Другие файлы / metody_polev_ekol_issl_2014

Численность клеток гетеротрофных микроорганизмов в 1 мл воды рассчитывают по формуле:

A NR ,

10

где N – число колоний в чашке, кл.; R – разведение, из которого произведен посев; 10 – пересчет на 1 мл.

Качество воды из тестируемого водоема определяют по таблице 13.9.

Таблица 13.9. Классы качества воды природных водоемов по бактериальным показателям

13.2.2.2.2. Использование водных грибов в целях биоиндикации

Хитридиевые грибы и оомицеты, имеющие короткий жизненный цикл и подвижные жгутиковые зооспоры, пригодны для экспресс-оценки состояния окружающей среды. Изменения видового состава, встречаемости и обилия отдельных видов оомицетов могут характеризовать уровень сапробности среды и загрязнения бытовыми и промышленными сточными водами. К типичным обитателям сточных вод относятся лептомитус молочный (индикатор сильнозагрязненных полисапробных вод), сампромицес рейнский, виды рода Pitium. Углеводороды нефти подавляют развитие оомицетов. Высокие значения pH воды, а также высокое содержание азотных и фосфорных соединений способствуют лизису зооспор питиума дальнего.

Среди вторичноводных грибов в качестве индикаторов используют гифомицеты. Видовой состав комплекса гифомицетов в значительной степени зависит от химических особенностей, температуры воды, количества растворенного кислорода. Водные гифомицеты практически не реагируют на загрязнение пестицидами, включая ДДТ, но испытывают угнетение при контакте с нефтепродуктами, бытовыми и промышленными стоками сахарных, спиртовых и других предприятий с высоким содержанием органических веществ. В воде, как и в почве, загрязненной нитратами и фосфорными соединениями, значительно возрастает жизнеспособность конидий отдельных видов рода фузариум, обладающих фитопатогенными свойствами.

13.2.2.2.3. Биоиндикация по фитопланктону и перифитону

Изучение фитопланктона водоемов производится путем сбора проб на установленных станциях. Для определения видового состава фитопланктона из пробы на предметное стекло наносится капля материала, закрывается покров-

290

ным стеклом и анализируется под микроскопом. Идентификация видов осуществляется с помощью определителя.

Для количественного анализа фитопланктона в реках и на мелководьях воду зачерпывают с поверхности в объеме 0,5–1,0 л. Наиболее распространенным методом концентрирования фитопланктона является осаждение, либо фильтрация через мелкопористые мембранные фильтры. При осадочном методе фитопланктон сперва сгущают. Для этого пробу воды помещают в 0,5–1,0-литровые бутылки и консервируют их фиксатором. Через 3–4 дня отстаивания пробы в темноте воду над осевшим осадком осторожно по каплям сливают сифоном до 100 см3 пробы. За 2–3 дня до количественной обработки пробы разливают в мерные цилиндры и после отстаивания их в темноте доводят объем до 5–10 см3. Затем пробу переносят без потерь в пенициллиновые склянки и фиксируют 1–2 каплями 40%-ного формалина.

В системе Гидромета концентрируют пробы методом мембранной фильтрации. Фильтрация проб осуществляется под слабым вакуумом в специальной воронке, укрепленной на колбе Бунзена, которая соединяется с насосом Камовского. Для фильтрации применяют мембранные фильтры № 5 и № 6 с диаметром пор 1,2 и 2,5 мкм соответственно. Фильтры перед применением кипятят в дистиллированной воде в течение 20–30 мин. Предназначенная для фильтрации проба в объеме 0,5–1,0 л не менее чем за 30 минут до фильтрации консервируется 5–10 каплями формалина или фиксатором, состоящим из двух растворов, до слабо-желтого цвета:

Раствор 1: йодистый калий 10 г, вода дистиллированная 50 см3, йод кристаллический 5 г.

Раствор 2: хромовая кислота 5 см3, ледяная уксусная кислота 10 см3, формалин 40% 80 см3.

Оба раствора готовят отдельно, затем сливают и хранят в темной склянке. Фильтр, вставленный в воронку, смачивают несколькими каплями дистиллированной воды. Пробу тщательно встряхивают и фильтруют при минимальном разрежении. Фильтрацию прекращают, когда воды над осадком уже нет, но поверхность фильтра еще влажная. Фильтр с осадком помещают в склянки из-под пенициллина, куда добавляют пипеткой 5–10 см3 фильтрата. Затем осадок с фильтра счищают мягкой кисточкой, и проба консервируется.

