы быта.

n Биоиндикаторы – пресноводные моллюски чувствительны к содержанию в воде органических веществ и кислорода. n Биоиндикаторы – пресноводные моллюски чувствительны к содержанию в воде органических веществ и кислорода. Соответственно выделяют α мезосапробов, β мезасапробов и олигосапробов. Полисапробов среди моллюсков нет.

Все выловленные моллюски идентифицируются по видам, и затем определяется сапробность водоема. n К α Все выловленные моллюски идентифицируются по видам, и затем определяется сапробность водоема. n К α мезосапробам относится роговая шаровка. n Β мезосапробами являются обыкновенный прудовик, ушковой прудовик, физа ключевая, яйцевидный прудовик, лужанка настоящая, лужанка полосатая, битиния щупальцевая, горошина, перловица вздутая.

n Типичным олигосапробами являются катушка обыкновенная, катушка килевая, перловица живописцев, утиная беззубка, катушка гладкая, n Типичным олигосапробами являются катушка обыкновенная, катушка килевая, перловица живописцев, утиная беззубка, катушка гладкая, катушка завитая

n Биологический метод оценки состояния водоема позволяет решить задачи, разрешение которых с помощью гидрофизических n 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.

n n n В основе экспертной системы заложена методика биоиндикационного исследования водоемов. Экспертная система n n n В основе экспертной системы заложена методика биоиндикационного исследования водоемов. Экспертная система проводит КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ, основанный на теории биологического разнообразия КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ, основанный на определении индикаторных гидробионтов, которые обитают в исследуемом водоеме.

n n Система биоиндикации развивалась таким образом, что сначала было замечено появление или исчезновение n n Система биоиндикации развивалась таким образом, что сначала было замечено появление или исчезновение определенных видов в конкретных условиях среды. То есть в качестве индикатора условий использовалась система "вид индикатор: есть нет".

n Система развивалась по направлению расширения списка видов индикаторов, которые позднее стали группироваться по n Система развивалась по направлению расширения списка видов индикаторов, которые позднее стали группироваться по наиболее ярко выраженным характеристикам условий.

n Количественные характеристики обилия видов включились в систему позднее сначала в балльной, а затем n Количественные характеристики обилия видов включились в систему позднее сначала в балльной, а затем в долевой форме.

n Методы биоиндикации разрабатываются с начала 20 века, однако существенный скачек произошел лишь в n Методы биоиндикации разрабатываются с начала 20 века, однако существенный скачек произошел лишь в последние годы с разработкой сначала метода Сладечека (Сладечек, 1967; Sladecek, 1973), а затем Ватанабе (Watanabe et al. , 1986; Watanabe , Asai , Houki 1988 a, b).

n n n Биотестирование с применением гидробионтов может быть использовано для оценки токсичности загрязняемых n n n Биотестирование с применением гидробионтов может быть использовано для оценки токсичности загрязняемых природных вод, контроля токсичности сточных вод, ускоренной оценки экстрактов, смывов и сред с санитарно гигиеническими целями

n В ходе лабораторных токсикологических тестов устанавливаются критерии качества вод, выраженные значениями ПДК, ориентировочных n В ходе лабораторных токсикологических тестов устанавливаются критерии качества вод, выраженные значениями ПДК, ориентировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ) и др.

n n Для каждого тест организма устанавливается круг основных тест параметров, контролируемых в обязательном n n Для каждого тест организма устанавливается круг основных тест параметров, контролируемых в обязательном порядке. При этом для надежного контроля токсичности загрязнителей должно быть использовано несколько тест объектов

n Токсикологические исследования проводят на зеленых водорослях Scenedesmus quadricauda, Chlorella vulgaris, C. Pyrenoidosa, видах n Токсикологические исследования проводят на зеленых водорослях Scenedesmus quadricauda, Chlorella vulgaris, C. Pyrenoidosa, видах рода Ankistrodesmus и др. n

n Токсичность испытываемых веществ определяют по визуальным показателям (изменение окраски культуры водорослей, лизис клеток), n Токсичность испытываемых веществ определяют по визуальным показателям (изменение окраски культуры водорослей, лизис клеток), значениям р. Н культуры, численности клеток, выделению и поглощению кислорода, соотношению живых и мертвых клеток.

