Навигация
Біоіндикація як об’єкт біомоніторинга
55265
знаков
7
таблиц
0
изображений
1.2 Біоіндикація як об’єкт біомоніторинга
Біоіндикація - спосіб оцінки антропогенного навантаження по реакції на нього живих організмів і їх співтовариств. Підкреслюючи всю важливість методів біоіндикації як дослідження, необхідно відзначити, що біоіндикація передбачає виявлення забруднення навколишнього середовища, що вже відбулося або відбувається, по функціональних характеристиках особин і екологічних характеристиках співтовариств організмів. Поступові ж зміни видового складу формуються в результаті тривалого отруєння водойми, і явними вони стають у випадку у разі далеко йдучих змін. Для річок і струмків найбільш точні результати дає вивчення донних організмів (бентоса) і мешканців укорінених на дні водних рослин (перифітона), які, не переміщаючись разом з потоком, краще відображають загальну якість води, що протікає над ними. У стоячих водоймах разом з бентосом перспективне використання організмів – мешканців товщі води (планктону).
Для біоіндикації можуть використовуватися показники біосистем всіх рангів. Зазвичай, чим нижчий ранг біосистеми, використовуваної як біоіндикатор, тим більше точними можуть бути виводи про вплив чинників середовища і навпаки.
Для біоіндикації найбільш показові наступні характеристики
• хімічний склад клітин;
• склад, структура і ступінь функціональної активності феноменів;
• структурно-функціональні характеристики клітинних органоїдів;
• розміри клітин, їх морфологічні характеристики, рівень активності;
• гістологічні показники;
• концентрації поллютантів в тканинах і органах;
• частота і характер мутацій, канцерогенезу, потворності.
Найбільш зручним для неспеціаліста об'єктом біоіндикації є, мабуть, макрозообентос – макроскопічні (завдовжки більше 2 мм) безхребетні тварини, що мешкають на дні водойм і в зарослях водних рослин. Це, головним чином, водні личинки і імаго комах, молюски, п'явки, малощетинкові черв'яки і вищі ракоподібні. Для їх збору в природі потрібний простий бентосний сачок з вічком 0.5-1 мм (можна застосовувати господарське сито з капроновою сіткою) і пінцетом; визначення у ряді випадків ведеться неозброєним оком, в решті випадків застосовується застосування бінокуляра типу МБС.
1.3 Чинники забруднення довкілля
Всі сторони сучасної діяльності людини є джерелом всіляких видів забруднення. Вирубка лісів, осушення і зрошування земель, зміна мережі гідрографії, урбанізація території, промислові і побутові стоки, добрива, детергенти, пестициди спричиняють за собою зміни режиму екосистем.
Розвиток атомної промисловості (радіоактивні осідання, поховання ядерних відходів, скидання ядерних електростанцій) веде до радіоактивного зараження водойм, з подальшою акумуляцією радіоактивних речовин в тілі риби як безпосередньо з води, так і з об'єктів їх живлення.
Скидні води енергетичних підприємств сприяють тепловому забрудненню і є згубними для життя гідробіонтів.
Вживані в сільському господарстві пестициди і добрива потрапляють у водойме і створюють у ряді випадків надлишок мінеральних речовин. Особливо небезпечними для тварин є аміак і солі амонія, які навіть в невеликих концентраціях викликають їх загибель.
З промисловими стоками у водойми поступають важкі метали, хлорорганічні сполуки, пестициди, нафтопродукти і багато інших речовин.
Особливу небезпеку представляють сполуки оксидів азоту і сірки, ТЕЦ, що містяться у викидах автотранспорту і хімічних підприємств, які випадають у вигляді кислотних дощів.
У водоймах падає показник рН, що спричиняє за собою біологічні наслідки. При рН 6,5-6,0 гинуть ракоподібні, молюски, ікра риб і земноводних, при рН 6,0-5,0 наступає загибель риб - форелі, плітки, окуня і щуки. Подальше зниження рН до 4,5 і нижче приводить до знищення всякого життя.
