Повна версія

Головна arrow Екологія arrow ОЦІНКА ЯКОСТІ ВОДИ ВОДОЙМ РИБОГОСПОДАРСЬКОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ВИЩА ВОДНА РОСЛИННІСТЬ

Важливе місце в контролі якості вод займають спостереження за станом вищої водної рослинності, яка чутливо реагує на зміну навколишнього середовища. Вищі водні рослини є найменш вивченим ланкою серед організмів-індикаторів, хоча мають ряд переваг. Вони являють собою видимий неозброєним тазом і тому дуже зручний для спостереження об'єкт, а також дають можливість при рекогносцирувальної гідробіологічному огляді водойм в першому наближенні візуально оцінити їх екологічний стан. Макрофіти дозволяють визначити трофічні властивості води, а іноді і специфіку її хімізму, що має істотне значення при біоіндикації чистих вод.

Роль вищої водної рослинності у формуванні якості води континентальних водойм велика. Зелений пояс макрофитов уздовж берегів є першою смугою «оборони» водойм від вступників з водозбору збагачених біогенними елементами, з'єднаннями важких металів, синтетичними поверхнево речовинами забруднених вод. Здатність вищих водних рослин накопичувати речовини в концентраціях, прсвишающіх фонові значення, дозволила використовувати їх в системі моніторингу та контролю за станом навколишнього середовища.

При антропогенного впливу на водойми можуть змінюватися видовий склад, біомаса і продукція рослин, виникати морфологічні аномалії, відбуватися зміна едіфікаторов. Тому при контролі якості води та донних відкладень слід враховувати видовий склад вищих водних рослин, їх велика кількість, фітомасу, екологічні форми рослин, тривалість фенофаз і проектне покриття (Абакумов, 1977).

Для індикації антропогенного навантаження фахівці пропонують використовувати плаваючі на поверхні води і занурені гидрофіти: ряску, водокрас, кубушку, рдести, Елоді, кушир та ін. В заростях макрофітів осідає значна кількість принесених з водою мінеральних та органічних суспензій. Таким чином, вищі рослини є хорошим природним біофільтром (Мережко, 1973; 1979; Оксюк і ін., 1978). Вони оберігають центральні водні маси від забруднення і біогенних елементів, обмежуючи надмірний розвиток фітопланктону. Очерет, очерет, рогіз і деякі інші види водоростей використовуються для очищення і доочищення побутових і технічних стічних вод. Дивовижною здатністю - виростати в водах, що містять високі концентрації забруднюючих речовин (особливо органічного походження), мають ряска маленька і многокореннік. Вони своєю життєдіяльністю здатні викликати детоксикацію цих речовин (Керівництво по гідробіологічних ..., 1992).

Вищі водні рослини інтенсивно поглинають мінеральні та органічні речовини, накопичують іони важких металів і радіонукліди, виступають в ролі минерализаторов і детоксикантів пестицидів і нафтопродуктів. Висока поглинальна здатність водних рослин робить їх ідеальними тестовими об'єктами для визначення антропогенних хімічних навантажень на водойму. Поглинання рослинами мінеральних речовин характеризується видовою специфічністю і може досягати досить істотних величин. Так, для ряду водосховищ вміст цинку в рослинах становило (максимальні значення; виражено в мг / кг сирої ваги): очерет озерний - 10, рогіз вузьколистий - 19, очерет звичайний -10, рдест блискучий - 22, рдест гребінчастий - 20, ряски - 192, нитчасті водорості - 108, фітопланктон - 144 (Варенко, 1977). За іншими даними вміст марганцю в різних видах макрофитов становить в середньому 485 мг на 1 кг повітряно-сухої маси з коливаннями від 6 до 2900 мг. Підвищеною здатністю накопичувати марганець має водяний горіх, рдест червонуватий. Повністю занурені рослини містять в 2-3 рази більше марганцю, ніж земноводні і надводні. Ряска мала особливо багато накопичує бор, а харовис водорості - мідь (Кокін, 1982).

