Биодиагностика антропогенной нагрузки на водные экосистемы старичных водоёмов в пойме реки Хопёр по состоянию их макрофитов и двустворчатых моллюсков
Объектами исследования в работе являлось изучение экологического состояния трех озер-стариц Хопёрского государственного природного заповедника. Целью данной работы являлась биодиагностика антропогенной нагрузки на водные экосистемы старичных водоёмов в пойме реки Хопёр по состоянию их макрофитов и двустворчатых моллюсков.
В качестве методов биоиндикации использовались методы, основанные на изучении: характеристик растительности (определение индекса сапробности, расчета индексов биоразнообразия и др.); состояния здоровья моллюсков (оцениваемое путем их тестирование по разработанному в НИЦЭБ РАН методу функциональной нагрузки), обитающих в исследуемых озерах заповедника. По методу биоиндикации по состоянию макрофитов установлено, что все три старичных озера имеют 3 класс загрязненности. По результатам тестирования моллюсков установлено, что экологический статус Большого Голого озера находится между хорошим и посредственным, а озера Ульяновское и Малое Голое относятся к экологическому статусу – посредственные. Сравнительный анализ полученных результатов показал, что использование совершенно разных методов биоиндикации привело к практически аналогичным оценкам экологического статуса старичных озер, что, на наш взгляд, является дополнительным аргументом достоверности полученных оценок.
Из-за возрастающего воздействия на окружающую природную среду увеличивается контроль ее состояния – обеспечение здоровья среды. Здоровье среды предполагает ее состояние (качество), которое способно обеспечить здоровье человека и других видов живых существ. Исходя из этого, возникает необходимость разработать различные системы его оценки. В современных условиях мы обладаем огромным потенциалом для того, чтобы выявить различные эффекты воздействий на качество окружающей среды. Существует несколько проблем, одна из них не в том, чтобы разработать новые методы, а создать новые методологии, которые могли бы обеспечивать критерии того, как сделать правильный выбор. С помощью методологии оценки здоровья представляется возможным найти путь для выполнения этой задачи.
Невозможно определять все известные и искать неизвестные виды загрязнителей воды, биологические объекты реагируют на все виды загрязнений независимо от их природы и дают интегральный показатель качества воды как среды обитания (Макрушин, 1974).
Контроль за состоянием качества поверхностных вод в первую очередь важен для разработки эффективных мер по их использованию и для принятия управленческих решений относительно водных ресурсов (Семенченко, 2011). Для качественного управления водными ресурсами, существует необходимость оценивать в полном объеме состояние (здоровье) акватории. На данный момент существуют различные методы: биологический, химический, физический и санитарно-микробиологический анализ, эти методы не позволяют полно оценить уровень антропогенной нагрузки на окружающую среду. Поэтому для того, чтобы оценить экологическое состояние среды в полном объеме, необходимо использовать несколько методов анализа одновременно.
Контроль качества вод, определение эффективности самоочищения загрязнённых вод, обоснование мероприятий по охране природных вод и выяснение их пригодности для питьевого и промышленного водоснабжения, для рыбохозяйственных и других целей требуют планомерного применения и совершенствований методов анализа вод. Биологическим методам по праву принадлежит первое место (Макрушин, 1974). В настоящее время разработке и развитию биологических методов оценки состояния (здоровья) экосистем водных акваторий имеет приоритетное значение, так как именно от здоровья экосистемы зависит ее способность поддерживать на постоянном уровне физико-химический состав воды и, в конечном счете, обеспечивать, таким образом, устойчивость экосистемы. Именно поэтому, в частности, в комплексном экологическом мониторинге состояния окружающей среды гидробиологический мониторинг водных объектов является важной составляющей, так как непосредственно отражает биологический эффект загрязнения водной среды.
Kolkwitz и Marsson (1902, 1908) разработали основные принципы биоиндикации, также были введены такие понятия, как сапробность и биологическое самоочищение вод. В дальнейшем благодаря работам Pantle, Buck (1955), Sladecek (1965) и Zelinka, Marvan (1966) была разработана методология системы сапробности. С помощью биоиндикации можно проводить мониторинг поверхностных вод и оценивать качество воды.
