Гидроэкология
Предмет и задачи гидроэкологии. Вода как среда обитания. Общая характеристика гидросферы. Круговороты веществ. Основные экологические законы. Антропогенное воздействие на гидросферу. Охрана и защита водных ресурсов. Мониторинг водных объектов Беларуси.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | учебное пособие |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.10.2023 |
| Размер файла | 2,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Различают валовую и чистую первичную продукцию. Под валовой первичной продукцией понимается все количество образовавшегося в ходе фотосинтеза органического вещества. Под чистой продукцией понимается та часть новообразованного органического вещества, которая остается поле трат на обмен и которая остается непосредственно доступной для использования другими организмами в воде в качестве пищи.
Продукцию в экосистеме можно считать производной от биомассы. С другой стороны, сама биомасса сохраняется благодаря продукции. Если сравнить различные экосистемы по соотношению продукции и биомассы (P/B-коэффициенты), видно, что чистая продукция на единицу биомассы выше в водных экосистемах, чем в наземных.
Кроме вышеперечисленных факторов, в любом водоеме наблюдается изменение продуктивности по вертикали в результате изменения освещенности. Глубину, на которой валовая продукция фитопланктона уравновешивается тратами на дыхание, называют компенсаторным горизонтом. Выше чистая продукция положительна, ниже ? отрицательна. При высокой освещенности и прозрачности воды в поверхностном слое часто наблюдают явление фотоингибирования - снижения фотосинтеза.
Вторичная продукция определяется как скорость образования новой биомассы гетеротрофными организмами. В отличие от растений бактерии, грибы и животные не способны синтезировать необходимые им сложные, богатые энергией соединения из простых молекул. Они растут и получают энергию, потребляя растительное вещество либо прямо, либо опосредованно - поедая других гетеротрофов. Растения, первичные продуценты, составляют в сообществе первый трофический уровень. На втором находятся первичные консументы; на третьем - вторичные консументы (хищники).
13.9. Пищевые цепи и экологические пирамиды
Внутри экологической системы органические вещества создаются автотрофными организмами (например, растениями). Растения поедают животные, которых, в свою очередь, поедают другие животные. Такая последовательность называется пищевой цепью; каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем (греч. trophos «питание»).
Организмы первого трофического уровня называются первичными продуцентами. На суше большую часть продуцентов составляют растения лесов и лугов; в воде это, в основном, зелёные водоросли. Кроме того, производить органические вещества могут синезелёные водоросли и некоторые бактерии.
Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего трофического уровня - вторичными консументами и т. д. Первичные консументы - это травоядные животные (многие насекомые, птицы и звери на суше, моллюски и ракообразные в воде) и паразиты растений (например, паразитирующие грибы). Вторичные консументы - это плотоядные организмы: хищники либо паразиты. В типичных пищевых цепях хищники оказываются крупнее на каждом уровне, а паразиты - мельче.
Существует ещё одна группа организмов, называемых редуцентами. Это сапрофиты (обычно, бактерии и грибы), питающиеся органическими остатками мёртвых растений и животных (детритом). Детритом могут также питаться животные - детритофаги, ускоряя процесс разложения остатков. Детритофагов, в свою очередь, могут поедать хищники. В отличие от пастбищных пищевых цепей, начинающихся с первичных продуцентов (то есть с живого органического вещества), детритные пищевые цепи начинаются с детрита (то есть с мёртвой органики).
В схемах пищевых цепей каждый организм представлен питающимся организмами какого-то определённого типа. Действительность намного сложнее, и организмы (особенно, хищники) могут питаться самыми разными организмами, даже из различных пищевых цепей. Таким образом, пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые сети.
Пищевые сети служат основой для построения экологических пирамид. Простейшими из них являются пирамиды численности, которые отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне. Для удобства анализа эти количества отображаются прямоугольниками, длина которых пропорциональна количеству организмов, обитающих в изучаемой экосистеме, либо логарифму этого количества. Часто пирамиды численности строят в расчёте на единицу площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах).
13.10. Сукцессии
Сукцессия - последовательная смена биоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории (биотопе) под влиянием природных факторов, в том числе внутренних противоречий развития самих биоценозов, или воздействия человека. Ныне, как правило, наблюдается в результате сложного взаимодействия природных и антропогенных факторов. Конечным результатом сукцессии являются более медленно развивающиеся климаксовые и узловые сообщества. Выделяют сукцессию вековую, или циклическую. Это обратимая динамика клишксовой экосистемы, возникающая в результате ее внутреннего развития. К вековой сукцессии относится и условно обратимая многолетняя динамика экосистем, связанная с циклами их надсистем - изменениями солнечной активности, климатическими флуктуациями и т.п..