Найбільш характерний тип забруднення природних водойм – скидання в них великих мас органічних речовин, що розкладаються, і біогенних елементів, також сприяючих зростанню маси органіки у водоймі. Таке забруднення приводить, насамперед, до замулювання дна, збільшення кормової бази детритоядних тварин і мікроорганізмів, зниження кількості розчиненого у воді кисню. Саме ці чинники безпосередньо змінюють склад співтовариства. Для кількісної оцінки органічного забруднення введена шкала сапробності (ксено-, оліго-, b-мезо-, а-мезо- і полісапробні водойми). Паралельно із звичайною органікою, але в менших дозах, людство забруднює водойми отрутохімікатами, нафтопродуктами, солями металів, теплом, шумом, радіацією і електромагнітним випромінюванням. Загальна картина забруднення водойм досить складна, але доведено, що види, стійкіші до органічного забруднення, в цілому стійкіші і до решти типів забруднень. Тому стійкість живих організмів до забруднення вимірюють, як правило, за єдиною шкалою сапробності.
РОЗДІЛ ІІ. ТВАРИНИ-ІНДИКАТОРИ ЗАБРУДНЕННЯ
2.1 Характеристики водного середовища та пристосування до них живих організмів
Індикатори - це види рослин і тварин, у тому числі і риби, за допомогою яких можна оцінити ступінь забруднення навколишнього середовища, здійснювати постійний контроль її якості і змін. Наприклад, дзеркальний короп і золота рибка стають неспокійними за наявності у воді стоків нафтової і хімічної промисловості. Висока чутливість щуки до забруднення робить її надійним індикатором стану питної води. Індикаторами чистоти водойми можуть служити головач сибірський і форель.
У своєму природному стані різні природні водойми можуть сильно відрізнятися один від одного. На водну флору і фауну діють такі показники як глибина водойми, швидкість течії, кислотно-лужні властивості води, каламутність, кисневий і температурний режим, кількість розчиненої органіки, сполук азоту і фосфору і багато інших. На всі ці параметри впливає як антропогенне навантаження, так і природні процеси, що відбуваються у водоймах. Для водойм різних типів в нормі буде характерний різний видовий склад і велика кількість водних організмів (гідробіонтів).
Варто відмітити, що найчистіші водойми не матимуть найбагатшу фауну.
Спробуємо ж коротко описати основні умови проживання водних організмів в водоймах з різними характеристиками.
а) Температурний режим.
Температура води і динаміка її змін – найважливіший екологічний чинник для всіх мешканців водойм. Адже температура не тільки безпосередньо впливає на гідробіонтів, регулює швидкість життєвих процесів, але і визначає найважливіші физико-хімічні властивості води.
Водні організми пристосувалися до різних температурних умов проживання: одні з них живуть в гарячих джерелах при температурі 45-50 °С і вище, інші активні при температурі води –2°С і можуть витримувати промерзання – 12°С. Важливе інше: через свою високу теплоємність вода є набагато більш термостабільним середовищем, ніж повітря тобто її температура змінюється поволі, а це сприятливо для існування живих організмів. У водоймах суші температура зазвичай коливається значно істотніше, ніж в морях і океанах. Особливо це характерно для водойм помірного поясу, де сезони сильно відрізняються один від одного, і температура води протягом року може змінюватися на 10-20 градусів. Організми здатні жити у воді різної температури і переносити значні її коливання, називаються евритермними. У них виробляються різні пристосування, що дозволяють компенсувати дії змінної температури: змінюється активність ферментів, загальна інтенсивність процесів обміну речовин. Самі організми проводять міграції в місця з стабільнішою або сприятливішою температурою. Так багато прісноводих риб взимку скупчуються в найбільш глибоких ділянках водойми. Іноді зниження швидкості обміну речовин при низькій температурі може бути вигідно для організму: наприклад, риб це оберігає від виснаження організму взимку, в період з несприятливими кормовими умовами.
