Файл: Туровцев. Биоиндикация.pdf

226 

воду,  червей  промывают  испытуемым  раствором  и  помещают  в  этот 

раствор по 10 червей на 100 мл воды так, чтобы высота столба воды в 

опытных  чашках  доставляла  2-3  см.  Следят  за  немедленной  реакцией 

червей после помещения в раствор,  затем за дальнейшим изменением 

их  поведения  в  течение  48  ч,  принимая  во  внимание  результаты  кон-

трольных испытаний. Опыты с тубифицидами дают сведения о вредном 

влиянии исследуемой сточной воды или вещества. 

Тест токсичности на ветвистоусых рачках рода дафния. Дафнии - 

типичные  представители  зоопланктона  стоячих  эвтрофных  водоѐмов. 

Для  опытов  используется  обитатель  альфа-мезосапробных  вод  дафния 

большая.  В  чистых  и  сухих  сосудах  готовят  серию  различных  разбав-

лений испытуемой  сточной  воды  (100,  10,    1,  0,1  %),  контролем  слу-

жит  питьевая  вода,  еѐ  же  применяют  и  для  разбавления.  В  каждый 

сосуд по 100 мл  помещают 10-20 здоровых рачков без зародышей чет-

вѐртой  стадии  развития  и  по  возможности  одинаковой  величины.  От-

мечают  смертность  рачков:  мгновенную  и  через  1,  4,  8,  24  и  48  ч. 

При  отмирании  50%  внесенных рачков через 48 часов концентрация 

сточной  воды или  веществ  считается средне или условно смертельной. 

Выращивание  опытных  дафний  в  лабораторных  условиях  проводят  в 

стеклянных аквариумах или в сосудах ѐмкостью до 5 л. Два раза в не-

делю в сосуды доливают свежую  воду и один раз в неделю из них от-

сасывают придонный слой воды. Кормление рачков проводят ежеднев-

но, внося по 20 мл   культуры хлохлореллы с добавлением нескольких 

капель  разбавленных  дрожжей.  Результаты  экспериментов  применимы 

для ориентировочной оценки возможности выпуска сточных вод в водо-

ѐм. 

В  качестве  тест-организмов  токсичности  используют  также  вес-

лоногих ракообразных циклопа и водяного ослика (равноногие ракооб-

разные). Циклоп более чувствителен в отношении содержащихся  в воде

227 

химических органических веществ, в то время как дафния более чув-

ствительна к минеральному загрязнению. Водяной ослик является инди-

катором альфа-мезосапробных вод, легко культивируется в лаборатор-

ных условиях, чувствителен к различным видам сточных вод,  содержа-

щих токсические вещества,  особенно к инсектицидам. 

Тест токсичности на гуппии. В качестве индикатора использует-

ся небольшая рыбка гуппия.

Она легко разводится в аквариумах. Рыбок 

помещают

в опытные сосуды с водой из водоема с определѐнной долей 

сточных  вод  или  определѐнным  количеством  испытуемого  токсического 

вещества из расчѐта по 4 экземпляра на 1 л воды. Для опыта берут-

ся  взрослые  рыбки  обоих  полов,  по  возможности,  в  равных  соотноше-

ниях. 

В качестве контроля служат рыбки в параллельных опытах с чис-

той водопроводной  водой  и  водой  из  аквариума,  где  они  разводятся. 

Опыты проводятся при комнатной температуре в течение 48 ч. Осве-

щение  должно  быть  рассеянным.    Отмечается  поведение  и  состояние 

рыбок во время опыта, количество рыбок, погибших через 24 и 48 ч. 

Глава 10. БИОИНДИКАЦИЯ СТЕПЕНИ  НАРУШЕНИЯ ЭКОСИ-

СТЕМ 

Современная  экологическая  ситуация  на  Земле  многими  учѐными 

считается близкой к биоценотическому кризису. К нему реальна прибли-

жает  планету  прежде  всего  воздействие  человека  на  приводу,  кото-

рое  становится  соизмеримым  с  глобальным  изменением  естественных 

факторов.  Концепция  биоценотического  кризиса  возникла  отчасти  из 

замеченной аналогии между событиями в середине мела и современным 

положением. Она была предложена палеонтологом В.В. Жерихиным и ос-

нована  на  представлении  о  существовании  в  геологической  истории 

биосферы длительных периодов с повышенной стабильностью биоцено-

зов и крайне невысокими темпами эволюции,  сменявшихся краткосрочны-

228 

ми периодами с быстрыми темпами эволюционных преобразований.  Ско-

рость  эволюции  может  в  такие  критические  моменты  на  5-6  порядков 

превосходить  скорость  эволюции  в  стабильных  экосистемах,  а  еѐ  на-

правление  неопределѐнно  и  непредсказуемо.  При  этом  быстрая  эволю-

ция  основных  компонентов  и  перестройка  организации  биоценозов 

происходят при разрушении их  структуры и обусловлены резким изме-

нением прежде всего абиотических экологических факторов. Примерами 

таких  изменений  в  настоящее  время  считается  повышение  содержания 

CO

2

 в атмосфере, уменьшение мощности озонового слоя, возрастание ро-

ли  ионизирующего  излучения,  вызванных  хозяйственной  деятельно-

стью  человека.  Содержание  СО

2

  в  атмосфере  последние  200  лет  посте-

пенно возрастает, что связано с увеличением потребления горючих ис-

копаемых и снижением расхода СО

2

 на фотосинтез нарушенным расти-

тельным  покровом.  В  конце  18-го,  начале  19-го  веков  до  развития 

промышленности в атмосфере Земли содержалось около 0,029% СО

2

. 