На думку Г.С. Гігевіча з співавторами (2001) найбільша акумулює здатність техногенних елементів відзначена у занурених рослин. На першому місці за інтенсивністю накопичення стоять харовиє водорості, потім йдуть елодея, кушир, рдести, уруть. Занурені рослини накопичують важкі метали в 10 разів інтенсивніше, ніж прибережно-водні (Gullizzoni, 1975). Деякі рослини вибірково акумулюють ці сполуки. 'Гак, ряска накопичує досить багато бору, харовиє водорості - мідь, очерет-ртуть (Eriksson, Mortimer, 1975). Інтенсивність поглинання токсичних сполук залежить від пори року і розвитку рослин; найбільший вміст елементів спостерігається в період їх інтенсивного росту, а найменше - восени.

Існують різні екологічні групи прибережно-водних рослин засновані на їх здатності акумулювати радіоактивні ізотопи: найбільшу кількість акумулюють занурені рослини, далі йдуть види з плаваючим листям, а найменше - воздушноводние. Деякі види водоростей мають високу акумулюючої здатністю. Так, у Елоді коефіцієнт накопичення 57 З протягом доби становить 1500 (за іншими даними 4000), a "Sr - 1400. Високої здатність накопичувати радіоізотопи відрізняються харовиє водорості, які витягують з води до 60% сума радіоактивності. Вони можуть служити індикаторами на радіоактивності забруднення водойм (Кокін, 1982). Технологія очищення водного середовища із застосуванням рослин набагато економічніше інших способів. Причому звільнення від радіонуклідів може поєднуватися з очищенням води від інших забруднюючих речовин.

Так що, прибережно-водна рослинність може акумулювати з природних і стічних вод багато хімічні елементи і, тим самим, сприяє зниженню їх концентрації в середовищі. Тому визнається раціональним їх культивування в водоймі або в системі очищення забруднених вод з подальшим видаленням (викошування) (Францев, 1961). Видалення і подальша переробка рослин дозволить утилізувати багато токсичні і радіоактивні сполуки.

Біомаса гидрофитов і індекс сапробності, розрахований по індикаторному вазі занурених рослин, можуть служити показниками якості води і ступеня евтрофування водойм (Садчиків, Кудряшов, 2004). При хорошому водообмене оптимальним для стану екосистем водойм вважається заростання акваторії на 15-20% при значенні фітомаси рослин близько 1,5 кг / м 2 . Надмірне розвиток рослинності несприятливо для водойми і може бути причиною вторинного забруднення (Керівництво по гідробіологічних ..., 1992).

Вищі водні рослини володіють досить широкими географічними та екологічними ареалами, причому в різних фізико-географічних умовах одні і ті ж види можуть зустрічатися у водоймах різного трофічного рівня і можуть мати різний индикаторное значення. Тому при разових спостереженнях за присутності або відсутності будь-якого виду не можна давати оцінку якості середовища. Крім того, для певного географічного району, групи водойм або навіть окремого водойми необхідно вибирати види, що проявляють індикаторні властивості в конкретних умовах (Макрушин, 1974). Труднощі виявлення видів-індикаторів у водних рослин пов'язана ще і з тим, що недостатньо відомостей про екологію і фізіології багатьох видів водних рослин.

Антропогенний евтрофірованіе водойм призводить до структурної перебудови спільноти гидрофитов, в результаті змінюється видовий склад домінуючого комплексу, з'являються або зникають індикаторні види. Вищі водні рослини розвиваються в основному в олігосапробной і (5-мсзосапробной зонах (Садчиків, Кудряшов, 2004). Ксенобіотиків є тільки деякі водні мохи і папороті, які мають достатньо високий индикаторное значення (3-5) (Додаток 3).

У міру зростання трофності водойми олігосапробной види поступаються місцем p-мезосапробні, які, в свою чергу, замінюються а-мезосапробні видами. До олігосапробов відносяться рдест блискучий, уруть очередноцветковий, до оліго-р-мезосапробам - мох Fontinalis antipyretica, p-мезосапробамі є елодея канадська, ряски, рдести плаваючий і гребінчастий, глечики жовті, кушир занурений, водяний жовтець. Рдест гребінчастий вказує і на а-мезосапробні.

