• Текст документа
  • Статус
Оглавление
Поиск в тексте



     
     УТВЕРЖДЕНО Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды 12 сентября 1982 г.
     
     Под редакцией канд. биол. наук В.А.Абакумова
     
     

Предисловие


     С увеличением темпов технического прогресса все ярче проявляется воздействие хозяйственной деятельности человека на окружающую его природную среду. Среди проблем, обусловленных этим воздействием, важное место заняла проблема чистой воды, поскольку поверхностные воды оказались наиболее чувствительным звеном природной среды. Без тщательного контроля состояния последних невозможно предупредить возникновение неблагоприятных экологических ситуаций. Известно, что качество воды, ее биологическая полноценность в значительной мере определяется состоянием биогидроценозов. Поэтому из всех существующих систем контроля качества природных вод только система гидробиологического контроля дает непосредственную оценку состояния биогидроценозов, и в этом ее основное преимущество перед другими системами контроля и качества вод. Все это настоятельно требует широкого внедрения в практику экологического мониторинга методов гидробиологического анализа. Гидробиологический анализ, будучи важнейшим элементом системы контроля загрязнения поверхностных вод и донных отложений, позволяет:
     
     оценивать качество поверхностных вод и донных отложений как среды обитания организмов, населяющих водоемы и водотоки;
     
     определять совокупный эффект комбинированного воздействия загрязняющих веществ;
     
     определять трофические свойства воды;
     
     устанавливать возникновение вторичного загрязнения, а в некоторых случаях специфический химизм и его происхождение;
     
     устанавливать направления и изменения водных биоценозов в условиях загрязнения природной среды;
     
     определять экологическое состояние водных объектов и экологические последствия их загрязнения.
     
     В нашей стране гидробиологический анализ поверхностных вод имеет давние традиции, восходящие к середине прошлого столетия, когда при Казанском обществе естествоиспытателей была образована специальная комиссия, в обязанности которой вменялись санитарно-биологические исследования качества вод местных озер. В 1974 г. в СССР была создана Гидробиологическая служба наблюдений и контроля поверхностных вод, представляющая одну из подсистем Общегосударственной службы наблюдений и контроля за уровнем загрязнения объектов природной среды, осуществляемой Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды.*

________________

* Израэль Ю.А., Гасилина Н.К., Абакумов В.А. Гидробиологическая служба наблюдений и контроля поверхностных вод в СССР. - Обнинск: Гидрометеоиздат, 1979.
     
     В основу организации Гидробиологической службы наблюдений и контроля поверхностных вод СССР положены:
     

1) массовость гидробиологических наблюдений;
     

2) комплексность наблюдений, т.е. проведение гидробиологических наблюдений в комплексе с гидрохимическими и гидрологическими наблюдениями;
     

3) единство научно-методического руководства сетью гидробиологических лабораторий;
     

4) централизация всей гидробиологической информации по контролю загрязнения водных объектов и изменению в водных экологических системах под воздействием антропогенных факторов;
     

5) унификация и стандартизация методов гидробиологических наблюдений и контроля;
     

6) сопоставимость гидробиологических показателей участков водного объекта предполагаемого воздействия источников загрязнения с гидробиологическими показателями участков водного объекта, где нет этого воздействия. На водотоках, например, для осуществления этого принципа наблюдения проводятся выше и ниже источника загрязнения.
     
     Массовость гидробиологических наблюдений, их комплексность, сопоставимость, унификация и стандартизация, централизация всей гидробиологической информации предъявляют особые требования к методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений, применяемых в системе Общегосударственной службы наблюдений и контроля за уровнем загрязнения природной среды. Эти методы должны быть доступны для гидробиологов, не обладающих высокой профессиональной квалификацией, не требовать больших материальных затрат и чрезмерно сложного технического обеспечения. При этом они должны гарантировать адекватную оценку качества вод и донных отложений, давать высокую воспроизводимость результатов, обеспечивать быстрое получение надежной информации, обладать достаточной разрешающей способностью, чтобы регистрировать даже временные небольшие нарушения как отдельных биологических процессов, так и общего состояния водных экосистем, обладать высокой эффективностью в условиях работы широкой сети наблюдений, включающей труднодоступные районы. Одновременно с этим методы гидробиологического анализа должны обеспечивать получение гидробиологической информации длительного хранения как основу для прогнозов изменений состояния водных экосистем, вызванных природными и антропогенными причинами.
     
