Введение

С начала 70-х гг. в лексикон экологов вошел и стал широко применяться термин "мониторинг”, мониторинговые исследования стали приоритетными. В связи с усиливающимся антропогенным воздействием на биосферу особое значение приобретает система наблюдений, позволяющая выделить изменение ее состояния под влиянием человеческой деятельности (Афанасьев Ю. А., 2001).

Данная работа посвящена методикам биоиндикации, которые часто используются при биологическом мониторинге. Мировой опыт мониторинга выработал целый ряд требований к биоиндикаторам. Найти какой-либо организм или группу организмов, удовлетворяющих всем этим требованиям, не представляется возможным, поэтому используются самые разные группы – от микроорганизмов до рыб и млекопитающих. При мониторинге пресноводных экосистем основным объектом служат животные зообентоса (Шиширина Н. Н., 2003).

Зообентос — это совокупность беспозвоночных животных, которые населяют дно водоёмов, водную растительность, и другие субстраты. Наиболее крупных представителей бентоса размером более 2 мм называют макрозообентосом. Многие из этих организмов могут обитать и в толще воды. В функциональном отношении макрозообентос является важной частью гетеротрофного компонента водных экосистем. Он участвует в трансформации органического вещества, поэтому сохранение видового состава этой группы организмов является наиболее надёжным способом сохранения исходного качества среды и здоровья экосистемы, а любые изменения в его составе свидетельствуют об изменениях в экосистеме. Животные макрозообентоса удовлетворяют многим требованиям к биоиндикаторам, среди которых: повсеместная встречаемость, достаточно высокая численность, относительно крупные размеры, удобство сбора и обработки, сочетание приуроченности к определенному биотопу с определенной подвижностью, достаточно продолжительный срок жизни, чтобы аккумулировать загрязняющие вещества за длительный период. (Боголюбов А.С., 1996).

По мнению ряда специалистов, макрозообентос, как долгоживущий и стационарный компонент гидробиоценоза, наиболее точно отражает степень загрязнения, особенно хронического. С помощью макрозообентоса в настоящее время определяют актуальное в некоторых регионах закисление вод. К тому же биологические методы исследования довольно дёшевы и не требуют специального оборудования.

Объектом исследования является озеро Круглое Октябрьского района Оренбургской области.

Предмет исследования – качество воды в озере.

Цель работы: изучить макрозообентос озера Круглое Октябрьского района Оренбургской области и на основе этого дать экологическую оценку качества воды исследуемого водоема.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1.            рассмотреть некоторые биологические методы оценки загрязнения вод;

2.            изучить методику сбора и обработки проб зообентоса;

3.            выявить состав сообществ макрозообентоса озера Круглое Октябрьского района;

4.            вычислить биотический индекс Вудивисса и индекс Майера, обработать полученные результаты и дать экологическую оценку качества воды в исследуемом водоеме.

Изучение бентосных организмов в данном водоеме не проводилось. Поэтому исследования в этом направлении считаются актуальными.

1. Биологические методы оценки загрязнения вод

1.1 Биотический индекс Вудивисса

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.

Индекс Вудивисса учитывает сразу два параметра бентосного сообщества: общее разнообразие беспозвоночных и наличие в водоеме организмов, принадлежащих к индикаторным группам. При повышении степени загрязненности водоема представители этих групп исчезают из него примерно в том порядке, в каком они приведены в табл. 1 (Приложение 1).

Чтобы оценить состояние водоема по методу Вудивисса, нужно:

1) выяснить, какие индикаторные (показательные) группы имеются в исследуемом водоеме;

2) затем необходимо оценить общее разнообразие бентосных организмов. Определить количество «групп» бентосных организмов в пробе. При использовании метода Вудивисса за «группу» принимается любой вид плоских червей, моллюсков, пиявок, ракообразных, веснянок, сетчатокрылых, жуков, любой вид личинок других насекомых. Определив количество групп в пробе, находят соответствующий столбец в таблице;

3) на пересечении строки и столбца по специальной таблице находят индекс Вудивисса. Его значение изменяется от 0 до 15 и измеряется в баллах (Сибагатуллина А. М., 2009). Далее определяется степень загрязненности воды (табл. 2, Приложение 1). Состояние водоема определяется так: 0-2 балла – очень сильное загрязнение (5-7 класс качества), водное сообщество находится в сильно угнетенном состоянии; 3-5 баллов – значительное загрязнение (4-5 класс); 6-7 баллов – незначительное загрязнение водоема (3 класс); 8-10 баллов и выше – чистые реки (1-2 класс).

