Экология. Экологический мониторинг

С.Е.Турбанова

Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия

Особенности применения методов биоиндикации на Южном Урале

Одной из важных региональных экологических проблем является состояние водных экосистем. Многие водоемы Уральского региона испытывают усиленную антропогенную нагрузку, в связи с чем подвержены процессу эвтрофикации. Мониторинг и классификация водных объектов с целью постепенного улучшения качества воды и их экологического состояния требуют разработки методов оценки состояния водоемов.

Целью работы является исследование водных объектов Ильменского Государственного заповедника, практически не испытывающих антропогенной нагрузки. В связи с поставленной целью были определены следующие задачи.

1. Выбор представительных точек отбора проб.

2. Определение физико-химических показателей качества воды.

3. Исследование гидробиологических показателей качества воды.

4. Корректировка методов биоиндикации к климатическим условиям Южного Урала.

В данной работе были продолжены исследования, которые позволят разработать корректную систему биоиндикации для оценки качества воды озер Южного Урала. Были изучены озера Ильменского государственного заповедника и национального парка Зюраткуль. Они не испытывают антропогенной нагрузки. Данные о качестве воды в озерах могут быть использованы в дальнейшем для сравнения и оценки уровня загрязненности озер, расположенных в тех же географических условиях, но имеющих рыбохозяйственное и хозяйственно-бытовое значение, а также подверженных загрязнению бытовыми и производственными стоками. Данные о состоянии этих озер могут служить индикаторными для оценки состояния озер Чебаркуль, Еловое испытывающих антропогенную нагрузку от г. Чебаркуль. Выбраны контрольные точки взятия проб, позволяющие наиболее полно оценить качество воды в исследуемых водоемах. Исследованы озера Ильменское, Аргаяш, Зюраткуль, Чебаркуль, Еловое, Савелькуль, Бараус, Большое Миассово, Большой Теренкуль, реки Большая Сатка, Черемшанка.

В процессе исследований определялись такие физико-химические показатели, как запах, цветность, реакция среды, общая, кальциевая, магниевая, карбонатная жесткость, окисляемость, растворенный кислород, углекислый газ, нитрит-ионы, ионы аммония, нитраты, ионы железа, орто и полифосфаты, хлорид-ионы. Полученные данные физико-химического анализа сравнивались с данными микробиологического анализа воды, были определены сапробиологический и трофический статус водоемов по гидробиологическим показателям и присутствию макрофитов. Использование данной методики возможно как в лабораторных, так и в полевых условиях. Ряд методов основан на индикаторных свойствах гидробионтов; не требует сложного оборудования, методики информативны и интересны.

Оценка загрязненности природных вод по гидробиологическим показателям является одной из наиболее адекватных, так как в ее основе лежит многообразие реакций водных организмов на воздействие загрязняющих веществ. В частности была использована оценка по показательным организмам (сапробиологический анализ) по системе Сладечека. Главная трудность применения данного метода биоиндикации состоит в недостаточной разработанности таксономии водной флоры, так как списки видов – индикаторов, разработанные для Западной Европы, в климатических условиях Южного Урала должны применяться с поправками.

Аналогичные сложности возникать и при интерпретации данных по количественной оценке уровня трофности водоема по присутствию макрофитов-индикаторов, которая учитывает относительную частоту их встречаемости и отношение отдельных видов к принятой системе трофности водоемов. Для корректного использования данных необходимо изучение структуры сообществ, характерных для Южного Урала.

Комплексные исследования водных объектов, находящихся на территории Ильменского государственного заповедника, проведенные в 2006-2008 годах, будут продолжены, а полученные данные позволят разработать наиболее корректную систему оценки качества воды озер Южного Урала, что весьма актуально для данного региона.

Интенсивная антропогенная нагрузка на водоемы Южного Урала вызывает потребность в проведении разностороннего экологического мониторинга водных экосистем региона. Особый интерес представляет изучение озер Ильменского заповедника, обладающих эталонными свойствами по отношению к другим водоемам Челябинской области.