Організми, здатні існувати тільки у вузькому діапазоні температур, називаються стенотермними. Для них зміну температурну режиму водойми може виявитися згубним. Існують стенотермні види пристосовані до життя тільки в холодній воді (струмкова форель) – це оліготермні види. Навпаки, є види, що живуть тільки в теплій воді, що гарно прогрівається. До таких політермних видів із звичних нам організмів відносяться багато акваріумних рибок. Людина може відчутно впливати на температурний режим водойм. Скидання води з системи охолоджування теплових і атомних електростанцій підвищує температуру значних ділянок річки або озера на 5-10 градусів що приводить до корінних змін в співтоваристві організмів, що населяють цю зону.
б) Газовий склад.
У воді природних водойм розчинені різні гази. Концентрації цих газів залежать від їх природи, їх вмісту в атмосфері, а також від температури і солоності води (при підвищенні цих двох показників розчинність газів падає). Та кількість газу, яка може розчинитися в воді за даних умов, називається “нормальною”. Величезне значення для водних організмів має концентрація розчиненого у воді кисню. Цей газ потрапляє у водойме з атмосфери, а також виділяється водними рослинами в процесі фотосинтезу. Відносне значення кожного з цих шляхів може мінятися залежно від характеристик водойми: у швидкій, порожистій річці із слабо розвиненою рослинністю більш значуща дифузія кисню з атмосфери. А в озері що має могутні зарослі водної рослинності, велика частина кисню може поступати у воду в результаті їх фотосинтетичної активності. При 0°С і нормальному атмосферному тиску в одному літрі прісної води може розчинитися 10,3 мл кисню. Чим тепліша вода, тим менше кисню може бути в ній розчинено.
Насичення води атмосферним киснем йде через поверхню. Фотосинтез максимально інтенсивний теж у верхньому, найбільш освітленому шарі води. Тому кисневі умови у поверхні зазвичай краще, ніж на глибині. Особливо сильно це може бути виражено в тих водоймах, де перемішування води майже не відбувається, а на дні є значна кількість органічних залишків: адже при гнитті органіка поглинає кисень з води. Через такі процеси вміст кисню у воді може падати нижче необхідного для нормального життя водних організмів рівня. Вміст кисню у водоймі міняється також залежно від сезону і часу доби. Мінімальні його концентрації у воді виявляються зазвичай рано вранці: адже вночі рослини не фотосинтезують, а тільки поглинають кисень в процесі свого дихання. З сезонів найменш сприятлива з точки зору кисневого режиму зима: лід не дозволяє проникати у воду кисню атмосфери, умови для фотосинтезу під шаром льоду теж несприятливі. Тому саме взимку найчастіше відбуваються замори – масова загибель гідробіонтів через брак кисню. Деякі водні мешканці порівняно легко переносять низькі концентрації кисню у воді (карась, молюск живородка, малощетинковий черв'як трубочник), оскільки вони пристосувалися до життя у водоймах, де дефіцит кисню – звичайне явище. Інші організми навпаки, надзвичайно вимогливі до вмісту кисню: форель, поденки з сімейства гептагеніди (Heptageniidae), бродячі ручейники (Rhyacophilidae).
З інших газів, що мають важливе значення для гідробіонтів, треба відзначити вуглекислий газ: у невеликих концентраціях він необхідний для ходу фотосинтезу, регулює швидкість деяких процесів метаболізму. Наявність у воді вуглекислого газу дозволяє також стабілізувати її кислотно-основні властивості.
в) Кислотно-основні властивості води.
Кислотно-основні характеристики води природних водойм зазвичай не відчувають сильних змін. Вони залежать перш за все від характеру живлення водойми, від того, якими породами складено його ложе, а також від хімічних і біологічних процесів, що в ній відбуваються. Вода з рН нижче 6,95 є кислою. За нейтральну вважається вода з рН від 6,96 до 7,3.