     В настоящее время проблема создания такого комплекса гидробиологических методов полностью еще не решена. Комплекс гидробиологических методов, подробно описанный в данном Руководстве, отражает современный уровень практического решения этой проблемы. Большая заслуга в достижении этого уровня принадлежит Межведомственной гидробиологической комиссии, объединяющей ведущих гидробиологов нашей страны.
     
     В Руководстве обобщен восьмилетний опыт практики гидробиологического контроля качества поверхностных вод и донных отложений в системе Общегосударственной службы наблюдений и контроля за уровнем загрязнения объектов природной среды.
     
     Руководство подготовлено Отделом биомониторинга пресноводных экосистем Лаборатории мониторинга природной среды и климата Госкомгидромета и АН СССР (ЛАМ) при участии ряда специалистов Института прикладной геофизики Госкомгидромета, Института микробиологии АН СССР, Института озероведения АН СССР, Института биологии АН Латвийской ССР, Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова и предназначено для специалистов Гидробиологической службы наблюдений и контроля поверхностных вод Госкомгидромета. Оно включает основные методы гидробиологических исследований поверхностных вод и донных отложений, рекомендованные ЛАМ.
     
     В главе 1 (автор В.А.Абакумов, ЛАМ) излагаются основные принципы гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений, общие рекомендации по гидробиологическим наблюдениям и контролю природной среды, освещаются преимущества и недостатки отдельных методов, определяющие границы применения последних при решении тех или иных задач биоиндикации. Глава 2 (авторы Н.П.Бубнова, Н.И.Холикова, ИПГ) содержит описание методов сбора и камеральной обработки зообентоса, методов оценки состояния донных отложений и качества вод по зообентосу. Методы сбора и обработки проб перифитона и способы оценки качества вод по перифитону изложены в главе 3 (автор Т.П.Горидченко, ЛАМ). Методы исследования протозойного бентоса и планктона ввиду их крайней специфичности выделены в отдельную главу 4 (автор Р.А.Лиепа, Институт биологии). В главе 5 (автор Н.Л.Свирская, ЛАМ) рассматриваются методы сбора и камеральной обработки зоопланктона, методы оценки качества вод по зоопланктону.
     
     Методам исследования фитопланктона посвящены три главы Руководства. В главе 6 (автор Л.А.Ганьшина, ЛАМ) содержится описание методов сбора и камеральной обработки фитопланктона, методов оценки качества вод по фитопланктону. В главе 7 (авторы В.А.Семин и В.М.Хромов, МГУ) представлены современные методы определения пигментов фитопланктона (хлорофилл "Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений", "Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений", "Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений") и расчета биомассы фитопланктона по концентрации хлорофилла "Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений". В главе 8 (авторы В.А.Семин и В.М.Хромов, МГУ) изложены методы определения первичной продукции и деструкции органического вещества. Глава 9 (автор Д.И.Никитин, Институт микробиологии) содержит методы микробиологического анализа поверхностных вод, описание техники микробиологических работ и определение микробиологических показателей.
     
     В главе 10 (авторы В.М.Катанская и И.М.Распопов, Институт озероведения) рассматриваются методы изучения высшей водной растительности. Эти методы имеют особенно большое значение при рекогносцировочном обследовании водоемов и водотоков. В главе приводятся характеристики и изображения наиболее распространенных водных растений, являющиеся ценным пособием при проведении рекогносцировочного обследования.
     
     В приложении приводится перечень типового оборудования, необходимого для оснащения сетевых гидробиологических лабораторий.
     
     Авторы выражают надежду, что Руководство окажется полезным для специалистов-гидробиологов, микробиологов, ихтиологов, экологов, гидрохимиков, работающих в области охраны и контроля природной среды.
     
     Авторы с благодарностью примут от заинтересованных лиц замечания и предложения по улучшению книги.
     

В.А.Абакумов

Глава 1. ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ


     Биоценоз и его биотоп существуют в единстве взаимной обусловленности. На изменения, происходящие в биотопе, в частности на антропогенное загрязнение биотопа, биоценоз реагирует изменением интенсивности и характера своего метаболизма, степени участия в нем фотолитотрофов, хемолитотрофов, фотоорганотрофов и хемоорганотрофов, своего видового состава и т.п. [4]. В водной экосистеме особенности биоценоза определяют скорость и эффективность процессов самоочищения, условия формирования чистой воды. Особенности биоценоза в полной мере отражают особенности биотопа, на чем и основаны все методы гидробиологического анализа качества вод и донных отложений.
     