Відома група видів вищих водних рослин, які можна вважати індикаторами певного стану водного середовища.

Наявність в водоймах полушніка озерного (Isoetes lacustris), полушніка голчастим (/. Echinospora), лобелії Дортманна (Lobelia dort- Таппа), а також урути очередноцветковий (MyriopHyllum alterniflo- гіт) вказує на чистоту і оліготрофи вод.

Масовий розвиток ряскових говорить про неблагополуччя в водної екосистемі. Представники сімейства ряскових є найменшими квітковими рослинами у світі. В результаті гідрофільній еволюції вони досягли межі редукції всіх органів, тому по простоті будови займають перше місце серед квіткових рослин. Це - водні, вільно плаваючі, багаторічні трав'янисті рослини. Вегетативне тіло ряскових називається Листець. Листець поодинокі або зібрані в невеликі групи за допомогою гиалиновой нитки - тонкого виросту мембрани. Лістсци складаються з паренхімних клітин хлоренхіми, розділених великими міжклітинними порожнинами, заповненими повітрям. Провідна система нерозвинена. Коріння розвинені слабо і не дістають грунту, за будовою прості, одинарні (у многокоренніка їх число становить від 3 до 10), відходять від черевної поверхні Листець, зелені, оскільки містять хлорофіл. Ряскова - рослини космополіти, поширені по всьому світу. Вегетативне тіло з вигляду нагадує крихітний плаваючий лист або слань нижчих рослин, тому тривалий час їх вважали водоростями. Листець ряскових або поодинокі, або з'єднані в невеликі групи. Форма Листець може бути ниркоподібної або кулястої. Цвітіння у рясок спостерігається вкрай рідко. Плоди добре видно неозброєним оком, вони трохи більша за макове зернятко. Ряску називають «екологічної дрозофіли». Особливості морфологічної будови, висока швидкість розмноження, чутливість до середовища проживання - все це зробило ряску зручним об'єктом для біологічного тестування. Сімейство ряскових містить більше 40 видів, з них в Росії мешкає тільки 5 видів (Lemna minor L., L. trisulcaL.,

L. gibba L., Spirodelapolyrrhiza L., Wolffia arrhiza L).

Ряска мала (Lemna minor L.) - рослина, що плаває на воді. Розмір Листець 2-4 мм. Число жилок - 3. Листець плоскі, утворюють групи з 3-6 рослин. Зустрічається в стоячих водах. Коріння довгі, але не досягають грунту, а виконують, головним чином, функцію якоря, запобігаючи перевертання рослин у воді. Зустрічається найчастіше в стоячих водах. Ряскова розмножуються переважно вегетативно, окремий лист може пройти 10 поділок за період 7-10 діб. Ряскова можуть подвоювати свою масу за час від 10 год до 2 діб при оптимальних температурі, освітленні і харчуванні.

Високий показник достатку ряски трехдольной (Lemna trlsulca) говорить про багатство біогенними речовинами водного середовища. Велика кількість ряски маленькою (L. minor) і многокоренніка (Spirodelapolyrhiza), крім евтрофікації, може свідчити про промислове та сільськогосподарське забруднення. Многокореннік здатний розвиватися на концентрованих стоках тваринницьких комплексів, активно беручи участь в самоочищення і детоксикації забруднених вод. Ряска маленька має такі ж властивості, як і многокореннік, і на додаток до цього здатна виростати в воді з високою концентрацією органічних токсичних речовин і сприяти їх детоксикації. Локальне інтенсивний розвиток ряскових може вказувати на місця надходження біогенних речовин у водойми з водозбору (Керівництво по гідробіологічних ..., 1992).