Результаты мониторинга требуют перевода научных данных в управленческие решения относительно водного ресурса. Подход, основанный на анализе биологических и других экологических данных, позволяет существенно облегчить их использование в системе управления.
Большое значение для мониторинговых исследований имеет изучение водной растительности и бентоса на заповедных территориях, поскольку здесь минимизировано антропогенное воздействие, а полученные в таких условиях результаты можно использовать как фоновые. Проведенные исследования были выполнены в летний период (июль-август) с 2010 по 2018 гг. на территории ФГБУ Хопёрского государственного природного заповедника. В данной работе представлены результаты экспериментального исследования за 2017 г. как один из методов исследования и результаты, полученные в ходе тестирования за 2018 г.
В настоящее время возникает проблема усиления антропогенной нагрузки на левобережную часть водоемов, в частности на Большом Голом озере (БГО) оборудован пляж, что привлекает большое количество отдыхающих, вдоль Малого Голого озера (МГО) проходит маршрут экологической тропы (Маршрут №1), в 10 м от оз. Ульяновское проходит грунтовая дорога, по которой в летнее время проезжает большое количество транспорта. Из общих соображений ясно, что это может оказывать отрицательное влияние на рост уникальной флоры водоемов и состояние их бентоса.
Исходя из этого, представляется актуальным изучение характеристик растительности и состояния здоровья моллюсков, обитающих в водоемах Хопёрского государственного природного заповедника.
Новизна работы заключается в том, что в целях комплексной оценки состояния старичных водоемов Хопёрского государственного природного заповедника в ней впервые используются разные методологические подходы: оценка состояния водоемов делается как по состоянию биоразнообразия их макрофитов (характеризующей продукционную способность водоема), так и функционального состояния двустворчатых моллюсков (характеризующих состояние организмов-деструктуров водоема).
Цель работы: провести биодиагностику экологического состояния экосистем 3-х старичных озер в пойме реки Хопёр по состоянию их макрофитов и двустворчатых моллюсков.
Задачи исследований:
1)Провести рекогносцировочное описание водоемов, включающее:
– анализ имеющихся литературных данных об экологическом состоянии озер-стариц Хопёрского государственного природного заповедника;
– фитоценотические сообщества изучаемых водоёмов;
– оценку качества воды по структурным параметрам их сообществ макрофитов;
– наличие двустворчатых моллюсков.
2) Дать оценку экологического состояния озер-стариц Хопёрского государственного природного заповедника по физиологическому состоянию (здоровью) обитающих в них двустворчатых моллюсков путем их тестирования по методу функциональной нагрузки.
3) Оценить экологический статус исследуемых озер по состоянию сообщества их макрофитов и функциональному состоянию двустворчатых моллюсков.
Апробация
Материалы выпускной квалификационной работы были изложены на Международном и межрегиональном молодежном Биос-форуме и Биос-олимпиаде Санкт-Петербурга (2012-2015 гг.), на Международной студенческой научно-практической конференции РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева (2014-2017 гг.), на Международной научно-практической конференция «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (2013-2016 гг.). По направлению опубликовано 8 работ (из них 1 в соавторстве), из них по теме исследования-1 работа.
В заключение хотелось бы поблагодарить своего научного руководителя д.т.н. профессора Холодкевича С.В. и сотрудников лаборатории биоэлектронных методов геоэкологического мониторинга НИЦЭБ РАН к.б.н. Шарова А.Н. и с.н.с. Куракина А.С. за неоценимую помощь в освоении и практическом использовании в полевых и лабораторных условиях инновационных биоэлектронных методов и технологий оценки состояния экосистем акваторий. Также выражаем глубокую благодарность администрации и сотрудникам Хоперского государственного природного заповедника в лице Карпова Н.А., заместителя директора по научно-исследовательской работе, за помощь в обеспечении материально- техническим оборудованием и Печенюк Е.В. за ценные указания при подготовке к полевым работам.
