Биологический мониторинг

     По  мере того как поступление органических отходов становится более

стабильным, один преобладающий вид организмов, обитающих в воде, сменяется другим. Установлено, что красный цвет, в который «окрашивается» дно реки, связан с колебательными движениями, которые периодически совершают личинки звонца. В некоторых случаях было обнаружено, что популяции личинок ручейников превышают 10000 шт./м², а популяции нимф поденок — 3000шт./м².

     Пресноводные  моллюски среди животных биоиндикаторов загрязнения поверхностных вод занимают особое место. Они имеют органы химического чувства (чувствительные клетки), которыми они пользуются для определения недоброкачественной воды. Некоторые пресноводные двустворчатые моллюски живут только в чистых водоёмах. Например, жемчужница, катушки (гладкая, завитая, килевая, обыкновенная), перловица живописцевиутиная беззубка обитают только в чистых реках с быстрым течением. Населяют они речные перекаты, где вода насыщается кислородом. Они очень чувствительны к содержанию кислорода в воде. Плотность популяции этих моллюсков на плесах может достигать до 60 экземпляров на квадратный метр. С загрязнением рек сточными водами эти моллюски исчезают из рек.

     Моллюски  по способу питания – фильтраторы. Они засасывают воду, содержащую органические и минеральные частицы, взвешенные в воде, мелкие планктонные организмы, а выделяют профильтрованную воду.

     Место обитания пресноводных моллюсков –  придонный слой ила, глубина которого может достигать 3 см. Но если вода богата органическими отходами, служащей пищей для моллюсков, то последние могут обитать в воде, не зарываясь в слой ила.

     Способность пресноводных двустворчатых моллюсков (мидий) очищать воду характеризуется  следующими данными: плотное скопление  мидий, заселяющих квадратный метр площади дна водоема, за одни сутки способно профильтровать до 280 кубометров воды.

     По  толерантности к загрязнению  воды пресноводные моллюсков подразделяются на три вида:

• a-мезосапробные (живут в умеренно загрязненной воде);
• b-мезосапробные ( живут в слабо загрязненной воде);
• олигосапробные (живут в чистой воде).

     Использование пресноводных моллюсков для биоиндикации качества

поверхностных вод практически исключается  в зимний период, когда водоемы покрыты слоем льда. Однако в некоторых случаях, например, для выявления залповых сбросов в поверхностные водоемы ЗВ, возможно использовать и пресноводных моллюсков и в зимний период. В этих случаях на замерзших водоемах проделывают полыньи размером 1.1 м в прибрежном участке водоема. Наличие в иле большого количества мертвых особей свидетельствует о фактах сброса вредных веществ в водоем. Шкала качества воды водоема по обитающим в нем моллюскам – сапробионтам в сопоставлении с индексами загрязнения воды приведены Р_в приведены в таблице 2.4.

     Таблица 2.4 - Шкала качества воды по состоянию пресноводных моллюсков.

     2.3 Основные биоиндикаторы для оценки  загрязнения почв

     Биоиндикаторами качества почвы являются растения и беспозвоночные почвенные животные. Почва наиболее сложный объект для биоиндикации. Разнообразие климатических условий, растительности, горных пород, рельефа, различный возраст отдельных территорий обуславливает и разнообразие почв. Географические закономерности их распространения определяются сочетанием факторов почвообразования. Для России этими факторами являются зональные изменения климата и растительности, они формируют горизонтальную и вертикальную зональность почв. Особенности почвенного покрова небольших участков территорий связаны с влиянием на процесс почвообразования местного рельефа, состава и свойств пород, растительности и почвенных организмов. Как важная среда развития животного мира, почва насчитывает около восьмидесяти типов на территории России, исключая почвы. Крайнего севера и мерзлотных областей Сибири. В основе принципа биологической диагностики почв лежит представление о том, что почва как среда обитания, составляет единую систему с населяющими ее популяциями разных организмов. Методические приемы определения показателей растительных видов биоиндикаторов, которые наиболее часто применяются при биоиндикации качества почвы приведены в таблице 2.5.

     Таблица 2.5- Основные методические приемы биоиндикации почв

Загрязнение почвы можно оценить по всхожести  семян, по хлорозам (частичной потерей хлорофилла зеленых листьев и стеблей) и некрозам (полное

отмирание хлорофилла листьев, стеблей), по снижению скорости роста растений и др. Шкала оценки по этим внешним признакам класса загрязнения почвы приведена в таблице 2.6.

