Тварини як біоіндікатори

     2.2 Зміни водних екосистем при антропогенному забрудненні. Сапробність і токсобність

     Поняття "Якість води" має на увазі комплексну оцінку, яка включає гидрохімічні і гідробіологічні характеристики. У наш час продовжує використовуватися традиційний підхід до оцінки якості води, заснований на визначенні тільки ряду хімічних показників. Це не дозволяє оцінити зміни у водній екосистемі, оцінити ступінь порушень, з'ясувати їх механізм і дати прогноз подальшої зміни в екосистемі. Такі завдання можна вирішити, використовуючи методи біоіндикації. У водоймах з найбільш «чистою» водою, що містятться низькі концентрації біогенних і органічних речовин, кількість видів гідробіонтів звичайно нижча, ніж в тих водоймах, де органічні речовини, сполуки азоту і фосфору присутні в помірних концентраціях. Для багатьох водних організмів, що мешкають в мезо- і евтрофних водах, помірний рівень забруднення є нормальним станом місця існування. Частина таких видів цілком може служити індикаторами забруднення води органічними і біогенними речовинами. Інша частина видів, що мешкають у вузьких межах умов навколишнього середовища не витримують навіть невеликого забруднення і зникають – такі види є хорошими індикаторами низьких рівнів забруднення. У міру надходження органічних і біогенних речовин відбувається поступова зміна хімічного складу води, видового складу гідробіонтів, відбувається перебудова структури і функцій екосистеми в цілому. На початку процесу забруднення зміни в екосистемі незначні і зворотні. Надалі екосистема збільшує свою здатність до переробки речовин, що поступають, але до певної межі. Їх перевищення приводить до деградації і повного руйнування екосистеми.

     2.3 Методи оцінки забруднення вод за допомогою тварин-індикаторів

     Біоіндикація прісних вод - система оцінки стану і змін якості вод, заснована на вивченні якісного і кількісного складу чутливих і толерантних до забруднень гідробіонтів.

     Біомоніторинг прісних вод - система повторних, цілеспрямованих спостережень, оцінки і прогнозу екологічного стану водних об'єктів з використанням методів біоіндикації. В процесі біомоніторинга накопичуються дані про стан водних об'єктів, аналізується стан водних об'єктів з'ясовуються причини і джерела змін екологічного стану об'єктів.

     Методи біоіндикації застосовні тільки до водойм, що мають власну біоту. Вони враховують реакцію на забруднення цілих співтовариств водних організмів або ж окремих систематичних груп. При цьому дослідники безпосередньо на водоймі враховують факт присутності в німіндикаторних організмів, їх кількість, наявність у них патологічних змін.

     Не дивлячись на те, що і природні умови водойм, і види забруднень дуже різноманітні, можна виділити декілька універсальних реакцій співтовариств водних організмів на погіршення якості води. Раніше всього це:

     1. Зменшення видової різноманітності (у 2-4, а іноді і в десятки разів);

     2. Зміна кількості водних організмів. Причому кількість може як знижуватися (при дуже високому рівні забруднення або за наявності токсичних забруднювачів), так і рости в порівнянні з нормальним станом співтовариства. Це зростання пояснюється тим, що в водоймах, особливо при їх забрудненні органічними речовинами, можуть залишатися небагато, але стійкі до забруднення види тварин. У такихумовах вони досягають дуже високої великої кількості.

     Саме ці закономірності застосовуються в багатьох методиках біоіндикації. До їх числа відносяться індекси видової різноманітності і методи, що враховують співвідношення великої кількості різних груп водних організмів.

     Окрім цього, часто враховується здатність певних груп організмів мешкати у водоймах з тим або іншим рівнем забрудненості.

     Треба особливо відзначити те, що представники будь-якої надвидової систематичної групи (роду, сімейства, підряду) практично ніколи не мають однакових екологічних потребам. До складу таких груп можуть входити абсолютно різні з погляду відношення до забруднення види: стійкі до забруднювачів, нестійкі, види-універсали, здатні жити в дуже широкому спектрі зовнішніх умов і так далі. Однією з поширених помилок є використання надвидових таксонів як індикаторів якості води без критичного розгляду набору тих, що входять в цей таксон видів.

     Наприклад: веснянки вважаються індикаторами дуже чистої води. Але деякі види веснянок, зокрема Nemoura cinerea, звичайні вмезотрофних, помірно забруднених водоймах. Говорити, що вода не забруднена на підставі того, що цей вид виявлений в пробі було бнеобачно.