n Для более полной оценки токсичности веществ используют показатели биомассы клеток, содержание хлорофилла и n Для более полной оценки токсичности веществ используют показатели биомассы клеток, содержание хлорофилла и каротиноидов и др. наиболее удобные тест объекты из макрофитов элодея (Elodea Canadensis) и рясковые (ряска малая (Lemna minor L. ) и ряска тройчатая (Lemna trisulcs L. ).

n В острых опытах устанавливают концентрации веществ, вызывающие за 10 дней роста культуры гибель n В острых опытах устанавливают концентрации веществ, вызывающие за 10 дней роста культуры гибель 50% особей. n

n В хронических опытах при разведении исходной острой концентрации контролируют визуальные повреждения (изменение окраски, n В хронических опытах при разведении исходной острой концентрации контролируют визуальные повреждения (изменение окраски, потеря тургора и др. ), выживаемость и прирост основного побега, число боковых отростков и их длину, число и длину корней.

n Ряска малая (Lemna minor L. ) и ряска тройчатая (Lemna trisulcs L) чувствительны n Ряска малая (Lemna minor L. ) и ряска тройчатая (Lemna trisulcs L) чувствительны к загрязнению воды при содержании в ней до 10 мкг/мл ионов Ва, Си, Mg, Fe, Со.

n Оценить степень загрязнения водоемов по состоянию рясковых растений. n Оценить степень загрязнения водоемов по состоянию рясковых растений.

n Ря ска (лат. Lemna) — род цветковых однодольных растений семейства ароидных (Araceae). Виды: n Ря ска (лат. Lemna) — род цветковых однодольных растений семейства ароидных (Araceae). Виды: многокоренник обыкновенный, ряска тройчатая, ряска горбатая) n n Все рясковые плавают на поверхности или слегка погружены в воду. Отдельные растения представляют собой зеленую округлую пластину (щиток) размером 1— 10 мм с дочерними щитками ("детками"), прикрепленными по бокам материнского щитка.

n Вырастая, n Вырастая, "детки" отделяются и превращаются во взрослые растения, благодаря чему ряски быстро заполняют поверхность водоема.

n n n На каждый загрязнитель у видов рясок проявляется специфическая реакция. На медь n n n На каждый загрязнитель у видов рясок проявляется специфическая реакция. На медь (0, 1 0, 25 мг/мл) листецы реагируют полным рассоединением из групп и изменением окраски с зеленой на голубую; реакция проявляется через 4 часа после воздействия.

n Реакция на цинк (0, 025 мг/мл) заключается в изменении окраски листеца с насыщенно n Реакция на цинк (0, 025 мг/мл) заключается в изменении окраски листеца с насыщенно зеленой до бесцветной, где зелеными остаются только точки роста.

n Барий (0, 1 0, 25 мг/мл) вызывает полное рассоединение листецов, опадание корней и n Барий (0, 1 0, 25 мг/мл) вызывает полное рассоединение листецов, опадание корней и изменение окраски с зеленой на молочно белую.

n Кобальт (0, 25 0, 0025 мг/мл) полную приостановку роста и потерю окраски. n Кобальт (0, 25 0, 0025 мг/мл) полную приостановку роста и потерю окраски.

n В качестве тест функции используют изменение количества хлоропластов в эпистрофном положении как чувствительный n В качестве тест функции используют изменение количества хлоропластов в эпистрофном положении как чувствительный показатель, свидетельствующий о степени загрязнения системы.

n n n В качестве тестовых организмов могут выступать и простейшие, например, инфузории туфелька n n n В качестве тестовых организмов могут выступать и простейшие, например, инфузории туфелька Отклик на токсиканты определяют по показателям выживаемости особей и функции их размножения, выражающейся в изменении скорости клеточного деления.

n ПДК для ракообразных устанавливают на примере представителей отряда Cladocera Daphnia magna, D. longispina, n ПДК для ракообразных устанавливают на примере представителей отряда Cladocera Daphnia magna, D. longispina, D. carinata, Cenodaphnia affinis

n Дафнии – наиболее часто используемый тест объект для определения токсичности воды n Дафнии – наиболее часто используемый тест объект для определения токсичности воды