1.2 Индекс Майера

 Наиболее простая методика биоиндикации. Эта методика подходит для любых типов водоемов. Она более простая и имеет большое преимущество – в ней не надо определять беспозвоночных с точностью до вида. Метод основан на том, что различные группы водных беспозвоночных приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности. При этом организмы – индикаторы относят к одному из трех разделов, представленных в табл. 3 (Приложение 2).

Нужно отметить, какие из приведенных в таблице групп обнаружены в пробах. Количество найденных групп из первого раздела необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела – на 2, а из третьего раздела – на 1. Получившиеся цифры складывают:

По значению суммы S (в баллах) оценивают степень загрязненности водоема: более 22 баллов – водоем чистый и имеет 1 класс качества; 17-21 баллов – 2 класс качества; 11-16 баллов – умеренная загрязненность, 3 класс качества; менее 11 – водоем грязный, 4-7 класс качества.

Простота и универсальность метода Майера дают возможность быстро оценить состояние исследуемого водоема. Точность метода невысока. Но если проводить исследования качества воды регулярно в течение какого-то времени и сравнивать полученные результаты, можно уловить, в какую сторону изменяется состояние водоема (Абакумов В. А., 1992).

2. Материалы и методы исследования

2.1 Характеристика объекта исследования

Озеро Круглое  расположено между двумя селениями: в 8 км от с. Кузьминовка и в 4 км от с. Верхний Гумбет Октябрьского района. От трассы водоем удален на 3 км. Форма озера овально-продолговатая, ширина – 50 м, глубина: средняя – 1,8 м,  максимальная – 3,5 м (Приложение 3).

Озеро Круглое расположено в пониженной части рельефа, там, где близко к поверхности лежит водоносный слой. Поверхностного стока зеро не имеет. Источником питания служат грунтовые, талые и дождевые воды. Подъем уровня воды начинается во время весеннего снеготаяния. Максимум наблюдается в мае, затем уровень понижается, достигая минимума к концу лета. Дно озера илистое. Берега плоские и низкие, глинистые.

Вокруг озера типичная околоводная растительность: тростник обыкновенный, камыш озерный, осока, рогоз широколистный, сусак болотный и др. (Катанская В.М., 1981). С западной стороны озеро окружает ивняк, а с востока и с севера - дубы.

Воды озера Круглое содержат большое количество биогенных взвесей, от чего они выглядят мутными, темными (грязными).  Средняя температура верхнего слоя воды в июле в 6 часов утра составляет +15°С, в 15 часов - + 23°С, а на глубине 1,5 метра - +13°С.

Озеро имеет рекреационное значение, используется для купания, рыбалки, отдыха.

Сбор макрозообентоса проводился с 9 июля по 28 августа 2012 года ежедекадно на озере Круглое Октябрьского района.

2.2 Сбор, обработка проб зообентоса и методы исследования

Сбор проб. Сбор животных на глубину до 1-1,5 м производится сачком с ячеей 0,5 мм, улавливающей все группы макробентоса (Приложение 4).

Не следует зарываться сачком глубоко в грунт – почти все животные обитают у его поверхности. Камни и коряги необходимо вытащить из воды, потом пинцетом собрать с них животных (Чертопруд М.В., 2005).

Фиксация проб. В качестве фиксирующей жидкости используется 4-5% раствор формалина или 70% этиловый спирт. Лучше всего фиксировать животных сразу после сбора; в противном случае живые животные едят и повреждают друг друга. Кроме того, желательно крупных и активных хищников (клопов, жуков) сажать отдельно от мелких и нежных животных.

Обработка проб. Обработка материала заключается в определении всех собранных организмов с помощью специальных определителей (Плавильщиков Н.Н., 1994; Полоскин А., 2006; Хейсин Е.М., 1962; Чертопруд М.В., 2005) и составлении полного систематизированного видового списка (Приложение 7). Основные требуемые инструменты: тонкий пинцет, препаровальные иглы, чашки Петри. В Приложении 8 перечислены основные представители макрозообентоса исследуемого озера.