     Личинки комарів-звонців (сімейство Chironomidae) в багатьох методиках використовуються як організми-індикатори сильного органічногозабруднення. Реально ж серед хірономід є немало видів, що мешкають тільки у чистих, насичених киснем водоймах. Їх присутність в пробініяким чином не говорить про забрудненість водойми органікою. У пропонованих нижче методиках ця помилка коректується необхідністю розгляду комплексу видів і надвидових таксонів, а не одного таксона. Велику роль для результатів біоіндикації стану водойми грає вибір тих груп живих організмів, які враховуються дослідником.

     Річ у тому, що водні співтовариства дуже різноманітні і включають декілька крупних екологічних угрупувань, реакції яких на забруднення можуть серйозно розрізнятися. Це екологічні групи тварин: зоопланктон, зообентос, перифітон, нектон; і рослин: фітопланктон фітобентос. Кожна група організмів як індикатор має свої переваги і свої недоліки.

     Так, співтовариства планктонних організмів (тобто пасивно ширяючих в товщі води) дуже швидко реагують на будь-які зміни її якості. Вони є як би "моментальним знімком" стану водойми. Але методи біоіндикації, засновані на реакціях планктонних співтовариств застосовні перш за все для озер, і лише з великою обережністю – для проточних водойм. Крім того, організми фітопланктону (водорості і синьо-зелені бактерії) не володіють достатньою чутливістю до фекального забруднення і важкими металами. Зоопланктон, у свою чергу, слабо реагує на зміни у водоймі концентрації сполук азоту і фосфору.

     Організми бентоса (тобто що мешкають на дні водойми, в товщі донних осадків або в придонному шарі води), менш динамічно реагують на швидкі зміни рівня забрудненості. Зате, завдяки тривалому життєвому циклу багатьох донних тварин, їх співтовариства надійно характеризують зміни водного середовища за тривалі періоди часу.

     Необхідно пам'ятати, що в своєму природному стані різні природні водойми можуть сильно відрізнятися один від одного. На водну флору і фауну впливають такі показники як глибина водойми, наявність і швидкість течії, кислотність води, каламутність, температурний режим, кількість розчиненої органіки, сполук азоту і фосфору.

     На всі ці параметри впливає як антропогенне навантаження, так і природні процеси, що відбуваються у водоймах. Значить, для водойм різних типів в нормі буде характерний різний видовий склад і велика кількість гідробіонтів. Більш того, у водоймах з найбільш чистою водою кількість видів тварин і рослин звичайно нижча, ніж в тих водоймах, де органічні речовини, сполуки азоту і фосфору присутні в помірних концентраціях. Для багатьох водних організмів помірний рівень забруднення є оптимальним станом місця існування. Існують також «види-універсали», що володіють високою екологічною пластичністю і здатні переносити значні коливання ступені забрудненості водойми. Зрозуміло, що такі види не представляють інтересу для біоіндикації.

     З цього виходить, що:

     - для оцінки стану води за допомогою біологічних об'єктів необхідно вибирати надійний, перевірений метод, відповідний для даного типу водойми і поставлених завдань;

     - потрібно чітко дотримуватися методики відбору і обробки проб;

     - всі біологічні закономірності є закономірностями статистичними. Тому об'єм використовуваного матеріалу має бути достатньо великий.

     І самі живі організми, і співтовариства, які вони утворюють, – надзвичайно складні системи. Будь-яка особина і будь-який вид в природівідчуває на собі вплив величезної кількості чинників і, в свою чергу, сам впливає на них. Все різноманіття цих зв'язків врахувати практично неможливо. Також важко передбачити і реакцію конкретного організму на зовнішній вплив: адже двох однакових організмів в природі не існує. 
Тому не можна робити виводи про рівень забрудненості води на основі реакцій однієї особини тест-організма або одної-двох проб, узятих в досліджуваній водоймі. Не виключено, що вам попадеться «нетипова» особина стійкість якої до забруднення буде значно вища або нижча, ніж середня для організмів цього виду. Точно також і єдина відібрана в водоймі проба може бути узята в «нетиповому» місці. І всі виводи зроблені на основі таких «спостережень», будуть невірними. Для попередньої діагностики якості води не можуть використовуватися будь-які тварини. Види-індикатори повинні відповідати необхідним вимогам, досліджень, що пред'являються специфікою. Біоіндикаторами можуть бути види, що мають широке розповсюдження в природі з великим ареалом і високою чисельністю популяцій. Види мають бути легко доступні для вилову і дослідження. Існує багато методів визначення забрудненості водотоків по водним безхребетним, краще всього використовувати відразу декілька, які б грунтувалися на якісних показниках - що оцінюють таксономічне багатство, різноманітність організмів, і кількісно - оцінюючих чисельність організмів в пробі.

      Список використаних джерел

1. http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D1%96%D0%BE%D1%96%D0%BD%D0%B4%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%86%D1%96%D1%8F
2. http://www.nbuv.gov.ua/portal/soc_gum/znpkhnpu_biol/2008_10/23.html
3. http://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=485421