ИЗ ОПЫТА ПРОВЕДЕНИЯ УЧЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОПЕРАТИВНОГО МЕТОДА БИОИНДИКАЦИИ КЛАССНОСТИ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД

ИЗ ОПЫТА ПРОВЕДЕНИЯ УЧЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОПЕРАТИВНОГО МЕТОДА БИОИНДИКАЦИИ

КЛАССНОСТИ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД 

Вавилонская Альбина Николаевна, Россия, Белгородская обл., г. Губкин, 

МБУДО «СЮН», педагог дополнительного образования

Станция юных натуралистов города Губкина Белгородской области с 2019 года участвует в общественном мониторинге окружающей среды. По рекомендации регионального детского эколого-биологического центра для мониторинга состояния поверхностных вод округа мы используем Оперативный метод биоиндикации классности качества поверхностных вод Николаева С.Г. 
Изначально метод был разработан для водотоков Волжского бассейна. Далее исследования сотрудников Института пресноводной аквакультуры показали возможность его применения для Донского и Днепровского бассейнов, а также на водотоках Белоруссии и Латвии.
            Быстрое, с помощью Оперативного метода биоиндикации [4] классности качества вод, выявление опасных участков рек с водою 4, 5 и 6 классов и просветительная работа с населением, могут стать первыми шагами к предотвращению возможных эпидемий. Это особенно важно в настоящее время, при резко возросшей миграции населения. 
            Любое негативное воздействие на окружающую среду: загрязнение воздуха, почв, растительности, выпадение радиоактивных осадков, сброс сточных вод на рельеф и другие, в силу замкнутости биотических процессов, неизбежно проявится в виде изменения качества поверхностных вод и, прежде всего, малых и средних рек, сеть которых формирует объем и качество водных масс более крупных рек, озер и водохранилищ. 
В свою очередь, загрязнители, благодаря совершенной гидрологической связи, могут вовлекаться в верхние слои подземных водоносных горизонтов и через гидрологические окна – в напорные водоносные комплексы подземных вод. Таким образом, качество воды сети малых и средних рек является интегральной функцией их самоочищающей способности и хозяйственной деятельности в пределах водосборных территорий. На малых и средних реках и их водосборах проживает значительная часть населения страны [6]. Неизбежный контакт с загрязненными водами водотоков и хозяйственное использование их некачественных вод, во многих случаях могут составлять угрозу здоровью ныне живущих людей, и вызывать опасение за благополучие последующих поколений. Медиками загрязнение поверхностных и подземных вод рассматривается как «бомба замедленного действия». В связи с этим, отслеживание уровня загрязнения речных экосистем является настоятельной необходимостью нашего времени, когда локальные техногенные и антропогенные воздействия на водные объекты приобрели региональный и бассейновый характер. Однако, при всей очевидности необходимости контроля качества воды водотоков, этому вопросу не уделяется должного внимания, ввиду громадности речной сети России и трудностей экономического характера, связанных с высокой стоимостью химического анализа большого числа загрязнителей.
            Начиная с середины прошлого века мировой водоохранной практикой предпочтение все больше отдается биологическому анализу с последующим привлечением, в случае необходимости, химической экспертизы. Из большого арсенала методов биологического анализа наиболее адекватен целям водного мониторинга – метод биоиндикации. Основанный на контроле состояния водных сообществ, постоянно испытывающих весь спектр негативных воздействий, метод биоиндикации позволяет получить интегральную, прямую и потому наиболее объективную оценку последствий антропогенного воздействия. Она фиксирует деградацию водных экосистем даже в том случае, если концентрация загрязнителей не превышает установленных ПДК, а также в тех случаях, когда воздействие было значительно раньше времени обследования и носило разовый характер [1]. 
В основе Оперативного метода биоиндикации классности качества поверхностных вод Николаева С.Г. лежит зависимость видового состава крупных донных беспозвоночных от уровня загрязнения речной воды. В качестве биоиндикаторов используют организмы, широко распространенные в водоемах Центральной России: червей, губок, моллюсков, ракообразных, личинок насекомых (ручейников, стрекоз, веснянок и др.). Среди них для целей биоиндикации авторами выбраны наиболее характерные таксоны, т. е. конкретные представители систематических групп беспозвоночных, наличие которых в донных отложениях отчетливо характеризует уровень загрязнения воды. В качестве индикаторных групп выступают как отдельные виды, так и таксоны более высокого ранга. Это объясняется тем, что организмы одного таксона, рангом более высокого, чем вид, могут иметь практически одинаковую чувствительность к загрязнениям и, таким образом, также служить в качестве биоиндикаторов загрязнения. 
Многие индикаторные организмы представлены насекомыми, находящимися в личиночной стадии. Поэтому для обследования реки выбираются периоды либо до вылета насекомых, либо после вылета. Мы выбрали период до вылета насекомых – конец мая, начало июня.
Преимуществами метода являются: малозатратностъ, оперативность, большая объективность и простота интерпретации получаемых оценок качества воды, легкость распознавания индикаторных организмов за счет использования специального Атласа-определителя, сопоставимость получаемых оценок с системами сапробности и трофности вод, а также с хозяйственной значимостью поверхностных вод по санитарно-гигиеническим нормам.          
            Как одно из сообществ водных экосистем, бентос не только информативнее, в индикаторном смысле, но и превалируют в биотических процессах речных экосистем над планктонными и другими сообществами. Распределение донных макробеспозвоночных в реках приурочено к определенным местообитаниям - биотопам, тип которых определяется скоростью течения, глубиной, особенностями грунта, наличием растительности и другими факторами. Самыми обычными для малых, средних и больших водотоков являются биотопы: песчаные, заиленные или каменистые мелководья; крупнопесчаное или илистое дно середины реки; погруженная в воду древесина; участки в различной степени, заросшие погруженной, плавающей и воздушно-водной растительностью.
Первейшая задача обследования реки состоит в том, чтобы обнаружить или убедиться в отсутствии именно индикаторных таксонов донных гидробионтов, указанных в перечне, изображения которых приведены в Атласе-определителе [4].                     
            Оценка качества водотока в целом производилась нами путем сопоставления оценок качества воды нескольких обследованных участков течения.
            Водоток обследовался нами на всем протяжении через равные интервалы. При исследовании мы исключили облов мощных зарослей водной растительности и проводили обследование участка выше по течению от них. При обследовании каждого намеченного участка водоёма обращали внимание на состояние прилегающей территории.
            На каждом участке для получения представления о наличии индикаторных гидробионтов макрозообентоса нами обследовались различные биотопы: грунт водотока, отложения илов, топляки.
            В разных биотопах делали по несколько обловов макрозообентоса до получения полной уверенности в наличии или отсутствии индикаторных таксонов качества вод. Чтобы четко представлять предмет поиска, прежде чем начать отлов гидробионтов, внимательно ознакомились с их описанием и Атласом-определителем индикаторных таксонов [2,5]. Для сбора мы использовали гидробиологический сачок с длинной ручкой. 

