Практична робота № 23 тема: Біоіндикація якості води з використанням безхребетних тварин на прикладі дафнії

Мета роботи: вивчити методи біоіндикації стічних вод.

Матеріали та обладнання: фотографії дафній; культура дафній; бінокулярна лупа; стакани хімічні (200 мл); скляна банка (3 л); скляна трубка з грушею; ПК.

Хід роботи

Гідросфера складає 10-3% загальної маси планети. Це сукупність океанів, морів, озер, ставків і підземних вод. Роль води у всіх життєвих процесах величезна. Вода у величезних кількостях використовується в меліорації, тваринництві, практично у всіх галузях промисловості. Наприклад, електростанція, потужністю 300 тис. кВт витрачає 300 млн. тонн води в рік. При цьому у всіх наведених прикладах використовується тільки прісна вода. Запаси прісної води на планеті складають всього 2,5 % від всієї води планети. Розподіл запасів прісної води нерівномірний: 72,2 % - лід, 22,4 % – ґрунтові води, 0,35 % атмосфера, 5,05 % - сталий стік рік і вода озер. Господарська діяльність людини привела до помітного погіршення якості природних вод. Деградація природних вод пов'язана в першу чергу із збільшенням солевмісту. Крім цього, для правильного протікання біохімічних процесів у водоймі необхідна наявність в ній розчинного кисню. Якщо кисню недостатньо, то вищі організми в ньому гинуть, а органічні сполуки піддаються анаеробному розкладанню з виділенням сірководню, вуглекислого газу, метану, водню, що створює вторинне забруднення водойми. При цьому, безумовно, саме стічні води (5,05 %) перебувають під найсильнішим пресом антропогенної дії.

Головним критерієм якості води в нашій країні є ГДК (гранично-допустимі концентрації). Але вони встановлені далеко не для всіх речовин. Крім того, часто використовують значення ГДК не для побутових або промислових стічних вод, а для водойми. Таким чином, з'являється можливість досягти встановлених ГДК простим розбавленням стічних вод. Сучасні методи контролю якості природних вод включають лише показники БПК і кислотності, а також вимірювання ГДК на деякі речовини (азот, фосфор і ін.). Жоден з цих показників, ні всі разом узяті не можуть безпосередньо характеризувати токсичність води для водних організмів. Це можливо лише за допомогою організмів - біоіндикаторів. Такими організмами є гідробіонти. Гідробіонти реагують на дії цілого комплексу речовин, що містяться в стічних водах. Нерідко токсичність води обумовлена присутністю речовин в таких низьких концентраціях, що їх неможливо визначити через недостатню чутливість або відсутність аналітичного методу. Разом з тим встановлено, що навіть після повного біохімічного очищення стічних вод різних підприємств промисловості, обчищена вода може залишатися токсичною для гідробіонтів (риб, їх ікри, молюсків, безхребетних, водоростей і ін. організмів). Таким чином, інформацію про якість стічних вод і їх впливу на організми можна одержати лише при використанні одночасно гідрохімічних аналізів і результатів біотестування. Для біотестування як індикатори використовуються найрізноманітніші організми. Залежно від цього розрізняють різні види індикації:

1. Альгоіндикація – визначення якості води з використанням водоростей.

2. Біоіндикація – визначення якості води з використанням безхребетних тварин.

3. Оцінка якості води за біотичним індексом (за видовою різноманітністю і чисельністю тваринного населення).

Дафнії населяють ставки і озера і іноді з'являються там в такій кількості, що їх скупчення можна бачити з берега у формі невеликої хмарки червонуватого кольору, що клубиться у воді. Ці маленькі рачки пересуваються в товщі води різкими поштовхами, за це їх називають «водяними блохами». Тіло дафній напівпрозоре. Під мікроскопом при малому збільшенні можна бачити не лише їх зовнішню форму, але і внутрішні органи, що просвічують . При розгляді, перш за все, помітні розташовані на голові великі гребеневидні кінцівки і темне непарне око. Все тіло одягнено з боків двостулковим хітиновим панциром. Під ним знаходяться декілька пар грудних ніжок. За способом живлення дафнії активні фільтратори, харчуються планктоном і детритом. Самки досягають в довжину близько 3 мм, самці в 1,5 - 2 рази менші. За сприятливих умов дафнії розмножуються без запліднення. При цьому з'являються лише самки. При зміні умов в популяції з'являються самці і дафнії переходять до статевого розмноження. Восени дафнії відкладають зимові яйця. Період дозрівання рачків (при температурі 20°С і доброму живленні) близько 5-8 днів. Покоління слідують одне за одним кожні 3-4 дні. В природі дафнії живуть від 20 до 25 днів. В лабораторії за оптимальних умов 3-4 місяці і більше. При високих температурах (більше 25 °С) тривалість життя скорочується до 25 днів. Дафнія світлолюбна.

Дафнія стійка до зміни кисневого режиму, це пов'язано з її здатністю синтезувати гемоглобін. При пониженні концентрації розчиненого кисню спостерігається підвищення вмісту гемоглобіну у дафній, і вони стають яскраво червоними. При оптимальному вмісті у воді кисню - рачки рожево-жовті. З природного водоймища відбирається близько 30-40 самок і поміщається в банку. Кількість води поступово доводиться до 1 літра. Це необхідно для адаптації дафній до нових умов. Годують дафній 1 раз на добу одноклітинними водоростями. Для корму можна використовувати розведені дріжджі, але годувати ними часто не можна, не більше 1 -2 разів на тиждень (можна розтерти варений жовток від курячого яйця і підгодовувати дафній 1 раз на тиждень). Температура при вирощуванні дафній повинна бути в межах від +18 °С до +22 °С. Протягом 8-10 годин на добу дафній потрібно освітлювати лампами потужністю 40 ват. Один раз в тиждень осад, що нагромадився на дні банки, видаляють скляною трубочкою і наполовину замінюють воду. Вода для вирощування дафній вимагає спеціальної підготовки.

Узяти воду з чистого прісного водоймища. Витримати 3 дні при кімнатній температурі, регулярно аерувати за допомогою акваріумного компресора. Можна узяти водопровідну воду, але її необхідно відстоювати для видалення хлору і пропускати через гранульоване активоване вугілля (покласти в трубку заввишки 1 метр).

Для контролю треба брати очищену і підготовлену для культивування дафній воду. В кожний стакан помістили по 10 рачків у віці 2-4 діб (відловити піпеткою і помістити на предметне скло, потім змити в дослідний і контрольний стакани). Під час досліду дафній не годують. Знімають результати через 1, 2, 4, 8, 24, 48 годин. Тварини, які після легкого струшування стакана не починають рухатися вважаються загиблими.

Занесіть дані в таблицю 20.1. Розрахуйте середню кількість дафній, що вижили у воді до очищення, після очищення і в контрольній воді. Обчислити відсоток загибелі дафній за формулою:

,

де X1, Х2 – середнє арифметичне (кількість екземплярів, що вижили в контролі і досліді)

Таблиця 23.1

Стан води	Кількість дафній через проміжки часу (година)							Середнє арифметичне
	Початкова чисельність	1	2	4	8	24	48
Вода до очищення
Вода після очищення
Контрольна вода

Побудувати графіки зміни чисельності дафній в часі. Зробити висновки.