Методические рекомендации по отбору, обработке и анализу

К 90-летию юннатского движения
ГОУ ДОД Федеральный детсêий
эêолоãо-биолоãичесêий центр
Всероссийсêая шêола природолюбия
Методические рекомендации по отбору,
обработке и анализу
гидробиологических проб воды и грунта
Москва
2008
Составитель к.б.н. Г.И.Фролова, заместитель директора
по УВР ГОУ ДОД ФДЭБЦ.
По материалам «Руководства по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем» (Санкт-Петербург:
Гидрометеоиздат, 1992).
Консультанты:
по разделу «Мониторинг зообентоса» к.б.н. В.Б.Вербицкий, зав. лабораторией экспериментальной экологии Института биологии внутренних вод РАН;
по разделу «Мониторинг зоопланктона» д.б.н. А.В.Крылов, зав. лабораторией экологии водных беспозвоночных Института биологии внутренних вод РАН;
по разделу «Мониторинг перифитона» С.Н. Быкова, м.н.с. лаборатории экспериментальной экологии Института биологии внутренних вод РАН.
Методические рекомендации по отбору, обработке и анализу
гидробиологических проб воды и грунта/Сост. Г.И.Фролова.
— М.: Лесная страна, 2008. — 122 с. —
ISBN 978-5-91505-009-8
Цель данного руководства – представить комплекс методов,
отражающих современный уровень практического решения
проблемы комплексного исследования водных экосистем.
Представлены методики гидробиологического мониторинга
по нескольким составляющим водных экосистем: фитопланктону, зоопланктону, зообентосу и перифитону.
ISBN 978-5-91505-009-8
© ФДЭБЦ, 2008
Содержание
1. Введение
2
2. Мониторинг фитопланктона
6
3. Методы определения первичной
продукции и деструкции
органического вещества
19
4. Мониторинг макрозообентоса
26
5. Мониторинг зоопланктона
36
6. Мониторинг перифитона
50
7. Статистическая обработка
результатов
60
8. Приложения
65
9. Список оборудования для отбора
проб и проведения гидробиологических исследований
113
10. Списки определителей
116
1.Введение
Мониторинг окружающей природной среды представляет собой комплексную систему наблюдений за состоянием биосферы и ее отдельных компонентов. Основной
целью проведения мониторинга являются: оценка и
прогноз состояния природной среды и их изменения под
влиянием антропогенных воздействий, предупреждение
критических ситуаций, вредных или опасных для здоровья людей, живых организмов и их сообществ.
Биосфера, согласно учению Вернадского, созданному в 1926 году – оболочка Земли, где существует жизнь.
Объектами исследований по программе экологического мониторинга могут быть отдельные участки экосистемы. Экосистема – совокупность живой и неживой
природы. Биоценоз – совокупность живых организмов,
обитающих на определенной территории.
В экологическом мониторинге используют различные методы исследования. Среди них можно выделить
дистанционные (аэрокосмические) и наземные методы. К
наземным методам относятся биологические – биоиндикационные и физико-химические методы.
О возможности использования живых организмов в
качестве показателей определенных природных условий
писали еще ученые Древнего Рима и Греции. В трудах
М.В.Ломоносова и А.Н.Радищева есть упоминание о растениях – указателях особенностей почв, горных пород,
подземных вод.
В XIX веке в нашей стране была показана связь растений с факторами окружающей среды. О возможности
растительной биоиндикации писал геолог А.П.Карпинский. Другой геолог, П.А.Ососков использовал характер распределения растительных сообществ для составления геологических карт, а почвовед А.В.Чаянов – почвенных карт. Большой вклад в развитие биоиндикации
внес русский ученый-почвовед В.В.Докучаев.
В начале ХХ века биоиндикационные исследования
в нашей стране стали развиваться особенно интенсивно.
По современным представлениям биоиндикаторы – организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация – метод, который позволяет судить о
состоянии окружающей среды по встрече, отсутствию,
особенностям развития организмов-биоиндикаторов.
По мере освоения гидросферы возрастала роль
научных исследований состояния и развития водных экосистем. Десятки лет специалистами велось и ведется изу3
чение видового состава всех живых обитателей различных типов водоемов, а также многообразия отношений
между ними. Такие исследования ведутся специалистами-гидробиологами и относятся к задачам науки гидробиологии (от греч. hydro – вода, bios – жизнь, logos – наука). Экологическая гидробиология изучает взаимоотношения обитателей водоемов – гидробионтов и различных
популяций друг с другом и с неживой природой.
В 1908 году Р. Кольквитц и М. Марссон разработали шкалу оценки загрязненности водоемов по присутствию в них тех или иных организмов. В ее основу положен принцип, отражающий отношение гидробионтов к
кислороду, их оксифильность. По предложенной шкале
водоемы или их зоны в зависимости от степени загрязнения органическими веществами подразделяются на
поли-, мезо- и олигосапробные.
К методам биоиндикации относят систему сапробности вод, оцениваемую степенью их загрязнения органическими веществами и продуктами их распада. Первоначально под сапробностью понималась способность организмов развиваться при большем или меньшем содержании в воде органических загрязнений. Затем экспериментально было доказано, что сапробность организмов
обуславливается как его потребностью в органическом
4
питании, так и приспособлением к существованию в загрязненных водах.
В полисапробной зоне, находящейся вблизи от места сброса сточных вод, происходит расщепление белков
и углеводов в анаэробных условиях. Эта зона характеризуется почти полным отсутствием свободного кислорода, наличием в воде неразложившихся белков, значительных количеств сероводорода и углекислого газа. Самоочищение здесь идет в основном за счет деятельности бактерий. Число видов, способных жить в крайне загрязненных водоемах невелико, но зато они встречаются здесь в
массовых количествах.
В мезосапробной зоне загрязнение выражено слабее: неразложившихся белков нет, сероводорода и диоксида углерода немного, кислород присутствует в заметных количествах, однако в воде есть еще такие слабоокисленные азотистые соединения, как аммиак, аминокислоты и амиды кислот. Мезосапробная зона подразделяется на α- и β-мезосапробные подзоны. Видовое разнообразие β-мезосапробной зоны больше, но численность и биомасса организмов ниже.
В олигосапробной зоне сероводород отсутствует,
диоксида углерода мало, количество кислорода приближается к нормальному насыщению, растворенных орга5
нических веществ практически нет. Для этой зоны характерно высокое видовое разнообразие организмов, но численность и биомасса их незначительны.
Цель данного руководства – представить комплекс
методов, отражающих современный уровень практического решения проблемы комплексного исследования
водных экосистем. Здесь представлены методики гидробиологического мониторинга по нескольким составляющим водных экосистем: фитопланктону, зоопланктону,
зообентосу и перифитону. Каждая группа организмов как
биологический индикатор состояния водных экосистем
имеет свои преимущества и недостатки, определяющие
границы ее использования при решении тех или иных задач биоиндикации.
2. Мониторинг фитопланктона
Общая характеристика
Фитопланктон (водоросли) – низшие растения, характеризующиеся отсутствием дифференцировки тела на
основные органы – стебель, лист и корень, характерные
для высших растений.
6
Фитопланктон – первое звено трофической цепи
водных объектов, играет значительную роль в мониторинге пресноводных экосистем.
В пресных водоемах Европейской части России
чаще всего встречаются представители следующих отделов:
Bacillariophyta – диатомовые водоросли
Chlorophyta – зеленые водоросли
Cyanophyta – синезеленые водоросли
Euglenophyta – эвгленовые водоросли
Chrysophyta – хризофитовые водоросли
Cryptophyta - криптофитовые водоросли.
Отдел Bacillariophyta включает около 15000 видов,
распространенных в пресных водоемах и морях. Играют
большую роль в планктоне, где часто количественно
преобладают над всеми другими организмами и вызывают желтоватую окраску воды (диатомовое цветение).
Диатомовые водоросли представлены одноклеточными и колониальными организмами светло-желтого или
бурого цвета. Жесткая оболочка диатомовых состоит из
кремнеземного панциря, благодаря которому они хорошо
сохраняются в виде ископаемых. Панцирь состоит из
двух частей: эпитеки и гипотеки. Эпитека – большая
часть – надвигается на гипотеку, как крышка на коробку.
7
Экологически главные места обитания диатомовых –
планктон и бентос. Диатомовые делятся на два класса:
центрические (Centricae) и пеннатные (Pennatae). В
планктоне преобладают представители класса центрических, в бентосе – класса пеннатных. Бентосные диатомовые живут на дне водоемов, где часто образуют обрастания на твердых подводных предметах.
Отдел Chlorophyta включает около 5700 видов, преимущественно пресноводных. Распространены массами,
образуя пресную тину водоемов.
Зеленые водоросли – колониальные, многоклеточные организмы с хроматофорами чисто зеленого цвета.
Колонии представляют собой рыхлое соединение клеток.
В одних случаях колонии могут долго нарастать в результате многочисленных делений слагающих их клеток,
располагающихся беспорядочно. В других случаях все
клетки колонии образуются одновременно из одной
производящей клетки и далее в течение всей вегетативной жизни не делятся, а только растут. Такие колонии
имеют определенную форму, клетки в них более прочно
соединены друг с другом, называются они ценобиями.
Отдел Cyanophyta включает около 1400 видов, преимущественно пресноводных. Развиваясь массами летом,
вызывают цветение воды. Синезеленые водоросли отно8
сятся к прокариотам (безъядерным) организмам, все
остальные – к эукариотам. Синезеленые – колониальные
и многоклеточные организмы, содержащие хлорофилл,
но благодаря наличию дополнительных пигментов они
имеют сине-зеленую окраску. Среди пигментов – зеленый хлорофилл, желтооранжевый каротин, синий фикоциан, красный фикоэритрин. Клетки делятся в одном
направлении, в результате получается ряд клеток – трихом. Большое систематическое значение имеет присутствие или отсутствие пограничных клеток или гетероцист. Так называются более крупные клетки желтоватого
цвета, лишенные в развитом состоянии живого содержимого. Наличие гетероцист – отличительный признак некоторых семейств. Многие синезеленые положительно
реагируют на присутствие азотистых органических соединений и обильно развиваются в местах соответственных загрязнений. Некоторые синезеленые водоросли выделяют токсичные вещества.
Отделы Euglenophyta, Chrysophyta, Cryptophyta
включают около 2000 видов, широко распространенных
в пресных водоемах и морях, нередко развивающихся
массами и вызывающих «цветение» воды. Это одноклеточные или колониальные организмы, подвижные благодаря наличию жгутиков, причем у одних видов жгутики
9
сохраняются в течении всего жизненного периода, у других – большую часть жизни жгутики отсутствуют.
Существуют разнообразные типы клеток водорослей. Их выделяют по форме (шаровидные, цилиндрические и т.д.), функциям (половые, вегетативные, способные и не способные к фотосинтезу).
Для прокариотических водорослей характерно деление клеток надвое, происходящее без сложных структурных изменений. Бесполое размножение водорослей
осуществляется с помощью спор. Половое размножение
у водорослей связано с половым процессом, который заключается в слиянии двух клеток, в результате чего образуется зигота, вырастающая в новую особь или дающая
зооспоры.
Благодаря высокой чувствительности к условиям
окружающей среды водоросли играют важную роль в
биологическом анализе воды.
Качество или степень загрязнения воды по составу
водорослей оценивается двумя способами: 1) по индикаторным водорослям, 2) по результатам сравнения структуры сообщества на участках с различной степенью загрязнения и контрольном. В первом случае по присутствию или отсутствию индикаторных видов или групп и
их относительному количеству, пользуясь разработанны10
ми системами индикаторных организмов, относят водоем
или его участок к определенному классу вод. Во втором
случае заключение делают по результатам сопоставления
состава водорослей на разных станциях или участках водоема, в разной мере подверженных загрязнению.
Пункты наблюдений
Выбор пунктов наблюдений за состоянием растительного планктона проводится в соответствии с общими
принципами размещения пунктов наблюдений и контроля в системе мониторинга состояния окружающей среды.
Местоположение пунктов отбора проб на водном объекте зависит прежде всего от расположения источников загрязнения. Отбор проб осуществляется на участках до и
после этих источников (крупных населенных пунктов,
промышленных и сельскохозяйственных комплексов).