Одна из концепций сукцессии озерных экосистем предполагает, что озера проходят последовательно разные трофности, начиная с олиготрофности. Последней стадией является эвтрофия, затем озеро замещается болотом и, наконец, сушей. Эта концепция получила название старения озер. Теории сукцессии озер основывались на ярких примерах сукцессии маленьких горных водоемов и под влиянием развития идей сукцессии для наземных биоценозов. Тем не менее, сукцессия и климакс обоснованы теоретически для озер не так хорошо, как для экосистем суши. Фактически, рассмотрение озер мира приводит к выводу, что идея изменения от олиготрофности к эвтрофности через мезотрофность является только одним возможным путем развития озера.
В действительности, два главных фактора контролируют эвтрофирование озера:
§ средняя глубина озера;
§ размеры и плодородие его бассейна.
Скорость, с которой озеро движется к эвтрофности, определяется колебаниями местных климатических условий, особенно температурой и осадками. Существуют палеолимнологические свидетельства того, что озеро может становиться эвтрофным и возвращаться к олиготрофии. Этот цикл может повторяться несколько раз.
13.11 Критерии оценки качества вод по данным гидробиологического анализа
Обилие видов живых существ, населяющих водоем, сложность их взаимодействия, как между собой, так и с окружающей средой, послужили причиной создания многочисленных вариантов методов оценки состояния природных вод. Большинство этих методов основано на оценке совокупности показателей: числа видов, численностей и биомасс популяций, населяющих водоём, и рассчитанных различных соотношений между ними. Показатели можно разделить на:
простые, непосредственно характеризующие какой-либо индивидуальный компонент экосистемы (например, численность, биомасса, или число видов в сообществе);
комбинированные, отражающие компоненты с разных сторон (например, видовое разнообразие учитывает как число видов, так и распределение их обилия);
комплексные, использующие сразу несколько компонентов экосистемы (например, продукция, самоочищающая способность, устойчивость).
Комбинированные и комплексные показатели принято обобщенно называть «индексами».
Исходя из принципа приоритета первичных данных, основным результатом гидробиологического мониторинга являются три основных показателя:
плотность видов S - оценка числа видов (видового разнообразия), характерная для данной точки экосистемы;
плотность организмов N - численность особей каждого вида, приходящаяся на единицу размера экосистемы (м3, м2, м);
плотность биомассы B - масса особей каждого вида, приходящаяся на пространственную единицу экосистемы.
Каждый из перечисленных показателей или их различные комбинации являются основой для построения многих теорий, критериев и методов оценок качества некоторой гидробиологической субстанции (либо водоемов в смысле их утилитарного водохозяйственного предназначения, либо сообществ водных организмов с целью сохранения биоразнообразия и "экологической производительности", либо и того, и другого, и чего-нибудь третьего).
13.11.1.Оценка качества экосистемы по соотношению
показателей обилия
Индексы, использующие абсолютные показатели обилия. Абсолютные показатели обилия отдельных групп организмов могут изменяться при антропогенном воздействии, следовательно, в определенной степени отражать его величину. Например, замечено, что олигохеты, обычно немногочисленные в донных биоценозах, в местах спуска бытовых стоков часто развиваются в огромных количествах. Поэтому массовое развитие олигохет (во многих случаях без более точного определения) расценивается как показатель загрязнения.
С. Райт, Дж. Карр и М. Хилтонен, работавшие на оз. Мичиган, используют следующие плотности олигохет для оценки уровня загрязнения:
слабое загрязнение - 100-999 экз./м2 ;
среднее загрязнение - 1000-5000 экз./м2;
тяжёлое загрязнение - более 5000 экз./м2.