При подсчете численности водорослей используют счетные камеры Нажотта и др. Перед счетом одну каплю пробы тщательно перемешивают и переносят в камеру. Равномерное перемешивание пробы проводят продуванием воздуха через пипетку с отпиленным концом. Камеру закрывают покровным стеклом, и после оседания водорослей на дно проводят определение и подсчет всех обнаруженных видов водорослей, измерение размеров их клеток для последующего вычисления биомассы. Для статистической обработки и установления биомассы доминирующих видов нужно, чтобы каждый из них был встречен не менее 100 раз.

Вычисление биомассы фитопланктона осуществляют методом суммирования биомасс популяций отдельных видов. Для этого надо установить среднюю массу клеток водорослей, составляющих популяцию в пробе. Для вычисления биомассы измеряют не менее 30 экземпляров водорослей каждого вида в каждой

291

пробе с определением средних значений для популяции каждого вида. Найденный для каждой клетки объем (в мкм3) умножают на численность клеток (в тысячах клеток на литр) и получают значение биомассы в мг/л или г/м3 воды.

Индикацию по фитопланктону можно проводить и в природных условиях. Наиболее эффективно для оценки качества воды в естественных водоемах использование водорослей. При наличии в водоеме органических веществ в виде различных отбросов, клоачных, сточных вод и т.д., благодаря биологической деятельности бактерий и водорослей, происходит их самоочищение. В самоочищающихся водоемах различают 4 зоны, соответствующие той или иной степени очищения (табл. 13.10).

При выборе места для отбора гидробиологических проб учитывают гидрологические факторы, определяющие характер распределения и распространения загрязнения в контролируемом водоеме. Нередко даже сильное загрязнение у одного берега долго не обнаруживается у другого берега. Для взятия проб на предмет оценки качества воды в реках наиболее подходящим местом являются перекаты, а не заводи.

Особенно следует отметить индикационную роль перифитона. Составляющие его организмы характеризуют условия данного пункта, а не занесены случайно из других мест, как это может быть с фитопланктоном. Перифитон с различных подводных предметов, расположенных на быстром течении перекатов и быстрин, благодаря быстрой смене окружающей их воды, совершенно

292

свободен от случайных местных загрязнений и показывает среднее загрязнение, господствующее в данном водоеме.

Наиболее пригодными для сбора перифитона являются нейтральные субстраты (камни, бетонные сооружения). Не следует отбирать пробы с затопленных деревьев, деревянных мостков, ибо гниющая древесина сильно повышает сапробность. Сбор перифитона с субстратов производится скребком. Сбор обрастания с листьев и стеблей макрофитов производят, смывая его мягкой кисточкой. Мелкие растения помещают в банку с водой и тщательно полощут, затем растения вынимают, а смытый оброст сохраняют для анализа.

Каждая проба должна быть этикетирована, а информация о ней записана в полевой дневник. На этикетке указывается название водоема, номер створа, дата отбора, местоположение створа (выше, ниже города или села, источника загрязнения и др.), расстояние от берега, глубина, скорость течения и температура воды.

Для отбора проб фитопланктона наиболее просты и удобны планктонные сетки конической формы. Для их изготовления используют мелкое (не ниже N 70) мельничное сито из шелковой или капроновой нити (см. главу 2).

Пробу рассматривают до тех пор, пока перестанут встречаться новые виды. Обычно просматривают 3–4 препарата. Одновременно с определением видового состава оценивается и встречаемость (h) каждого вида по глазомерной шкале (табл. 13.11).

Таблица 13.11.

Сапробность водоемов по составу водорослей определяется методом Пантле-Букка. Для этого используют список организмов-индикаторов загрязнения. В Приложении 3 приведены наиболее широко распространенные видыиндикаторы сапробности водоемов.

Метод Пантле-Букка предполагает принадлежность каждого вида к определенной зоне сапробности от 0 до 4. Сапробность водоема определяется по

формуле:

∑( × ) =

где S – сапробность водоема, h – численность индикатора (оценивается по глазомерной шкале: см. выше), s – сапробность индикатора.