Размножение В природе дафнии размножаются в летнее время, а в лаборатории при благоприятных условиях Размножение В природе дафнии размножаются в летнее время, а в лаборатории при благоприятных условиях – круглый год, дафнии размножаются без оплодотворения – партеногенетически. Причем рождаются только самки. При резком изменении условий существования (недостаток пищи, перенаселенность, понижение температуры и др. ) в популяции дафний появляются самцы и дафнии переходят к половому размножению, откладывая после оплодотворения «зимние яйца» (1 2 шт. ), которые размещаются в специальном седлышке (эфиппиуме). Весной из яиц появляются самки, которые в дальнейшем вновь дают партеногенетические поколения дафний

Дафния магна устойчива к изменению кислородного режима, что связано со способностью синтезировать гемоглобин. При Дафния магна устойчива к изменению кислородного режима, что связано со способностью синтезировать гемоглобин. При понижении концентрации растворенного кислорода (что является биоиндикационным признаком) наблюдается повышенное содержание гемоглобина у дафний. Они становятся ярко красными и их численность увеличивается. При оптимальном же содержании в воде растворенного кислорода рачки становятся розовато желтыми

Если за период наблюдений гибель дафний не наблюдается даже в неразбавленной воде, значит острой Если за период наблюдений гибель дафний не наблюдается даже в неразбавленной воде, значит острой токсичностью она не обладает. При гибели 20% особей концентрация уже считается вредной.

n В острых опытах степень воздействия той или иной концентрации вещества оценивают по времени n В острых опытах степень воздействия той или иной концентрации вещества оценивают по времени гибели 50% популяции.

n В хронических опытах исследуют такие популяционные характеристики, как выживаемость, рост, плодовитость и качество n В хронических опытах исследуют такие популяционные характеристики, как выживаемость, рост, плодовитость и качество потомства.

n Среди представителей бентоса удобными тест объектами являются брюхоногие моллюски и личинки хирономид. n Среди представителей бентоса удобными тест объектами являются брюхоногие моллюски и личинки хирономид.

 • • • Для биоиндикации поверхностных вод с помощью планктонных сообществ и водорослей • • • Для биоиндикации поверхностных вод с помощью планктонных сообществ и водорослей обрастания используется метод сапробиологического анализа Пантле и Букка в модификации Сладечека. Оценка качества среды посредством анализа донных сообществ производится с использованием общепринятых методов биотических индексов (по видовому разнообразию и показательным значениям таксонов) и Гуднайта Уитлея (по относительной численности олигохет). Общая оценка класса качества поверхностных вод и донных отложений в каждом конкретном случае дается по совокупности гидробиологических показателей с учетом экологических особенностей водных гидробиоценозов.

Олигохетный индекс. n Классический вариант олигохетного индекса (ОИ) впервые был предложен Гуднайтом и Уитлеем Олигохетный индекс. n Классический вариант олигохетного индекса (ОИ) впервые был предложен Гуднайтом и Уитлеем в 1961 г.

n n n массовое развитие олигохет – индикатор спуска бытовых отходов. Предложено уровень загрязнения n n n массовое развитие олигохет – индикатор спуска бытовых отходов. Предложено уровень загрязнения оценивать по плотности этих червей: слабое загрязнение – 100– 999 экз/м 2, среднее – 1000– 5000; сильное >5000 экз/м 2;

n ОИ рассчитывается как отношение численности олигохет к общей численности организмов в пробе. n n ОИ рассчитывается как отношение численности олигохет к общей численности организмов в пробе. n При этом состояние реки считается хорошим, если ОИ меньше 60%, n сомнительным при ОИ в пределах 60 80%, n река тяжело загрязнена, если ОИ превышает 80%.

