Глава 4. Kритерии гидробиологического анализа : Соотношение показателей обилия

Дальше

Назад

Начало

Конец

Список

4.2. Оценка качества экосистемы по соотношению показателей обилия

Индексы, использующие абсолютные показатели обилия

Абсолютные показатели обилия отдельных групп организмов могут изменяться при антропогенном воздействии, следовательно, в определенной степени отражать его величину. Например, замечено, что олигохеты, обычно немногочисленные в донных биоценозах, в местах спуска бытовых стоков часто развиваются в огромных количествах. Поэтому многими гидробиологами массовое развитие олигохет (во многих случаях без более точного определения) расценивается как показатель загрязнения.

С. Райт [Wright, 1955^М], Дж. Карр и М. Хилтонен [Саrr, Hiltonen, 1965^М] и другие исследователи, работавшие на оз. Мичиган, используют следующие плотности олигохет для оценки уровня загрязнения:

слабое загрязнение – 100-999 экз./м² ;

среднее загрязнение – 1000-5000 экз./м²;

тяжёлое загрязнение – более 5000 экз./м².

В дальнейшем Г. Вашингтон [Washington, 1984^Б] уточнил, что сильное загрязнение характеризуется плотностью олигохет свыше 10 тыс. экз./м².

Р. Уорвик [Warwick, 1986^Б] предложил так называемый ЛДС-метод (abundance / biomass comparison), т.е. сравнение изменений численности и биомассы на графиках кривых К-доминирования. При отображении на одном графике кумулятивных значений относительной численности и биомассы Уорвик предположил, что при нормальных условиях обитания кривая доминирования биомассы идет выше кривой доминирования численности. При умеренном стрессе (независимо от его причины) эти кривые приблизительно совпадают, а при сильном – кривая биомассы идет ниже кривой численности. В дальнейшем для замены графической информации цифровой Дж. МакМанус и Д. Паули [McManus, Pauly, 1990^Б] предложили вычислять специальные индексы. Небольшой и противоречивый опыт использования этого метода не позволяет пока однозначно решить вопрос об условиях его применимости.

Индексы, использующие характер питания организмов

Антропогенное воздействие может изменить условия питания в водоеме, что приводит к реорганизации трофической структуры сообщества, количественные сдвиги в которой могут быть чутким индикатором этого воздействия. А.Ф. Алимовым и Н.П. Финогеновой [1976] доказано, что под влиянием загрязнения трофическая структура бентоса обычно упрощается, формируются более простые сообщества, играющие большую роль в самоочищении водоема: уменьшается доля животных с фильтрационным типом питания и увеличивается доля детритофагов-глотателей, изменяется влияние хищных животных и т.д. В.Ф. Шуйский [1987^Б] также отмечает, что при органическом удобрении озер возрастает доля животных со специализированным типом питания, увеличивается доля фитодетритофагов, уменьшается доля хищников. Для оценки подобного рода изменений А. Гамильтоном и Г. Хэррингтоном [Hamilton, Herrington, 1968^Б] предложен индекс трофических условий, рассчитываемый по соотношению в сообществе различных трофических групп. Из прочих индексов можно отметить следующие:

индекс Н.М. Кабанова [1960^М] – равный отношению продуцентов к консументам, увеличивающийся по мере самоочищения водоема;

индекс загрязнения i по И. Габриелю [Gabriel, I946^М] – соотношение числа видов продуцентов (Р – водорослей) к сумме числа видов редуцентов (R – бактерий) и консументов (С – цилиат): ;

индекс А. Ветцеля [Wetzel, 1969^М], который предложил в формулу И. Габриеля подставлять значения биомассы, т.к. не всегда возможно использовать количество видов, ввиду сложной диагностики отдельных групп гидробионтов;

в формуле индекса относительного обилия продуцентов (ООП), аналогичного индексу Габриэля, для перифитона используют сумму индивидуальных баллов обилия [Руководство по гидробиологическому.., 1992];

индекс загрязнения по Дж. Хорасаве [Horasawa, 1956^М] рассчитывается по формуле
, где А – организмы, содержащие хлорофилл, В – организмы, у которых хлорофилл отсутствует (простейшие); индекс предложен С.М. Драчевым [1964] наряду с другими гидробиологическими показателями для классификации степени загрязненности поверхностных вод (см. раздел 3.6).