Индексы, использующие характер питания организмов. Антропогенное воздействие может изменить условия питания в водоеме, что приводит к реорганизации трофической структуры сообщества, количественные сдвиги в которой могут быть чутким индикатором этого воздействия. А.Ф. Алимовым и Н.П. Финогеновой доказано, что под влиянием загрязнения трофическая структура бентоса обычно упрощается, формируются более простые сообщества, играющие большую роль в самоочищении водоема: уменьшается доля животных с фильтрационным типом питания и увеличивается доля детритофагов-глотателей, изменяется влияние хищных животных и т.д. В.Ф. Шуйский также отмечает, что при органическом удобрении озер возрастает доля животных со специализированным типом питания, увеличивается доля фитодетритофагов, уменьшается доля хищников. Для оценки подобного рода изменений А. Гамильтоном и Г. Хэррингтоном предложен индекс трофических условий, рассчитываемый по соотношению в сообществе различных трофических групп. Из прочих индексов можно отметить следующие:
индекс Н.М. Кабанова - равный отношению продуцентов к консументам, увеличивающийся по мере самоочищения водоема;
индекс загрязнения i по И. Габриелю - соотношение числа видов продуцентов (Р - водорослей) к сумме числа видов редуцентов (R - бактерий) и консументов (С - цилиат): ;
индекс А. Ветцеля, который предложил в формулу И. Габриеля подставлять значения биомассы, т.к. не всегда возможно использовать количество видов, ввиду сложной диагностики отдельных групп гидробионтов;
индекс загрязнения по Дж. Хорасаве рассчитывается по формуле , где А - организмы, содержащие хлорофилл, В - организмы, у которых хлорофилл отсутствует (простейшие); индекс предложен С.М. Драчевым наряду с другими гидробиологическими показателями для классификации степени загрязненности поверхностных вод;
Индексы, использующие соотношение крупных таксонов. К.Г. Гуднайт и Л.С. Уитлей о санитарном состоянии реки судят по соотношению численности олигохет и других обитателей дна (т.е. численности всего бентоса, включая олигохет) - индекс Гуднайта и Уитлея. Ими использовались следующие оценки:
река в хорошем состоянии - олигохет менее 60 % от общего числа всех донных организмов,
в сомнительном состоянии - 60 %-80 %,
сильно загрязнена - более 80 %.
Э.А. Пареле совместно с О.Л. Качаловой [Гидробиологический режим.., 1981] в рамках разработки метода оценки загрязнения водотоков Латвии предложили два олигохетных индекса (индекс Пареле):
и
и связали их градации (табл. 13.3) с зонами сапробности и классами качества воды. Коэффициент D1 предложен для оценки быстро текущих рек с хорошей аэрацией, где развивается разнообразная донная фауна; коэффициент D2 рекомендован для медленно текущих рек с неудовлетворительным кислородным режимом, где донная фауна однообразна и состоит почти полностью из олигохет.
Таблица 13.3
Взаимосвязь индекса Пареле с классами качества воды и зонами сапробности
|
Индекс Пареле D1 |
Зона сапробности |
Класс качества вод по С.М. Драчеву [1964] |
|
|
0.01 - 0.16 |
Олигосапробная |
Чистая |
|
|
0.17 - 0.33 |
Олиго- - мезосапробная |
Условно чистая |
|
|
0.34 - 0.50 |
- мезосапробная |
Слабо загрязненная |
|
|
0.51 - 0.67 |
- - мезосапробная |
Загрязненная |
|
|
0.68 - 0.84 |
- мезосапробная |
Грязная |
|
|
0.85 - 1.00 |
Полисапробная |
Очень грязная |
Не осталась без внимания исследователей и такая признанная группа биоиндикаторов загрязнения воды, как личинки и куколки хирономид. Индексы, основанные на учете личинок водных насекомых, более других подвержены ошибкам за счет особенностей сезонной динамики гидробионтов. Во время массового дружного вылета имаго насекомых из водоема величины этих индексов резко изменяются вне зависимости от степени загрязнения, поэтому соответствующие методики желательно применять только к пробам, собранным в одну и ту же фазу жизненного цикла насекомых.
Д.Л. Кинг и Р.С. Болл [King, Ball, 1964М] для оценки санитарного состояния водоёма предложили индекс загрязнения бытовыми и промышленными стоками, значение которого уменьшается при загрязнении:
.
При оценке эвтрофирования Куйбышевского водохранилища в многолетнем ряду измерений использовались следующие соотношения:
суммарная численность хирономид Chironomus sp. (NCh) и Procladius sp. (NPr) к общей численности бентоса (N):
(NCh + NPr) / N ;
численность мирных Chironomus sp. (NмСh) и хищных Procladius sp. (NхРr): NмСh / NхРr ;
суммарная численность олигохет (NО) и хирономид: NО / NCh.
Определённое направленное изменение этих показателей интерпретируется как свидетельство интенсивности происходящего процесса эвтрофирования.
Индекс Е.В. Балушкиной основан на соотношении численности подсемейств хирономид:
К = (at + 0.5 ach) / ao , (4.2)
где t, ch и o - смещенные относительные численности отдельных групп хирономид: соответственно, Tanypodinae (t), Chironomidae (ch), Orthocladiinae и Diamesinae (o); = N + 10, где N - относительная численность особей всех видов данного подсемейства в процентах от общей численности особей всех хирономид. Предлагается следующая связь индекса Балушкиной, который может варьироваться в диапазоне от 0.136 до 11.5.
13.11.2 Оценка качества экосистемы по индексам видового разнообразия
Видовое разнообразие слагается из двух компонентов:
видового богатства, или плотности видов, которое характеризуется общим числом имеющихся видов;
выравненности, основанной на относительном обилии или другом показателе значимости вида и положении его в структуре доминирования.