Должно учитываться и то, что влияние промышленных и
бытовых стоков на фитопланктон сказывается через 2–3
суток. Кроме того, необходимо учитывать скорость течения, температуру воды.
Методы и орудия сбора фитопланктона
При работе на крупных водоемах и водотоках отбор
проб осуществляется из слоя, где возможен фотосинтез,
глубина которого равна утроенному значению прозрачности, измеренной по белому диску Секки. Слой
11
воды, из которого берется проба, называется горизонтом.
Если прозрачность в месте отбора пробы равна 1 м, то,
соответственно, проба должна отбираться с поверхности
– глубина 0,5м, с прозрачности – глубина 1м, 2-х прозрачностей – 2м и 3-х прозрачностей – 3м. С каждого из
перечисленных горизонтов отбирают 1 л воды, сливают в
один сосуд (ведро), тщательно перемешивают и заполняют банки емкостью 0,5 л для количественного анализа, 1
л для качественного анализа, позволяющего более достоверно судить о видовом составе фитопланктона (альгофлоры). В малых реках и прудах вертикальное распределение фитопланктона относительно равномерное, поэтому отбор проб обычно производят с горизонтов 0,5 – 1 м
ведром.
Методы сгущения и консервации
фитопланктона
Наиболее распространенным методом концентрирования планктона является фильтрация пробы через
мелкопористые мембранные фильтры. Для сгущения фитопланктона пригодны фильтры №5 и №6.
Сухие фильтры содержат в своих порах воздух, который закупоривает их и затрудняет фильтрацию. Для
удаления воздуха фильтры нужно прокипятить в дистиллированной воде в течение 20–30 минут.
12
Фильтрацию проводят под вакуумом в воронке с
пористым или сетчатым дном, на которое укладывают
мембранный фильтр. Воронку укрепляют на колбе Бунзена, которую шлангом соединяют с вакуумным насосом.
Для проведения качественного анализа фильтруют 1 л
пробы, количественного – 0,5 л. Затем фильтр помещают
в пенициллиновую склянку, заливают 5-10 мл фильтрата
и консервируют аптечным раствором Люголя до слабожелтого цвета (2–3 капли фиксатора). С помощью кисточки стряхивают в склянку содержимое с фильтра.
Этикетирование проб
Каждая проба снабжается этикеткой, на которой
указывается название водного объекта, номер станции,
глубина, дата и время отбора. Иногда на этикетке ставится просто номер, который соответствует номеру, записанному в журнале или полевом дневнике. В дневник заносят дополнительные сведения о погоде, температуре,
цветности, прозрачности воды, глубине станции, визуальные наблюдения о качестве воды.
Камеральная обработка фитопланктона
Количественный анализ
Метод микроскопирования является очень трудоемким, но пока единственным методом, позволяющим точно определить виды, подсчитать их численность. Для ви13
довой идентификации следует пользоваться определителями. Список определителей, необходимых для работы,
приведен в списке литературы. Определение основной
массы организмов фитопланктона следует производить
до вида. Это необходимо для выявления организмов-индикаторов, развитие которых, прежде всего, позволяет
судить о качестве исследуемых вод. При этом всегда
необходимо указывать источник, по которому проведено
определение вида. Все определенные виды заносятся в
карточку первичной обработки фитопланктона (Приложение 5), в которой в дальнейшем производится статистическая обработка материала (Глава 7).
1. Методы подсчета водорослей планктона.
Для подсчета численности водорослей используется счетная камера Горяева. Перед счетом пробу тщательно перемешивают и одну каплю вносят в камеру. Очень
важно хорошо перемешать пробу, так как этим достигается равномерное распределение водорослей. Это необходимо для уменьшения ошибки выборки, обусловленной тем, что просчитывается не вся проба, а часть ее. Камеру закрывают покровным стеклом и проводят определение и подсчет всех встреченных водорослей. Из каждой пробы просчитывается 3 камеры Горяева с последующим определением среднего арифметического. Про14
счет в камере следует вести последовательно, исследуя
содержимое полос. За счетную единицу принимается
клетка. Подсчитывается количество клеток каждого вида
водорослей в каждой камере и отмечается в графе
карточки с помощью точек: «.» – 1; «:» – 2; «: .» – 3; «: :»
– 4; «I :» – 5; «I I» – 6; «П» – 7; « » – 8; « », перечеркнутый по диагонали одной чертой – 9; « », перечеркнутый
двумя чертами по двум диагоналям – 10.
Фитопланктон просчитывают обычно при объективе с 40-кратным увеличением и окуляре с 10–16-кратным
увеличением.
Пересчет общей численности производится по формуле: N=n*V1/V2*W, где N – число клеток в 1см3 воды, n
– число клеток в камере Горяева объемом 1мм3, V1 –
объем концентрата пробы, V2 – объем камеры, W – объем
профильтрованной воды. При W= 500 см3, V1= 10 см3
формула примет вид: N= n*10/0,001*500, N= n*20. При
просмотре 3-х камер: N = n/3*20.
При n=120, N=40*20= 800 кл./мл = 0,8000 тыс.
кл./мл = 800 тыс.кл./л.
2. Методы вычисления биомассы.
Вычисление биомассы фитопланктона производится методом суммирования биомасс всех видов, образующих в данной точке отбора фитопланктон. Для каждого
15
вида рассчитывается среднее значение размеров клетки,
затем, исходя из формы клеток, рассчитывается объем.
Определение объема отдельных клеток водорослей обычно осуществляется следующим образом. Каждую из
встреченных клеток измеряют, используя для этого окуляр-микрометр. Форма клеток приравнивается к близкому геометрическому телу. Удельный вес водорослей при
расчете биомассы условно принимается за 1, поэтому общая биомасса фитопланктона численно равна его общему объему.
Объемы геометрических тел:
Призма: V=S*H, где S – площадь основания, H –
высота.
Цилиндр: V= πR2*H.
Шар: V= (4/3)πR3.
Параллелепипед: V=abc.
Найденный для каждого вида объем (мкм3), умножается на ее численность тыс.кл./л), полученное значение умножается на 0,000001 и биомасса выражается в
мг/л. Численность и биомасса вычисляются с точностью
до 0,01. 1 мкм – 0,000001 м.
Качественный анализ
Позволяет учитывать видовое разнообразие водорослей планктона.
16
Для его определения из отфильтрованной пробы готовится препарат. На предметное обезжиренное спиртом
стекло глазной пипеткой наносится капля препарата и закрывается покровным стеклом. Определение водорослей
производится под микроскопом, используя окуляр с 1015-кратным увеличением, объектив Х20 или Х40.
Определение диатомовых водорослей
Диатомовые водоросли определяются в специальных постоянных препаратах. В пенициллиновой склянке
к 1 мл пробы приливается 1 мл хромовой кислоты, в
течение 24 часов происходит выжигание пробы. Концентрат переливают в колбу, разбавляют дистиллированной
водой до исчезновения окраски (около 400 мл). Далее
фильтруют через мембранный фильтр с помощью колбы
Бунзена. Отработанный фильтр помещают в пенициллиновую склянку, с него производят смыв кисточкой, добавляя 1–2 мл дистиллированной воды. Далее на предметное стекло кладется покровное и на разогретой плитке производится выпаривание содержимого склянки, которое постепенно переносится на покровное стекло глазной пипеткой. При этом на покровном стекле выжигаются органические соединения и остаются лишь скелеты
диатомовых водорослей. Далее снимают покровное стекло, а на предметном разогревают порцию анилин-фор17
мальдегидной смолы. На разогретую смолу помещают
покровное стекло скелетами водорослей вниз. Предметное стекло снимают с плитки и к нему прижимают покровное. Далее производится определение диатомовых
водорослей на микроскопе, используя окуляр с 10–15кратным увеличением, объектив Х90 или Х100 и иммерсионное масло.
Оценка состояния видовой структуры
сообщества
Для оценки состояния пресноводных экосистем по
фитопланктону используется метод Пантле и Букка. В
результате применения этого метода получают индекс
сапробности, определяющий качество воды в пункте
(станции) отбора. Классификация качества воды водоемов и водотоков в зависимости от индекса сапробности
приведена в Приложении 1.
Индекс сапробности вычисляется по формуле:
S=∑sh/∑h, где s – индикатор сапробности вида (берется
из атласа сапробных организмов), h – частота встречаемости вида, определяемая по шкале (Приложение 1).
Индекс сапробности вычисляют с точностью до
0,01. Для ксеносапробной зоны (очень чистая вода) он
находится в пределах 0 – 0,50, бетамезосапробной – 1,51
18
– 2,50, альфамезосапробной – 2,51 – 3,50, полисапробной
– 3,51 – 4,00.
Таксономический состав наиболее часто встречаемых видов фитопланктона с их эколого-географической
характеристикой, а также фотографии некоторых видов
водорослей, сделанных со светового и электронного микроскопов, приведены в Приложении 2.
3. Методы определения первичной
продукции и деструкции
органического вещества
Одновременное увеличение первичной продукции
и видового разнообразия фитопланктона является надежным показателем экологического прогресса.
Активное антропогенное воздействие ведет к увеличению первичной продукции и сокращению видового
разнообразия фитоценоза.
При оценке состояния водной среды продукционно
– деструкционные параметры растительных сообществ
имеют ряд преимуществ по сравнению с другими показателями. Растительные организмы быстро реагируют первичной продукцией и деструкцией на изменения условий
водной среды. Первичная продукция – это продукция органического вещества, образованного растительными
19
клетками в процессе фотосинтеза. Органическое вещество при этом становится пищей для животных организмов разных трофических уровней. Таким образом, уровень первичной продукции определяет уровень биологической продуктивности водоема в целом. Деструкция –
процесс разложения органического вещества, то есть
процесс, противоположный фотосинтезу.
Первичная продукция и деструкция являются также
важными характеристиками состояния водоема в плане
оценки качества воды. Интенсивное продуцирование органического вещества при массовом развитии фитопланктона приводит к эвтрофированию водоемов.
Для определения первичной продукции фитопланктона разработан скляночный кислородный метод.
Методика использования светлых и темных склянок для измерения фотосинтеза фитопланктона по разнице в них количества кислорода за определенный период
времени разработана Г.Г.Винбергом.
Кислородная модификация скляночного метода
основана на уравнении фотосинтеза: СО2 + Н2О = СН2О +
О2, в котором количество потребленной углекислоты или
количество выделившегося при фотосинтезе кислорода
пропорционально количеству образованного органического вещества.
20
При отсутствии света реакция идет в обратном
направлении – деструкция – разложение органического
вещества с потреблением кислорода и выделением углекислоты. В работе используются склянки из белого стекла с притертыми пробками. Для определения деструкции
светлые склянки заворачивают в темные мешочки, чтобы
в них не проникал свет.
Для определения содержания растворенного кислорода используется йодометрический метод Винклера, который основан на способности гидроксида марганца(II)
окисляться в щелочной среде до гидроксида марганца
(IV). Кислород, растворенный в воде, при этом количественно связывается. При добавлении избытка кислоты
из гидроксида марганца (IV) образуется соль двухвалентного марганца. Если вместе с кислотой к осадку гидроксида марганца (IV) добавить йодид калия, то выделяется
йод, химически эквивалентный связанному кислороду.
Выделившийся йод оттитровывают тиосульфатом натрия.
Кислородный метод позволяет измерить первичную
продукцию (светлые склянки) и деструкцию (темные
склянки) и далее рассчитать чистую и валовую продукции.
21
Реактивы
1. Хлористый марганец – MnCl2. Растворяют 42,5 г
MnCl2*4H2О в дистиллированной воде и доводят объем
до 100 мл. Фильтруют через бумажный фильтр до полного отстаивания осадка. Разбавленный раствор в кислой
среде при добавлении йодида калия не должен выделять
свободного йода.
2. Щелочной раствор иодида калия – KI + NaOH.
А) Растворяют 15 г иодида калия в 10 мл дистиллированной воды. При подкислении разбавленный раствор не
должен выделять йода.
Б) Растворяют 50 г гидроксида натрия в 50 мл дистиллированной прокипяченной (для удаления углекислого
газа) воды (растворение проводят осторожно, небольшими порциями прибавляя гидроксид).