В настоящее время большое внимание уделяется изучению различных групп гидробионтов, населяющих пресные водоемы. Важный компонент пресноводных биогеоценозов – макрофиты. В частности, макрофиты служат мощным фактором самоочищения водоемов. С другой стороны, особенности среды оказывают влияние на формирование растительных сообществ. Всестороннее исследование высшей водной растительности: видового состава, структуры и динамики сообществ – необходимо при изучении водных экосистем и процессов, происходящих в них. Характер фитоценозов водоема может служить показателем его возрастного состояния, уровня антропогенного влияния, степени деградации. Сравнение в этом плане различных заповедных озер, где есть возможность вести наблюдения за естественными природными процессами при минимальном воздействии человека, с озерами сопредельных территорий может внести вклад в экологическое прогнозирование и разработку мер по охране и рациональному использованию водоемов.

В ходе исследования водоемов проводили биологический контроль по гидробионтам – индикаторам, изучали биоразнообразие фитопланктона природного водоема по морфологическим признакам прямым микроскопированием и определяли индекс сапробности водоема по индикаторным организмам.

Биоразнообразие микроорганизмов разных экологических групп водного биоценоза является важным условием устойчивости существования экосистемы водоема и интенсивности протекающих в нем процессов самоочищения. На изменения, происходящие в водоеме, в том числе антропогенное загрязнение, биоценоз чутко реагирует изменением интенсивности и характера своего метаболизма, изменением видового состава. Поэтому метод биоиндикации успешно используется для изучения состояния водных экосистем.

На основе данных анализов можно сделать вывод, что исследуемые водные объекты на данный момент относятся к разным категориям загрязненности по различным показателям. Однако, проведя исследования, мы пришли к выводу, что физико – химические и гидробиологические показатели сапробности взаимосвязаны. Учитывая регулярность проведения физико-химического анализа данных водных объектов и ссылаясь на коррелируемость результатов, мы можем говорить об их целесообразности. Следовательно, можно предположить, что используемые количественные значения методов классификации загрязнения воды по гидробиологическим показателям нуждаются в корректировке. Это связано с тем, что, классифицируя водные объекты по видовому разнообразию, нужно учитывать варьирование видового разнообразия при изменении условий минерального питания или любого другого изменения среды, а также возможна погрешность в связи с недостаточной разработанностью таксономии водной фауны и флоры. Списки видов-индикаторов, разработанные для Западной Европы, в климатических условиях нашей страны и Южного Урала в частности должны применяться с поправками. В связи с этим предложено внести некоторые поправки для нашего региона в гидробиологические определители с целью проверки их правильности в последующие годы. Например, проведенные в 2003-2008 годы гидробиологические исследования оз. Чебаркуль Еткульского района Челябинской области показывают о принадлежности водоема к мезо-эвтрофному типу, тогда как визуальные и географические наблюдения говорят о том, что озеро мезотрофно. Проверив уровень трофности оз. Чебаркуль по нашим поправкам для Южного Урала, мы можем отнести озеро к мезотрофному типу.

Таблица - Определение трофности водоема по макрофитам

Наименование организма	Уровень трофности
	Олиго-трофный	Мезо-трофный	Эвтроф-ный
Кубышка желтая (Nuphar lutea)		+	+
Кувшинка чисто белая(Nymphaea alba)		(+)	+
Рдест блестящий (Potamogeton lucens)		+	+
Рдест маленький (P. pusillus )	+	+
Рдест пронзеннолистный (Potamogeton perfoliatus)		(+)	+
Рдест курчавый (Potamogeton crispus)		+
Рогоз узколистный (Typha angustifolia)		+	+
Роголистник полупогруженный (Ceratophyllum submersum)	(+)	+
Ряска маленькая (Lemna minor)		+	+
Стрелолист плосколистный (Sagittaria sagittifolia)		(+)	+
Телорез обыкновенный (Stratiotes aloides)		+	+
Уруть колосистая (Myriophyllum spicatum)		(+)	+
Камыш озерный (Schoenoplectus lacustris)		+	+
Хвощ болотный (Equisetum palustre)			+

(+) – откорректированный результат

Таким образом применение комплекса методов биоиндикации является информативным для объективной экспресс-оценки экологического статуса водоемов.