Классификация таксонов крупных организмов по отношению к чистоте воде(трёхуровневая оценка степени загрязнения) Таксоны 1 Классификация таксонов крупных организмов по отношению к чистоте воде(трёхуровневая оценка степени загрязнения) Таксоны 1 -й группы Таксоны 2 -й группы Таксоны 3 -й группы Личинки комара долгоножки Личинки (нимфы) Личинки стрекоз веснянок Речные раки Личинки комара звонца (мотыть) Моллюски прудовики Пиявки Личинки поденок Личинки вислокрылок Личинки ручейников Двустворчатые моллюски Бокоплавы Водяные ослики Моллюски (катушки и лужанки) Личинки мошки Олигохеты

n Группа 1. Эти организмы погибают в грязной воде. Преобладание их – признак очень n Группа 1. Эти организмы погибают в грязной воде. Преобладание их – признак очень чистой воды. n Группа 2. Эти организмы могут существовать в воде различной степени загрязненности. n Группа 3. Эти организмы выживают даже в очень грязной воде.

Оценка качества воды делается следующим образом n Загрязненная вода – 90% организмов и более Оценка качества воды делается следующим образом n Загрязненная вода – 90% организмов и более относятся к 3 й группе индикаторов. n Малозагрязненная вода (удовлетворительного качества) – от 11 до 30% организмов в пробе относятся к индикаторным таксонам 1 й и 2 й групп. n Чистая вода – 30% и более организмов в пробе относятся к индикаторным таксонам 1 й группы.

Четырехуровневая оценка степени загрязнения n Таксонам групп 1, 2 и 3 присваивается значимость 3, Четырехуровневая оценка степени загрязнения n Таксонам групп 1, 2 и 3 присваивается значимость 3, 2 и 1 соответственно. n По числу индикаторных таксонов в группе определяется индекс для каждой из групп. n n Индекс 1 – число индикаторных таксонов в группе 1, умноженное на 3. Индекс 2 – число индикаторных таксонов в группе 2, умноженное на 2. Индекс 3 – число индикаторных таксонов в группе 3, умноженное на 1. Суммарный индекс для обследованного участка водоема определяется как сумма всех трех индексов. Качество воды оценивается с помощью шкалы (таблица ).

Четырехуровневая оценка качества воды Вода Очень чистая Чистая Малозагрязненная Загрязненная Суммарный индекс Более 22 Четырехуровневая оценка качества воды Вода Очень чистая Чистая Малозагрязненная Загрязненная Суммарный индекс Более 22 От 17 до 22 От 11 до 16 Менее 11

n При токсикологических испытаниях используют также представителей ихтиофауны мальков и взрослых рыб из семейств n При токсикологических испытаниях используют также представителей ихтиофауны мальков и взрослых рыб из семейств лососевых (форель, пелядь), окуневых (судак, окунь), карповых (плотва, пескарь, верховка, голавль, гольян, лещ, красноперка, карп, карась).

n n n n Степень отравления определяют по изменению следующих показателей: выживаемость рыб, прирост n n n n Степень отравления определяют по изменению следующих показателей: выживаемость рыб, прирост или снижение биомассы, клиническая картина отравления, характер питания, характер и частота дыхания, внешний вид, состояние жаберного аппарата.

Биоиндикационные методы. n Биоиндикация ориентирована на изучение сообществ организмов в природных экосистемах и позволяет Биоиндикационные методы. n Биоиндикация ориентирована на изучение сообществ организмов в природных экосистемах и позволяет оценивать их состояние по целому комплексу биотических показателей, на которые совместно влияют все компоненты

Альгоиндикация. n n Водорослям принадлежит ведущая роль при биоиндикации изменения состояния водных экосистем, так Альгоиндикация. n n Водорослям принадлежит ведущая роль при биоиндикации изменения состояния водных экосистем, так как они быстрее других водных организмов реагируют на загрязнение, являются чувствительными индикаторами тяжелых металлов, органического загрязнения и др.

n n Для оценки используются водоросли трех экологических групп: фитопланктон фитобентос перифитон n n Для оценки используются водоросли трех экологических групп: фитопланктон фитобентос перифитон

n Видовой состав фитопланктона и численность видов могут служить индикаторами тяжелых металлов, нефтепродуктов и n Видовой состав фитопланктона и численность видов могут служить индикаторами тяжелых металлов, нефтепродуктов и дисперсантов.

n n Довольно чувствительным методом является изучение вариабельности динамики биомассы фитопланктона. Показано, что вариабельность, n n Довольно чувствительным методом является изучение вариабельности динамики биомассы фитопланктона. Показано, что вариабельность, измеряемая как отношение минимальной биомассы к максимальной за год, возрастает пропорционально увеличению изменчивости температуры в водоеме.

