Исследование экологического состояния водоемов Кадомского района

Раздел 2. Метод изучения стабильности развития в биоиндикации состояния водоемов. 

      В последние годы проблема стабильности развития в условиях все расширяющегося токсичного загрязнения природной среды приобретает высокую актуальность (Захаров и др., 2000). Известно, что жизнь в водоемах в отличие от наземных условий характеризуется большей независимостью гидробионтов от факторов среды в силу высокой роли в водных экосистемах процессов экологического метаболизма и большей интенсивности распространения (Панин, 1979). При этом рыбы являются удобным объектом изучения флуктуирующей асимметрии (ненаправленные различия между размерами или выраженности билатеральных структур на правой и левой стороне тела), рассматриваемой как мера онтогенетической нестабильности, которая увеличивается под влиянием геномного или средового стресса (Моисеенко, 2000). 

      Флуктуирующая асимметрия представляет собой незначительные ненаправленные отклонения в строении тех или иных билатеральных структур от строгой симметрии. Чаще всего она не имеет какого-либо адаптивного значения и является следствием случайных нарушений онтогенетических процессов. Ее обнаруживают у самых различных видов живых организмов по самым разнообразным признакам. Необходимость изучения флуктуирующей асимметрии состоит в том, что она служит проявлением особой формы изменчивости – внутрииндивидуальной  и является одним из главных показателей стабильности (гомеостаза) индивидуального развития (Захаров, 1987).

      Важной особенностью флуктуирующей асимметрии является то, что ее уровень в природных популяциях подвержен существенным колебаниям в зависимости от условий внешней среды. При неблагоприятных абиотических условиях, например, чрезмерно низких или высоких температурах, при воздействии на организмы загрязняющих веществ, других вредных факторов, ненаправленные различия между правой и левой сторонами тела у формирующихся организмов увеличиваются. Тем самым уровень флуктуирующей асимметрии может служить показателем состояния популяции в той или иной экологической обстановке. Кроме того, уровень асимметрии отражает степень генетической коадаптации, поскольку заметно возрастает при гибридизации на уровне генетически различающихся внутривидовых форм или близкородственных видов (Захаров,1987; Захаров, Кларк, 1993).

      Популяционный метод биомониторинга, основанный на анализе морфологической изменчивости в природных популяциях (Яблоков, 1980, 1987; Захаров, Яблоков, 1985) интенсивно разрабатывается в последнее время. К нему традиционно относят учет стабильности индивидуального развития по уровню флуктуирующей асимметрии билатеральных структур и числу таких аномалий, которые могут рассматриваться как следствия нарушения развития (Захаров, 1976, 1987; Захаров, Кларк, 1993).

      Доступность этого метода биомониторинга делает его весьма перспективным для широкого использования, что крайне важно в решении современных задач сохранения биоразнообразия. Длительные многолетние исследования реальной природной ситуации позволяют получать информацию о различных аспектах вопросов популяционной биологии, о протекающих микроэволюционных процессах, об антропогенном влиянии на популяции. При этом научная значимость исследований существенно возрастает с каждым годом проведения таких наблюдений. Обычно такой подход используют на популяционном уровне, но он применим и на уровне отдельной особи.

      При всей важности проведения оценки качества окружающей среды на всех уровнях, с применением различных подходов (включая физические, химические, социальные и другие аспекты) приоритетной представляется именно биологическая оценка. Наиболее простым объяснением этому может быть то, что именно состояние, самочувствие различных видов живых существ и самого человека является ключевым моментом и, в конечном счете, волнует всех нас в наибольшей степени. Несмотря на важность химических и физических анализов, обеспечивающих получение базовой информации о концентрации различных вредных веществ и физических изменений, биологическая оценка качества природной среды оказывается главной по следующим причинам. Только биологическая оценка предоставляет возможность характеристики качества среды, находящейся при всем многообразии воздействий. Именно такая оценка дает характеристику здоровья среды, ее пригодности для живой природы и человека.