Алекин, О.А. Эвтрофирование озер/ О.А. Орлов. – Водные ресурсы, № 4, 1979. – 56с.
Биомониторинг состояния окружающей среды: учебное пособие / И.С. Белюченко, Е.В. Федоненко, А.В.Смагин; Под.ред. проф. И.С. Белюченко, проф. Е.В. Федоненко, проф. А.В. Смагина. – Краснодар: КубГАУ, 2014. – 153 с..
Бирюков, В.И. Гидрологический режим р. Хопёр в Хопёрском заповеднике // Проблемы мониторинга природных процессов на особо охраняемых природных территориях . : . Изд. ВГПУ, Воронеж – 2010. – С. 18-21.
Бирюков, В.И. Погодно-климатическая характеристика Хопёрского заповедника / В.И. Бирюков // Проблемы мониторинга природных процессов на особо охраняемых природных территориях. :Изд. ВГПУ, Воронеж – 2010. – С. 18-21.
Боголюбов, А.С., Засько, Д.Н. Методика рекогносцировочного обследования малых водоемов: Методическое пособие / /М.: Экосистема, 1998. -13 с.
Винберг, Г.Г. Успехи лимнологии и гидробиологические методы контроля качества внутренних вод // Научные основы контроля качества вод по гидробиологическим показателям / Тр. Всесоюз. конф. Москва, 1-3 ноября 1978 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. С. 17-45
Виноградов, Б.В. Растительные индикаторы и их использование при изучении природных ресурсов/ Б.В.Виноградов.- М., Наука, 1964.
Гигевич, Г.С., Власов, Б.П., Вынаев, Г.В. Высшие водные растения Беларуси // – Изд. Минск, 2001. – 68 с.
Дубянский, А.А. Геология и подземные воды северной части Воронежской области/ А.А. Дубянский. – Воронеж, 1959. – 215 с.
Дубянский, А.А. Гидрогеологические районы Воронежской области / А.А. Дубянский. – Воронеж, 1956. – 256 с.
Зобова, А.М. Гидрохимические исследования пойменных озер Хопёрского заповедника, состояние особо охраняемых природных территорий Европейской части России: Сборник научных статей, посвященный 70-летию Хопёрского заповедника (пос. Варварино), Воронежская область,20-23 сентября 2005 г.) // Изд. ВГУ.2005.-C. 36-50.
Кокин, К.А. Экология высших водных растений/ К.А.Кокин. – М.:Изд-во МГУ, 1982. – 160 с.
Кузнецов, С.И. Микрофлора озер и ее геохимическая деятельность/ С.И.Кузнецов. – Л.: Наука, 1970. – 124 с.
Кузнецова, Т.В., Сладкова, С.В., Холодкевич, С.В. Оценка функционального состояния раков в нормальной и токсической среде кардиоактивности биохимическим показателям гемолимфы // Журнал эволюционной биохимии и физиологии.- 2010. Т.46, № 3-С.203-210.
Макрушин, А. В. Биологический анализ качества вод / под ред. Г. Г. Винберга. ñ Л. : АН СССР, 1974. ñ 60 с.
Моисеенко Т.И. Водная токсикология: Теоретические и прикладные аспекты / Ин-т водных проблем РАН. – М.: Наука, 2009
Наблюдение рек: пособие для проведения общественного экологического мониторинга. -: Друзья Балтики / Коалиция Чистая Балтика, Спб.2015. – 32 с.
Папченков, В.Г. Картирование растительности водоемов и водотоков.// Гидроботаника: Методология, методы. – Рыбинск,2003 б.-С.132-136.
Папченков, В.Г. О классификации макрофитов водоемов и водной растительности/ В.Г. Папченков. – Экология, № 6, 1985.
Папченков, В.Г., Щербаков, А.В., Лапиров, А.Г. Основные гидроботанические понятия и сопутствующие им термины// Рязань, Сервис, 2003. – 251 c.
