Файл: Характеристика степеней гемеробности.doc

К.Г. Гуднайт и Л.С. Уитлей о санитарном состоянии водо­ема предложили судить по соотношению численности олигохет и других обитателей дна (т.е. численности всего бентоса, включая олигохет) - индекс Гуднайта и Уитлея. Ими использовались сле­дующие оценки:

-река в хорошем состоянии - олигохет менее 60% от обще­го числа всех донных организмов,

-в сомнительном состоянии - 60%-80%,

-сильно загрязнена - более 80%.

Индекс увеличения представительности олигохет с ростом уровня загрязнения (олигохетный индекс) рассчитывается как от­ношение численности видов класса Oligochaeta к общей числен­ности зообентоса.

Для оценки состояния зообентоса применяют также индекс Пареле, вычисляемый как отношение семейства тулифицид к об­щей численности олигохет и индекс Балушкиной:

где ат, Ось &о - вспомогательные величины соответственно для подсемейств Tanypodinae, Chironominae и Orthocladiinae (табл. 6).

Таблица 6 Взаимосвязь индекса Балушкиной с классами качества воды

Индекс Ба­лушкиной, К	0,136-1,08	1,08-6,50	6,50-9,0	9,00-11,5
Класс каче­ства вод	Чистая	Умеренно загрязненная	Загрязненная	Грязная

Для малых рек с быстрым течением и разнообразной фау-

трубочников

J vобщ

N,

(табл. 7). В ре-

ной используется индекс Пареле: Л =-

ках и водоемах с неблагоприятным кислородным режимом и бед­ным бентосом, представленным в основном олигохетами, исполь­зуется другой индекс Пареле: D2 - —т^убочш^т ^

где N - численность соответствующих групп в пробе; N06ui - суммарная численность всех беспозвоночных.

Таблица 7

Взаимосвязь индекса Пареле с классами качества воды и зонами сапробности

Индекс Пареле Dj	0,01-0,16	0,17-0,33	0,34-0,50	0,51-0,67	0,68-0,84
Зона сапробно­сти	Олиго- сапробная	Олиго-Р-мезоспроб-ная	Р-мезоса-пробная	р-о>мезоса-пробная	а-мезоса-пробная

---

Д.Л. Кинг и Р.С. Болл для оценки санитарного состояния водоема предложили индекс загрязнения бытовыми и промыш­ленными стоками, значение которого уменьшается при загрязне-

нии: ' = -

■, где М - общий вес.

4. Гипотезы, используемые для оценки биоразнообразия. Популяционная и видовая плотность сообществ гидробионтов может меняться во времени в зависимости от изменений факто­ров среды, при антропогенном эвтрофировании и загрязнении водоемов. Сокращается число видов, возрастает доминирование отдельных видов, для которых характерны более короткие жиз­ненные циклы, проявляется раннее наступление половозрелости, увеличение биомассы и продукции. Видовое разнообразие слага­ется из двух компонентов:

-видового богатства, или плотности видов, которое харак­теризуется общим числом имеющихся видов;

-выравненности, основанной на относительном обилии или другом показателе значимости вида и положении его в структуре доминирования.

Р. Маргалеф предложил в качестве меры биоразнообразия индекс видового богатства Маргалефа: d = (s - 1) / In N , где s - число видов, N - число особей.

Наилучший способ представить оба компонента разнообра­зия (т.е. богатство и выравненность) - построить график, где по оси ординат в логарифмическом масштабе отложено число осо­бей, биомасса или иной рассматриваемый показатель, а по оси х - ранжированная последовательность видов от наиболее до наименее обильного. Получившаяся кривая в 1965 г. названа Р. Уиттекером «кривой доминирования-разнообразия», а Э. Пианкой - «кривой значимости видов». Чем выше кривая и чем более она «уплощена», тем больше при данном числе видов их разнообразие.

5. Индексы доминирования, Рассмотрим некоторые ис­пользуемые выражения для индексов, позволяющих выделить виды-доминанты. Например, для природных биоценозов принято использовать индекс доминирования И. Балога:

где Ni - число особей /-го вида, Ns - общее число особей в биоценозе.

Интегральная оценка качества природных вод. В по­следнее время разработана современная экспертная система оце­нок, основанная на методе экологических модификаций. Метод включает следующие градации оценки состояния экосистем: фо­новое, антропогенного экологического напряжения, антропоген­ного экологического регресса и антропогенного метаболического регресса. При фоновом состоянии возможны перестройки биоце­ноза, не ведущие к усложнению или упрощению его структуры, т.е. не меняющие общего уровня организации входящих в него сообществ. Состояние экологического напряжения выражается в увеличении разнообразия биоценоза (увеличении общего числа видов, уменьшении энтропии, усложнении межвидовых взаимо­действий, увеличении пространственно-временной гетерогенно­сти, усложнении пищевой цепи). Состояние экологического рег­ресса характеризуется уменьшением разнообразия и пространс-венно-временной гетерогенности, увеличением энтропии, упро­щением межвидовых взаимодействий, трофических цепей. Со­стояние метаболического регресса соответствует снижению ак­тивности биоценоза по сумме всех процессов образования и раз­рушения органического вещества фитопланктона, перифитона, бактерий и консументов. Применение метода основано на опре­делении изменений интенсивности общего метаболизма биоцено­за (продукционные характеристики фитопланктона, отношение и деструкции продукции фитопланктона, характер вертикального распределения хлорофилла и др.).