      Морфологические показатели характеризуют уровень  стабильности индивидуального развития как способности к формированию сходного фенотипа при данных условиях среды. Для такой характеристики необходимо оценить ту часть фенотипического разнообразия, которая не может быть прямо объяснена генотипическими и средовыми различиями, а отражает нарушения, шум развития. Оценка стабильности развития с морфологической точки зрения сводится к выявлению случайной изменчивости развития. Прекрасная возможность для анализа такой формы изменчивости в природных популяциях предоставляет исследование внутрииндивидуальной изменчивости – различий между гомологичными структурами одного и того же организма, которые в норме должны быть симметричными. Эти различия проявляются между структурами, которые развиваются при практически идентичных условиях на основе единого генотипа и таким образом, их наличие объясняется только нарушениями в стабильности развития. Наиболее широко распространенной и доступной для анализа формой такой изменчивости является флуктуирующая асимметрия.

      Необходимая информация может быть получена при  использовании различных количественных и качественных признаков у разных видов растений и животных. В качестве примеров обычно указывают различия в промерах между правой и левой половинкой листа у растений, в числе жилок на левом и правом крыльях у насекомых, количестве чешуй слева и справа у рыб.

      Как показали специальные исследования, при нарушении стабильности развития в случае средового или генетического стресса, величина флуктуирующей асимметрии различных признаков резко возрастает. Резко возрастает и частота встречаемости нарушений в нормальном строении признаков. Таким образом, информация, получаемая в отношении лишь ограниченного набора морфологических признаков, позволяет охарактеризовать уровень стабильности развития организма в целом.

      Величина  показателей нестабильности развития минимальна лишь при определенных значениях параметров среды, которые могут быть охарактеризованы как оптимальные. Возрастание величины показателей нестабильности развития оказывается неспецифическим ответом на любые отклонения среды от оптимальных. Этот оптимум сходен для многих популяций вида, что открывает возможность выявления популяции, существующих при неоптимальных условиях, как на естественной экологической периферии ареала, так и при антропогенных воздействиях. 

Раздел 3. Карп как объект биоиндикационных исследований. 

      Большинство исследований, где в качестве объекта  биоиндикации используются рыбы, выполнено  на плотве. Причинами являются широкое распространение, неприхотливость (Захаров 1987).

      Свое  исследование я проводил на карпе. Этот вид относится к классу костистых рыб, семейства карповых.

      Рыбы  этой группы – самые многочисленные в мире, как по числу особей, так  и по числу видов. Более 97% видов рыб мира – это костистые рыбы. Они распространены очень широко по земному шару и обитают в водоемах разного типа и на разной глубине, имеют самую разнообразную форму, размеры и адаптации к среде, являются объектами промыслового и спортивного рыболовства.

      В современных условиях рыбоводство  является важнейшей отраслью народного хозяйства.

      Карп  является  объектом прудового рыбоводства (в т.ч. в Кадомском районе), так как рыба – ценнейший пищевой продукт. В мире среднее ее потребление на душу населения составляет около 17 кг в год, 60% всех белков и 24% белков животного происхождения. Из 20 тыс. видов рыб мира промышляется около 500. из них 15 видов дают 50% мирового вылова. Годовой промысловый вылов рыбы в естественных условиях водоемах Рязанской области составляет около 280 т, прудовые хозяйства производят 250т. товарной рыбы, а рыболовы-любители за этот же период вылавливают 900т. рыбы для личного потребления. Однако при наличии большого количества водоемов эти сведения об улове указывают на неблагоприятное положение с рыбными запасами в области.

      Сазан в пределах Рязанской области  обитает преимущественно в реках. Однако его распространение не уточнено. Есть основания полагать, что в значительной степени он смешался с разными породами карпа, которого очень активно расселяли в прошедшие годы в пойменных водоемах и руслах рек. В этой связи отличить сазана от помеси его с карпом не всегда возможно.

Глава 3. Материал и  методика. 

      При проведении исследований по экологии карпа необходимо определить влияние факторов, связанные с деятельностью человека. Влияние санитарного состояния водоемов на стабильное развитие карпа не изучены. Вместе вероятно оно будет сходно с выявленным для плотвы, поскольку эти виды относятся к одному семейству, обладают сходным составом пищи и другими биологическими особенностями.

      Большинство из вредных веществ, способно аккумулироваться в донных осадках (иле). Через цепи питания с участием бентосных  беспозвоночных они попадают в организм карпа, которые составляют основу питания. Поэтому вероятно, что чувствительность к загрязнению выше ,чем у плотвы, поэтому он является более подходящим объектом биоиндикационных исследований.