Оба раствора смешивают и доводят объем до 100 мл.
3.
Соляная
кислота
(HCl),
разбавленный
2:1
раствор.
4.
Раствор тиосульфата натрия (248 г кристаллического тиосульфата натрия растворяют в 1 л дистиллированной воды).
5.
Крахмал, 0,5% раствор.
22
Подготовка к отбору проб, отбор,
экспонирование и фиксация.
Отбор продукционно-деструкционных проб следует
производить ежемесячно в течение вегетационного периода (с мая по октябрь).
Перед работой склянки должны быть тщательно
вымыты и высушены. В точке отбора проб измеряется
прозрачность воды. Пробы отбираются батометром или
ведром с разметочной веревкой до глубины утроенной
прозрачности. Берется 1 л с каждого горизонта (горизонтов обычно 6 – через каждые 0,5 м от поверхностного
слоя ). Глубина утроенной прозрачности соответствует
нижней границе фотического слоя (в котором активно
идет фотосинтез), где первичная продукция равна деструкции. Вода с каждого горизонта сливается в ведро по
стенке для предотвращения ее насыщения кислородом из
воздуха. Затем из смешанной воды заполняются три
склянки. Склянки при заполнении должны быть погружены в воду, чтобы исключить попадание в них пузырьков воздуха. Две склянки оставляют на сутки в ведре, погруженном в воду в месте отбора пробы. Причем одну
склянку подвешивают на поверхности ведра, чтобы она
освещалась солнцем, а другую заворачивают в темный
23
мешок и опускают на дно ведра – туда не должен проникать солнечный свет. В 3-й склянке проба сразу же фиксируется: добавляются поочередно 1 мл MnCl2 и 1 мл щелочного раствора KI. Необходимо пользоваться разными
пипетками. При этом в склянке происходит взаимодействие в щелочной среде гидроокиси марганца с растворенным в воде кислородом. На дне склянки образуется
осадок из йода, количество которого эквивалентно содержанию растворенного в воде кислорода и учитывается
титрованием раствора тиосульфата. Осадок должен отстояться не менее 10 минут, затем в склянку добавляют 5
мл раствора HCl для его растворения. При этом часть
жидкости сливается через край, что не имеет значения
для определения. Склянку закрывают пробкой и содержимое тщательно перемешивают. Осадок гидроксида
марганца, выпавший в щелочной среде, растворяется,
окисляет йодид-ион до йода, который окрашивает
раствор в желтый цвет. Затем отбирают 50 мл раствора и
переносят его в коническую колбу объемом 250 мл. Затем раствор титруют тиосульфатом натрия до светложелтого цвета, непрерывно помешивая. Далее прибавляют 1 мл 0,5% раствора крахмала и продолжают титровать до исчезновения синей окраски.
24
Объем тиосульфата, пошедшего на титрование, записывают
и
далее
рассчитывают
кислород:
О2=n*N*8*1000/50 (мг О2/л сутки), где n – количество
тиосульфата, пошедшего на титрование, N – нормальность тиосульфата с учетом поправки (нормальный
раствор – раствор, 1л которого содержит 1 г-экв. растворенного в-ва – 1н.; г-экв. – количество граммов в-ва,
присоединяющее 1г-атом водорода – 1.008г или 0,5г-атома кислорода – 8 г); 8 – эквивалентная масса кислорода,
1000 – пересчет на 1л пробы, 50 – объем раствора. По такой же схеме определяют содержание кислорода через
сутки в светлой и темной склянках.
Расчёт первичной продукции и деструкции
органического вещества.
Р – продукция, D – деструкция
Рпервичная = О2 св. – О2 т. (единица измерения мг О2/л
сутки) х 0.75(коэффициент пересчёта) – единица измерения мг орг. в-ва/л сутки,
D = О2 ист. – О2 т. (единица измерения мгО2/л сутки) х 0.75(коэффициент пересчёта) – единица измерения
мг орг. в-ва/л сутки,
Рчистая = Р – D,
Рмассовая = Р в мг орг. в-ва/л сутки * 0.7 (коэффициент
пересчёта) * 3 прозрачности.
25
4. Мониторинг макрозообентоса
Макрозообентос (от bentos – глубина) – это совокупность беспозвоночных с размером тела свыше 2 мм,
населяющих дно водоемов (или бенталь), водную растительность, а также другие субстраты. Население зообентоса представляют черви (олигохеты, пиявки), моллюски
(брюхоногие, двустворчатые), членистоногие – ракообразные, паукообразные, насекомые (хирономиды, поденки, веснянки, ручейники, стрекозы) и др. Многие из этих
организмов обитают в толще воды (в пелагиали): насекомые, ракообразные, пауки и пр. Жизнедеятельность других донных животных тесно связана с поверхностью
воды, с ее поверхностной пленкой (нейсталью).
Различные виды беспозвоночных, населяющих
определенный биотоп, образуют популяции, которые в
свою очередь, формируют сообщества донных животных, или биоценозы.
Особенности методов изучения биоценозов
Методы изучения донной фауны имеют свою специфику. Для изучения биоценозов необходимо определить биотопы водоема, основные места обитания донных
животных: песчаный, илистый, илисто-песчаный, каме-
26
нисто-песчаный и т.д. Характер биотопов определяет
структуру биоценозов.
В чистых водах донные сообщества характеризуются высоким видовым разнообразием, в загрязненных водоемах отсутствуют целые группы животных, наиболее
чувствительных к отдельным загрязняющим веществам.
Здесь происходит видоизменение биоценоза.
Организация наблюдений
Выбор пунктов наблюдений за состоянием бентосных биоценозов проводится в соответствии с общими
принципами размещения пунктов наблюдений и контроля в системе мониторинга состояния окружающей среды.
Бентосные пробы следует отбирать на тех же станциях,
что и фитопланктонные.
Отбор проб на зообентос производится ведром,
скребком (рис. 1) или дночерпателем (рис.2).
27
Рис. 1. Скребок
1 – режущая кромка; 2 – рамка; 3 – шест; 4 – бязевая часть промывочного сита; 5 – часть сита из мельничного газа № 23.
Рис.
2.
Дночерпатель
в открытом (а) и закрытом (б) виде.
28
Экмана
–
Берджа
Проба берется из толщи грунта. Затем содержимое
вытряхивают в сачок и промывают в воде. Сачок нужно
сшить из мельничного газа №23. Он может иметь форму
квадрата или прямоугольника. Отступив 5–7 см от верхнего края, следует вшить веревку для затягивания сачка.
Это необходимо для сохранения в нем грунта при промывании. При промывании пробы остатки грунта вымываются, и в сачке остается материал для исследования.
Его помещают в банку с этикеткой, на которой записывается место отбора пробы и фиксируют 4% формалином.
Дополнительные данные – о температуре грунта,
глубине, а также типе донных отложений, дату и время
отбора пробы – заносят в полевой журнал.
Далее в поле или лаборатории производят выборку
организмов бентоса, разбирая пробу из банки по частям,
постепенно разбавляя ее водой в специальном тазике.
Выявленные из пробы организмы переносят в чашку
Петри, где производят их разборку по систематическим
группам. Для более детального определения систематического положения животных их рассматривают под бинокулярным микроскопом типа МБС –1, используя определители. Список определителей, необходимых для работы, приведен в списке литературы.
29
Оценка качества воды по показателям
зообентоса
Оценка качества воды по показателям зообентоса
проводится по ряду методов. Наиболее перспективными
и простыми для анализа бентосных проб являются биотический метод Вудивисса и метод Майера.
Метод Вудивисса
В нем объединяются принципы индикаторного значения отдельных видов и принцип изменения разнообразия фауны в условиях загрязнения. В основу метода положено упрощение таксономической структуры биоценоза по мере повышения уровня загрязнения вод за счет
выпадения индикаторных таксонов при достижении предела их толерантности на фоне снижения общего разнообразия организмов, объединенных в так называемые
группы Вудивисса. В качестве индикаторных групп выбраны отряды веснянок, поденок, ручейников, два рода
ракообразныхи (Gammarus, Asellus), а также олигохеты
семейства Tubificidae и хирономиды рода Chironomus.
Начальным моментом работы со шкалой при определении биотического индекса является поиск исходной
позиции в первой графе при движении с верхней строчки
этой графы вниз по мере отсутствия в определяемой пробе показательных организмов, достигая присутствующей
30
в пробе показательной группы, при этом учитывая количество видов в ней. Исходя из этого, определяется биотический индекс. Все определенные виды заносятся в
карточку
первичной
обработки
зообентоса.
карточки с расчетами приведена в Приложении 6.
31
Форма
Рабочая шкала для определения биотического индекса по наличию группы
Вудивисса
Показательные
организмы
Личинки веснянок
Личинки поденок
Личинки ручейников
Гаммарусы
Видовое
разнообразие
Биотический индекс по наличию общего
числа присутствующих групп
0-1
2-5
6-10
11-15
>16
3
7
6
6
5
5
4
4
8
7
7
6
6
5
5
9
8
8
7
7
6
6
10
9
9
7
8
7
7
2
3
4
5
6
1
2
3
4
-----
0
1
2
-----
-----
> 1 вида
Только 1 вид
> 1 вида
Только 1 вид
> 1 вида
Только 1 вид
Все вышеуказанные
виды отсутствуют
Водяной
Все вышеуказанные
ослик
виды отсутствуют
Олигохеты и Все вышеуказанные
(или) красные виды отсутствуют
личинки хирономид
Все вышеуказанные виды
отсутствуют
32
Определение индекса Майера
Обитатели чистых вод (х)
Организмы средней чув-
Обитатели загрязненных
ствительности (у)
вод (z)
Личинки веснянок
Бокоплав
Личинки комаров-звонцов
Личинки поденок
Речной рак
Водяной ослик
Личинки ручейников
Личинки стрекоз
Пиявки
Личинки вислокрылок
Моллюски катушки и живо-
Личинки мошки
Двустворчатые моллюски
родки
Олигохеты
Прудовики
34
Кроме биотического индекса Вудивисса для оценки зообентосного сообщества используется индекс
Майера, применяемый для любых типов водоемов. Для
его выведения не нужно определять беспозвоночных с
точностью до вида. Метод основан на том, что различные группы водных беспозвоночных приурочены к обитанию в местах с разной степенью загрязнения Нужно
отметить, какие из приведенных в таблице групп найдены. Каждый организм из 1-й колонки умножается на 3
(3х). Каждый организм из 2-й колонки умножается на 2
(2у). Каждый организм из 3-й – на 1 (Z). В итоге получается 3х+2у+Z =∑. По значению суммы оценивают степень загрязненности водоемов:
Более 21 балла – очень чистая вода, I класс
17-21 балл – чистая вода, II класс
11-16 – вода умеренно-загрязненная, III класс
менее 11 баллов – вода грязная, IY-YII класс.
Кроме того, для биологического контроля воды по
состоянию зообентоса используют виды-биоиндикаторы
(метод Пантле и Букка) и олигохетный индекс – отношение общей численности олигохет к общей численности
донных организмов, выраженное в процентах (Приложение 1).
35
Систематика и экологическая характеристика (сапробность) часто встречаемых бентосных организмов, а
также фотографии некоторых представителей макрозообентоса приведены в Приложении 3.
5. Мониторинг зоопланктона
Одним из звеньев, составляющих гидробиоценоз,
является зоопланктонное сообщество, т.е. совокупность
беспозвоночных животных, населяющих толщу воды.
Зоопланктонное сообщество, как и любое сообщество
экосистемы, характеризуется постоянством видового состава, динамической устойчивостью, определенной,
присущей ему организацией. Изменения условий существования организмов отражаются на видовом составе,
количественных показателях, соотношении отдельных
таксономических групп. Зоопланктон пресных вод представлен в основном простейшими (тип Protozoa), коловратками (класс Rotatoria ), ракообразными ( класс
Crustacea, отряд – веслоногие Copepoda, п/отряд ветвистоусые – Cladocera, п/отряды: каляноиды – Calanoida,
циклопоиды – Cyclopoida. Организмы зоопланктона –
преимущественно микроскопические формы. В зависимости от размеров пресноводный планктон делят на
группы.