---

Другим методом экспертной классификации водных экоси­стем является индекс биологического состояния, интегрирующий основные биотические индексы и параметры гидробионтов: чис­ленность и биомасса бентоса, число видов в сообществе, видовое разнообразие, биотический индекс Вудивисса, олигохетный ин­декс Пареле и гидробиологические параметры (табл. 8, 9).

Интегральный индекс (ИБС) рассчитывается по формуле:

где В; - используемые биологические показатели, выраженные в относительных единицах; Nb -количество отобранных биологи­ческих показателей.

Таблица 8

Классификация качества воды водоемов и водотоков по гидробиологическим показателям

Степень загряз­ненности воды	По фито-, зоопланк­тону, пе-рифитону	По зообентосу		По бактериопланкгону
	Индекс сапроб-ности по Пантле и Буку, баллы	Отноше­ние об­щей чис­ленности олигохет к общей числен­ности донных организ­мов, %	Биоти­ческий индекс поВу-дивис-су. бал­лы	Общее коли­чество бакте­рий, 106 кл/мл	Коли­чество сапро­фитных бакте­рий, 103 кл/мл	Отноше­ние об­щего ко­личества бактерий к количе­ству са­профит­ных бак­терий
Очень чистые	Менее 1,0	1-20	10	Менее 0,5	Менее 0,5	Более 103
Чистые	1,0-1,5	21-35	7-9	0,5-1,0	0,5-5,0	Более \03
Умерен­но за-грязнен-ные	1,51-2,5	36-50	5-6	1,1-3,0	5,1-10,0	102-103
Загряз­ненные	2,51-3,5	51-65	4	3,1-5,0	10,1-50,0	Менее 102
Грязные	3,51-4,0	66-85	2-3	5,1- 10,0	50,1- 100,0	Менее 102
Очень грязные	Более 4,0	86-100 или мак­робентос отсутст­вует	0-1	Более 10,0	Более 100,0	Менее 102

---

На основе ИБС и интегрального индекса экологического состояния по химическим показателям (ИХС) вычисляется обоб­щенный индекс экологического состояния водотока (РШЭС), с помощью которого выделяют три типа экологического состоя­ния: зону экологического бедствия, зону экологического кризиса и зону относительного экологического благополучия.

ИИЭС дает возможность оценить суммарный эффект воз­действия зафязнения на сообщества гидробионтов и на экоси­стему в целом. Основной подход к построению индекса заключа­ется в следующем:

66

-выделяется некоторое множество измеряемых или рас­считываемых показателей гидрохимического и биологического мониторинга;

-каждый показатель делится на диапазоны (с использова­нием статистических методов или экспертных оценок);

-каждому выделенному диапазону ставится в соответствие оценка в баллах;

-для каждого тестируемого объекта (например, участка ре­ки) индекс определяется как усредненная сумма всех показателей в баллах.

ИИЭС учитывает химическую и биологическую состав­ляющие качества пресноводной экосистемы, выраженные в отно­сительных единицах (баллах), и рассчитывается как

где Bi - используемые биологические показатели; Hj - исполь­зуемые гидрохимические показатели; Nh и Nb - количество пока­зателей каждого класса, включенных в расчет.

Таблица 9

Основные характеристики воды и биоты по классам качества воды

Класс качества воды	I	II		Ш	IV	V
Индекс сапробно-сти по Сладчеку	0,-0,5	0,5-1	1-1,5	1,5-2,5	2,5-3,5	3,5-4
Зона самоочищения воды	ксено-сапроб-ная	Р-олиго-са-проб-ная	а-оли-госап-роб-ная	В-мезо- са-проб-ная	а-мезоса-пробная	поли-са-проб-ная
Индекс сапробно-сти по Ватанабе	85-100	70-85	50-70	30-50	15-30	0-15
Индекс Шеннона, область изменения	0-4	1-4,5	0-5	О-5	1,5-4,5	0-4
Индекс Шеннона max	3-4	Ф-4,5	4,5-5	4,5-5	4-4,5	2-4
Индекс Шеннона min	0-1,5	1-2	0-2	0-2	1,5-2	0,15
Прозрачность по диску Секки (про­точные водоемы)	3	0,3-0,7	0,5- 0,7	0,3-0,5	01,-0,3	0,05-0,1
Прозрачность по диску Секки (не­проточные водо­емы)	6	4	4	2	1	0,5

---

67

Окончание табл. 9

Хлорофилл «а», мкг/л (непроточные воды)	3	8	8	15	30	60
Валовая суточная продукция фито­планктона, г О2/м2	0-1,5	1,5-3	3-4,5	4,5-7,5	7,5-10,5	10,5-120
Биомасса фито­планктона, мг/л	0-0,1	0,1-0,5	0,5-1	1-5	5-50	50-100

Были экспертно оценены числовые диапазоны ИИЭС, со­ответствующие каждой из зон, определенной нормативными до­кументами^

Категория водоема	Диапазон индекса ИИЭС
Зона экологического бедствия	<2
Зона экологического кризиса	2-3
Зона относительного экологического благополучия	>3

Креме приведенных используются и другие интегральные индексы, сущность которых сводится к обобщенной экспертной оценке состояния разных типов водоемов.

Вопросы для самоконтроля

1. Приведите классификацию водоемов по степени загрязнен- ности их органическими веществами?

2. Какие приемы биотестирования используются для оценки качества природных вод?

---