      Из  озера Никольское 20 особей рыб было поймано на удочку, а 10 сетью. Ловили в сентябре три дня. В первый день было поймано 10 рыб. На следующий день проводились исследования. В методике (Ю.А. Музланов, И.В.Лобов) рекомендуется считать глоточные зубы, мы упростили методику, из-за того, что были привлечены школьники. Эти 10 рыб были розданы школьникам, сначала они измеряли длину, затем высоту тела рыбы (рис. 2) и взвешивали на весах. После они считали количество чешуй в боковой линии слева и справа. При подсчете количества лучей грудных и брюшных плавников школьники пользовались лупой и иголкой. Полученные данные они записывали в заранее подготовленные таблицы. На второй и третий  день было поймано еще по 10 особей, исследования проводились также.

      Из  озера Большие Мурьки 15 рыб было поймано удочкой, а 15 сетью. Улов проводился сразу же после лова из озера Никольское. Рыбу ловили 4 дня. Исследования рыб проводились по такой же схеме.

     . 
 

     Рис. 2. Схема промеров рыбы.

     Меристические признаки: количество чешуй в боковой линии (Рис.2.1), справа и слева, количество чешуй в боковой линии, пронизанных сенсорными канальцами (с отверстиями), справа и слева, количество лучей и грудных плавниках (Рис.2.2) справа и слева, количество лучей в брюшных плавниках (Рис.2.4), справа и слева.

     Морфометрические  признаки: длина тела (Рис.2.3), мм., высота тела (Рис.2.5), мм.

     При обработке результатов подсчитывали количество отличий правого и  левого боков у каждой рыбы, определяли сумму отличий для всех особей из одного водоема и среднее количество отличий на 1 особь.

Глава 4. Место обследованных  нами водоемов в структуре  поверхностных вод Рязанской области и Кадомского района. 

      Поверхностные воды Рязанской области – это  реки, озера, болота.

      Реки.

      Реки  области принадлежат к бассейнам  Каспийского и Азовского морей. Большая часть территории, дренируемая Окой и ее притоками, относится к бассейну Каспийского моря, меньшая, расположенная на юге и юго-западе области и дренируемая Доном и его притоками, - к бассейну Азовского моря. Окско-Донской водораздел проходит по территории области на юге на расстоянии 2-10 км от ее границы, на юго-западе – на расстоянии 10-20 км. К югу от водораздела располагаются верховья р.Воронеж – крупного левого притока Дона. В пределах области это реки Лесной Воронеж и Становая ряса.

      На  юго-западе области в Дон впадает  около двух десятков небольших речек, в том числе Кочуровка, Рожня, Круглянка, Паника, Сухая Тобола, Мокрая Тобола и др. сам Дон на двух участках проходит по границе области – от деревни Прямоглядово до деревни Лошаки и у села Воейкова. Общая протяженность участков Дона по территории Рязанской области составляет 10 км, ширина 50-70 м, глубина на плесах до 4,5 м, на перекатах 0,7 м. Скорость течения 0,2 – 0,5 м/с.

      Главной водной артерией области является Ока – самый крупный и многоводный правый приток Волги. Общая длина Оки – 1478 км, площадь водосбора 245 тыс.км². В пределах Рязанской области протяженность Оки составляет 485 км, площадь водосбора – 38,2 тыс. км².   

      Бассейну  Оки на территории области принадлежат более 850 рек и речек общей протяженностью 10 тыс. км; 274 из них длинной более 10 км и суммарной протяженностью 5800 км. Наиболее крупные правые  притоки Оки в пределах области – реки Мокша (общая длина 598 км, в области – 135 км), Проня (336 км), Пара (192 км), Истья (94 км), Вожжа (103 км), левые – Унжа (122 км), Гусь (147 км), Пра (163 км). Реки имеют смешанное питание с преобладанием снегового. На весну, когда тает снег, приходится 60% годового стока, на лето и осень – около 25%, на зиму – 15%. Летом и осенью питание рек осуществляется за счет дождевых осадков и грунтовых вод, зимой – почти исключительно за счет грунтовых вод. (Скрылева, Околелов, Селявин 2001).