Таким образом, один из главных компонентов биоразнообразия - видовое богатство или плотность видов - это просто общее число видов, которое в сравнительных целях иногда выражается как отношение числа видов к площади или числа видов к числу особей. Так, например, Р.Маргалеф предложил в качестве меры биоразнообразия индекс видового богатства Маргалефа:
d = (s - 1) / ln N ,
где s - число видов, N - число особей.
Е.Ф. Менхиникк рассчитывал видовое богатство полевых насекомых по несколько другой формуле, используя в знаменателе функцию квадратного корня (индекс Менхиникка):
dМ = (s - 1) / (N)1/2 .
Виды, входящие в состав биоценоза, очень сильно различаются по своей значимости. Традиционно принято выделение следующей иерархии видов: руководящие (или "доминантные") виды; за ними следует группа "субдоминантов"; остальные же виды считаются второстепенными, среди которых отмечают случайные или редкие. Значение отдельных видов должно определяться тем, какую роль играют они в функционировании экосистемы или в продукционном процессе. Но при исследованиях водных сообществ установить истинную функциональную роль видов нелегко, если об их значении судить только по обилию, т.е. численности и биомассе.
При этом для анализа биоразнообразия и степени доминантности в разных ситуациях используют два традиционных подхода:
сравнения, основанные на формах кривых относительного обилия или доминирования - разнообразия:
сравнения, основанные на индексах разнообразия, представляющих собой отношения или другие математические выражения зависимости между числом видов и их значимостью.
Е.Ф. Менхиникк рассчитывал видовое богатство полевых насекомых по несколько другой формуле, используя в знаменателе функцию квадратного корня (индекс Менхиникка):
dМ = (s - 1) / (N)1/2 .
Индексы доминирования. Для природных биоценозов принято использовать индекс доминирования И. Балога: Di = Ni / Ns,
где Ni - число особей i-го вида, Ns - общее число особей в биоценозе. К сожалению, этот идеальный по своей простоте индекс не отражает самого смысла доминирования, поскольку может принимать, например, значение 0.5 как при истинном доминировании, когда при нескольких сотнях видов один вид выражен половиной численности, так и в случае двух особей двух видов.
Другая формула индекса доминирования (или доминантности) предложена А. Ковнацки на основе "коэффициента обилия" В.Ф. Палия (индекс доминирования Палия - Ковнацки):
Di = 100 pi Ni / Ns , (4.4)
где pi - встречаемость; pi = mi / Mi , mi - число проб, в которых был найден вид i, M - общее число проб, Ni - число особей i-го вида, Ns - общее число особей в биоценозе. Для характеристики видового комплекса предлагается выделять доминанты в пределах 10 < Di < 100, субдоминанты - в пределах 1 < Di < 10, субдоминанты первого порядка - в пределах 0.1 < Di < 1 и второстепенные члены - 0.01 < Di < 0.1.
К. Шеннон определил энтропию опыта Н, как среднее значение неопределенности отдельных исходов:
· для случая двух опытов
H(a b ) = - (1/r) log(1/r) - (1/l) log(1/l)
или в общем случае произвольного опыта с k исходами, имеющими вероятности P1, P2, …, Pk
Энтропия (или неопределенность исхода) равна нулю, если вероятность одного из событий равна 1, и принимает максимальное значение в случае равновероятных исходов. Действительно, если известно, что в водоеме присутствует только один вид гидробионтов, то какая-либо неопределенность по его извлечению отсутствует (т.е. Н = 0). Неопределенность в предсказании результата отлова резко возрастает, если мы имеем в водоеме k видов с одинаковой численностью. Важным для биологии свойством энтропии является то, что значительным числом исходов, суммарная вероятность которых мала, при подсчете энтропии можно пренебречь.
Энтропию H, как меру неопределенности, нельзя отождествлять с информацией I (как, например, напряженность электрического поля нельзя отождествлять с разностью потенциалов). Но количество информации об опыте b, содержащейся в опыте a, равно
I (a,b) = H(b) - Ha(b)
где Ha (b ) - условная энтропия опыта b после выполнения опыта a (т.е. снижение неопределенности b в результате выполнения a ).
При расчете энтропии Н по Шеннону считается, что каждая проба - случайная выборка из сообщества, а соотношение видов в пробе отражает их реальное соотношение в природе. В качестве оценок вероятностей независимых событий рi для формулы (4.6) могут быть использованы следующие апостериорные отношения:
· удельная численность i -го вида, как частное от деления его численности Ni на общую численность всех видов, взятых для анализа: pi = Ni / S Ni;
· удельная биомасса i -го вида, как частное от деления его биомассы Bi на общую биомассу всех видов в пробе: pi = Bi / S Bi.