     Таблица 2.6 - Шкала оценки загрязненности почвы по состоянию травы

     Примечания: 1 – меньший размер взрослых особей, семенное размножение растений невозможно; 2 – резкое отклонение морфологического облика взрослых особей, нет цветущих и плодоносящих побегов[3]. 
 
 
 
 

     3. Биоиндикация окружающей среды

     Биоиндикаторы (от био и лат. indico — указываю, определяю) — организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Их индикаторная значимость определяется экологической толерантностью биологической системы. В пределах зоны толерантности организм способен поддерживать свой гомеостаз. Любой фактор, если он выходит за пределы «зоны комфорта» для данного организма, является стрессовым. В этом случае организм реагирует ответной реакцией различной интенсивности и длительности, проявление которой зависит от вида и является показателем его индикаторной ценности. Именно ответную реакцию определяют методы биоиндикации. Биологическая система реагирует на воздействие среды в целом, а не только на отдельные факторы, причем амплитуда колебаний физиологической толерантности модифицируется внутренним состоянием системы — условиями питания, возрастом, генетически контролируемой устойчивостью.

     Многолетний опыт ученых разных стран по контролю состояния окружающей среды показал преимущества, которыми обладают живые индикаторы:

• в условиях хронических антропогенных нагрузок могут реагировать даже на относительно слабые воздействия вследствие кумулятивного эффекта; реакции проявляются при накоплении, которых критических значений суммарных дозовых нагрузок;
• суммируют влияние всех без исключения биологически важных воздействий и отражают состояние окружающей среды в целом, включая ее загрязнение и другие антропогенные изменения;
• исключают необходимость регистрации химических и физических параметров, характеризующих состояние окружающей среды;
• фиксируют скорость происходящих изменений; 
• вскрывают тенденции развития природной среды;
• указывают пути и места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений и ядов, возможные пути их попадания в пищу человека;
• позволяют судить о степени вредности любых синтезируемых человеком веществ для живой природы и для него самого, при чем дают возможность контролировать их действие.

     Выделяют  две формы отклика живых организмов, используемых в целях биоиндикации — специфическую и неспецифическую. В первом случае происходящие изменения связаны с действием одного какого-либо фактора. При неспецифической биоиндикации различные антропогенные факторы вызывают одинаковые ре акции.

     В зависимости от типа ответной реакции биоиндикаторы подразделяют на чувствительные и кумулятивные. Чувствительные биоиндикаторы реагируют на стресс значительным отклонением от жизненных норм, а кумулятивные накапливают антропогенное воздействие, значительно превышающее нормальный уровень в природе, без видимых изменений.

     В качестве биоиндикаторов могут быть использованы представители всех «царств» живой природы. Для биоиндикации не пригодны организмы, поврежденные болезнями, вредителями и паразитами. Идеальный биологический индикатор должен удовлетворять ряду требований:

• быть типичным для данных условий;
• иметь высокую численность в исследуемом экотопе;
• обитать в данном месте в течение ряда лет, что дает возможность проследить динамику загрязнения;
• находиться в условиях, удобных для отбора проб;
• давать возможность проводить прямые анализы без предварительного концентрирования проб;
• характеризоваться положительной корреляцией между концентрацией загрязняющих веществ в организме-индикаторе и объекте исследования;
• использоваться в естественных условиях его существования;
• иметь короткий период онтогенеза, чтобы была возможность отслеживания влияния фактора на последующие поколения.

     Ответная  реакция биоиндикатора на определенное физическое или химическое воздействие должна быть четко выражена, т.е. специфична, легко регистрироваться визуально или с помощью приборов.

     Для биоиндикации необходимо выбирать наиболее чувствительные сообщества, характеризующиеся максимальной скоростью отклика и выраженностью параметров. Например, в водных эко системах наиболее чувствительными являются планктонные сообщества, которые быстро реагируют на изменение среды благо даря короткому жизненному циклу и высокой скорости воспроизводства. Бентосные сообщества, где организмы имеют достаточно длинный жизненный цикл, более консервативны: перестройки происходят в них при длительном хроническом загрязнении, приводящем к необратимости процессов.