Печенюк, Е.В. Динамика видового состава растительности мелководий пойменного водоема. Проблемы мониторинга природных процессов на особо охраняемых природных территориях: материалы международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию Хопёрского государственного природного заповедника. – Воронеж: ВГПУ, 2010. – С. 81-84
Печенюк, Е.В. Дополнение к анализу флоры гидрофитов Хопёрского государственного природного заповедника. Состояние, изучение и сохранение заповедных природных комплексов лесостепной зоны: Сборник научных статей, посвященный 65-летию Хопёрского государственного природного заповедника// ВГУ. 2000. – С.57-60
Печенюк, Е.В. Пойменные водоёмы Хопёрского заповедника в засушливом 2009 г. // Проблемы мониторинга природных процессов на особо охраняемых природных территориях (Материалы международной научно-практической конференции, посвящённой 75-летию Хопёрского государственного природного заповедника), Воронеж. Изд. ВГПУ, 2010. – С. 84-87.
Печенюк, Е.В. Развитие водоёмов в пойме реки Хопёр // Состояние особо охраняемых природных территорий Европейской части России: (сборник научн. статей, посвящённый 70-летию Хопёрского государственного природного заповедника). – Воронеж, 2005. С. 59-64.
Печенюк, Е.В. Флора водоемов участка поймы р. Хопёр, природные ресурсы заповедных территорий перспективы их охраны в условиях ускоренного научно-технического прогресса/Е.В.Печенюк. Воронеж//, «Коммуна»,1986.-19с.
Подколзина, Е.С. Классификация высшей водной растительности озер Хопёрского государственного природного заповедника: Актуальные проблемы экологии и природопользования= The Urgent Ecological and Environmental Management Problems: сборник научных трудов Международной практической конференции, Москва, 2-4 апреля 2015 г.) //М.2015.-C. 280.
Распопов, И.М. Высшая водная растительность больших озер Северо- Запада СССР/И.М. Распопов. – Л., 1985.
Распопов, И.М. Макрофиты, высшие водные растения (основные понятия). – Тез. 1 Всесоюзн. конф. «Высшие водные и прибрежно-водные растения», Борок, 1977.
Распопов, И.М. О применении водолазной аппаратуры при изучении водной растительности заливов Северной Ладоги. – В сб. «Биология внутренних водоемов Прибалтики», М.-Л., Из-во АН СССР, 1962.
Распопов, И.М. Об основных понятиях и направлениях гидроботаники в Советском Союзе. – Успехи современной биологии, № 3, том 55, 1963.
Садчиков, А.П., Кудряшов, М.А. К88 Экология прибрежно-водной растительности (учебное пособие для студентов вузов). – М.: Изд-во НИА-Природа, РЭФИА, 2004. – 220 с.: 15 ил.
Свириденко, Б.Ф. Флора и растительность водоемов Северного Казахстана/Б.Ф. Свириденко. – Омский педагогический ун-т, Омск, 1997.
Семерной, В.П. Санитарная гидробиология: Учеб. пособие по гидробиологии. 2-е изд., перераб. и доп. Яросл. гос. ун-т. / В.П.Семерной. -Ярославль, 2002. 147 с.
Семенченко, В. П. Экологическое качество поверхностных вод / В. П. Семенченко, В. И. Разлуцкий. – 2-е изд., испр. -Минск : Беларус. навука, 2011. – 329 с. – ISBN 978-985-08-1335-0.
Фортунченко Л.А. Двустворчатые моллюски в экосистемах водоёмов / Л.А. Фортученко, Ю.А. Фортученко, Е. Терзи [та ін.] // Причорноморський екологічний бюлетень. – 2007. –№1. – С. 153-155.
Холодкевич С.В. Биоэлектронный мониторинг уровня токсичности природных и сточных вод в реальном времени // Экологическая химия. 2007. № 16 (4).