Чуть позже Р. Маргалеф предложил другое выражение для индекса разнообразия:
где N! - факториальная величина всех исследуемых видов, ni! - факториал от числа особей каждого вида. Сопоставляя формулы, нетрудно увидеть, что формула Маргалефа - просто иная форма расчета энтропии по Шеннону.
13.12.3. Классификация водоемов и биоценозов
по сапробности
Классификация организмов по сапробности - это их классификация по сопротивляемости загрязнению (органической нагрузке, недостатку кислорода, присутствию соединений сероводорода), поскольку: сапробность (от греч. saprуs - гнилой) - «это комплекс физиологических свойств данного организма, обуславливающий его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ, с той или иной степенью загрязнения»..
Для каждой зоны сапробности можно выделить тесно связанное с ней подмножество видов гидробионтов, которые считаются ее индикаторами. Именно это обстоятельство породило иллюзию того, что в основании сапробиологической классификации водоемов лежат именно "биологические" факторы, а не механизмы деструкции органического вещества.
О.П. Оксиюк и В.Н. Жукинский в своих классификационных таблицах соотнесли две шкалы: сапробности и трофности. Если под сапробностью понимается интенсивность органического распада, то трофность означает интенсивность органического синтеза. В природе оба процесса - органический синтез и распад - существуют параллельно и состоят друг с другом в многократном взаимодействии, что позволяет говорить об аналогии ступеней сапробности и трофики: "олигосапробность - олиготрофия", "-мезосапробность - мезотрофия", "-мезасапробность - эвтрофия" и "полисапробность - гипертрофия". Эта аналогия привлекательна тем, что создает предпосылку к устранению одной из классификаций, как ненужного дублирующего звена. В худших конкурентных условиях находится система сапробности, как основанная на весьма "размытых" разделяющих факторах, когда как классификация по трофике жестко связана с концентрациями биогенных элементов. В то же время, ряд исследователей подчеркивает неполное совпадение форм трофики и сапробности, особенно в мезосапробных зонах и для непроточных водоемов.
Система Кольквитца-Марссона была разработана применительно к условиям загрязнения вод средней Европы в начале века. В настоящее время характер и степень загрязнения водоемов изменились, в основном за счет интенсификации антропогенного воздействия. Это явилось причиной расширения "классической" классификации в двух основных направлениях:
появление новых зон "чище" олигосапробной и "грязнее" полисапробной;
выделение дополнительных зон на принципиально новой классификационной основе.
Наиболее широкая ревизия "классической" системы была выполнена В. Сладечеком, который включил в классификацию абиотические зоны, а внутри полисапробной выделил три зоны - изосапробную (преобладание цилиат над флагеллятами), метасапробную (преобладание флагеллят над цилиатами) и гиперсапробную (отсутствие простейших при развитии бактерий и грибов). Наконец, была сделана методологически решительная попытка [Slбdeиek, I969М] сравнения некоторых бактериологических и химических показателей с отдельными ступенями сапробности и предложена общая "биологическая" схема качества вод.
Все системы сапробности учитывают фактически только нетоксичные органические загрязнения, которые влияют на организмы в первую очередь через изменение кислородного режима. Для учета влияния токсических органических и неорганических соединений делаются попытки разработать шкалы токсобности и затем объединить их со шкалами сапробности в единую шкалу сапротоксобности, причем существуют противоположные мнения о возможности такого объединения.
13.12.4. Оценка качества экосистемы по соотношению количества видов, устойчивых и неустойчивых к загрязнению
Соотношение количества видов, по-разному относящихся к загрязнению, неоднократно использовалось в качестве показателя качества воды. При усилении загрязнения, как правило, уменьшается обилие стенобионтных и олигосапробных видов животных, в результате чего возрастает относительная доля эврибионтных и сапробионтных видов. О.М. Кожова [1986] разделила виды гидробионтов на четыре группы: 1 - чувствительные и устойчивые, 2 - чувствительные и неустойчивые, 3 - нечувствительные и неустойчивые, 4 - нечувствительные и устойчивые. Группа 1 - лучшие индикаторы загрязнения; при усилении загрязнения виды группы 2 обычно мигрируют (при наличии соответствующей способности), а группы 3 - погибают. При дальнейшем загрязнении начинают доминировать представители группы 4.
Для оценки изменения биоразнообразия под влиянием загрязнений Дж. Кернсом с соавт.[Cairns еt al., 1968Б, 1971М] предложен простой индекс последовательного сравнения (SCI). Для его расчета не нужно определять организмы до вида, а достаточно лишь улавливать их различие по форме, окраске и величине.