В системе Гидробиологической службы контроля поверхностных вод Российской Федерации принята классификация качества вод, содержащая 6 классов (табл. 13.12).

Для статистически достоверных результатов необходимо, чтобы в пробе содержалось не мене 12 индикаторных видов с общей суммой частоты встречаемости h, равной 30. Индекс сапробности указывается с точностью до одной со-

той (табл. 13.13).

S = 99,10/54 = 1,83. Эта вода по качеству соответствует III классу – умеренно загрязненная.

294

13.2.2.2.4.Экологическое тестирование загрязнения воды с помощью высших водных растений

Рясковые (Lemnaceae) – самые мелкие цветковые растения, которые при благоприятных условиях размножаются круглогодично (преимущественно вегетативно). Интенсивность фототаксиса хлоропластов в листецах ряски, оцениваемая по изменению количества хлоропластов в эпистрофном положении, можно рассматривать как чувствительный показатель, свидетельствующий о степени загрязнения элементов ландшафта. Явление отрицательного фототаксиса и послужило основой метода фитотестирования. Ряска малая (Lemna minor L.) и ряска трехдольная (Lemna trisulca L.), чувствительны к загрязнению воды, при содержании в ней до 10 мкг/мл ионов Ba, Cu, Mg, Fe, Co. На каждый загрязнитель у видов рясок проявляется специфическая реакция. На медь (0,1–0,25 мг/мл) – листецы реагируют полным рассоединением их групп и изменением окраски с зеленой на голубую; реакция проявляется через 4 ч. после воздействия. На цинк (0,025 мг/мл) реакция заключается в изменении окраски листеца до бесцветной (зелеными остаются только точки роста); барий (0,1–0,25 мг/мл) вызывает полное рассоединение листецов, отпадание корней и изменение окраски с зеленой на молочно-белую; кобальт (0,25–0,0025 мг/мл) – полную приостановку роста и потерю окраски.

13.2.2.2.5.Фитотесты на проростках

Корневые системы растений очень отзывчивы на воздействия среды, поэтому учет загрязнения проводится в основном по ростовым реакциям корня. Для биотеста можно применять молодые растения огурца, кукурузы, горчицы и др.

Заложение биотеста. Откалиброванные по размеру и выполненности сортовые семена раскладывают по 10–15 штук в чашки Петри на стекло, обернутое фильтровальной бумагой. В каждую чашку Петри вводят по 15– 20 мл испытуемой жидкости (образцы водных сред из городского водопровода, ближайших водоемов, вода из отстойников очистительной станции), а в контрольный вариант – дистиллированную воду.

При оценке загрязнения твердого субстрата (почвы, твердых осадков и т.д.) навеску субстрата (3–5 г) помещают на дно чашки Петри, равномерно распределяют по дну, закрывают субстрат бумажным фильтром и заливают 20–30 мл дистиллированной воды на сутки. На следующий день на поверхность фильтровальной бумаги раскладывают семена. Чашки Петри помещают в термостат при температуре 26°С на четверо суток.

Измерения. Учитывают длину главного корня и длину зоны боковых корней у 10 однородных проростков. Измерения проводят с помощью линейки или полоски миллиметровой бумаги. Данные вносят в таблицы 13.14 и

295

13.15. Санитарно-токсикологически значимое воздействие принимают при степени ингибирования более 30%.

Таблица 13.14. Учет длины главного корня и зоны боковых корней у проростков

Примечание: Σ – сумма, хср – средняя величина.

Таблица 13.15. Влияние водных сред на рост главного корня проростков огурца

13.2.2.3. Биоиндикация воздушной среды 13.2.2.3.1. Индикация чистоты воздуха с помощью эпифитных мхов