Холодкевич С.В., Иванов А.В., Корниенко Е.Л., Куракин А.С., Любимцев В.А. Биоэлектронный мониторинг поверхностных вод // Мир измерений. 2011. № 10. С. 6-13.
Холодкевич С.В. Комплексное обеспечение химической безопасности водоснабжения населения городов для предотвращения и минимизации последствий чрезвычайных ситуаций (на примере Санкт-Петербурга) // Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности: 05.26.02 – безопасность в чрезвычайных ситуациях (химическая технология). СПб, 2006. 301 с.
Холодкевич С.В., Шаров А. Н., Чуйко Г. М., Кузнецова Т. В., Гапеева М. В., Ложкина Р. А. Оценка качества пресноводных экосистем по функциональному состоянию двустворчатых моллюсков // Водные ресурсы, 2019, том 46, № 2, с.214-224.
Curtis T.M., Williamson R., Depledge M.H. Simultaneous, long-tern monitoring of valve and cardiac activity in the blue mussel Mytilusedulis exposed to copper // Mar. Biol. 2000. V. 136. P.837-846.
Depledge M.H., Aagaard A., Gyorkos P. Assessment of trace metal toxicity using molecular, physiological and behavioral biomarkers // Marine Pollution Bulletin. – 1995. – V. 31, № 1–3. – P. 19–27.
Kholodkevich S.V., Ivanov A.V., Kurakin A.S., Kornienko E.L., Fedotov V.P., Real time biomonitoring of surface water toxicity level at water supply stations // Journal of Environmental Bioindicators, 2008, V. 3, № 1, p. 23-34.
Kholodkevich S.V., Kuznetsova T.V., Lehtonen K.K., Kurakin A.S. Experiences on ecological status assessment of the Gulf of Bothnia different sites based on cardiac activity biomarkers of caged mussels (Mytilus edulis) // ICES Annual Science Conference 2011, 19-23 September, Gdansk, Poland. http://www.ices.dk/products/CMdocs/CM-2011/R/R2011.pdf. 12 p.
Kolkwitz R., Marsson M. Grundsaze fur die biologische Beurteilung des Wassers nach seiner Flora und Fauna // Mitttt a. d. Kgl.Pruungsanstalt f. Wasservers. und Abwasserbeseitigung zu Berlin. – 1902. – Vol. 1. – P. 33-72.
Kolkwitz R., Marsson M. Ekologie der pflanzlichen Saprobien // Ber. Deutsch. Bot. Ges. -1908. – Vol. 22. – P. 505-519.
Pantle R., Buck H. Die biologische Uberwachung der Gewasser und die Darstellung der Ergebnisse // Gas- und Wasserfach. – 1955. -Bd. 96, H. 18. – S. 640.
Raunkiaer C. The life forms of plants and statistical plant geography. Oxford: Clarendon Press, 1934. 632 p.
Sladecek V. The future of the saprobityty system // Hydrobiologia. – 1965. -Vol. 25. – P. 3, 4.
Zelinka M., Marvan P. Bemerkungen zu neuen Methoden der saprobiolo¬gischen Wasserbeurteilung // Verhandlung Int.
http://neobionika.ru/ekolognapravlenie/149.html – материалы лекции Методы экологических исследований. Качество воды в реке, 28 мая 2017.
Hoperzap.ru– сайт Хопёрского государственного природного заповедника.
http://refleader.ru/jgebewrnapolyfs.html- материалы доклада Эколого-биологическое состояние пойменных озёр Хопёрского государственного природного заповедника, 05 сентября 2015.
http:// www.iso.org/ iso/en/CatalogueListPage. CatalogueList? COMMID=3729 – список биосенсорных организмов и тестовых реакций [Электрон.док.] / ИСО // Официальный сайт ИСО.
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.9 (66 отзывов)
4.2 (5 отзывов)
5 (91 отзыв)
4.9 (826 отзывов)
4.6 (30 отзывов)
4.9 (35 отзывов)
4.8 (40 отзывов)
4.3 (248 отзывов)
4.6 (92 отзыва)