Природні води з вищими значеннями рН називаються лужними. Сильний вплив на реакцію води в наших широтах надають сфагнові мохи, що містять велику кількість органічних кислот. У невеликих водоймах на сфагнових болотах рН води може складати до 3,4! Навпаки, в ході активного фотосинтезу у водоймі реакція його води може ставати більш лужною (до рН=10) із-за вичерпання запасів вуглекислоти. Протягом ночі, коли фотосинтез не відбувається, а всі гідробіонти продовжують дихати і насищати воду вуглекислотою, рН знову знижується. Розмах таких добових коливань кислотності зазвичай не перевищує двох одиниць рН. Найбільш чутливі до закисляння водойми молюски та інші істоти з вапняними раковинами: їх раковини в кислій воді просто починають розчинятися.
г) Солоність, мінеральний склад.
Солоність – сума концентрацій всіх розчинених у воді мінеральних речовин. За прісну вважається вода, що має солоність нижче 0,5 грам/кг (ця одиниця називається промілле). Вода океану зазвичай має солоність від 30 до 35 промілле. Окрім прісних водойм і солоного моря існують водні об'єкти з проміжним рівнем солоності. Сума концентрацій у воді іонів магнію і кальцію називається жорсткістю. Особливо важливий цей показник для організмів, що мають вапняні скелети і раковини. Якщо для регіону поклади вапняків і інших легкорозчинних гірських порід нехарактерні, вода більшості водойм буде “м'якою” – тобто містити мало іонів Са2+ і Mg2+. Прісна і солона вода дуже по-різному впливають на організм водних тварин. Особливо сильно розрізняються у морських і прісноводих мешканців системи осморегуляції. Тому солоні водойми мають свою характерну фауну, а прісні водойми – свою. Найменш сприятливі для життя водойми з проміжним рівнем солоності. Як правило, вони мають дуже бідну фауну водних безхребетних.
ґ) Прозорість, світловий режим.
На поверхню водойм нашого регіону в рік падає в середньому біля 320 кДж/см2 сонячної енергії. Якщо сонце стоїть в зеніті, а поверхня води ідеально гладка, то від неї відбивається близько 5% падаючої енергії. Навіть при слабкому хвилюванні частка відбитої енергії зростає до 15%. Збільшується вона і при косому падінні променів: якщо сонце знаходиться під кутом 30° до лінії горизонту, то навіть від гладкої водної поверхні буде відбиватися 25% енергії. Але і сонячні промені, що проникли у водну товщу, чекає нелегка доля: вода набагато менш прозора, чим повітря, вона сильно поглинає і розсіює світлові промені. Проте, хоч би мінімальний рівень освітленості необхідний для більшості водних організмів: рослинам він потрібний для ведення фотосинтезу органічних речовин, тваринам – для розпізнавання навколишнього середовища, орієнтації, синхронізації життєвих циклів. Водні тварини сильно «близорукі». Риби бачать достатньо чітко тільки на відстані 5-10 см. Зате вони можуть задовольнятися в мільйони раз слабкішим рівнем освітлення, ніж мешканці суші.
Прозорість води – характеристика, що показує, наскільки зменшилася інтенсивність світла при його проходженні через шар води певної товщини. Океани і моря зазвичай прозоріші, ніж континентальні водойми: у них слабке світло проникає до глибини 150 і більше метрів (глибше за всіх проникають сині і зелені промені). І на таких глибинах ростуть види червоних водоростей, здатні вести фотосинтез цьому мізерному освітленні. У континентальних водоймах прозорість і умови освітленості міняються дуже сильно. У гірських річках і озерах світло може проникати до дна: дно цих водойм складене малорозчинними породами, в них мало планктону. У рівнинних водоймах прозорість залежить від сезону. У паводок вона мінімальна. На значні глибини світло проникає тільки в озерах з низькими концентраціями органічних речовин - в них прозорість може досягати 40 м. У більшості ж річок і озер прозорість не перевищує 2 – 3 м. Особливо низьку прозорість мають дистрофні озера з сильно гуміфікованою коричневою водою і евтрофні озера, в яких багато планктону. Кількість зважених частинок, річок, що сильно впливають на прозорість максимально, якщо швидкість течії велика, а підстилаючі породи - м'які.