Рис. 1.   Перед выходом «в поле». 
            Живые организмы легче обнаружить и выбрать, поэтому разбор собранного материала проводили сразу после облова биотопа.
            При отлове организмов мягкого грунта сачок, слегка вдавливали в грунт и перемещали против течения. Отобранный грунт промывали непосредственно в сачке, прополаскивая до полного просветления промывных вод. Весь оставшийся в сачке материал переносили в кювету для выборки организмов на месте.
            В результате обследования створа нами собрано множество различных гидробионтов. Среди них мы выделяли индикаторные, приведенные в перечне Шкалы классности качества вод  и Атласе-определителе, и составляли список обнаруженных индикаторных таксонов, придерживаясь их формулировок по Перечню.
Имея список обнаруженных таксонов, определение класса качества вод проводили в следующей последовательности. В заранее подготовленную таблицу вносили список обнаруженных индикаторных таксонов. По каждому обнаруженному таксону делали отметку о возможности обитания во всем диапазоне классов в соответствии  со Шкалой качества вод. Обнаруженный таксон  может существовать (смотрим по Шкале классности) в водах нескольких классов качества. Следовательно, во вспомогательную таблицу в строке этого таксона вносили по одной отметке в соответствующие  классы, согласно Методическим рекомендациям.
            Если обнаружен один или несколько видов, перечисленных в названии одного таксона, например: ручейники «Нейреклипсис, Моланна, Брахицентрус», ручейники «Гидропсиха, Анаболия» или стрекозы «Красотка и Плосконожка», то в классах обитания такого таксона делали только по одной отметке. 
            Если удалось отловить несколько особей одного таксона, в таблице делали только по одной отметке в каждом классе, а не по числу пойманных особей.
            По окончании внесения отметок обнаружения таксонов, в каждом классе вспомогательной таблицы  подсчитываем число отметок, умножаем на величину индивидуальной классовой значимости и получаем суммарную индикаторную значимость таксонов в каждом классе. Принадлежность обследованного участка водоёма к определенному классу качества вод определяется по максимальной суммарной значимости в ряду с 1 по 5 классы. 
            Иногда этот ряд бывает неполный, когда в сборах отсутствуют индикаторные таксоны 1, 2 или 5 классов. Это нормально, главное, чтобы ряд значений суммарной индикаторной значимости был непрерывным. Если в ряду два соседних класса имеют близкие по величине значения наибольших суммарных значимостей с разницей меньше 15%, в этом случае качество воды рассматривается как переходное между этими классами.
            В результате проведённых исследований в 2020 году было определено 17 таксонов – индикаторов макрозообентоса, относящихся к различным классам качества воды. 