36
1. Мезопланктон – наиболее крупные организмы,
видимые невооруженным глазом, их размеры достигают
нескольких миллиметров.
2. Микропланктон – организмы микроскопические, их размеры от 50 до 1000 мкм.
3. Нанопланктон – организмы, длина тела которых
меньше 50 мкм.
4. Ультрапланктон – крайне мелкие организмы
размером менее 20 мкм.
В зависимости от указанных размерных групп
сбор планктонных организмов осуществляется различными методами: первые две группы могут быть уловлены планктонными сетями, для сбора нано- и ультрапланктона необходимо применять отстойный метод. В зависимости от типа водоема различают эвлимнопланктон
– планктон озер, гелеопланктон – планктон прудов,
тельматопланктон – планктон луж, кренопланктон –
планктон ключей, потамопланктон – планктон рек.
Организация наблюдений
Выбор пунктов наблюдений за состоянием зоопланктонных биоценозов проводится в соответствии с
общими принципами размещения пунктов наблюдений
и контроля в системе мониторинга состояния окружаю37
щей среды. Пробы следует отбирать на тех станциях,
где отбираются гидробиологические пробы по другим
показателям (фитопланктону, зообентосу).
Отбор проб на зоопланктон
Наиболее простым и доступным является способ
отбора проб путем процеживания воды через сеть Апштейна, сшитую из газа №64–77 (рис. 3).
а — качественная
сеть Апштейна,
б—металлический
стакан с краном
для планктонных
сетей.
а
б
Метод отбора проб зависит от типа водоема, его
глубины. В крупных и средних водоемах с замедленным
водообменном пробы отбирают по стандартным горизонтам: поверхность (0,5м глубины) и далее через каждые 2–4 м в зависимости от глубины. На реках и прудах
пробы можно отбирать с поверхности. С поверхности
отбор производится ведром, с последующих глубинных
горизонтов - батометром Молчанова (рис. 4) (вода бе38
рется из 2-х цилиндров - объем 4л). Количество горизонтов меняется в зависимости от глубины водоема в
точке отбора пробы.
Рис. 4. Батометр Молчанова
Проходя через сеть Апштейна, зоопланктон концентрируется в 40мл стаканчике на конце сети. Объем
профильтрованной воды колеблется от 14 до 50л в зависимости от количества горизонтов, глубины водоема в
39
точке отбора. После этого берем хорошо отмытую
склянку и сливаем в нее содержимое стаканчика. Затем
споласкиваем сеточку, закрыв стаканчик и следя, чтобы
вода не перехлестывалась через верх сетки. И вновь
сливаем воду в эту же склянку. Проба фиксируется 40%
формалином (4 мл на одну пробу). Хорошо зафиксированная проба должна иметь устойчивый запах формалина.
Каждая проба должна быть этикетирована и записана в полевой журнал.
Методы обработки зоопланктона
Пробы бывают качественные и количественные.
Качественная проба служит для выявления видового состава планктеров в водоеме или в водотоке. В этом случае нужно процедить сквозь сеть как можно большее
количество воды.
Сбор
количественных
проб
преследует
цель
узнать, сколько организмов животного планктона обитает в определенном объеме воды.
Количественная обработка проб заключается в
определении организмов до вида, подсчете количества
организмов каждого вида. Для этого используется камера Богорова (рис. 5).
40
Рис. 5. Камера Богорова
Не имеет смысла подсчитывать количество всех
особей всех организмов во всей пробе. Поэтому в трех
повторностях просматривается, определяется и просчитывается количество особей в 0,5–5,0 мл, т.е. в определенной выборке из пробы, величина которой зависит от
плотности организмов. Для этого склянка с пробой тщательно взбалтывается и с помощью специальной штемпель-пипетки (в крайнем случае – одноразового шприца
без иголки) берется необходимое количество мл. Выборка помещается в камеру Богорова.
Таким образом, мы встречаем наиболее массовые
виды, подсчитывая их количество в каждой повторности, и отмечаем в графе карточки с помощью точек: «.»
41
– 1; «:» – 2; «: .» – 3; «: :» – 4; «I :» – 5; «I I» – 6; «П» – 7;
« » – 8; « », перечеркнутый по диагонали одной чертой
– 9; « », перечеркнутый двумя чертами по двум диагоналям – 10. Форма карточки с расчетами приведена в
Приложении 7.
Далее нужно узнать количество во всей пробе и занести в графу «Численность экз. в пробе», что не представляет большого труда: находим среднее в трех выборках. Например: (15+18+17)/3 = 16,6, а затем, зная объем
всей пробы (например, 100 мл), подсчитываем коэффициент пересчета в зависимости от величины выборки
(например, выборка была 5 мл: 100/5=20). Умножая среднее число особей какого-либо вида на коэффициент, получаем количество особей данного вида в пробе (например: 16.6 × 20 = 332).
Проводить расчет организмов принято на кубический метр водной толщи. Узнаем коэффициент пересчета:
в 1 м3 – 1000 литров, а мы собрали и процедили, например, 50 литров. Таким образом: 1000/50=20. Теперь умножаем число особей в пробе на полученное значение коэффициента: 332×20 = 6640 особей. Такую операцию необходимо провести для каждого определенного вида или
рода. Мы получили «Численность» или плотность орга42
низмов планктона в 1 м3.
Для заполнения колонки «Биомасса» нужно
умножить показатель численности на величину биомассы, рассчитанную для данного вида. Биомасса определяется по таблицам Мордухая-Болтовского – одного
из основоположников гидробиологической школы в
стране.
Но, просмотрев три выборки, как уже отмечалось,
мы определим и подсчитаем лишь массовые виды, а в сообществе присутствуют и редкие малочисленные виды,
роль которых не бывает второстепенной. Поэтому необходимо просмотреть весь объем пробы и зарегистрировать
не отмеченные ранее виды. Их количество сразу заносится
в колонку «В пробе» и далее проводится подсчет для кубического метра водной толщи.
После этого суммируются значения численностей
и биомасс всех видов и родов отдельно для коловраток,
для веслоногих и ветвистоусых рачков, а затем подсчитывается и общая сумма.
Для каждого вида определяется его относительное
обилие путем подсчета процентного содержания от общей численности (N) и общей биомассы (B):
%N = (ni/N)×100; %В = (bi/B)×100,
43
где ni – численность i-го вида; bi – биомасса i-го вида; N
– общая численность зоопланктеров; В – общая биомасса.
На основе анализа видов-индикаторов олиготрофных и эвтрофных вод основан индекс трофности
Мяэметса:
Е = K×(x+1)/(А+V)(y+1),
где – K – число видов Rotatoria, А – Copepoda, V –
Cladocera, х – число мезо-эвтрофных видов, y – олигомезотрофных.
Олиготрофный тип
Asplsnchna herricki Guerne
Synchaeta grandis Zacharias
Ploesoma hudsoni Imhof
Conochilus
hippocrepis
(Schrank)
Limnosida frontosa Sars
Holopedium
gibberum
Zadd.
Daphnia hyalina (Leyd.)
Bosmina longispina (Leyd.)
B.obtusirostris
lacustris
Sars
Bythotrephes longimanus
Leyd.
Heterocope appendiculata
Sars
Эвтрофный тип
Все представители рода
Brachionus
Hexartra mira (Hudson)
Polyarthra euryptera Wierzejski
Filinia longiseta (Ehrenberg)
Keratella guadrata (O.F.
Muller)
K.cochlearis (Gosse)
Trichocerca cylindrica (Imhof)
Pompholyx sulcata Hudson
Daphnia pulex (De Geer)
D.cucullata Sars
Ceriodaphnia pulchella Sars
Bosmina longirostris (O.F.
Muller)
44
Cyclops abyssorum Sars
С.scutifer Sars
B.coregoni thersites (O.F.
Muller)
Chydorus sphaericus (O.F.
Muller)
Cyclops kolensis Lill.
C.strenuus Fish.
Mesocyclops crassus (Fish.)
Величина индекса трофии характеризует определенный трофический статус водного объекта: олиготрофный – <0.2, мезотрофный – 0.2–1.0, эвтрофный – 1.0–4.0,
гиперэвтрофный – >4.0.
Таблицы средних весов основных видов зоопланктона (Мордухай-Болтовской, 1954)
СРЕДНИЕ ВЕСА ROTATORIA
Виды
Вес в мг
Виды
Вес в мг
Polyarthra
0.0004 Euchlanis dilatata
0.002
Synchaeta pectinata 0.0053
Kellicottia
0.0003
Keratella
S.oblonga
0.001
0.0002
cochlearis
Synchaeta(мелкая)
0.003
K.quadrata
0.0004
Brachionus
Bipalpus hudsoni
0.004
0.0004
аngularis
Trichotria
0.0003
B.urceolaris
0.0005
Asplanchna
0.02
B.plicatilis
0.0015
Asplanchnopus
0.093 B.quadridentatus
0.002
Gastropus
0.0002 B.calyciflorus
0.0065
Lepadella
0.0001
B.rubens
0.004
45
Виды
Mytilina
Trichocerca
capucina
T.cylindrica
T.longiseta
Вес в мг
0.002
Виды
Notholca
acuminata
0.002 Platyias patulus
Вес в мг
0.0009
0.0009
0.0005 P.quadricornis
0.0003
0.003 Anuraeopsis fissa
0.0001
Conochilus
T.pusilla
0.0002
0.0002
unicornis
T.rattus
0.001 C.hippocrepis
0.0015
Lecane bulla
0.0005
Pompholyx
0.0002
L. luna
0.0009
Filinia
0.0003
L.quadridentata
0.002
Hexarthra
0.0004
СРЕДНИЕ ВЕСА CLADOCERA
Daphnia
Simocephalus
pulex
Daphnia
Moina
Длина
Sida
D.magna
galeata
Ceriodaphnia
мм
Eurycercus
D.longiD.cucullata Graptoleberis
Limnosida
spina
0.4–0.5
0.003
0.003
0.002
0.01
0.5–0.7
0.008
0.008
0.006
0.025
0.7–0.9
0.02
0.002
0.015
0.035
0.9–1.1
0.04
0.04
0.05
0.05
1.1–1.3
0.1
0.07
0.065
0.085
1.3–1.5
0.18
0.12
0.14
0.19
1.5–1.7
0.29
0.24
0.23
1.7–1.9
0.42
0.34
0.33
1.9–2.1
0.59
0.425
0.43
2.1–2.3
0.9
0.8
0.585
2.3–2.5
1.35
1.1
0.73
2.5–2.7
1.75
1.46
2.7–2.9
2.3
1.75
2.9–3.1
3.0
2.2
4
4.725
4.5
46
Daphnia
pulex
Длина
D.magna
мм
D.longispina
5
7.750
Длина мм
0.3–0.4
0.4–0.5
0.5–0.7
0.7–0.9
0.9–1.1
1.1–1.6
1.6–1.8
Simocephalus
Sida
Eurycercus
Limnosida
Daphnia
galeata
D.cucullata
Macrothrix
0.004
Diaphonosoma
0.002
Polyphemus
0.01
0.013
0.03
0.06
0.006
0.015
0.045
0.065
0.073
0.03
0.075
0.15
Moina
Ceriodaphnia
Graptoleberis
Chydorus
0.009
0.018
0.05
Bosmina
0.006
0.013
0.06
0.1
0.14
Длина мм
Chydoridae
Длина мм
Bythotrophes
longimanus
0.3–0.4
0.5–0.7
0.7–0.9
0.9–1.1
0.005
0.02
0.05
0.1
1
2
0.2
1.0
СРЕДНИЕ ВЕСА LEPTODORA KINDTII
Размер
Размер
Размер
Вес
Вес мг
Вес мг
мм
мм
мм
мг
1
0.018
3.65
0.353
6.0
1.6
1.1
0.019
3.75
0.4
6.05
1.63
1.2
0.02
3.8
0.42
6.1
1.65
1.25
0.027
3.85
0.44
6.15
1.7
1.3
0.031
3.9
0.45
6.3
1.8
47
1.4
1.45
1.5
1.6
1.65
1.8
1.9
1.95
2.0
2.1
2.3
2.35
2.5
2.6
2.65
2.7
2.8
2.9
2.95
3.0
3.1
3.15
3.2
3.3
3.35
3.4
3.55
3.6
Длина
мм
0.1–0.2
0.2–0.3
0.037
3.95
0.48
6.45
1.85
0.04
4.0
0.5
6.6
2.0
0.044
4.1
0.54
6.55
2.04
0.05
4.15
0.57
6.75
2.13
0.06
4.2
0.575
7
2.3
0.07
4.25
0.6
7.2
2.43
0.075
4.3
0.63
7.3
2.5
0.09
4.4
0.675
7.4
2.6
0.1
4.45
0.7
7.45
2.63
0.12
4.5
0.717
7.55
2.73
0.13
4.55
0.74
7.75
2.92
0.132
4.65
0.76
7.9
3.08
0.15
4.75
0.85
8
3.2
0.16
4.85
0.89
8.6
4.03
0.18
5
1.0
8.9
4.55
0.19
5.05
1.03
9
4.6
0.2
5.1
1.05
0.206
5.4
1.2
0.21
5.5
1.25
0.22
5.55
1.29
0.24
5.6
1.35
0.145
5.65
1.38
0.25
5.7
1.43
0.28
5.75
1.45
0.29
5.8
1.48
0.3
5.85
1.5
0.315
5.9
1.53
0.35
5.95
1.55
СРЕДНИЕ ВЕСА COPEPODA
HarpacticНауплиальные
Cyclopoida
oida
стадии
Mesocyclops
Calanoida
0.0005
0.01
0.00225
0.02
48
0.3–0.5
0.5–0.7
0.7–0.9
0.004
0.005
0.01
0.017
Длина мм
Cyclops
Acanthocyclops
Mesocyclops
Macrocyclops
albbidus
Eurytem
ora
Heterocope
Diap
tomu
s
0.9–1.1
1.1–1.3
0.03
0.045
0.045
0.08
0.03
0.045
1.3–1.5
0.07
0.13
0.065
1.5–1.7
0.1
0.185
0.09
1.7–1.9
0.15
1.9–2.1
0.2
0.04
0.06
5
0.09
6
0.13
0.18
5
0.25
Оценка качества воды по показателям состояния зоопланктона
Отдельные виды зоопланктонных организмов служат характеристикой состояния окружающей среды.