     Для гидробиологического анализа качества вод могут быть использованы практически все группы организмов, населяющих водоемы и водотоки: планктонные и бентосные беспозвоночные, простейшие водоросли, макрофиты, бактерии и рыбы. Каждая группа организмов в качестве биологического индикатора имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют границы ее использования при решении задач биоиндикации [5, 7].
     
     Водорослям принадлежит ведущая роль в индикации изменения качества воды в результате эвтрофирования водоема. При эвтрофировании водоема и соответствующем ухудшении качества воды сукцессия видового состава особенно отчетливо проявляется в сообществе фитопланктона [26]. Значительное число публикаций результатов экспериментальных исследований влияния загрязнителей на водоросли существенно облегчает интерпретацию альгологических данных по загрязнению водных объектов. Однако водоросли не могут быть индикаторами фекального загрязнения, не прямо зависят от тяжелого органического загрязнения и обладают слабой чувствительностью к тяжелым металлам и пестицидам. В ряде случаев биоиндикация по водорослям затрудняется их недостаточной таксономической изученностью, а также сложностью различать живые и мертвые клетки. В последнее время трудности обработки проб, обусловленные утомительностью подсчетов числа клеток, в известной мере снижаются благодаря использованию методов автоматического подсчета общей численности.
     
     Зоопланктон, как и фитопланктон, используется для получения картины загрязнения той части водотока, которая лежит выше пункта взятия пробы. В сравнении с фитопланктоном зоопланктон менее показателен при индикации изменения качества вод в результате процессов эвтрофирования [26]. Так, в Ладожском озере за последние 70 лет в связи с эвтрофированием в составе доминирующих видов фитопланктона произошли существенные изменения, появились новые виды, тогда как видовой состав зоопланктона не изменился [27]. Тем не менее, значение зоопланктона в качестве биоиндикатора качества вод достаточно велико и в значительной мере обусловливается тем, что среди зоопланктонных организмов встречаются представители патогенной фауны, ограничивающей использование водного объекта в целях водоснабжения и рекреации. Зоопланктон в качестве биоиндикатора особенно широко используется при контроле качества вод озер и водохранилищ, где ему в ряде случаев придается решающее значение, например, при биоиндикации качества воды средних слоев пелагиали, откуда производится водозабор для водоснабжения крупных населенных пунктов, или в устьевых заливах притоков верхней части водохранилищ, где имеют место большие ежесуточные и недельные колебания уровня воды, обусловленные ритмом работы гидроэлектростанций [20].
     

Значение простейших особенно велико в тех случаях, когда требуется оценка загрязнения непосредственно в момент взятия пробы и незадолго до этого. Экспресс-методы оценки качества вод по простейшим позволяют получать надежную информацию практически мгновенно. Этому способствует как простота отбора проб, так и достаточно хорошо разработанная система сапробных валентностей с детализацией в пределах отдельных родов. Простейшие являются высокочувствительными индикаторами сапробного состояния водоемов. В практике полевых работ наиболее предпочтительным следует признать метод прямого микроскопирования нефиксированных проб, поскольку многие простейшие даже при очень строгом подборе фиксатора меняют свою форму, теряют жгутики и разрушаются.
     
     Зообентос служит хорошим, а в ряде случаев единственным биоиндикатором загрязнения донных отложений и придонного слоя воды. Макрозообентос является основой многих систем биоиндикации: эколого-зонального метода Института гидробиологии, биотических очков Чендлера, биотических баллов, расширенного биотического индекса, биотического индекса р.Трент. Последняя из этих систем особенно широко применяется у нас на малых реках. Наибольшую биомассу бентоса составляют моллюски, но необходимо помнить, что далеко не все моллюски могут служить надежными индикаторами загрязнения воды и донных отложений. Достоверными индикаторами служат легочные моллюски, особенно катушки и речные чашечки.
     