Методы исследования. При оценке качества воды были использованы методики определения биотического разнообразия по индексу Вудивисса и Майера.

3. Оценка качества воды в озере Круглое с помощью зообентоса

В результате исследований был определен видовой состав макрозообентоса озера Круглое - выявлено 48 видов водных беспозвоночных, относящихся к 3 типам и 5 классам: пиявки, малощетинковые черви, брюхоногие моллюски, паукообразные и насекомые (Приложение 5).

Исследования показали, что самым многообразным по видовому составу в водоеме является класс Насекомые. В озере было отловлено 39 видов насекомых, относящихся к семи отрядам, среди которых наиболее многочисленными являются представители отряда клопов (10 видов, 25%), стрекоз (10 видов, 25%) и двукрылых (8 видов, 21%). Отряд жуков представлен 7 видами (18%), отряд поденок 2 видами (5%), а отряды ручейников и веснянок единичными видами (Приложение 6).

Личинки поденок (2 вида) регистрируются в водоеме на протяжении всего периода исследований. Личинки стрекоз (10 видов) также отлавливаются на протяжении всего периода исследований, среди них наиболее многочисленен и разнообразнен подотряд Равнокрылые стрекозы (Zygoptera). Личинки веснянок (1 вид), которые являются наиболее чувствительной группой к степени загрязнения водоема, регистрируются в озере лишь однажды. Почти повсеместно распространены животные из отрядов водные жуки и клопы, которые индикаторны относительно степени зарастания водоема водной растительностью: особенности питания и размножения позволяют данным животным обитать только в водоёмах с хорошо развитой высшей водной растительностью. Клопы (10 видов) обнаруживаются как на стадии личинки, так и имаго. Наиболее обычными являются обыкновенный гладыш, водяной скорпион, ранатра, обыкновенный плавт, штриховатый гребляк, панцирная водомерка. Жуки (7 видов) в основном были пойманы на стадии имаго, наиболее обычным видом является плавунчик. Личинки ручейников (1 вид) отлавливались в озере лишь один раз. Двукрылые представлены 6-ю видами личинок и 2-мя видами на стадии имаго, которые регистрировались на протяжении всего периода сборов. Обычным видом является перистоусый комарик.

Две разные методики биоиндикации дали разные результаты по проделанной работе. Так, биотический индекс Вудивисса для данного озера составил 8 баллов, что свидетельствует о легком загрязнении и соответствует 2 классу качества воды.

Применение наиболее простой и универсальной методики Майера дало следующие результаты: 15 баллов - вода в озере Круглое умеренно - загрязненная, что говорит о 3 классе качества.

Таким образом, на основании исследований с использованием методик биоиндикации с помощью зообентоса можно сделать вывод о том, что в пресноводном водоеме оз. Круглое вода 2-3 класса качества (промежуточные значения допускаются).

Заключение

В работе был изучен макрозообентос озера Круглое Октябрьского района Оренбургской области и с его помощью дана экологическая оценка качества воды исследуемого водоема.

Основной источник загрязнения озера Круглое – бытовой мусор, оставленный отдыхающими. Основным решением проблемы является экологическое просвещение населения, которое могут осуществить учащиеся школ окрестных деревень, работники лесного хозяйства.

С развитием цивилизации в настоящее время становится необходимым биологическое изучение природных и сточных вод в интересах охраны среды и оптимизации природопользования.

Основные структурные характеристики сообществ донных макробеспозвоночных служат хорошим, а в ряде случаев единственным гидробиологическим показателем загрязнения грунта и придонного слоя воды (Абакумов В. А., 1992). В связи с этим, детальное изучение видового состава каждого водоема в настоящее время весьма актуально и имеет большое теоретическое и практическое значение.

Следует так же отметить огромную роль донных макробеспозвоночных в самоочищении водоемов, в котором особая роль принадлежит моллюскам и олигохетам. Велика роль организмов макрозообентоса и в питании рыб. Немаловажно и то, что подавляющее большинство бентосных животных — хозяйственно малоценны, а массовые виды не входят в список исчезающих видов беспозвоночных, поэтому изъятие их из водоема для исследований не наносит экосистеме существенного ущерба.

Результаты работы будут использованы для экологического просвещения учащихся и местного населения, для предотвращения дальнейшего загрязнения водоема.