Биоиндикация водной фауны по анатомическим и физиологическим показателям

Мониторинг биологических переменных

Для биоиндикации могут использоваться показатели биосистем всех рангов. Обычно, чем ниже ранг биосистемы, используемой в качестве биоиндикатора, тем более частными могут быть выводы о воздействиях факторов среды и наоборот. Организмы и суборганизменные структуры. K биосистемам суборганизменных рангов относятся молекулы и молекулярные комплексы (белки, нуклеиновые кислоты и др.), клеточные органоиды, клетки, ткани, органы и системы органов. Для биоиндикации наиболее показательны следующие характеристики

• химический состав клеток;

• состав, структура и степень функциональной активности феноменов;

• структурно-функциональные характеристики клеточных органоидов;

• размеры клеток, их морфологические характеристики, уровень активности;

• гистологические показатели;

• концентрации поллютантов в тканях и органах;

• частота и характер мутаций, канцерогенеза, уродств.

Тератогенный эффект факторов среды - способность вызывать y тест-организмов различные уродства, пороки развития. Последствия тератогенных воздействий различны: в одних случаях тератогенез может проявляться только на уровне клеточных органоидов, отдельных клеток; в других затрагивает ткани, органы и весь организм. Большое значение для биоиндикации состояния окружающей среды и её антропогенных изменений имеют многочисленные структурные (анатомические) и функциональные (физиологические) характеристики организма. Использование некоторых структурных и функциональных характеристик сообществ (особенно фито-, зоо- и бактериопланктона и бентоса) для оценки качества водной среды (наряду с абиотическими показателями) является обязательным (ГОСТ 17. 1. 3 . 07-82; ГОСТ 17. 1. 2. 04-77;Рд 52. 24. 565-%о; Рд 52. 24. 564-96; Рд 52. 24. 420-95 и др.).

Наиболее широко применяется оценка скорости аэробной деструкции органических веществ - биохимическое (или биологическое) потребление кислорода (БПК) планктоном. ВПК легко определяется экспериментально, оно выражается обычно в миллиграммах кислорода, расходуемого при деструкции в единице объёма воды в условиях изоляции от солнечного света за период экспозиции (обычно 5 суток). Соответствующая величина БПК обозначается БПК5. БПК5 является одним их шести обязательных показателей при расчете индекса загрязненности воды.

Первичная продуктивность водных экосистем и их способность к самоочищению обычно оценивается по величине первичной продукции планктона и по соотношению скоростей образования валовой первичной продукции и деструкции (Р/R). Принятая классификация качества воды водоемов и водотоков по биотическим показателям (ГОСТ 17. 1. 3. 07-82) учитывает следующие характеристики:

• отношение общей плотности олитхег к общей плотности сообщества зообентоса (класс Oligochaeta - малощетинковые черви; многие их виды характеризуются повышенной устойчивостью к загрязнению и гипоксии, что определяет высокое абсолютное и относительное обилие олигохет в бентосе загрязнённых водоёмом);

• концентрацию в воде всех бактерий и отдельных сапрофитных, т. е., активно разлагающих органических веществ;

• индекс сапробности (и модификации Сладечека) по фитопланктону, зоопланктону, перефитону;биотический индекс Вудивисса.

Шкала и индексы сапробности.

Сапробностыо называется степень загрязненности водоёма органическими веществами, доступными редуцентам. B основную шкалу сапробности положен принцип, отражающий степень оксифильности гидробионтов-индикаторов. Водоёмы и отдельные участки их акватории классифицируются по степени загрязненности органическими веществами следующим образом (ГОСТ 17. 1. З. 07-82):

• ксеносапробная зона (I класс чистоты) - вода “очень чистая”;

• олигосапробная зона (II класс чистоты) - вода “чистая”; • бета-мезосапробная зона (III класс чистоты) - вода “слабо

(умеренно) загрязнённая”;

• альфа-мезасапробная зона (IV класс чистоты) - вода “загрязнённая”;

• полисапробная зона (V класс чистоты) - вода “грязная”;

• гиперсапробная зона (VI класс чистоты) - вода “очень грязная”.

Биологических переменных, характеризующих состояние отдельных особей, группы организмов, целых попуцляий и экосистем, теоретически может быть бесконечное число. Но среди них имеется относительно немного параметров, тесно связанных с важнейшими показателями состояния группы организмов или отдельных особей. K важнейшим показателям относятся прежде всего, признаки предетального состояния организма или группы организмов, нарушение репродуктивных способностей, жизненного цикла и некоторые другие. Наиболeе пoлнo вопросы мониторинга биологических переменных были обсуждены весной 1979 г. нa семинаре в США. На семинаре было выделено семь секций: биохимия, физиология, паталогия, поведение, генетика, экология и биотестирование. B опубликованных тpудаx семинара приводятся списки биологических параметром, рекомендуемых для включения в программы биологического мониторинга, и методы их определения. Эти методы в сочетании с классическими позволяют наиболее полно описать состояние наблюдаемых экосистем, если известны критерии оценки полезности биологических переменных для мониторинга загрязнения, и определен диапазон изменений биологических переменных.

Прицнипы отбора биологических переменных.

Возникновение потребности в разработке конкретных программ биологического мониторинга привело к необходимости составления приоритетных списков структурных и функциональных переменных по уровням организации. На пути преодоления этих трудностей за основу было взято несколько существующих в литературе схем уровней организации живого B соответствии со схемой Ю. Одума (1975),спектр уровней организации изображается в виде горизонтального ряда. По мнению Одума, все уровни в равной степени заслуживают внимания исследователей. Двигаясь слева направо, от генетических сисистем до экосистем, одни переменные становятся более важными и изменчивыми, в то время как важность других становится пренебрежительно малой, a их изменчивость едва заметной. Если в основу наложить схему уровней организации, предложенную H. П. Наумовым (1972), то картина будет иная (табл. 1).

Иерархия структуры органического мира. (табл. 1)