Прежде всего, сюда относятся коловратки. Для оценки
качества воды используется метод Пантле и Букка (Приложение 1). Таксономический состав, экологическая характеристика (сапробность) наиболее часто встречаемых видов зоопланктона и фотографии представителей
приведены в Приложении 4.
49
6. Мониторинг перифитона
Под перифитоном А.Л.Бенинг понимал население
субстратов, вводимых в воду человеком. Ранее Е.Генштель предложил термин «обрастания». С.Н.Дуплаков
расширил понятие перифитон и отождествил его с обрастанием. Дуплаков характеризовал перифитон как сообщества, обитающие на твердом субстрате за пределами придонного слоя воды. Сюда он относил сообщества
на макрофитах – высших водных растениях, на крупных
камнях и корягах мелководья. В настоящее время оба
термина «перифитон» и «обрастания» используются в
сходном значении для обозначения растения и животные, обитающие в толще воды на живых и мертвых субстратах. Перифитон, благодаря приуроченности к субстрату, играет первостепенную роль при оценке качества воды, анализ перифитона может указать на ранее
имевшее место ухудшение качества воды. В состав обрастаний входят представители трех основных функциональных групп: автотрофные организмы-продуценты
(водоросли),
гетеротрофные
организмы-консументы
(простейшие, коловратки, черви и др.) и организмыредуценты (бактерии и грибы). Основу обрастаний составляют в основном формы микроскопические, для ко50
торых характерны высокий уровень метаболизма, короткие жизненные циклы и способность быстро реагировать на изменения внешней среды. Менее заметную
роль играют обычно мшанки, губки, грибы, моллюски и
другие группы гидробионтов, которые колонизируют
субстраты, как правило, при наличии на них уже сформированной биопленки из микроорганизмов.
Наибольшее показательное значение имеет перифитон, развивающийся на субстратах в проточных и
открытых местах водных объектов, где невозможны какие-либо случайные застои грязной или чистой воды.
Организация наблюдений
Наиболее целесообразно проводить наблюдения за
состоянием перифитона в летний период на тех же
станциях, где проводятся наблюдения по другим
гидробиологическим показателям – фитопланктону,
зообентосу, зоопланктону.
Методика отбора проб перифитона с
естественных субстратов
При исследовании перифитона очень полезной
оказывается информация о внешних, ярко выраженных
морфологических признаках, таких, как разнообразие и
характер обростов, их цвет, мощность, распределение,
51
признаки угнетения и др. Эти характеристики могут
свидетельствовать
перифитонных
о
благоприятном
сообществ
состоянии
для
развития
абиотической
среды или указывать на ее неблагоприятные свойства.
Необходимо
также
дать
визуальную
оценку
качества воды (ее цвет, мутность, характер взвеси).
Отметить признаки загрязнения поверхности и толщи
водной массы в пункте отбора проб. Все эти данные
заносятся в полевой журнал. Важное значение имеют
сведения о погодных условиях и природных явлениях
во время отбора проб и в предшествующие дни,
которые
могли
повлиять
на
гидрологическую
обстановку, вызвать изменения гидрохимических и
гидробиологических показателей, затруднить отбор
проб обрастаний или их визуальное описание. К таким
явлениям прежде всего следует отнести дождевые
ливни, паводки, резкие изменения уровня воды в реках,
ветры, волнение в водоемах и др.
При визуальном описании перифитона удобно
пользоваться
водосбора
стандартными
терминами,
для
перечень
обследуемого
которых
должен
включать тип обрастаний (налет, пленка, слой, корка,
нарост, бахрома, пряди, космы нитчатых водорослей и
52
т.д.),
их
характер
кожистые,
(слизистые,
известковой
рыхлые,
структуры,
плотные,
губкообразные,
ватообразные, нежные, грубые, слабые, тонкие, толстые
и.т.д.),
цвет
обростов,
геометрию
распределения
(гетерогенное мозаичное, равномерное, однообразное, в
прибрежье, на глубине, в проточных и застойных зонах
и т.д.).
На отобранных субстратах необходимо оценить
проективное покрытие каждого типа обрастаний в процентах от общей площади субстратов. Для этого на
определенной, хорошо просматриваемой акватории водного объекта (обычно это 1-10 м2) осматриваются и отмечаются типы обростов на характерных субстратах и
по глазомерной шкале оценивается их распространенность в баллах в зависимости от занимаемой площади:
Распространенность,
баллы
1
3
3
5
7
9
3анимаемая
площадь, %
<1
1–3
3–10
10–20
20–
40–
40
100
Эти сведения заносятся в полевой журнал и в
дальнейшем
используются
для
изменений биоценозов перифитона.
53
оценки
динамики
Наиболее пригодными для сбора перифитона
являются нейтральные субстраты (камни, бетонные
сооружения), они дают хорошо сравнимые результаты.
Не следует собирать пробы с поверхности деревянных
предметов, так как разлагающаяся древесина вызывает
микросукцессии в развивающихся на таких субстратах
обрастаниях
и
может
исказить
представление
о
действительном состоянии биоценозов.
Отбор обростов с поверхности твердых предметов
производят с помощью скребка, ножа, скальпеля,
пинцета или обычной столовой ложки с заточенным
краем. В случае слабого развития перифитона, когда
оброст
представлен
едва
осязаемым
на
ощупь
слизистым налетом, следует использовать зубную
щетку, которую нужно тщательно ополаскивать в
склянке с небольшим количеством воды.
Небольшое количество материала помещают в
широкогорлую
банку
с
водой.
Приблизительное
количество каждого типа оброста в общей пробе
должно быть пропорционально его распространенности
в месте отбора, оцененной по глазомерной шкале.
54
Пробы
обрастаний
необходимо
обрабатывать
непосредственно после отбора, не более чем через 6
часов.
Методика отбора проб перифитона с
искусственных субстратов
Метод
получить
искусственных
точные
субстратов
количественные
позволяет
характеристики
перифитона, а также допускает широкую возможность
эксперимента. Искусственные субстраты используют
при
определении
продуктивности
перифитона,
выяснения скорости заселения субстрата.
Для формирования микроперифитонных сообществ используют предметные стёкла Погружение стекол в воду производится с помощью различных установок. Удобно использовать для этих целей пенопластовые поплавки, резиновые пробки, в прорези которых
вставляют одним концом стекла обрастаний. Поплавки
и пробки со стеклами надевают на шест или трубку.
Глубина погружения определяется в зависимости от
прозрачности воды. Нижняя граница распространения
перифитона совпадает со значением 1-1,5 прозрачности.
Для получения достоверных результатов на каждой
станции следует устанавливать по 3 стекла. После 10
55
дневного обрастания стекла снимают для дальнейшей
обработки. Извлекать стекло следует очень осторожно,
не вынимая установку из воды. Стекло помещают в широкогорлую склянку с измеренным количеством воды.
Каждая проба перифитона снабжается этикеткой,
на которой указывают номер пробы, название водного
объекта и т.д.
Обработка отобранного материала
В
лаборатории
материал,
отобранный
с
естественных субстратов, либо стекла помещают в
чашку Петри так, чтобы материал было покрыт водой и
просматривают под бинокуляром. Методом прямого
счёта организмов на стекле под микроскопом получали
данные о структуре сообществ.
Крупные организмы просчитывают во всей пробе.
Затем оброст тщательно смывают кисточкой в воду
определенного объема. Подвижные мелкие организмы
(простейшие, коловратки) считают в камере Богорова.
Если в пробе очень много организмов, для подсчета берут не всю пробу.
Для количественного учета водорослей взвесь
смытого в воду определенного объема оброста тщательно перемешивают и берут из нее несколько миллилит56
ров для последующего подсчета. Подсчет производят в
счетной камере Горяева (раздел «Мониторинг фитопланктона»).
Численность водорослей N подсчитывают по формуле
N=V1*n/V2*S,
Где V1 – объем воды со взвесью оброста, V2 – объем
просмотренной части пробы, в которой обнаружено n
клеток водорослей, S – площадь субстрата пробы.
Биомассу водорослей определяют объемным методом. Для вычисления биомассы простейших производят
измерения с помощью окуляр-микрометра.
Объем клетки мкм3 умножают на число особей и
получают значение биомассы. Численность выражают в
единицах клетка/мм2 или млн. клеток/м2, биомассу в г/м2
или мг/м2.
Наибольшее внимание при изучении перифитона
следует уделять анализу микроорганизмов, которые являются первичными поселенцами на субстратах и составляют основу биопленок.
Изучение бактериального населения перифитона
имеет огромное значение для участков, подверженных
органическому загрязнению, где бактериальные орга57
низмы дают вспышку численности. Для идентификации
морфологически различимых форм и отдельных видов
бактерий можно использовать таблицы из «Атласа сапробных организмов».
Перечень типов обрастаний с оценкой их распространенности по глазомерной шкале и указанием массовых видов записывается в рабочий журнал.
Затем проводят интегральный анализ перифитона.
Для этого делают интегральную пробу, добиваясь по
возможности равномерного распределения в ней всех
организмов. Если объем интегральной пробы небольшой, то ее тщательно перемешивают при помощи
двух препаровальных иголок.
При большом объеме пробы, из нее выбирают образцы разных типов обрастаний, объемы которых пропорциональны их распространенности в месте отбора и
тщательно перемешивают на предметном стекле. Из
приготовленной таким способом интегральной пробы
делают препараты для микроскопирования. Препараты
просматривают при разном увеличении до тех пор, пока
не перестанут обнаруживаться новые виды. Обычно достаточно просмотреть 3-4 препарата. Одновременно с
определением видового состава перифитона оценивают
58
частоту встречаемости (показатель обилия) h для каждого вида по глазомерной шкале:
1 – единично (единичные экземпляры в пробе),
2 – очень редко (несколько экземпляров в препарате),
3 – редко (в немногих полях зрения),
5 – нередко (не во всех полях зрения),
7 – часто (в каждом поле зрения),
9 – очень часто (в каждом поле зрения много).
Массовыми видами считаются такие, обилие которых по глазомерной шкале составляет 5–9 баллов.