Животные-биоиндикаторы качества вод n n Животные гидробионты успешно используются в качестве индикаторов самых разнообразных Животные-биоиндикаторы качества вод n n Животные гидробионты успешно используются в качестве индикаторов самых разнообразных показателей качества вод. Оценка качества воды по животному населению производится с помощью расчета разнообразных балльных индексов (индекс сапробности , биотический и олигохетный).

n I класс– олигосапробные организмы, характерные исключительно для водоемов с чистой водой: личинки ручейников, n I класс– олигосапробные организмы, характерные исключительно для водоемов с чистой водой: личинки ручейников, личинки веснянок, личинки поденок, личинки вислокрылок, двустворчатый моллюск дрейссена, пресноводные губки, мшанки.

1. Личинки веснянок 1. Личинки веснянок

Личинки веснянок Личинки веснянок

2. Личинки ручейника рода риакофила 2. Личинки ручейника рода риакофила

2. Плоские личинки поденок 2. Плоские личинки поденок

1. Роющие личинки поденок 1. Роющие личинки поденок

Личинка поденки Личинка поденки

куколки ручейников ручейники куколки ручейников ручейники

n II класс – эврибионтные организмы, менее требовательные к качеству воды и способные выносить n II класс – эврибионтные организмы, менее требовательные к качеству воды и способные выносить определенные загрязнения : водяные жуки и их личинки, водяные клопы и их личинки, водяные клещи, личинки стрекоз, речные раки, рачки – бокоплавы (мормышы), рачок водяной ослик, пиявки, двустворчатые моллюски (перловицы, беззубки, шаровки), брюхоногие моллюски.

2. Личинки ручейников при отсутствии риакофил и нейреклепсисов 3. Личинки стрекоз красотки и плосконожки 2. Личинки ручейников при отсутствии риакофил и нейреклепсисов 3. Личинки стрекоз красотки и плосконожки

5. Водяной клоп 5. Водяной клоп

7. Моллюски-затворки 7. Моллюски-затворки

3. Водяной ослик 3. Водяной ослик

водяной ослик водяной ослик

n III класс – полисапробные организмы, приспособленные к жизни в сильно загрязненных водоемах: малощетинковые n III класс – полисапробные организмы, приспособленные к жизни в сильно загрязненных водоемах: малощетинковые черви (олигохеты), планарии, личинки комаров – звонцов (мотыль), личинки кровососущих комаров, личинки мух – львинок (крыски).

4. Личинки мошек 4. Личинки мошек

1. Мотыль (в массе) 1. Мотыль (в массе)

2. Крыски (личинки мухпчеловидок) 2. Крыски (личинки мухпчеловидок)

3. Трубочник (в массе) 3. Трубочник (в массе)

n Индекс Майера — наиболее простая методика биоиндикации, использует приуроченность различных групп водных беспозвоночных n Индекс Майера — наиболее простая методика биоиндикации, использует приуроченность различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности.

n Методика годиться для любых типов водоемов. Организмы индикаторы объединены в группы: n Методика годиться для любых типов водоемов. Организмы индикаторы объединены в группы:

Индекс Майера Обитатели чистых вод, X Личинки веснянок Личинки подёнок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Индекс Майера Обитатели чистых вод, X Личинки веснянок Личинки подёнок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски Организмы средней чувствительности, Y Бокоплав Речной рак Личинки стрекоз Личинки комаров дол гоножек Моллюски катушки Моллюски живородки Обитатели загрязнённых водоёмов, Z Личинки комаров звонцов Пиявки Водяной ослик Прудовики Личинки мошки Малощетинковые черви

Представители организмов индикаторов каждой из групп 1 ая гр. : личинки ручейников Представители организмов индикаторов каждой из групп 1 ая гр. : личинки ручейников

2 ая гр. : бокоплав 2 ая гр. : бокоплав

n n Метод расчета биотического индекса для р. Трент (БИ) разработан Ф. Вудивиссом в n n Метод расчета биотического индекса для р. Трент (БИ) разработан Ф. Вудивиссом в 1964 г. Он получил наибольшее распространение

n n Индекс Вудивисса учитывает сразу два параметра бентосного сообщества: общее разнообразие беспозвоночных и n n 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.