Анализ таблицы и рисунка говорит, что наибольшее разнообразие гидробионтов реки Осколец наблюдается среди таксонов 3 класса качества воды.
            Определён количественный состав индикаторных гидробионтов на исследуемых участках реки Осколец.

Анализ видового состава организмов макрозообентоса и расчет суммарной классовой значимости для обнаруженных индикаторов, дают возможность сказать, что участки №1 и №2 реки Осколец занимают промежуточное положение между третьим и четвёртым классами качества вод и характеризуются наибольшим видовым разнообразием макрозообентоса и небольшой разницей в численности отдельных видов. Участок 3 относится к 4 классу качества, то есть наиболее загрязнённый. Качество воды на этом участке можно охарактеризовать как переходное между пятым и четвертым классами, то есть вода грязная, способная принести вред здоровью человека даже при купании. Полученные результаты показывают, что антропогенная нагрузка, влияющая на качество воды остается большой, так как водоемы находятся недалеко от населенных пунктов и сельхозугодий, что способствует ухудшению качества воды.
            Оперативный метод биоиндикации классности качества вод позволяет быстро определить качество воды любого водоёма. Результаты работы имеют практическое значение для ведения системы муниципального и регионального мониторинга водных объектов и обоснования природоохранных мероприятий.


            Список литературы
1.     Биоиндикация малых рек // Зелёные острова, № 1, 1998. С.-20
2.     Мамаев Б.М. Школьный атлас-определитель насекомых. – М.: Просвещение, 1985. 
3.     Методические рекомендации по проведению экологического практикума - М., 2006.
4.     Николаев С.Г., Смирнова Л.А., Извекова Э.И. Оперативный метод биоиндикации классности качества поверхностных вод. Методические указания. - Институт пресноводной аквакультуры, М, 2017,61 с.
5.     Определитель пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 
6.     Проблемы сохранения, защиты и улучшения качества природных вод / Отв. Ред. А.А.Буреновская. – М.: Наука, 1982. – 172 с. 
7.     Экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие / Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Академический проект, 2005. – 416 с.

Фотоматериалы