Если суммировать показатель обилия h по отдельным таксонам (тип, семейство, род) или по функциональным группам (продуценты, консументы, редуценты), то получим численные выражения обилия ∑ h, по
которым можно судить об относительной роли различных групп организмов в биоценозе перифитона.
Методика обработки и определения диатомовых
водорослей представлена в главе «Мониторинг фитопланктона».
С увеличением общего уровня загрязнения в перифитоне происходит постепенное снижение абсолютного
количества консументов и редуцентов, которые в сильно загрязненных органическими веществами реках пол59
ностью определяют состав и структуру перифитонных
сообществ.
Оценка сапробности воды
Для оценки сапробности воды по организмам перифитона рекомендуется применять метод индикаторных организмов Пантле и Букка в модификации Сладечека. Метод представлен в главе «Мониторинг фитопланктона».
7. Статистическая обработка
результатов
Определение качества воды с помощью индекса
Пантле и Букка
Разберем, как следует проводить статистическую
обработку материала на примере фитопланктона. Счетной единицей фитопланктона является клетка. Последовательно в черновик заносятся все определенные виды
водорослей с размерами. Далее по каждому виду рассчитываются средние размеры и водоросли по отделам в алфавитном порядке заносятся в электронные таблицы
(компьютерная программа Excel, Приложение 5). В следующую колонку заносится число клеток каждой водоросли в 3-х камерах. В колонку 4 – средний размер каж60
дой водоросли. В колонке 5 рассчитывается объем каждой водоросли исходя из формы. В колонках 6,7 рассчитываются численность и биомасса каждой из водорослей
(Раздел «Мониторинг фитопланктона»). Далее сначала
суммируются численность и биомасса по отделам, а затем – общая в пробе. Исходя из общей численности и
биомассы рассчитывается Сапробность – по численности
и биомассе соответственно (Раздел «Мониторинг фитопланктона»). По полученному индексу сапробности делается вывод о классе качества воды (Приложение 1).
Использование коэффициентов видового
сходства
Временные и пространственные изменения состава и структуры водных биоценозов можно оценить сравнением двух или нескольких проб. Можно сравнивать
видовой состав сообществ. Для этого используются коэффициенты видового сходства Жаккара (1) и Серенсена (2).
1) К=с/(a+b)-c
2) K=2c/a+b
Где a и b – число видов, обнаруженных в каждом
из двух сравниваемых биоценозов, с – число общих для
них видов.
61
Степень обеднения и показатели
выравненности
При изучении влияния проточности или загрязнения имеет смысл подсчитать степень обеднения видами
по формуле:
f = ((S1–S2)/S1)×100%,
где S1 – количество видов на фоновом (или сравниваемом участке); S2 – то же на загрязненном (или
участке, расположенном ниже).
Важной характеристикой состояния сообществ являются показатели выравненности. Представим себе два
сообщества: оба состоят из 100 особей, принадлежащих
к 10 видам, но распределение 100 особей между 10 видами неодинаково. В одном случае: 91–1–1–1–1–1–1–1–
1–1, а в другом: 10–10–10–10–10–10–10–10–10–10. Это
два примера крайних случаев выравненности: в первом
– минимальная, во втором – идеальная. Таким образом,
получается, что число доминирующих видов различно.
Известно, что число доминирующих видов тем
меньше, чем в более экстремальных условиях находится
экосистема или сообщество. Например, леса в северных
условиях на 90% состоят из 1–2 видов деревьев, тогда
как тропический лес по тем же критериям доминирова62
ния (% от общей численности, либо биомассы какоголибо вида) может иметь более десятка видов доминантов. Вот и в загрязненных водах доминируют 1–2 вида
организмов. Чаще всего для оценки видового разнообразия используют индекс Шеннона-Уивера, рассчитываемый по формуле:
H= –∑Pi log pi,
где Pi – доля особей i-го вида.
Наиболее легкий для вычисления выравненности
(показателя степени доминирования одного вида) индекс Бергера-Паркера:
d = N/Nimax
где N – общая численность; Nimax – численность самого обильного вида
Увеличение индекса показывает увеличение разнообразия и снижение степени доминирования одного
вида, т.е. более лучшее состояние сообщества.
Использование программы Excel для статистической обработки результатов
Для того чтобы оценить связь двух каких-либо показателей (в случае исследования фитопланктона ими
могут быть общая численность и биомасса, биомасса и
63
концентрация азота аммонийного, биомасса и концентрация фосфатов и т.д.) используется корреляционный анализ. Расчет связи двух рядов данных производится в программе Excel: сервис-анализ данных - пакет анализа корреляционный анализ. Программа выдает коэффициент корреляции. Чем он ближе к 1, тем более признаки
соответствуют друг другу.
Для сравнительной оценки качества воды на одной
и той же станции в разные годы используется критерий
Стьюдента. Сравнение 2-х рядов данных: 1-й ряд – данные рассчитанных за несколько месяцев одного года индексов сапробности по Пантле и Буку, 2-й ряд - данные
рассчитанных за несколько месяцев другого года индексов сапробности по Пантле и Буку. Расчет производится
в программе Excel- сервис-анализ данных – пакет анализа – двухвыборочный t - тест с одинаковыми дисперсиями (если в рядах содержится равное число данных) или
двухвыборочный t – тест с различными дисперсиями
(если в рядах содержится различное число данных). Программа выдает значение t Стьюдента и уровень значимости. Разница по качеству воды в сторону ухудшения или
улучшения достоверна при значении уровня значимости
p<0,05.
64
Приложение 1
Классификация качества воды водоемов и водотоков
по гидробиологическим показателям
Класс
Степени
ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
по фитопо зообентосу
планктону,
зоопланктону
Индекс
Отношение общей чисБиотический
сапробности ленности олигохет к обиндекс
по Пантле
щей численности донпо Вудивиссу
и Букку
ных организмов, %
Баллы
<1.00
1-20
10
I
Очень чистые
II
Чистые
1.00-1.50
21-35
7-9
III
Умеренно загрязненные
1.51-2.50
36-50
5-6
IV
Загрязненные
2.51-3.50
51-65
4
V
Грязные
3.51-4.00
66-85
2-3
VI
Очень грязные
>4.00
85-100
РАСЧЕТ ИНДЕКСОВ САПРОБНОСТИ ПО ПАНТЛЕ И БУККУ
0-1
Относительная
численность (вида)
Частота встречаемо-
1-2%
1
3-4%
2
4-10%
3
сти (вида) h
66
10-20%
5
20-40%
7
>40%
9
Приложение 2
Таксономический состав наиболее часто встречаемых видов
фитопланктона
Таксон/автор
Эколого-географическая характеристика
Сапробность
Место-оби- Распротание
стра-нение
Отно-шение
к pH
CYANOPYTA
β
П
к
-
2. A. spiroides Kleb. f spiroides
0−β
П
к
Ал
3. Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs
f. flos-aquae
β−α
П
к
-
β
П
к
Ин
β−α
П
к
Ин
1. Anabaena flos-aquae (Lyngb.) Breb
4. Merismopedia elegans A. Br.
5. M. tenuissima Lemm.
67
6. Microcystis aeruginosa Kütz. emend
Elenk.
β
П
к
Ал
7. Oscillatoria limnetica Lemm. f. limnetica
0−β
П
к
-
8. O. limosa Ag. f. limosa
β−α
Л
к
Ал
9. O. redekei van Goor
β−0
П
к
-
10. Rhabdoderma lineare Schmidle et
Laut. emend. Hollerb. f. lineare
CRYSOPHYTA
β
П
к
-
1. Dinobryon divergens Jmhof
β
П
к
_
2. D. sertularia Ehr.
0
П
к
-
3. Mallomonas acaroides Perty
β
П
к
Ал
4. M. denticulata Matv.
-
П
к
-
5. M. dubia (Seligo) Lemm.
-
П
б
-
0−β
П
к
-
6. M. elegans Lemm.
68
BACILLARIOPHYTA
α
Б
к
Ал
2. A. lanceolata (Breb.) Grun. var.
lanceolata
x-β
О
к
Ал
3. Amphora ovalis (Kütz.) Kütz. var.
ovalis
x-α
Л
к
Ал
β
П
с-а
Ин
5. A. italica (Ehr.) Sim. var italica
0−β
П
к
Ал
6. Asterionella formosa Hass.
0−β
П
к
Ал
β
Э
к
Ал
8. C. placentula Ehr. var. placentula
x-α
О
б
Ал
9. Cyclotella meneghiniana Kütz
α−β
П
к
Ал
β
П
к
Ал
1. Achnanthes hungarica (Grun.) Grun.
4. Aulacosira islandica (O. Müll.) Sim.
7. Cocconeis pediculus Ehr.
10. Cymatopleura elliptica (Breb.) W.
Sm. var. elliptica
69
11. C. solea (Breb.) W. Sm. v. solea
β−α
Л
к
Ал
12. Cymbella lanceolata (Ehr.) Kirch
β
Б
к
Ал
13. C. prostrata (Berk.) Cl.
β
О
к
Ал
14. C. tumida (Breb.) V. H.
15. C. turgida (Greg.) Cl.
16. Diatoma elongatum (Lyngb.) Ag.
β−α
0-β
Б
Л
П
ст
к
к
Ал
Ал
Ин
17. D. vulgaris Bory var. vulgaris
0-β
О-П
к
Ал
18. Fragilaria capucina Desm. var. capucina
β-0
П
к
Ал
β
Л
к
Ал
20. F. crotonensis Kitt.
0-β
П
к
Ал
21. F. ulna (Nitzsch.) Lange-Bert. var.
ulna
x-α
Л
к
Ин
19. F. construens (Ehr.) Grun. f. construens
70
22. F. ulna var. acus (Nitzsch.) LangeBert.
β
П
к
Ал
23. Gomphonema acuminatum Ehr. var.
acuminatum
β
Б
к
Ал
24. G. angustatum Ag. var. angustatum
0
О
б
Ал
25. G. lanceolatum Ehr.
0
Б
к
-
26. Melosira varians Ag.
0−β
П
к
Ал
27. Meridion circulare (Greville) Ag.
x-0
Л
к
Ал
28. Navicula cryptocephala Kütz. var.
cryptocephala
α
Л
к
Ал
0-β
Б
к
30. N. lanceolata Ag. Ehr. var. lanceolata
α
Б
к
Ал
31. N. peregrina (Ehr.) Kütz. var. peregrina
-
Б
к
Ал
32. Neidium productum (W. Sm.) Cl.
0
71
Б
к
-
29. N. gracilis Ehr.
Ин
33. Nitzschia acicularis (Kütz.) W. Sm.
α
П
к
Ал
34. N. gracilis Hantzsch var. gracilis
β
П
к
Ин
35. N. palea (Kütz.) W. Sm.
α
Л
к
Ал
36. Pinnularia microstauron (Ehr.) Cl.
var. microstauron
0
Б
к
Ин
37. Pleurosigma angulatum (Queck.)
W.Sm.
-
П
к
Ин
38. Stauroneis anceps Ehr. var. anceps
β
Л
к
Ин
39. Stephanodiscus agassizensis Hak.et
Kling
0−β
П
к
Ал
40. S. binderanus (Kütz.) Krieg.
β
П
б
-
41. S. hantzschii Grun.
α
П
к
Ал
42. Surirella ovata Kütz.
-
П
к
Ин
72
CRYPTOPHYTA
Cryptomonadales
β−α
П
к
-
1 Ceratium hirudinella (O. F. Müller)
Schränk
0
П
к
Ин
2. Peridinium bipes Stein
0
П
к
-
3. P. cinctum (O. F. M.) Ehr.
0
П
к
-
1. Euglena acus Ehr.
β−α
Л
к
Ин
2. E. viridis Perty
p-α
Л
к
Ин
3. Phacus longicauda (Ehr.) Duj.
β−α
Л
к
Ин
β
П
к
Ал
1.Chroomonas acuta Uerm.
DINOPHYTA
EUGLENOPHYTA
4. Trachelomonas planctonica Swir.
73
CHLOROPHYTA
1. Chlamydomonas pertyi Gorosch.
0−β
Л
к
-
2. Actinastrum aciculare Playf.
β
П
=
-
3. A. hantzschii Lagerh. var. hantzschii
β
П
к
-
4. Characium acuminatum A.Br. in
Kütz.