Таблица 1. Представители видов-индикаторов Таблица 1. Представители видов-индикаторов

n n Биотический индекс для зообентоса находится по методу Вудивисса, согласно которому по мере n n Биотический индекс для зообентоса находится по методу Вудивисса, согласно которому по мере повышения уровня загрязнения вод происходит упрощение видовой структуры бентоценоза за счет выпадения индикаторных таксонов при достижении предела их толерантности на фоне снижения общего разнообразия организмов, объединенных в так называемые группы Вудивисса.

n Разработана специальная шкала, учитывающая присутствие показательных организмов и число групп Вудивисса в пробе, n Разработана специальная шкала, учитывающая присутствие показательных организмов и число групп Вудивисса в пробе, позволяющая найти биотический индекс.

Определение биотического индекса пресноводных экосистем по донным беспозвоночным (индекс Вудивиса) Ключевые организмы Общее количество Определение биотического индекса пресноводных экосистем по донным беспозвоночным (индекс Вудивиса) Ключевые организмы Общее количество групп 0 1 2 5 6 10 11 15 16 Биотический индекс Личинки веснянок имеются Более одного вида. Только один вид – – 7 6 8 7 9 8 10 9 Личинки подёнок имеются Более одного вида. Только один вид* – – 6 5 7 6 8 7 9 8 Личинки ручейников имеются Более одного вида Только один вид** – 4 5 4 6 5 7 6 8 7 Бокоплавы имеются Все прочие виды отсутствуют 3 4 5 6 7 Водяные ослики имеются Все прочие виды отсутствуют 2 3 4 5 6 Черви трубоч ники и/или красные личинки хирономид имеются Все прочие виды отсутствуют 1 2 3 4 5 Все другие ключевые группы отсутствуют Некоторые организмы, не требующие растворённого кислорода, могут присутствовать 0 1 2 – –

Интегральная оценка качества природных вод. n n n В последнее время разработана современная экспертная Интегральная оценка качества природных вод. n n n В последнее время разработана современная экспертная система оценок, основанная на методе экологических модификаций. Метод включает следующие градации оценки состояния экосистем: фоновое, антропогенного экологического напряжения, антропогенного экологического регресса антропогенного метаболического регресса.

Фоновое состояние n При фоновом состоянии возможны перестройки биоценоза, не ведущие к усложнению или Фоновое состояние n При фоновом состоянии возможны перестройки биоценоза, не ведущие к усложнению или упрощению его структуры, т. е. не меняющие общего уровня организации входящих в него сообществ.

Состояние экологического напряжения n Состояние экологического напряжения выражается в увеличении разнообразия биоценоза (увеличении общего Состояние экологического напряжения n Состояние экологического напряжения выражается в увеличении разнообразия биоценоза (увеличении общего числа видов, уменьшении энтропии, усложнении межвидовых взаимодействий, увеличении пространственно временной гетерогенности, усложнении пищевой цепи).

Состояние экологического регресса n n Состояние экологического регресса характеризуется уменьшением разнообразия и пространственно временной Состояние экологического регресса n n Состояние экологического регресса характеризуется уменьшением разнообразия и пространственно временной гетерогенности, увеличением энтропии, упрощением межвидовых взаимодействий, трофических цепей.

Состояние метаболического регресса n Состояние метаболического регресса соответствует снижению активности биоценоза по сумме всех Состояние метаболического регресса n Состояние метаболического регресса соответствует снижению активности биоценоза по сумме всех процессов образования и разрушения органического вещества фитопланктона, перифитона, бактерий и консументов.

n n n n Другим методом экспертной классификации водных экосистем является индекс экологического состояния, n n n n Другим методом экспертной классификации водных экосистем является индекс экологического состояния, интегрирующий основные биотические индексы и параметры гидробионтов: численность и биомасса бентоса, число видов в сообществе, видовое разнообразие, биотический индекс Вудивисса олигохетный индекс Пареле гидробиологические параметры