д) Грунти
Розрізняють дрібнозернисті (м'які) і грубозернисті (жорсткі) грунти. До м'яких грунтів відносяться глину (діаметр частинок менше 0,01 мм) мул (від 0,01 до 0,1 мм) і пісок (0,1 – 1 мм). До жорстких – гравій (діаметр частинок 0,1 – 1 см), галька (1 - 10 см), валуни (10 – 100 см) і глиби (більше 100 см). Зазвичай реальні грунти складаються з суміші різних фракцій. Більшість водних організмів вважають за краще мешкати на визначених типах грунту. Організми, що мешкають на піщаних грунтах, називаються псаммофілами. На кам'янистих – літофилами. На мулах – пелофілами і так далі На незвичних грунтах водні організми не можуть нормально харчуватися, будувати притулки, що веде до їх ослаблення і загибелі. Існує цікава закономірність: при порівнянні мешканців кам'янистого грунту з псаммофілами і далі – з пелофілами, середні розміри і маси окремих особин зменшуються, зате їх кількість зростає. Водні організми і самі роблять вплив на донний грунт. Рослини скріпляють його своїм корінням, тварини збагачують органікою і активно “перепахують”.
е) Гідродинаміка (течії, хвилювання).
Для водойм суші найбільш характерні постійні течії викликані нахилом русла (у річках), а також періодичні або тимчасові течії, що відбуваються через тертя повітряних мас об водну поверхню або через різниці в температурі і щільності води в різних частинах водойми. На порожистих ділянках річок швидкість течії може досягати декількох метрів в секунду. Умови проживання на таких ділянках дуже своєрідні: через інтенсивне перемішування вода насичена киснем, існує постійна небезпека бути відірваним від грунту і знесеним течією. Харчові частинки з великою швидкістю проносяться мимо. Організми, пристосовані до проживання в таких умовах, називаються реакофілами. Втім, більшість рівнинних річок мають спокійнішу течію, її швидкість зазвичай не перевищує декількох десятків сантиметрів в секунду. У озерах і ставках течії мають ще менші швидкості, але їх значення для життя водних організмів дуже велике. Двічі в рік, навесні і осінню, в всіх водоймах помірного поясу, що мають достатню глибину, відбувається масштабне перемішування водних мас. Вода у поверхні нагрівається (навесні) або охолоджується (восени) до температури +4 °С. Відомо, що при такій температурі вода має максимальну щільність, тому верхні шари води опускаються вниз, а придонні витісняються вгору, до поверхні. При цьому перемішуванні глибини водойми збагачуються киснем, а до поверхні піднімаються з глибини біогени і мінеральні солі.
Похожие работы
... за загальним станом повітря. Завдяки цілому ряду біологічних особливостей лишайники є добрими індикаторами зміни стану навколишнього середовища в умовах його забруднення двоокисом сірки, фторидами, лужним пилом, важкими металами. При розробці тематики нас цікавила біоіндикація в вузьких рамках, що відноситься до антропогенних або антропогенне модифікованих факторів середовища, при цьому мова йде ...
... реалізацією проекту, до яких насамперед належать методи аналізу ефективності витрат і превентивних витрат. Рис.2: Методи оцінки екологічних наслідків проектів, що використовуються в міжнародній практиці Оцінка впливу проекту на навколишнє середовища методом зміни продуктивності ресурсів базується на традиційному аналізі "вигоди - витрати". Грошова оцінка фізичних змін обсягів виробництва ...
... недостатньо обґрунтовані. Невипадково в різних країнах ГДК сильно відрізняються. До того ж ГДК мало диференційовані та не враховують віку і стану здоров'я людини. 3. Системи контролю за забрудненнями повітря та води 3.1 Контроль за якістю атмосферного повітря Закон про охорону атмосферного повітря створює необхідні умови для підвищення ефективності системи спостереження за станом ...
... продукції повинно проводитися при умові повної радіаційної безпеки для людей, які працюють і проживають на такій території. 2. Організація технологічних процесів виробництва доброякісної продукції 2.1 Шляхи зменшення надходження радіонуклідів Основний внесок у рівень радіоактивного забруднення у перші дні і тижні після випадання радіоактивних залишків (у зв'язку з високою міграційною здатн ...
0 комментариев