-
Э
к
-
5. Chlorella ellipsoidea Gren.
-
Л
к
Ин
6. Coelastrum microporum Naeg.
β
П
к
-
7. C. proboscidium Bohl. in Wittr. et
Nordst.
0
П
б
-
8. C. sphaericum Naeg.
-
П
к
Ин
9. Crucigenia quadrata Morren.
-
П
к
-
10. Dictyosphaerium pulchellum Wood.
var. pulchellum
β
П
к
Ин
11. Dispora crucigenioides Printz.
-
Л
б
Ин
74
12. Hyaloraphydium arcuatum Korsch.
-
Л
=
-
13. Monoraphidium arcuatum (Korsch.)
Hind
β
П
к
-
14. M. contortum (Thur.) Kom.-Leng.
β
П
к
-
15. Oocystis borgey Snow
β
П
к
-
16. O. elliptica W.West
-
П
=
-
171. O. lacustris Chod.
0−β
П
к
-
18. Pediastrum boryanum (Turp.) Menegh var. boryanum
β
П
к
Ин
19. P. duplex Meyen var. duplex
β
П
к
-
20. P. tetras (Ehr.) Ralfs
β
П
к
-
21. Scenedesmus acuminatus (Lagerh.)
Chod. var. acuminatus
β
П
к
-
22. S. quadricauda Breb. var. quadricauda
β
Л
к
Ин
75
23. Tetraedron incus (Teiling) G. M
.Smith
β
П
к
-Ал
24. Tetrastrum glabrum (Roll) Ahlstr.et
Tiff.
β
П
к
-
25. Closterium acerosum (Schränk) Ehr.
α
П
к
Ал
Примечание: для эколого-географических характеристик видов и внутривидовых таксонов приняты следующие обозначения:
1 - сапробность: X – ксеносапробный, 0 – олигосапробный, m – мезосапробный, β − β
мезосапробный, α − α –мезосапробный, p – полисапробный;
2 – местообитание: П – планктонный, О – обитатель обрастаний, Б – бентосный, Л –
литоральный, Э – эпибионтный:
3 – распространение: к – космополитный, а – альпийский, с-а – северо-альпийский, б –
бореальный, ст – субтропический, = - вид малоизученный в биографическом отношении;
4 - отношение к pH: Ал – алкафил+алкабионт, Ин – индифферент, Ац –
ацидофил+ацидобионт
76
Фотографии со светового микроскопа
Cymbella ventricosa (Bacillariophyta)
Scenedesmus quadricauda (Chlorophyta)
77
Aphanizomenon flos-aquae (Cyanophyta)
Cymatopleura solea (Bacillariophyta)
78
Fragilaria ulna var. ulna (Bacillariophyta)
Представитель рода Oscillatoria (Cyanophyta)
79
Представитель рода Phacus (Euglenophyta)
Представитель рода Euglena (Euglenophyta)
80
Melosira varians (Bacillariophyta)
Pleurosigma angulatum (Bacillariophyta)
81
Nitzschia acicularis (Bacillariophyta)
Dictyosphaerium pulchellum (Chlorophyta)
82
Фотографии диатомовых водорослей
с электронного микроскопа
Stauroneis anceps
83
Представитель рода Achnanthes
84
Приложение 3.
Систематика и экологическая характеристика (сапробность)
часто встречаемых бентосных организмов
Тип Моллюски (Mollusca)
Тип Кольчатые черви (Annelida)
Класс Bivalvia - двустворчатые
Сем. Pisidiidae
Euglesa henslowana (Sheppard,1823)
Euglesa casertana (Poli, 1791)
Euglesa ponderosa (Stelfox, 1918)
Pisidium amnicum (O.F.Muller,1857)
Neopisidium moitessierianum (Paladilhe,1866)
Neopisidium conventus (Clessin,1877)
Amesoda solida (Normand,1844)
Сем. Dreissenidae
Dreissena polymorpha (Pallas,1771) (o-β)
Класс Gastropoda-брюхоногие
П/кл. Pectinibranchia
Отр. Architaeniogossa
Сем. Viviparidae
Класс Hirudenea – пиявки
Сем. Gljssiphoniidae
Glossiphonia complanata (Linne,1758)
Helobdella stagnalis (Linne,1758)
Тип Членистоногие
Класс Crustaceae – ракообразные
Отр.Amphipoda –– гаммарусы
Gmelinoides fascuatus
Отр. Isopoda
Asellus aquaticus (Linne,1758 ) (α)
Класс Insecta – насекомые
Отр. Odonata - стрекозы
Отр. Coleoptera – жуки
Сем. Haliplidae
Haliplus ruficollis (De Geer,1774)
Сем. Dytiscidae
Gaurodytes bipustulatus (Thoms.)
Отр. Heteroptera-полужесткокрылые, клопы
Отр. Ephemeroptera – поденки
Сем. Ephemeridae
Ephemera vulgata (Linne,1758)
Ephemera lineata (Eaton,1870)
Отр. Plecoptera – веснянки
Сем. Taeniopterygidae
Taeniopteryx nebulosa (Linne, 1758)
Отр. Trichoptera – ручейники
П/отряд Annulipalpia
Сем. Hydropsychidae
Hydropsyche ornatula (McLachlan,1834)
П/отряд Integripalpia
Сем. Molannidae
Molanna angustata (Curtis,1834)
Отр. Diptera – двукрылые
Сем. Chironomidae – лич. комаров-звонцов
Под/сем.Chironominae
Chironomus gr. plumosus (Linne,1758) (p)
Viviparus viviparus (Linne,1758) (β)
Отр.Ectobranchia
Сем. Valvatidae
Valvata piscinalis (O.F.Muller,1774)
Valvata pulchella (Studer,1820)
Valvata trochoidea (Menke, 1857)
Отр.Discopoda
Сем. Bithyniidae
Bithynia tentaculata (Linne,1758)
П/кл. Pulmonata
Отр. Hygrophila
Сем. Lymnaeidae
Lymnea stagnalis (Linne, 1758) (β)
Lymnea ovata (Draparnaud, 1805)
86
Под/сем. Tanypodinae
Procladius choreus (Meigen,1804)
87
Личинка ручейника
Личинки стрекозы бабки
88
Личинка жука водолюба
Жук водолюб
89
Личинка жука плавунца
Жук плавунец
90
Улитковая пиявка с потомством
Улитковая пиявка
91
Пиявка малая ложноконская
Личинка поденки
92
Поденка
Водяной клещ
93
Клоп скорпион водный
Пресноводная гидра
94
Большой прудовик
Моллюски шаровки
95
Прудовики ушковые
Водяной ослик
96
Личинка комара-звонца
Водомерка
97
Приложение 4
Систематика и экологическая характеристика (сапробность)
часто встречаемых зоопланктонных организмов
ROTATORIA
Виды
Сапробная валентность s
Качество вод
Asplanchna priodonta
Bipalpus hudsoni
Brachionus angularis
Br.calyciflorus
Br.diversicornis
Br.guadridentatus
Br.rubens
Br.urceus
Conochilus hippocrepis
Con.unicornis
Euchlanis dilatata
Filinia longiseta
1.0
1.0
2.5
2.5
2.0
2.0
3.25
2.2
1.15
1.3
1.5
1.5
98
ο
ο
β–α
β–α
β
β
α
β
ο
ο
ο–β
ο–β
F.major
Kellicottia longispina
Keratella cochlearis
K.guadrata
Lecane luna
Platyias guadricornis
Polyarthra dolichoptera
P.longiremis
P.major
P.euryptera
P.vulgaris
Rotaria rotatoria
Synchaeta pectinata
Testudinella patina
Trichocerca pusilla
Tr.capucina
Trichotria truncata
2.0
1.25
1.55
1.55
1.55
1.8
1.0
1.0
1.2
1.2
1.85
3.25
1.65
1.85
1.5
1.0
1.2
99
β
ο
β–ο
β–ο
ο–β
β
ο
ο
ο
ο
β
α
β
β
ο
ο
ο
COPEPODA
Виды
Валентность s
Качество вод
Acanthocyclops vernalis
A.viridis
Cyclops strenuus
C.vicinus
Eucyclops macrurus
Eu.serrulatus
Eudiaptomus gracilis
Mesocyclops leuckarti
1.85
1.6
2.25
2.15
1.4
1.85
1.25
1.25
β
β–ο
β–α
β
ο–β
β
ο
ο
CLADOCERA
Виды
Acroperus harpae
Alona affinis
A.quadrangularis
Валентность s
1.4
1.1
1.4
100
Качество вод
ο–β
ο
ο–β
A.rectangula
Bosmina coregoni
B.longirostris
Eurycercus lamellatus
Graptoleberis testudinaria
Macrotrix hirsuticornis
Pleuroxus truncatus
P.aduncus
P.uncinatus
Ceriodaphnia affinis
C.pulchella
C.guadrangula
C.megalops
C.recticulata
Chydorus sphaericus
Daphnia magna
D.cucullata
D.longispina
D.pulex
1.3
0.95
1.55
1.2
1.5
1.75
1.3
1.2
1.4
1.5
1.4
1.15
1.3
1.7
1.75
3.4
1.75
2.0
2.8
101
ο
ο
ο–β
ο
ο–β
ο–β
ο
ο
ο–β
ο–β
ο–β
ο
ο
β
β
a–p
β–ο
β
α
D.hyalina
Diaphonosoma brachyurum
Leptodora kindtii
Limnosida frontosa
Moina macropoda
M.brachiata
M.micrura
Polyphemus pediculus
Scapholeberis mucronata
Sida crystalina
Simocephalus vetulus
1.0
1.4
1.65
1.3
2.75
2.45
2.2
1.3
2.0
1.3
1.5
102
ο
ο
ο–β
ο
α
β–α
β
ο
β
ο
ο–β
Daphnia longispina
Daphnia magna
Bosmina longispina
Ceriodaphnia
104
Daphnia cucullata
Diophanosoma branchioni
105
Cyclops vicinus
Cyclops strenuus
106
Euchlanis dilatata
Rotaria rotatoria
107
SHAPE
\*
Synchaeta pectinata
108
MERGEFORMAT
Lecane luna
109
Keratella quadrata
110
Keratella cochlearis
111
Приложение 5
Количественная проба фитопланктона
Водоем (водоток)
Местонахождение станции
Количество профильтрованной воды - 0,5л
Дата
Прозрачность
Орудие лова – ведро
Температура воды
Наименование вида
№№
п/п
1
1.
2.
3.
2
Bacillariophyta
Stephanodiscus hantzschii
Fragilaria ulna var. ulna
Cyanophyta
Aphanizomenon flosaquae
в 1 м3
Численность,
Биомасса,
тыс.кл./л
мг/л
Число
клеток
в
камерах
3
Размер,
мкм
Объем,
мкм3
4
5
6
7
8
9
1
1
18x9
280x12x10
1145
33600
7
7
13
0,008
0,224
0,232
2.7*1
1.95*1
III
83
6x5
118
553
0,065
Сапробность
sh
S=
567
0,297
Класс
качества воды
2.25*9
2,7+1,95+20,2
5
11
2,26
III
Приложение 6
Карточка первичной обработки пробы зообентоса
(количественная проба)
Водный объект
Пункт
Дата и время отбора пробы
Глубина отбора пробы
Тип донных отложений
Орудие лова
Примечание:
Систематические
группы
при стандартной
обработке
кл. Crustacea
Название
рода,вида
Gmelinoides
fasciatus
1в.
Procladius
сем. Chironomidae choreus
1 в.
Hydropsyche
ornatula
отр. Trichoptera
1в.
Итого:
3
Численность,
экз/м2
Биомасса, % от общей
г/м2
численности
80
0,26
40%
80
0,05
40%
40
0,02
20%
200
0,33
100%
Число групп- 3
Биотический индекс по Вудивиссу – 4
Число видов- 3
Класс чистоты грунтов-I Y
Приложение 7
Количественная проба зоопланктона
Дата отбора
пробы
Время отбора
Водный объект
Пункт
Прозрачность
Температура воды
Количество процеженной воды
Орудие лова
Индексы
сапробности
видов
Индивидуальный
вес(мг)
Keratella quadrata
1.55(ο−β)
0,00151
экз.