Вдоль линии, перпендикулярной автомагистрали, закладывают пробные площадки размером 100×100 м возле дороги, на 100, 200, 500, 1000 м от дороги. Оценку степени загрязненности воздуха можно проводить в городе. В этом случае учет количества эпифитных мхов осуществляют на деревьях по обеим сторонам улицы, вдоль аллеи, парка и т.д. На пробной площадке выбирают 10 отдельно стоящих старых, но здоровых, растущих вертикально деревьев. Вдоль улицы (аллеи) обследованию подвергают каждое второе (третье) дерево. На каждом дереве проводят описание мхов от основания до высоты 1,5 м с указанием числа видов, проективного покрытия и жизненности. Для оценки жизненности мхов используют 3-х балльную шкалу: 1 балл – жизненность хорошая (полная) – мох хорошо развивается, имеет достаточную на ощупь увлажненность, хорошо развитые спорогоны (органы, в которых развиваются споры); 2 балла – жизненность удовлетворительная (угнетение) – растение угнетено, что выражается в меньших размерах взрослых особей; 3 балла – жизненность неудовлетворительная (сильное угнетение) – мох угнетен так сильно, что наблюдается сильное отклонение во внешнем облике взрослых особей. Для подсчета проективного покрытия используют квадрат-сетку размером 20×20 см. На каждом дереве проводят минимум 4 учета с помощью сетки: 2 – у основания ствола (с разных его сторон) и 2 – на высоте 1,4–1,6 м. Сначала подсчитывают количество малых квадратов, полностью покрывающих заросшие мхами участки (А). Затем проводят учет малых

296

квадратов, частично занятых мхами (В). Процент заселения ствола мхами определяют по формуле: S = (A+0,5B)/4.

Полученные данные оформляют в виде таблицы 13.16.

Таблица 13.16. Экологическое состояние и распределение мхов на разных видах деревьев

На план местности наносят зоны загрязнения воздуха. Степень загрязнения воздуха в районе пробных площадок оценивают по 5-балльной шкале (табл. 13.17).

Таблица 13.17. Влияние загрязнения воздуха на распространение эпифитных мхов

13.2.2.3.2. Методы лихеноиндикации

Лишайники являются интегральным индикатором состояния среды и косвенно отражают влияние комплекса абиотических факторов среды на биоту. Из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью обладают эпифитные лишайники (или эпифиты), т.е. лишайники, растущие на коре деревьев.

Трансплантационные методы заключаются в том, что лишайники из незагрязненных районов трансплантируются (пересаживаются) в изучаемый район или же диски коры деревьев, покрытых лишайниками, срезаются и перемещаются на столбы или другие сооружения, расположенные в загрязненных районах. Их реакция исследуется путем периодического фотографирования.

Одним из первых симптомов поражения лишайников является уменьшение толщины таллома, а также хлороз из-за разрушения хлоропластов. Репродуктивные структуры лишайников изменяются или прекращают развитие. По скорости отмирания лишайников можно судить о степени загрязнения.

Для трансплантации используют эпифитные виды, растущие на засохших ветвях деревьев. При этом ветка из чистого района переносится в исследуемый район и помещается, сохраняя пространственную ориентацию, в условия, максимально близкие по увлажнению и освещенности.

297

Методика повторного цикла. Когда колония некоторых видов лишайников достигает определенного размера, центральный участок начинает разрушаться, и молодые колонии начинают заселять этот центр. Такая форма сукцессии известна под названием повторного цикла. Наличие такого вида сукцессии в незагрязненных районах указывает на относительно большую чувствительность молодых колоний. Наличие повторного цикла в недавно очищенных загрязненных районах является свидетельством эффективности мер по контролю окружающей среды. Для метода повторного цикла необходимо выбрать удобный тест-объект. Среди эпифитных лишайников таким объектом является вид Parmelia centrifuga. Методы повторного цикла удобны при биологической индикации.

Наблюдения за изменениями относительной численности лишайни-

ков. С этой целью проводят измерения проективного покрытия лишайников на пробных площадях. Затем через определенный промежуток времени проводят повторные измерения проективного покрытия. По изменению как общего проективного покрытия, так и отдельных видов судят об увеличении или уменьшении загрязнения.

Правила организации мониторинга методами лихеноиндикации:

1)пробные площади должны закладываться в однородных по составу и возрастуфитоценозахс близкими биотическими и абиотическими условиями среды;

2)модельные деревья (учетные площадки) на пробных площадях должны быть по возможности постоянными, а не случайными, одновозрастными, без видимыхповреждений, принадлежать к одной из основных лесообразующих пород;

3)при использовании переменных пробных площадей и модельных деревьев их количество должно быть достаточно велико (обычно несколько десятков пробных площадей, равномерно покрывающих исследуемую территорию и по несколько десятков модельных деревьев на каждой пробной площади) – для получения большого объема статистически достоверной информации.