Т. Ватанабе [Watanabe, 1962М] для расчёта индекса загрязнения использует соотношение видов диатомей, которые автор считает в разной мере устойчивыми к загрязнению:
,
где А - число видов, устойчивых к загрязнению, В - безразличных и С - встречающихся только в загрязненных водах.
13.12.5. Интегральные критерии: оценка качества экосистем по нескольким показателям
Классы качества воды по гидробиологическим и микробиологическим показателям определяются "Правилами контроля качества воды водосливов и водотоков" [ГОСТ 17.1.3.07-82], которые регламентируют содержание программ контроля гидрологических, гидрохимических и гидробиологических показателей, периодичность контроля, а также назначение и расположение пунктов отбора проб (табл. 13.7).Согласно этому документу, степень загрязненности воды оценивается с учетом индекса сапробности по Пантле и Букку в модификации Сладечека, олигохетного индекса Гуднайта-Уитлея и Пареле, биотического индекса Вудивисса и традиционного набора микробиологических показателей
Интегральный показатель по Е.В. Балушкиной [1997] разработан и используется для оценки состояния экосистем водоемов, подверженных смешанному органическому и токсическому загрязнению. Прошел широкое тестирование в системе Ладожское озеро - р. Нева - восточная часть Финского залива [Балушкина с соавт.,1996]. Интегральный показатель IP рассчитывается по формуле:
IP = K1 * St + K2*OI + K3*Kch + K4 / BI ,
где St - индекс сапротоксобности В.А. Яковлева (K1 = 25); OI - олигохетный индекс Гуднайта и Уитлея, равный отношению численности олигохет к суммарной численности зообентоса в процентах (K2 = 1); Kch - хирономидный индекс Балушкиной (K3 = 8.7); 1 / BI - величина, обратная биотическому индексу Вудивисса (K4 100).
Е.В. Балушкина полагает, что полученный ею интегральный показатель включил в себя все лучшие черты родительских индексов и максимально учитывает характеристики донных сообществ: наличие видов-индикаторов сапроботоксобности, соотношение индикаторных групп животных более высокого таксономического ранга, степень доминирования отдельных групп и структуру сообщества в целом.
Комбинированный индекс состояния сообщества по А.И. Баканову. При оценке состояния донных сообществ ряда рек, озер и водохранилищ России для количественной характеристики состояния бентоса автор использовал следующие показатели: численность (N), экз./м2; биомассу (B), г/м2; число видов (S); видовое разнообразие по Шеннону (Н), бит/экз.; олигохетный индекс Пареле (ОИП, %), равный отношению численности олигохет-тубифицид к общей численности бентоса, среднюю сапробность (СС), рассчитываемую как средневзвешенную сапробность трех первых доминирующих по численности видов бентосных организмов. Для объединения значений перечисленных показателей и замене их одним числом предлагается результирующий показатель - комбинированный индекс состояния сообщества (КИСС; [Баканов, 1997]), находимый по обычной методике расчета интегральных ранговых показателей:
, (4.22)
где Ri - ранг станции по i-му показателю, Рi - "вес" этого показателя, k - число показателей.
Вначале все станции ранжируются по каждому показателю, причем, ранг 1 присваивается максимальным значениям N, B, Н и S. Если на нескольких станциях значения какого-либо показателя были одинаковыми, то они характеризовались одним средним рангом. В статье приводятся разные версии итоговой формулы (4.22) (подчеркнем, что в формулы входят не абсолютные значения показателей, а их ранги):
КИСС = (2B + N + Н + S)/5, где биомассе придан "вес", равный 2, поскольку с ней связана величина потока энергии, проходящей через сообщество, что чрезвычайно важно для оценки его состояния;
КИСС = (2СС + 1.5ОИП + 1.5B + N + Н + S)/8, где считается, что с загрязнением наиболее тесно связана средняя сапробность.
Чем меньше величина КИСС, тем лучше состояние сообщества.
Поскольку состояние сообщества зависит как от естественных факторов среды (глубины, грунта, течения и т.п.), так и от наличия, характера и интенсивности загрязнения, дополнительно рассчитывается комбинированный индекс загрязнения (КИЗ; [Баканов, 1999]), включающий ранговые значения трех показателей:
КИЗ = (СС + ОИП + B)/3 . (4.23)
Ранжирование показателей здесь проводится в обратном порядке (от минимальных значений к максимальным)
КИСС и КИЗ - относительные индексы, ранжирующие станции по шкале, в которой наилучшее по выбранному набору показателей состояние сообщества характеризуется минимальными значениями индексов, наихудшее - максимальными. Кроме значений, характеризующих величины показателей на конкретной станции, рассчитывают их средние значения для всего набора станций. Варьирование величин индексов на отдельных станциях относительно среднего позволяет судить, хуже или лучше обстоят на них дела по сравнению с общей тенденцией.
