Индикация по экологическим сообществам

Бентосное сообщество

По мере загрязнения водоёма происходят закономерные качественные и количественные изменения их донных сообществ. Обитатели донных отложений и сообщества этих животных являются хорошими биоиндикаторами экологического благополучия водоёмов. В основу биологической индикации положены такие показатели, как структура популяций гидробионтов, присутствие в воде показательных организмов — видов-индикаторов и их количественное соотношение. Грунты обладают свойством накапливать загрязняющие вещества, которые затем через организмы зообентоса по пищевым цепям передаются рыбе. Поэтому по состоянию донной фауны можно охарактеризовать степень насыщенности водоёма токсическими веществами, определить их долговременное действие.

Зообентос (от bentos — глубина) служит хорошим индикатором загрязнения донных отложений и придонного слоя воды, а в ряде случаев единственным биоиндикатором экологического состояния донных отложений и придонного слоя воды (Дзюбан, Кузнецова, 1981; Белянкина, Сигарева, 1986; Голубева, 1986). Преимущества зообентоса при индикации загрязнения по сравнению с пелагическими сообществами определяются приуроченностью к определённым субстратам, по сравнению с макрофито-бентосом — большей лабильностью при реакции на загрязнение, по сравнению с микроорганизмами — относительной устойчивостью к паводковому сносу и повышенной мутности воды, по сравнению с альшценозами — большей чувствительностью к воздействию токсического и теплового загрязнения (Руководство по гидробиологическому…, 1992).

Зообентос принято делить на микро-, мезо- (или мейо-) и макробентос. К микробентосу относятся организмы длиной менее 0,1 мм, к мезобентосу — длиной от 0,1 до 2 мм, к макробентосу — более крупные. Наиболее часто при биотестировании используется макрозообентос, так как он наиболее доступен учёту и наиболее подробно изучен. Кроме того, основу пресноводного макрозообентоса чаще всего составляют личинки насекомых, которые по сравнению с другими гидробионтами, отличаются повышенной чувствительностью к токсическим воздействиям и другим изменениям природы. В данном случае используются два вида показателей: показатели, основанные на учёте тотального макрозообентоса, его функциональных групп и таксонов надвидового ранга (без учёта видового состава сообщества), а также показатели, основанные на определении видового состава макрозообентоса.

Макрозообентос — это совокупность беспозвоночных (размер тела свыше 2 мм), населяющих дно водоёмов (или бенталь), водную растительность (или фиталь), а также другие субстраты, в том числе различные гидротехнические сооружения. Население макрозообентоса представляют черви (планарии, олигохсты, пиявки, нематоды), моллюски (брюхоногие, двустворчатые), ракообразные (амфиподы, изоподы, декоподы и др.), паукообразные, насекомые (хирономиды, гелеиды, поденки, веснянки, ручейники, стрекозы и др.) и т. п. Многие из этих организмов обитают в толще воды (в пелагиали): насекомые, ракообразные, пауки и пр. Макрозообентос является основой многих систем биоиндикации: эколого-зонального метода Института гидробиологии, биотических очков Чендлера, биотических баллов, расширенного биотического индекса, биотического индекса р. Трент. Последняя из этих систем особенно широко применяется у нас на малых реках. Наибольшую биомассу бентоса составляют моллюски, но необходимо помнить, что далеко не все моллюски могут служить надёжными индикаторами загрязнения воды и донных отложений. Достоверными индикаторами служат легочные моллюски, особенно речные катушки и речные чашечки (Руководство по гидробиологическому…, 1992). Моллюски являются очень уязвимыми организмами, поскольку фильтруют через себя огромные массы воды и при наличии в ней токсикантов накапливают их в своем теле. Неизменно положительные результаты даст оценка состояния водных объектов по личинкам насекомых. Свободноживущие камподеоидные личинки ручейников (без предохраняющих домиков) из подотряда кольчатощупиковых, а также личинки подёнок с жабрами, не покрытыми крышечками, являются наиболее чувствительными к загрязнению и используются как надёжные индикаторы чистых участков водоёмов и водотоков (табл. 29) (Руководство по гидробиологическому…, 1992).

Хорошими показателями состояния экосистемы могут с успехом служить многие организмы бентоса, например представители двух подклассов нематод: Adenophorea и Secernatea. Первые предпочитают незагрязнённые воды, вторые тяготеют к участкам, содержащим большое количество органических веществ. Соотношение численности представителей Secernatea и Adenophorea может использоваться в качестве показателя степени загрязнения. Для этих целей вполне достаточно определить нематод до отряда, что не вызывает затруднений. Повсеместное распространение этих животных позволяет получать сопоставимые результаты для пресноводных экосистем всех регионов (Винберг, 1979).