Независимо от того, постоянные или переменные площади закладываются, следует: избегать придорожных деревьев, загущенных лесонасаждений с очень низкой освещенностью и остерегаться пастбищ и лугов, которые обрабатывались пестицидами или интенсивно удобрялись.

Модельные деревья в пределах пробных площадей выбирают произвольно, по случайному принципу, независимо от того, растут на них лишайники обильно или их нет.

Техника заложения пробных площадей и учетных площадок.

На практике, в лесу, где планируется проводить измерения, маркируется центр пробной площади, – например, в землю вбивается кол. Далее вокруг центра площади выбираются ближайшие 10–20 деревьев (не менее 7, в соответствии со стандартом) одной породы и примерно одного возраста.

В случае одноразового обследования деревья никак не маркируются, а в случае планирования многолетних наблюдений – помечаются долговременными маркерами (алюминиевые, латунные пластинки с выбитыми (процарапанными) номерками, которые прибиваются к стволам деревьев маленькими гвоздиками). Их наличие на стволе никак на численность лишайников и общее жизненное состояние дерева не влияет. Маркеры следует размещать на стороне, обращенной к центру пробной площади, чтобы все помеченные деревья были хорошо видны из одной точки.

298

Методики измерения относительной численности лишайников.

Все измерения численности лишайников производят на постоянных высотах – 100 или 150 см от комля дерева, или на четырех высотах: 60, 90, 120, 150 см.

Методики измерения проективного покрытия.

Одним из наиболее распространенных способов оценки относительной численности лишайников на стволах деревьев является определение показателей проективного покрытия, т.е. процентного соотношения площадей, покрытых лишайниками, и площадей, свободных от лишайников.

Основных технических способов подсчета проективного покрытия лишайников два: 1) с помощью «сеточек-квадратов» (стандартная методика), 2) с помощью прозрачной пленки (палетки).

В простейшем виде "сеточка" представляет собой металлическую или деревянную рамку размером 10×10 см, внутри которой через каждый сантиметр натянуты продольные и поперечные тонкие проволочки или леска. Рамку накладывают на ствол дерева и фиксируют (кнопками, булавками).

Общее проективное покрытие в процентах (R) вычисляют по формуле: R = (100a+50b)/C,

Подсчет лишайников производят следующим образом. Сначала считают число квадратов сеточки, в которых лишайники занимают на глаз больше половины площади квадрата (а), условно приписывая им покрытие, равное 100%. Затем подсчитывают число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата (b), условно приписывая им покрытие, равное 50%. Общее проективное покрытие в процентах (R) вычисляют по формуле:

R = (100a+50b)/C,

где С – общее число квадратов сеточки.

Измерения на одном стволе производят с четырех сторон света.

Чтобы не снижалась точность измерений, в случае использования рамки со стороной в 10 см, диаметр стволов должен быть не меньше 14 см, при использовании рамки в 20 см – не меньше 28 см.

Разновидностью методики сеточек-квадратов является измерение проективного покрытия с помощью прозрачной пленки. Оптимальным является использование пленки в форме ленты шириной 10 см и длиной, достаточной для оборачивания ею всего ствола (т.е. заготавливаются такие ленты длиной 1 м и более). При работе с лентой учет производится по всей длине окружности. Такая методика более трудоемка, но гораздо более точна. Пересчет проективного покрытия производится по той же формуле, что и при расчете с помощью рамки.

Недостатком использования сеточек и палеток является сложность оценки численности каждого из видов лишайников в отдельности. Этого недостатка лишена методика «линейных пересечений», более точная, но менее наглядная и требующая немного более сложных расчетов. Она заключается в наложении гибкой ленты с миллиметровыми делениями на поверхность ствола и фиксации всех ее пересечений со слоевищами лишайников. В качестве ленты можно использовать простой «портняжный метр» с миллиметровыми делениями.

После выбора модельного дерева сборщик на заданной высоте от комля накладывает мерную ленту и определяет длину окружности ствола. Ее при дальнейших измерениях принимают за 100 %. После этого начинают измерения, фиксируя начало и конец каждого пересечения ленты с талломами лишай-

299