Вычисление коэффициента ранговой корреляции по Спирмену между значениями КИСС и КИЗ показывает, насколько загрязнение влияет на состояние сообществ зообентоса. Если между значениями этих индексов существует достоверная положительная корреляция, то состояние сообществ донных животных в значительной степени определяется наличием загрязнений (в противном случае оно определяется естественными факторами среды).
ЛИТЕРАТУРА
Алексеев Л.С. Контроль качества воды. М., ИНФРА-М, 2004, 78 с.
Алимов А.Ф. Введение в продукционную гидробиологию. Л., ГМИ, 1989, 152 с.
Ботвинков В.М. и др. Гидроэкология на внутренних водных путях. Новосибирск, СО РАН, 2002, 354 с.
Былинкина А.А., Драчев С.М., Ицкова А.И. О приемах графического изображения аналитических данных о состоянии водоема // Материалы 16-го совещ. Гидрохим. ин-та АН СССР. - Новочеркасск: АН СССР, 1962.
Балушкина Е.В. Применение интегрального показателя для оценки качества вод по структурным характеристикам донных сообществ // Реакция озерных экосистем на изменение внешних условий. - СПб.: ЗИН РАН, 1997. С. 266-292.
Гаев А.Я. и др. Геоэкология для строителей. Оренбург, 2004, 312 с.
Гидроэкология: теория и практика. М., 2004, 506 с.
Гиляров А.М. Популяционная экология. М., МГУ, 1990. 191 с.
Глухов В.В. и др. Экономические основы экологии. СПб., Питер, 1999, 200 с.
Голубев И.Р. ., Новиков Ю.В. Окружающая среда и её охрана. - М.: Просвещение, 1985, 125 с
Гудков А.Г. Биологическая очистка городских сточных вод. Вологда, 2000, 127 с.
Дювиньо П., Танг М. Биосфера и место в ней человека / Пер. с франц. М.: Прогресс, 1973. 267 с.
Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - Л., 1984
Исидоров В.А. Введение в экотоксикологию. СПб., Химиздат, 1999, 141 с.
Комплексное использование и охрана водных ресурсов. М., Агропромиздат, 1985, 303 с.
Лопух П.С. Гидрология суши. Мн., БГУ, 2009, 198 с
Лукьяненко В.И. Экологические аспекты ихтиотоксикологии. М., Агропромиздат, 1987, 239 с.
Львович М. И. Вода и жизнь: (Водные ресурсы, их преобразование и охрана). М.: Мысль, 1986. 254 с.
Львович М. И. Мировые водные ресурсы и их будущее. М.: Мысль, 1974. 447 с.
Мазаев В.Т. и др. Коммунальная гигиена. М., ГЭОТАР-Медиа, 2005, 300 с
Мироненко В.А., Румынин В.Г. Проблемы гидрогеоэкологии. Т.1. 1998, 611 с.
Никаноров А.М. Гидрохимия. Л., ГМИ, 1989, 352 с.
Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1986, в 2=х томах
Оксиюк О.П., Жукинский В.Н., Брагинский Л.П. и др. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидробиол. журн. 1993. Т. 29. № 4. С. 62-77.
Попов В.Ф., Толстихин О.Н. Общая экология. Якутск, 2000, 256 с.
Унифицированные методы исследования качества вод. М., СЭВ, 1987, 122 с
Ушаков Е.П. и др. Оценка стоимости важнейших видов природных ресурсов. М., 1999, 71 с.
Фащевский Б.В. Основы экологической гидрологии. Мн.: Экоинвест, 1996. 240 с.
Шитиков В.К. и др. Количественная гидроэкология. Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. - 463 с.
Яковлев С.В. и др. Рациональное использование водных ресурсов. М., Высшая школа, 1991, 400 с.
Яцык А.В. Гидроэкология. К., Урожай, 1992. 192 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Истощение ресурсов гидросферы. Загрязнение воды и нормирование параметров качества воды. Экологические факторы и их составляющие: абиотические, биотические, антропогенные. Рациональное использование водных ресурсов. Защита гидросферы от загрязнений.
контрольная работа [287,8 K], добавлен 17.05.2009Антропогенное воздействие на окружающую среду и основные задачи природопользования. Характеристика крупнейших национальных парков и заповедников Беларуси. Охрана водных ресурсов. Рекомендации по использованию земель с учетом экологических требований.
курсовая работа [310,7 K], добавлен 15.04.2012Экологическое состояние водных ресурсов Архангельской области. Основные мероприятия по использованию и охране водных объектов, направления и особенности их нормативно-правового регулирования согласно современному законодательству российской Федерации.
