Оценка загрязнения водоемов методами биоиндикации

Животные организмы широко используются для определения уровня органического загрязнения (сапробности) водоемов. Наиболее популярна биоиндикация загрязнения рек как наиболее связанных в наземной средой и выполняющих на Земле роль глобальной системы канализации (нагрузка на которую резко усиливается в результате деятельности человека). В реках для биоиндикации чаще используют бентос; в стоячих водоемах более эффективно использование организмов планктона.

Шкалой для измерения загрязненности и качества воды обычно является шкала сапробности Кольквитца-Марссона (от 0 до 4 баллов, с расширением до 7 баллов для сточных вод). В системе Госкомгидромета принята своя классификация из 6 классов качества вод. Сапробность около 0 баллов (от 0 до 0.5) характеризует ксеносапробные условия (1-й класс качества по Госкомгидромету, наиболее чистые воды; на практике встречаются крайне редко, обычно высоко в горах). Сапробность около 1 балла (от 0.5 до 1.5) характеризует олигосапробные условия (2-й класс качества по Госкомгидромету, наиболее чистые природные воды в нашем регионе). Сапробность около 2 баллов (1.5-2.5) – -мезосапробные (3-й класс качества, умеренно загрязненные воды). Сапробность около 3 баллов (2.5-3.5) – -мезосапробные (4-й класс качества, загрязненные воды), около 4 баллов (3.5-4.0) – полисапробные условия (5-й класс качества, грязные воды; это самая тяжелая степень загрязнения, при которой встречаются макроорганизмы), более 4 баллов – гиперсапробные условия (6-й класс качества вод по Госкомгидромету, встречается в промышленных сточных водах).

При изучении качества воды методами биоиндикации следует учитывать некоторые методические тонкости. Во-первых, сапробность водоемов имеет не только антропогенный, но и естественный характер; каждому водоему присущ свой фон содержания органики. В реках и ручьях средней полосы естественная сапробность варьирует от олиго- до -мезосапробого уровня; в озерах обычно близка к -мезосапробному уровню; малые стоячие водоемы в силу естественной эвтрофикации обычно -мезосапробны. Во-вторых, оцениваемое с помощью бентосных организмов качество воды различается в одном и том же водоеме на разных субстратах: обычно на камнях и макрофитах сапробность ниже, чем на заиленных грунтах (где скапливается органика и обычно наблюдается недостаток кислорода).

Известно не менее нескольких десятков методов биоиндикации. Одни из них грубее, но зато проще в использовании (в частности, требуют определения организмов до семейств или даже отрядов), другие более точны и сложны; некоторые разработаны для тех или иных конкретных регионов. Наибольшее развитие в нашей стране получили Биотический индекс Вудивисса и индекс сапробности Пантле-Букка.

Биотический индекс Вудивисса

Служит для оценки загрязнения рек по сообществу макрозообентоса при минимальной квалификации пользователя. Разработан Ф.Вудивиссом для р.Трент в Англии. Основан на уменьшении разнообразия фауны и характерном изменении состава макробентоса при увеличении загрязнения. Требует сбора качественных проб, без учета обилия животных, и допускает определение животных до уровня отрядов и семейств.

Значение индекса Вудивисса изменяется от 0 (наиболее загрязненная вода) до 10 (вода высшего качества). Для вычисления индекса нужно найти подходящую строку в таблице 62 (двигаясь по ней сверху вниз – то есть самую верхнюю из подходящих строк); затем подсчитать общее число найденных групп из прилагаемого списка и по правой части таблицы найти значение индекса.

Например, в пробе нет веснянок и встречен 1 вид личинок поденок. Значит, нам нужна 4-я сверху строка в таблице 62 (поденки, 1 вид). Допустим, кроме того в пробе найдены пиявки, улитки, водяной ослик, 2 семейства ручейников и хирономиды – всего (считая поденок) 7 групп. Индекс Вудивисса равен 6 баллам.

Список групп Вудивисса: планарии (считать отдельно каждый вид), олигохеты, пиявки, моллюски, высшие ракообразные, веснянки, поденки, ручейники (считать отдельно каждое семейство), вислокрылки, хирономиды, личинки мошек Simuliidae, прочие личинки двукрылых, водные жуки, клопы, клещи. Кроме того, отдельными группами Вудивисс считал олигохету Nais, поденку Baetis rhodani и хирономиду Chironomus thummi; но определить эти таксоны труднее, и часто этого не делают.

Общее число групп Вудивисса потенциально довольно велико за счет большого числа видов планарий и семейств ручейников. На практике число групп в пробе редко превышает 15. При невозможности определения семейств ручейников и видов планарий (например, в полевых условиях) следует считать отдельно каждую их новую форму (хотя бы планарий разных цветов и ручейников с разными типами домиков).

Таблица 62. Вычисление индекса Вудивисса

	Всего найдено групп
Найденные группы	0-1	2-5	6-10	11-15	>15
Веснянки > 1 вида	–	7	8	9	10
1 вид	–	6	7	8	9
Поденки > 1 вида	–	6	7	8	9
1 вид	–	5	6	7	8
Ручейники > 1 вида	–	5	6	7	8
1 вид	4	4	5	6	7
Бокоплав	3	4	5	6	7
Водяной ослик	2	3	4	5	6
Трубочник или мотыль	1	2	3	4	–
Виды с воздушным дыханием	0	1	2	–	–

Метод и индекс Вудивисса предназначен для рек, однако применяется для оценки загрязнения самых разных водоемов. В настоящее время этот метод наиболее популярен среди непрофессионалов в России; однако, чувствительность его низка. Индекс неплохо отражает уровень сильных загрязнений, но малочувствителен к слабым и средним загрязениям. Так, для быстрой речки с каменистым дном в Подмосковье индекс Вудивисса колеблется от 7 до 9 даже при значительных органических загрязнениях. Это связано с наличием устойчивых к загрязнению видов даже среди личинок веснянок и поденок. Кроме того, как всякий показатель биоразнообразия, этот индекс зависит от размера собранной пробы: чем больше собрано животных, тем более высокие значения индекса будут получены. Поэтому, по возможности, следует переходить от индекса Вудивисса к более мощным средствам оценки загрязнения.