В  1958  г.    содержание  С0

2

  составило  0,0315%,  а  в  1980  г.  -  уже 

0,0835%.  Если  концентрация  CO

2

  вдвое  превысит  доиндустриальный 

уровень, что может случиться  в  середине  21-го  века,  произойдѐт  по-

тепление климата с повышением температуры на 1,5-4,5

о 

С. Это явля-

ется  условием  увеличения  темпов  таяния  ледников  и  подъела  уровня 

мирового  океана.  В  20-м  веке  средний  уровень  моря  поднялся  на  12 

см. 

Слой озона (О

3

) в атмосфере экранирует губительное для живых 

организмов,  разрушающее  ДНК  ультрафиолетовое  излучение  Солнца. 

Образование  озона  в  атмосфере  происходит  за  счѐт  кислорода  с  ис-

пользованием энергии, главным образом ультрафиолетового излучения. 

Разрушение  озона,  в  частности,  вызывают  поступающие  в  атмосферу 

хладоагенты, аэрозоли и, др. 

229 

Источником ионизирующего излучения на Земле служат радиоактивные 

вещества и  космос. Обладая очень  высокой  энергией, ионизирующее из-

лучение  способно  выбивать  электроны  из  атомов  и  присоединять  их 

к  другим  атомам  с  образованием  ионов.    Наиболее  опасно  для  живых 

организмов  легко  проникающее  в  вещества  гамма-излучение.  Интен-

сивность ионизирующего излучения значительно повысилась в резуль-

тате использования атомной энергии. 

Очевидно, что глобальные кризисные экологические ситуации могут 

вызываться и недостаточно изученными резкими изменениями природных 

факторов,  которые,  например,  обусловлены  изменениями  угла  наклона 

оси Земли к плоскости еѐ вращения вокруг Солнца. 

К  первым  предвестникам  экологического  кризиса  относятся  умень-

шение  продуктивности  и  устойчивости  экосистем,  нарастание  их 

нестабильности.  В  частности,  районы  экологического  бедствия  за-

нимают  в  настоящее  время  около  12-16%  территории  России.  В  Ев-

ропейской части России и  Западной Сибири это проявляется в уве-

личении числа засух, суховеев, пыльных бурь, лесных пожаров,  само-

возгорании торфяников. 

Б.В. Виноградов, Б.В. Орлов и др. (1993) выделяют три уровня нарушения 

экосистем по их глубине и необратимости. 

Зона  экологического  риска  (Р)  включает  в  себя  территории  с 

заметным снижением продуктивности и устойчивости экосистем, макси-

мумом нестабильности, ведущим к спонтанной деградации экосистем, 

но  ещѐ  с  их  обратимыми  нарушениями.  Деградация  земель  наблюдается 

на 5-20% площади. 

Зона  экологического  кризиса  (К)  включает  территории  с  сильным 

снижением продуктивности и потерей устойчивости,  трудно обративши 

нарушениями  экосистем.  Деградация  земель  наблюдается  на  20-50% 

площади. 

230 

Зона экологического бедствия-катастрофы (Б) включает территории 

с  почти  полной  потерей  продуктивности,  практически  необратимыми 

нарушениями экосистем. Деградация земель превышает 50% площади. 

Определение дискретных состояний нормы, риска, кризиса и бедствия 

экосистем  основано  на  многолетних  стационарных  и  полустационар-

ных  исследованиях  динамики их нарушения  и  восстановления,  измере-

ния  показателей  состояния  в  зависимости  от  степени  антропогенной 

трансформации  в  разных  экологических  условиях.  Классическим  приме-

ром подобного исследования является анализ связи между проективным 

покрытием  растительного  покрова,  пастбищной  нагрузкой  и  стадиями 

дигрессии пастбищных экосистем. В частности, в условиях пустынь и 

полупустынь  Средней  Азии  и  Казахстана  выделяют  следующие  стадии 

пастбищной  дегрессии:  неизменѐнные  (Z),  слабо  (А

,

  ),  средне  (А

,,

  ), 

сильно  (А

,,

)  изменѐнные  и  полностью  сбитые  (V)  пастбища  (рис.  8). 

Слабый  выпас  овец  не  приводит  к  заметным  нарушениям  пастбищных 

экосистем,  а  в  ряде  случаев,  напротив,  способствует  их  улучшению. 

В  связи  с этим несбитые и слабо сбитые пастбища могут быть объеди-

нены  в  один  класс  -  "норма"  (Н),  а  средне,  сильно  и  полностью  сби-

тые  пастбища  в  значительной  мере  соответствуют  классам  риска 

(Р),  кризиса  (К)

и  бедствия  (Б).  Аналитическая  формула  зависимости 

между показателем проективного покрытия (Р)

и степенью антропоген-

ного  нарушения  (А)  имеет  нелинейную  форму  логистической  кривой. 

Формальное  разбиение  этой  зависимости  аналитическим  путѐм  на  зоны 

нарушения  экосистем  проводится  путѐм  анализа  дифференциальных 

производных показателя, в данном случае проективного покрытия расти-

тельности. Максимум первой производной  (dP) при падении проективно-

го  покрытия  ниже  30%

, 

соответствует  переходу  пастбищ  в  кризисное 

состояние  (К) с трудно обратимыми переходами. Первый максимум вто-

рой производной (d

2Р

) приходится на 70%, что ограничивало зону риска