контрольная работа [26,8 K], добавлен 13.05.2014Химическое, биологическое и физические загрязнения водных ресурсов. Проникновение загрязняющих веществ в круговорот воды. Основные методы и принципы очистки воды, контроль ее качества. Необходимость защиты водных ресурсов от истощения и загрязнения.
курсовая работа [455,3 K], добавлен 18.10.2014Роль гидросферы в природе и жизни человека. Источники загрязнения вод, влияние антропогенной деятельности на гидросферу. Глобальные и региональные экологические последствия в Мировом океане. Дефицит воды, управление водными ресурсами, их очистка и охрана.
курсовая работа [61,1 K], добавлен 24.05.2016Водные объекты. Нормирование в области охраны вод. Охрана водных ресурсов. Дефицит водных ресурсов. Поверхностные водные объекты. Внутренние морские воды и территориальное море Российской Федерации. Статистика водных ресурсов.
доклад [13,6 K], добавлен 20.04.2007Основные источники загрязнения водных ресурсов: нефть и нефтепродукты, пестициды, синтетические поверхностно-активные вещества, соединения с канцерогенами. Загрязнения водного бассейна в городах. Деятельность по защите и сохранению водных ресурсов.
автореферат [34,1 K], добавлен 18.02.2008Водные ресурсы и их роль в жизни общества. Использование водных ресурсов в народном хозяйстве. Охрана вод от загрязнения. Проблемы рационального использования водных ресурсов и пути их решения. Качество природных вод в России.
реферат [113,8 K], добавлен 05.03.2003Меры по очистке и охране вод, характеристика водных объектов Челябинской области и источников их загрязнения. Регулирование, использование и охрана водных ресурсов, санитарное состояние систем централизованного хозяйственного и питьевого водоснабжения.
реферат [39,2 K], добавлен 20.07.2010Использование и загрязнение водных ресурсов. Географические особенности размещения водных ресурсов. Использование пресных вод. Качественное истощение ресурсов пресных вод. Основные источники загрязнения гидросферы.
реферат [23,6 K], добавлен 13.10.2006Характеристика водных ресурсов России. Последствия их перерасхода. Гидросфера и источники ее загрязнения. Эвтрофикация водоёмов. Круговорот воды в природе, антропогенное воздействие на него. Расчёт платы за сброс загрязняющих веществ в водные объекты.
реферат [42,7 K], добавлен 16.12.2012Исследование классификации, видов и источников загрязнения водных объектов РФ. Факторы воздействия на водные объекты. Изучение общих положений организации и функционирования государственного мониторинга водных объектов. Пункты контроля качества воды.
реферат [34,4 K], добавлен 23.05.2013Использование водных ресурсов и последствия пользования. Ситуация в Тульской области. Главный загрязнитель поверхностных вод. Химические и физико-химические методы очистки вод. Государственный контроль за использованием и охраной водных объектов.
контрольная работа [31,6 K], добавлен 19.09.2013Свойства воды и ее роль в качестве экологического фактора. Аридные и гумидные условия. Водный баланс организмов. Вода как среда их обитания. Экология водных организмов. Характеристика редких водных животных, занесенных в Красную книгу Краснодарского края.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 18.07.2014Водные ресурсы и их использование, общая характеристика существующих экологических проблем. Меры по борьбе с загрязнением водных ресурсов: естественная очистка водоемов, принципы мониторинга их состояния. Федеральная программа "Чистая вода", ее значение.
курсовая работа [35,4 K], добавлен 20.11.2013Антропогенное воздействие на биосферу. Государственная политика России в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов. Влияние горного производства на природный ландшафт. Рациональное использование водных ресурсов.
курс лекций [2,5 M], добавлен 22.12.2010Водные ресурсы и их использование. Водные ресурсы России. Источники загрязнения. Меры по борьбе с загрязнением водных ресурсов. Естественная очистка водоемов. Методы очистки сточных вод. Бессточные производства. Мониторинг водных объектов.
реферат [36,9 K], добавлен 03.12.2002Круговорот воды в природе, поверхностные и грунтовые воды. Проблемы водоснабжения, загрязнение водных ресурсов. Методические разработки: "Водные ресурсы планеты", "Исследование качества воды", "Определение качества воды методами химического анализа".
дипломная работа [105,2 K], добавлен 06.10.2009Характеристика водных ресурсов Беларуси. Правовой механизм использования, охраны вод. Характеристика права водопользования. Ответственность за нарушение водного законодательства. Анализ использования водных ресурсов на ОАО "Промсвязь" г. Минска.
дипломная работа [165,5 K], добавлен 25.04.2012Оценка современного геоэкологического состояния водных объектов Гомельского района, а также их рациональное использование и охрана. Основные источники загрязнения водных объектов. Проблемы загрязнения поверхностных и подземных вод Гомельского региона.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 13.02.2016