Р. Вурман [ Wuhrmann, 1956^М] предложил систему оценки санитарного состояния водоема, исходным пунктом которой является изменение соотношения автотрофов (водорослей) и гетеротрофов (сферотилюса и других бактерий) по мере самоочищения воды. Им выделено 16 ступеней загрязнения, для каждой из которых приведены характерные растительные сообщества. Обоснованность системы Вурмана несколько снижается тем, что некоторые автотрофные организмы могут питаться гетеротрофно [Fjerdingstad, 1964^М].

Индексы, использующие соотношение крупных таксонов

К.Г. Гуднайт и Л.С. Уитлей [Goodnight, Whitley, 1961^БМ] о санитарном состоянии реки судят по соотношению численности олигохет и других обитателей дна (т.е. численности всего бентоса, включая олигохет) – индекс Гуднайта и Уитлея. Ими использовались следующие оценки:

река в хорошем состоянии – олигохет менее 60% от общего числа всех донных организмов,

в сомнительном состоянии – 60%-80%,

сильно загрязнена – более 80%.

Р. Цанер [R. Zahner, 1964^М] классическим индикатором органического загрязнения считает численность тубифицид и на примере Боденского озера разработал таблицу зависимости класса чистоты от обилия Tubifex tubifex, Limnodrillus sp. и их соотношения.

Э.А. Пареле совместно с О.Л. Качаловой [Гидробиологический режим.., 1981] в рамках разработки метода оценки загрязнения водотоков Латвии предложили два олигохетных индекса (индекс Пареле):

и (4.1)

и связали их градации (табл. 4.2) с зонами сапробности и классами качества воды – см. раздел 3.6 [Драчев, 1964] (с точностью до процентов D₁ – индекс Гуднайта и Уитлея). Коэффициент D₁ предложен для оценки быстро текущих рек с хорошей аэрацией, где развивается разнообразная донная фауна; коэффициент D₂ рекомендован для медленно текущих рек с неудовлетворительным кислородным режимом, где донная фауна однообразна и состоит почти полностью из олигохет.

Таблица 4.2

Взаимосвязь индекса Пареле с классами качества воды и зонами сапробности

Индекс Пареле D₁	Зона сапробности	Класс качества вод по С.М. Драчеву [1964]
0.01 – 0.16	Олигосапробная	Чистая
0.17 – 0.33	Олиго- b - мезосапробная	Условно чистая
0.34 – 0.50	b - мезосапробная	Слабо загрязненная
0.51 – 0.67	b - a - мезосапробная	Загрязненная
0.68 – 0.84	a - мезосапробная	Грязная
0.85 – 1.00	Полисапробная	Очень грязная

Для оценки состояния внутренних вод Европейского Севера В.И. Попченко [1987] предложил информационный индекс сапробности олигохет: ,
где N_t – средняя численность Tubifex tubifex; N_h – средняя численность Limnodrillus hoffmeisteri; N_f – средняя численность Spirosperma ferox; N_o – средняя численность всех олигохет в биотопе. Значения характеризуют загрязненность следующим образом: сильно загрязненные воды (0.9 – 1.0); загрязненные воды (0.5 – 0.89); слабо загрязненные воды (0.3 – 0.49); чистые и относительно чистые воды (меньше 0.3).

В то же время, доля олигохет является индикатором далеко не всех видов загрязнения. Так, обилие членистоногих при отсутствии олигохет может указывать на наличие ионов тяжелых металлов, тогда как обратная картина может свидетельствовать о наличии инсектицидов [Brinhuret, 1966; Aston, 1973^М].