Про наявність антропогенного впливу на водне екосистему свідчить пишне розвиток угруповань стрелолиста звичайного (Sagittaria sagittifolia), частухи подорожникової (Alisma planlago-aqualica), а також Елоді канадської (Elodea canadensis), телореза алоевідного (Stratiotes aloides), куширу зануреного (CeratopHyllutn demersum) і урути колосистої (Myriophyllum spica- tum) (Керівництво по гідробіологічних ..., 1992).

При індикації трофности водного середовища за допомогою окремих видів рослин можуть бути використані ознаки життєвого стану рослини (розвиток нормальне, вище або нижче нормального) і загальний вигляд рослини. Надмірне розвиток або пригнічений стан рослин свідчить про необхідність звернути увагу на стан якості води. Спостереження за динамікою розвитку водних рослин в водоймах Білорусі дозволили Г.С. Гігевічу, Б.П. Власову і Г.В. Винаеву (2001) встановити дещо іншу індикаторну значимість гидрофитов (табл. 28) в порівнянні з видами-індикаторами, представленими в Додатку 2.

Найбільшою стійкістю по відношенню до зростаючої антропогенного навантаження характеризуються озера з розвиненою зануреною рослинністю (в основному елодея, рдести, кушир, уруть і ін.). Озера цієї групи мають найбагатший і в той же час однорідний склад гидрофитов (індекс видової подібності Жаккара 50-75). Індекс сапробності становить 1,6-1,8.

Таблиця 28

Індикаторна значимість основних видів гидрофитов (по Г.С. Гігевічу, Б.П. Власову, Г.В. Винаеву, 2001)

Назва виду

інді Кагор

Opiamt-

чеського

зшряз-

нання

Ацідо-

фикации

Евгрофі-

ровлнія

(Азот,

фосфор)

Зафязненіе

важкими

металами

аїр звичайний

+

+

частуха подорожниковая

+

+

шелковник твердолисті

+

рдест блискучий

+

рдест кучерявий

+

+

Роголистник темно-зелений

+

+

+

роголистник підводний

+ •

+

+

Ситняг голчастий

+

Ситняг болотний

+

елодея канадська

+

+

хвощ річковий

+

+

маннік плавучий

+

маннік великий

+

+

рдест кучерявий

+

+

Штукенія гребенчатая

+

+

+

водокрас звичайний

+

4+

Полушник озерний

+

+

ряска горбата

+

+

ряска мала

+

+

Трехдольніца трехбороздчатая

+

+

уруть колосиста

+

+

кубишка мала

+

Менш стійкими до збільшення антропогенного навантаження є водойми з переважанням в рослинному покриві харових водоростей. Це, як правило, слабо мінералізовані озера з ознаками оліготрофи (індекс сапробності 1,5-1,6; коефіцієнт видової подібності 25-50%).

Слабо мінералізовані озера з домінуванням олігосапроб- них видів (молодильник озерний, водні мохи) відрізняються бідністю і специфічністю видового складу рослин (індекс сапробності низький - 1,2, а коефіцієнт видової подібності до 25%).

Зі збільшенням біогенного навантаження (середньорічна концентрація загального фосфору в межах 0,05-0,15 мг Р / л) фітопланктон здатний конкурувати з зануреними гідрофітамі і викликає «цвітіння» води. Це призводить до зменшення прозорості, і в результаті - зникнення окремих видів рослин і скорочення площі заростання. Питома вага зануреної рослинності знижується до 20-40% маси гидрофитов. Індекс сапробності зростає до 1,8-2,0 за рахунок зникнення p-мезосапробні видів (куширу, урути, Елоді, широколистих рдестов) і появи а-мезосапробні видів (штукеніі гребенчатой, рдеста кучерявого і ін.). У таких озерах переважає повітряно-водна рослинність і рослини з плаваючим листям.

В озерах, схильних до антропогенному евтрофікації, занурена рослинність майже повністю відсутня. Середня концентрація загального фосфору в них перевищує 0,15 мг Р / л, що призводить до інтенсивного розвитку фітопланктону. Індекс сапробності, розрахований по Гідрофіти, становить 2,0-2,3 (Гігевіч, Власов, Винаев, 2001).