Степень загрязненност и воды По фитозоопланк тону, перифитону По зообентосу По бактериопланктону Индекс сапробности Степень загрязненност и воды По фитозоопланк тону, перифитону По зообентосу По бактериопланктону Индекс сапробности по Пантле и Буку, баллы Отношение общей чис ленности олигохет к общей численности донных организмов, % Биологическ ий индекс по Byдивиссу Общее количество бактерий, 106 кл/мл Количе ство сапрофит ных бактерий 103 м Отношение общего количества бактерий к количеству сапрофитных бактерий Очень чис тые Менее 1, 0 1 20 10 Менее 0, 5 Более 103 Чистые 1, 0 1, 5 21 35 7 9 0, 5 1, 0 0, 5 5 Более 103 Умеренно загрязненные 1, 51 2, 5 36 50 5 6 1, 1 3, 0 5, 1 10 102 Ш 3 Загрязнен ные 2, 51 3, 5 51 65 4 3, 1 5, 0 10, 1 50 Менее 102 Грязные 3, 51^1, 0 66 85 2 3 5, 1 10, 0 5, 01 100 Менее 102 Очень грязные Более 4, 0 86 1 00 или макробеитос отсутствует 0 1 Более 10, 0 Более 100 Менее 1 02

n n На основе ИБС и интегрального индекса экологического состояния по химическим показателям (ИХС) n n На основе ИБС и интегрального индекса экологического состояния по химическим показателям (ИХС) вычисляется обобщенный индекс экологического состояния водотока (ИИЭС), с помощью которого выделяют три типа экологического состояния: зону экологического бедствия, зону экологического кризиса зону относительного экологического благополучия.

Классификация качества вод суши по биопоказателям Класс вод Воды Относительная численность олигохет от общего Классификация качества вод суши по биопоказателям Класс вод Воды Относительная численность олигохет от общего количества зообентоса, % Биотический индекс Вудивисса 1 Очень чистые 1– 2010– 8 2 Чистые 21– 357– 5 3 Умеренно 36– 504– 3 загрязненные 4 Загрязненные 51– 652– 1 5 Грязные 66– 851– 0 6 Очень грязные 86– 100 или макробентос отсутствует0

Шкала загрязнений по индикаторным таксонам Индикаторные таксоны Эколого-биологическая полноценность, класс качества воды, использование Личинки Шкала загрязнений по индикаторным таксонам Индикаторные таксоны Эколого-биологическая полноценность, класс качества воды, использование Личинки веснянок, плоские личинки поденок, ручейник Очень чистая. Полноценная Питьевое, рекреационное, риакофилла рыбохозяйственное. Крупные двустворчатые моллюски (перловица), плавающие и ползающие ручейник нейреклипсис, вилохвостки, водяной клоп Чистая. Полноценная Питьевое, рекреационное, рыбохозяйственное, орошение, техническое. Моллюски затворки, горошинки, роющие личинки поденок, ручейники при отсутствии реакофиллы и нейреклипсис, личинки стрекоз плосконожки и красотки, мошки Удовлетворительно чистая. Полноценная. Питьевое с очисткой, рекреационное рыбоводство, орошение техническое. Шаровки, дрейсена, плоские пиявки, личинки стрекоз Загрязненные. Неблагополучные. Ограниченное при отсутствии плосконожки и красотки, водяной ослик рыбоводство, ограниченное орошение Масса трубочника, мотыля, червеобразные пиявки при Грязные. Неблагополучные. Техническое. отсутствии плоских, крыски, масса мокрецов Макробеспозвоночных нет Очень грязные. Неблагополучные. Техническое с очисткой

Основные характеристики воды и биоты по классам качества воды Основные характеристики воды и биоты по классам качества воды

Классификация качества воды водоемов и водотоков по гидробиологическим показателям Классификация качества воды водоемов и водотоков по гидробиологическим показателям

 Наибольшей популярностью пользуется метод, основанный на учете относительного обилия видов индикаторов сапробности (индексы Наибольшей популярностью пользуется метод, основанный на учете относительного обилия видов индикаторов сапробности (индексы Сладчека, Ваганабе, Пантле и Букка). Индекс вычисляется по формуле: где s индивидуальная сапробность каждого вида, h численность вида или относительная частота