В ряде методов используются данные об отдельных группах ракообразных [Hawkes, Davies, 1971^Б; Кожова с соавт., 1979^Б] и различных таксонов мейобентосных животных [Цалолихин,1976^Б; Курашов, 1980^Б; Гурвич, Машина, 1988^Б; Шевцова, 1988^Б].

Не осталась без внимания исследователей и такая признанная группа биоиндикаторов загрязнения воды, как личинки и куколки хирономид. Индексы, основанные на учете личинок водных насекомых, более других подвержены ошибкам за счет особенностей сезонной динамики гидробионтов. Во время массового дружного вылета имаго насекомых из водоема величины этих индексов резко изменяются вне зависимости от степени загрязнения, поэтому соответствующие методики желательно применять только к пробам, собранным в одну и ту же фазу жизненного цикла насекомых.

Д.Л. Кинг и Р.С. Болл [King, Ball, 1964^М] для оценки санитарного состояния водоёма предложили индекс загрязнения бытовыми и промышленными стоками, значение которого уменьшается при загрязнении: .

При оценке эвтрофирования Куйбышевского водохранилища в многолетнем ряду измерений использовались следующие соотношения [Zinchenko, 1992; Зинченко, Молодых, 1993]:

суммарная численность хирономид Chironomus sp. (N_Ch) и Procladius sp. (N_Pr) к общей численности бентоса (N): (N_Ch + N_Pr) / N ;

численность мирных Chironomus sp. (N_мСh) и хищных Procladius sp. (N_хРr): N_мСh / N_хРr ;

суммарная численность олигохет (N_О) и хирономид: N_О / N_Ch.

Определённое направленное изменение этих показателей интерпретируется как свидетельство интенсивности происходящего процесса эвтрофирования.

Индекс Е.В. Балушкиной [1987] основан на соотношении численности подсемейств хирономид:

К = (a_t + 0.5 a_ch) / a_{o ,}(4.2)

где a _t, a _ch и a _o – смещенные относительные численности отдельных групп хирономид: соответственно, Tanypodinae (a _t), Chironomidae (a _ch), Orthocladiinae и Diamesinae (a _o); a = N + 10, где N – относительная численность особей всех видов данного подсемейства в процентах от общей численности особей всех хирономид. Предлагается следующая связь индекса Балушкиной, который может варьироваться в диапазоне от 0.136 до 11.5, с градациями качества вод по Былинкиной-Драчеву (см: раздел 3.6):

Индекс Балушкиной К	Класс качества вод
0.136 – 1.08	Чистая
1.08 – 6.50	Умеренно загрязненная
6.50 – 9.0	Загрязненная
9.00 – 11.5	Грязная

Проблематику индексов этой группы лучше всего выразила автор одного из них – Е.В. Балушкина: “Основной недостаток индекса Гуднайта и Уитлея – его слабая чувствительность вследствие полного пренебрежения к особенностям видового состава олигохет, существенно меняющемуся в зависимости от степени загрязнения. Лабильную фракцию олигохет составляют в основном виды рода Nais, чутко реагирующие на изменение концентрации органического вещества в воде, но не меняющие показателей своего обилия при загрязнении другими токсическими ингредиентами” [Балушкина, Финогенова, 1999].

Действительно, далеко не все виды малощетинковых червей могут рассматриваться как показатели загрязнения. Массовое развитие олигохет, наблюдаемое на загрязненных участках, происходит за счет одного-двух видов (обычно Tubifex tubifex и Limnodrilus hoffmeisteri) и сопровождается гибелью остальных видов. Поэтому показателем наличия загрязнения является не общая численность олигохет, или любой иной группы гидробионтов, а наличие доминантов, причем разнообразная фауна является показателем чистоты воды. В водоёмах с высокой концентрацией токсических веществ наблюдается отсутствие индикаторных групп, как, впрочем, и других организмов [Экологическое состояние.., 1997].

Дальше

Назад

Начало

Конец

Список