в пробе
10
Synchaeta sp.1
Keratella cochlearis
Bipalpus hudsoni
4
1.6(β−ο)
1.0(ο)
0,00049
0,00002
0,00961
1.8(β)
1.2(β)
Наименование
вида
B.longispina Leydig
Chydorus sphaericus
Bunops serricaudata
3
Cop.Cyclopoida
Процент
(%)
312,50
0,47
15,38%
8
1
1
0,25
0,03
0,03
0,63
250,00
31,25
31,25
625,00
0,12
0,00
0,30
0,90
12,31%
1,54%
1,54%
30,77%
0,01354
0,00486
0,01592
27
9
1
0,84
0,28
0,03
1,16
843,75
281,25
31,25
1156,25
11,43
1,37
0,50
13,29
41,54%
13,85%
1,54%
56,92%
0,01382
3
0,09
0,09
93,75
93,75
1,30
1,30
4,62%
4,62%
0,04673
1
0,03
0,03
31,25
31,25
1,46
1,46
1,54%
1,54%
0,00056
4
0,13
125,00
0,07
6,15%
65
2,03
2031,25
17,01
100,00%
1
Nauplii
Биомасса
мг/м3
0,31
1
Cop.Calanoida
Численность
экз.
экз./м3
в литре
1
Итого:
4
3
1
1
9
Коловратки
кладоцеры
циклопоиды
каланоиды
Индекс сапробности по Пантле и Букку
Sб/м=1.55*5+1,6*1+1,0*1+1,8*5+1,2*1/13
S=1.58
Класс качества воды -III
114
9. Список оборудования для отбора проб и
проведения гидробиологических исследований
Фитопланткон
1. Ведро
2. Банки стеклянные или полиэтиленовые емкостью 0,5 л
3. Раствор Люголя
4. Пенициллиновые склянки
5. Мембранные фильтры
6. Колба Бунзена 1 л
7. Насадка для колбы Бунзена
8. Насос Комовского или водоструйный насос
9. Счетная камера Горяева
10.Термометр водный
11.Пипетки глазные
12.Кисточка беличья
13.Этикетки
14.Предметные стекла
15.Покровные стекла
16.Вата
17.Иммерсионное масло
18. Бальзам для приготовления препаратов диатомовых или анилинформальдегидная смола
19.Дистиллированная вода
20.Спирт этиловый
21. Микроскоп типа Биолам или Биомед.
22.Насадка для фотографирования.
Продукция-деструкция органического вещества
1. Диск Секки
2. Батометр
3. Ведро
4. Продукционные склянки светлые и темные
5. Пипетки 1мл, 5мл, 10мл
6. Дистиллированная вода
7. Реактивы (Глава 3)
8. Бумажные фильтры или фильтровальная бумага.
Макрозообентос
1. Дночерпатель Экмана-Бержда
2. Драга
3. Скребок
4. Сачок
5. Ведро
6. Сачок для промывки грунта
7. Банки емкостью 0,5 -1 л
8. Формалин 4%
9. Ванночки для разборки бентоса
10. Препаровальные иглы
11. Пинцеты
12.Чашки Петри
13.Этикетки
14.Предметные стекла
15.Покровные стекла
16.Вата
17.Спирт этиловый
18. Микроскопы типа МБС и Биолам (Биомед)
19.Насадка для фотографирования.
Зоопланктон
1. Ведро
2. Зоопланктонная сеть Апштейна
3. Мерные стаканы 100, 200 и 300 см3
4. Чашки Петри
5. Камера Богорова
6. Штемпель-пипетка
7. Склянки на 50 мл
8. Вата
9. Спирт этиловый
10.Формалин 40%
11.Этикетки
12.Препаровальные иглы
13.Предметные стекла
14.Покровные стекла
15. Микроскопы типа МБС и Биолам (Биомед)
16. Насадка для фотографирования.
Перифитон (см фитопланктон, макрозообентос)
10. Списки определителей
Фитопланктон
1. Асаул З. I. Визначник евгленовых водоро-
стей Украiнськоi РСР. Киев. 1975. 406 с.
2. Вассер С.П., Кондратьева Н.В., Масюк Н.П. и
др. Водоросли. Справочник. Киев: 1989. 405 с.
3. Визначник прiсноводних водоростей УРСР.
Киев. 1965. В. 3. Ч. 1. 366 с.; Киев. 1968. В. 1. Ч. 2.
523 с.; Киев. 1977. В. 3. Ч. 2. 386 с.; Киев. 1978. В.
10. 511 с.; Киев. 1979. В. 6. 498 с.; Киев. 1984. В. 8.
Ч. 1. 511 с.; Киев. 1986. В. 8. Ч. 2. 319 с.
4. Генкал С.И. Атлас диатомовых водорослей
планктона реки Волги. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат. 1992. 127 с.
5. Диатомовые водоросли СССР. Л. 1974. Т. 1.
403 с.
6. Диатомовые водоросли СССР (ископаемые
и современные). Т.2. Л., 1988. Вып. 1. 116 с.; СПб.,
1992. Вып. 2. 125 с.
7. Eленкин
А. А. Синезеленые водоросли
СССР. М.-Л. 1949. 1907 с.
8. Курсанов Л.Н., Наумов Н.А. Определитель
низших растений. М.: Изд-во АН СССР, 1953. Т. 1.
396 с. Т. 2. 310 с.
9. Определитель
пресноводных
водорослей
СССР. В. 4. Диатомовые водоросли / Забелина М.
М., Киселев И. А., Прошкина-Лавренко А. И., Шешукова В. С. М.: Сов. Наука. 1951. 619 с.
10. Определитель
пресноводных
водорослей
СССР. В. 2. Синезеленые водоросли / Голлербах М.
М,, Косинская Е. К., Полянский В. И. М.: Госиздат.
1953. 652 с.
11. Определитель
пресноводных
водорослей
СССР. В. 3. Золотистые водоросли / Матвиенко А.
М. М. 1954. 188 с.
12.Определитель
пресноводных
водорослей
СССР. В. 6. Пирофитовые водоросли / Киселев И.
А. М.: Сов. Наука. 1954. 212 с.
13. Определитель
пресноводных
водорослей
СССР. В. 7. Эвгленовые водоросли / Попова Т. Г.
М.1955. 281 с.
14. Определитель
пресноводных
водорослей
СССР. В. 8. Зеленые водоросли. Класс Вольвоксовые (Chlorophyta; Volvocineae) / Дедусенко-Щеголева Н. Т., Матвиенко А. М., Шкорбатов А. А. М.-Л.:
Изд-во АН СССР. 1959. 230 с.
15. Определитель
пресноводных
водорослей
СССР. В. 5. Желтозеленые водоросли. Xantophyta /
Дедусенко-Щеголева Н. Т., Голлербах М. М. М.-Л.:
Изд-во АН СССР. 1962. 272 с.
16. Определитель
пресноводных
водорослей
СССР. В. 11. (2) Зеленые водоросли. Класс коньюгаты. Порядок Десмидиевые. Chlorophyta: Conjugatophyceae, Desmidiales (2) / Паламарь-Мордвинцева Г.М. Л. 1982. 624 с.
17.Унифицированные методы исследования качества вод. Ч. 3. Методы биологического анализа
вод. М. 1975. 176 с.
18. Унифицированные методы исследования ка-
чества вод. Атлас сапробных организмов. М. 1977.
227 с.
Зообентос
1.
Глухова В. М. Личинки мокрецов
подсемейств Palpomyiinae и Ceratopogoninae фауны
СССР. Л.: Наука, 1979. 230 с.
2.
Жизнь пресных вод СССР. Т. 1. М.; Л.:
Изд-во АН СССР, 1940. 460 с.
3.
Жадин В. И. Моллюски прес-
ных и солоноватых вод СССР' М.: Л.: Изд-во АН
СССР, 1952. 376 с.
4.
З а й ц е в Ф. А. Фауна СССР. Насеко-
мые жесткокрылые. Т. 4. Плавунцовые и вертячки.
М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1953. 377 с.
5.
Л е п н е в а С. Г. Фауна СССР. Ручейни-
ки. Т. 2, вып. 1. М.; Л.: Наука, 1964.
6.
Л е п н е в а С. Г. Фауна СССР. Ручейни-
ки. Т. 2, вып. 2. М.; Л.: Наука, 1966.
7.
Л у к и н Е. И. Фауна СССР. Пиявки. Т.
1. Л.: Наука, 1976. 484 с.
8.
О п р е д е л и т е л ь пресноводных беспо-
звоночных Европейской части СССР Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 511 с.
9.
Панкратова В. Я. Личинки и куколки ко-
маров подсемейства Chironominae фауны СССР
(Diptera, Chironomidae). Л.: Наука, 1983. 296 с.
10. Панкратова В. Я. Личинки и куколки комаров
подсемейства Orthocladiinae фауны СССР (Diptera,
Chironomidae). Л.: Наука, 1970. 344 с.
11. П а н к р а т о в а В. Я. Личинки и куколки ко-
маров подсемейств Podnominae и Tanypodinae фауны СССР (Diptera, Chironomidae). Л.: Наука, 1977.
153 с.
12. П о п о в а А. Н. Личинки стрекоз фауны
СССР. М., Л.: Изд-во АН СССР, 1953. 235 с.
13. С о к о л о в
И. И. Фауна СССР. Паукооб-
разные. Т. 5, вып. 2. Водяные клещи. М.; Л.: Изд-во
АН СССР, 1940. 511 с.
14.
Унифицированные методы иссле-
дования качества вод. Атлас сапробных организмов. М. 1977. 227 с.
15.
Чекановская О.В. Водные малощетин-
ковые черви фауны СССР. М., Л.: Изд-во АН
СССР, 1962. 411 с.
Зоопланктон
1.
Бенинг А. Л. Кладоцера Кавказа. Тбили-
си: Грузмедиздат, 1941.
2.
Б о р у ц к и й Е. В. Определитель сво-
бодноживущих пресноводных веслоногих раков
СССР и сопредельных стран по фрагментам в
кишечниках рыб. М.: Изд-во АН СССР, 1960.
3.
К у т и к о в а Л. А. Коловратки Rotatoria
фауны СССР. М.; Л.: Наука, 1970.
4.
М а н у й л о в а Е. Ф. Ветвистоусые рач-
ки Cladocera фауны СССР. М.; Л.: Наука, 1964.
5.
О п р е д е л и т е л ь пресноводных беспо-
звоночных Европейской части СССР (планктон и
бентос). Л.: Гидрометеоиздат, 1977.
6.
Рылов В. М. Пресноводные Calanoida.
Фауна СССР. Пресноводная фауна. Вып. 1. Определители организмов пресных вод СССР. Л., 1930.
7.
Рылов В. М. Ветвистоусые ракооб-
разные Cladoceral/Жизнь пресных вод СССР. Т. 1.
М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1940.
8.
Рылов В. М. Свободноживущие ве-
слоногие ракообразные Сорероdа// Жизнь пресных вод СССР. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1940. Т. 1.
9.
Рылов В. М. Cyclopoida пресных вод.
Фауна СССР. Ракообразные. Т. 3. Вып. 3. М. — Л.:
Изд-во АН СССР, 1948.
10.
Смирнов Н. Н. Chydoridae фауны мира.
Фауна СССР. Ракообразные. Т. 1. Вып. 2. Л.: Наука,
1971.
11.
Смирнов
Н. Н. Macrothricidae и
Moinidae фауны мира. Фауна СССР. Ракообразные.
Т. 1. Вып. 3. Л.: Изд-во Наука, 1976.
12.
Унифицированные методы исследова-
ния качества вод. Атлас сапробных организмов. М.
1977. 227 с.
Издательство: ООО «Лесная страна»,
107076 Москва, ул. Стромынка, 19, корп. 2,
E-mail: strana@forest.ru
Подписано в печать 12.05.2008 г.
Формат 60х90 1/16. Усл. печ. л.
Тираж 300 экз. Заказ .
Отпечатано с готового оригинал-макета
в типографии ООО “Реклайн“,
424007, г. Йошкар-Ола, ул. Машиностроителей, 117
E-mail: rekline@mail.nnov.ru