Великими в порівнянні з окремими видами рослин індикаторними можливостями володіють рослинні угруповання, так як вони своїм обмеженим екологічним ареалом здатні відображати всякі, навіть незначні зміни в умовах середовища (Виноградов, 1964).

Спостереження при контролі якості води за станом рослинності подібні зі спостереженнями за динамікою рослинності водойм, при яких враховуються флора, будова основних рослинних угруповань і фитомасса. Мережа обсерваторій і станцій, які проводять гідробіологічні спостереження, весь час розширюється.

Для цих спостережень характерні регулярність (проводяться через певні інтервали часу) і, що особливо важливо, довготривалість (ведуться протягом кількох років).

Вища водна рослинність більш консервативна, ніж спільноти фіто- і зоопланктону і бентосу, тому показником зміни якості води служать зміни у видовому складі, проектному покритті заростей макрофітів і в їх фитомассе за тривалий період.

Успішне застосування знаходять дикорослі фітотести зокрема з сімейства ряскових. Ряскова - найдрібніші квіткові рослини, при сприятливих умовах розмножуються цілий рік (переважно вегетативно). Інтенсивність фототаксису хлоропластів в Листець ряски, що оцінюється по зміні кількості хлоропластів в епістрофном положенні, можна розглядати як чутливий показник, який свідчить про ступінь забруднення елементів агроландшафту. Явище негативного фототаксису і послужило основою методу фітотестірованія.

Завдяки цим перевагам ряску можна назвати «екологічної дрозофіли». Ряска мала (Lemna minor L.) і ряска трійчастого (Lemna trisulcs L.), чутливі до забруднення води, при вмісті в ній до 10 мкг / мл іонів Ва, Сі, Mg, Fe, Со.

На кожен забруднювач у видів рясок проявляється специфічна реакція. На мідь (01-025 мг / мл) - Листець реагують повним роз'єднанням з груп і зміною забарвлення із зеленою на блакитну; реакція проявляється через 4 години після впливу. На цинк (0,025 мг / мл) реакція полягає в зміні забарвлення Листець: з насичено-зеленою до безбарвної; де зеленими залишаються тільки точки зростання; барій (0,1-0,25 мг / мл) викликає повне роз'єднання Листець, відпадіння коренів і зміна забарвлення із зеленою на молочно-білу; кобальт (0,25-0,0025 мг / мл) - повне припинення росту і втрату забарвлення.

При рекогносцирувальної гідробіологічному огляді водних об'єктів, що проводиться з метою екологічно обгрунтованого розміщення постійних пунктів спостережень і контролю екологічного стану прісноводних екосистем найістотніше значення макрофитов, що виконують важливу роль в процесах формування якості поверхневих вод (Мережко і ін., 1975; Горідченко, 1981). У прибережно-водної рослинності виявляється виключно легко піддається обліку домінантна флора. При цьому підтипу водної рослинності, представленої гідромезофітамі, гідрофітнимі і гідротофітнимі видами, відводиться важлива роль в оцінці забруднення водного середовища, тоді як підтипу прибережної рослинності, представленої гідрофітнимі, ме зофітнимі і ксеромезофітнимі видами, визначальне значення надається при оцінці забруднення донних відкладень малорозчинними і малорухомими токсичними речовинами. При забрудненні водойм змінюється видовий склад, біомаса і продукція макрофітів, виникають морфологічні аномалії, відбувається зміна едіфікаторов - домінантних видів, що обумовлюють особливості контрольованого ценоза (Керівництво по гідробіологічних ..., 1992).

Вельми показово вивчення підземної біомаси та підземної структури фітоценозу прибережно-водної рослинності, але воно занадто трудомістким і тому не може знайти широкого застосування в системі гідробіологічного контролю стану прісноводних екосистем. При використанні макрофитов як біоіндикаторів екологічного стану водойм і водотоків необхідно враховувати їх велику стійкість до короткочасного забруднення (Керівництво по гідробіологічних ..., 1992).

 
<<   ЗМІСТ   >>