При оценке экологического состояния донных отложений по индикаторным организмам зообентоса следует учитывать, что на дне даже очень чистых естественных водоёмов и водотоков всегда скапливает;

Таксономические категории донных беспозвоночных индикаторов загрязнения водоёмов (Комплексная экологическая практика…, 2002).

Таблица 29

1(20) Членистое без коротких щетинок на сегментах или присосок на концах тело Тип Членистоногие.	2(12). На грудных сегментах 3 пары членистых конечностей или они отсутствуют Кл. Насекомые Личинки.

9(16). Зачатки крыльев отсутствуют.			12(3). На грудных сегментах членистые конечности отсутствуют Отр. Двукрылые.
13(16). Головной отдел хорошо выражен.
			20(1). Тело нечленистое, если членистое, то без коротких щетинок или присосок Тип Моллюски Тип Кольчатые черви.

21(26). Тело членистое либо с короткими щетинками на сегментах, либо с двумя присосками Т. Кольчатые черви.		23(22) Членистое тело с пигментным рисунком и 2 присосками на концах Кл. Пиявки.
		27(32). Раковина двустворчатая Кл. Двустворчатые.	28(31). Крупные до 200 мм моллюски.

ся некоторое количество мертвых организмов. Поэтому организмы планктона, учитываемые, например, как типичные Р-мсзосапробы, при попадании из водной толщи в донную среду, теряют своё индикаторное значение. Для донных отложений несомненными показателями загрязнения следует признать лишь а-мезосапробы и полисапробы (Руководство по гидробиологическому…, 1992).

Свободно живущие личинки ручейников, а также подёнок являются наиболее чувствительными организмами.

Простейшими количественными показателями являются биомасса макрозообентоса и его численность. Биомасса или численность бентоса и тенденции их изменения иногда позволяют в первом приближении судить о состоянии экосистемы и силе испытываемого ею воздействия. Так, известно, что средне-сезонные значения биомассы зообентоса и прочих сообществ гидробионтов (фитопланктон, зоопланктон, ихтиоценоз, и др.) могут приблизительно характеризовать уровень трофности водоёма.

Состояние экосистемы в условиях антропогенного воздействия может быть оценено также по показателям, характеризующим динамику биомассы бентоса, так как диапазон её сезонных и межгодовых изменений увеличивается пропорционально силе воздействия.

Кроме того, биоиндикация может быть основана на известном явлении увеличения биомассы, удельной и абсолютной продуктивности сообществ в условиях нетоксичных дестабилизирующих воздействий. В связи с этим, достаточно универсальными индикаторами состояния среды и интегрального антропогенного воздействия на донное сообщество могут служить некоторые характеристики потоков вещества и энергии, проходящих через это сообщество (величины продукции, трат на обмен, ассимилированной энергии, соотношения показателей продукции и биомассы, продукции и трат на обмен, продукции и ассимилированной энергии, и т. д.). Для получения более надёжной и полной информации о качестве среды и состоянии водной экосистемы необходимо использовать более подробные характеристики сообществ.

Так, довольно чувствительными индикаторами воздействий иногда оказываются количественные показатели, учитывающие абсолютное или относительное обилие совокупно учитываемых членов сообщества, обладающих сходной жизненной стратегией. Об ухудшении качества среды свидетельствуют увеличение доли видов «толерантных», по сравнению с «резистентными» и т. п. Для биотестирования используется также соотношение биомассы и численности (плотности) макрозообентоса, или средняя масса особи в сообществе. Уменьшение средней массы особи в сообществе зообентоса считается признаком ухудшения качества среды, так как оно часто обусловливается увеличением роли видов-оппортунистов со сравнительно небольшими размерами и коротким жизненным циклом.

Распределение потока энергии в экосистеме достаточно надёжно характеризуется соотношением общей биомассы всех организмов макрозообентоса с различными стратегиями питания (фильтраторов, собирателей, детритофагов, хищников, и др.). Так, преобладание фильтраторов показывает, что экосистема хорошо справляется с самоочищением, а преобладание детритофагов, наоборот, является признаком прогрессирующего органического загрязнения. В качестве таких индикаторов используются также соотношения биомассы всех потребителей автохтонного и всех потребителей аллохтонного органического вещества, или бентонтов со специализированным и неспециализированным питанием и т. п. Более обобщённо состояние экосистемы может быть охарактеризовано показателями «напряжённости трофических связей в сообществе» — соотношением показателей обилия или продуктивности хищного и нехищного макрозообентоса. Установлено, что при многих негативных внешних воздействиях на гидроэкосистему роль хищников в бентосе закономерно уменьшается.

Сохранение видового состава макрозообентоса является наиболее надёжным признаком сохранения исходного качества среды и состояния водной экосистемы. Достоверное изменение видового состава макрозообентоса обычно свидетельствует об изменении качества среды и о необратимом изменении состояния экосистемы.