     Неизменно положительные результаты дает оценка состояния водных объектов по личинкам насекомых. Свободно живущие камподеовидные личинки ручейников (без предохраняющих домиков) из подотряда кольчатощупиковых, а также личинки поденок с жабрами, не покрытыми крышечками, являются наиболее чувствительными к загрязнению и используются как надежные индикаторы чистых участков водоема.
     
     Хорошими показателями степени загрязнения вод могут с успехом служить многие организмы мейобентоса, например представители двух подклассов нематод: Adenophorea и Secernatea. Первые из них предпочитают незагрязненные воды, тогда как последние тяготеют к участкам, содержащим большое количество органических веществ. Соотношение численности представителей Secernatea и Adenophorea может использоваться в качестве показателя степени загрязнения, для чего вполне достаточно определять нематод до отряда, что не вызывает затруднений. Всесветное распространение этих животных позволяет получать сопоставимые результаты для всех регионов [13].
     
     При оценке степени загрязнения донных отложений по индикаторным организмам зообентоса следует учитывать, что на дне даже очень чистых естественных водоемов и водотоков всегда скапливается некоторое, хотя бы и очень незначительное, количество мертвых органических веществ, которые являются важным элементом среды мезосапробных организмов. Поэтому типичные Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробы, являющиеся показателями загрязнения в планктоне, на дне в большинстве случаев таковыми не будут. Для донных отложений несомненными показателями загрязнения следует признать лишь Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробов и полисапробов.
     
     Значение макрофитов наиболее существенно при рекогносцировочном гидробиологическом осмотре водных объектов*, проводимом с целью экологически обоснованного размещения постоянных пунктов контроля загрязнения. В прибрежно-водной растительности выявляется исключительно легко поддающаяся учету доминантная флора. При этом подтипу водной растительности, представленной гидромезофитами, гидрофитными и гидротофитными видами, отводится принципиальная роль в оценке загрязнения водной среды, тогда как подтипу прибрежной растительности, представленной гидрофитными, мезофитными и ксеромезофитными видами, определяющее значение придается при оценке загрязнения донных отложений малорастворимыми и малоподвижными токсическими веществами.
________________
     * Рекогносцировочный гидробиологический осмотр водных объектов наиболее целесообразно проводить летом - в начале осени (июнь-сентябрь), когда флора и фауна развиты наиболее полно, а процессы самоочищения протекают с наибольшей интенсивностью.
     
     При загрязнении водоемов изменяется видовой состав, биомасса и продукция макрофитов, возникают морфологические аномалии, происходит смена эдификаторов - доминантных видов, обусловливающих особенности контролируемого ценоза.
     
     Несмотря на то, что с точки зрения определения загрязнения весьма показательно изучение подземной биомассы и подземной структуры фитоценоза прибрежно-водной растительности, оно слишком трудоемко и потому не может найти широкого применения в гидробиологической службе контроля качества поверхностных вод. При использовании макрофитов как биоиндикаторов качества вод и донных отложений необходимо учитывать их большую устойчивость к кратковременным вспышкам загрязнения.
     
     Основной особенностью бактериологического анализа воды, сближающей его с химическим анализом и определяющей его место в системе контроля загрязнения водных объектов, является возможность характеризовать качество воды только непосредственно в момент взятия пробы. В то время как гидробиологические показатели определяют экологическое состояние водоема в целом, бактериологические показатели характеризуют не столько водоем, сколько воду или донные отложения [21]. Бактерии могут служить хорошими индикаторами органического и токсического загрязнения. Так, например, особенности ростовой реакции Aerobacter aerogenes позволяют установить присутствие в воде нитратных солей свинца, меди и кадмия в концентрациях 5·10Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений моль в 1 л, окиси ртути 5·10Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений моль в 1 л и серебра 5·10Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений моль в 1 л [31]. Бактерии представляются незаменимыми индикаторами фекального загрязнения.
     
     Высокая чувствительность микробиологических показателей обусловлена большой разницей в содержании микроорганизмов-индикаторов в сточных водах и в воде контролируемых объектов. Для ряда бактерий-индикаторов эта разница достигает сотен тысяч, а то и десятков миллионов раз, что позволяет широко использовать бактериологические показатели при контроле распространения загрязнения в водных объектах, а также при изучении процессов самоочищения и разбавления сточных вод. При этом должна учитываться возможность наличия максимальной численности бактериальных клеток ниже по течению по сравнению с источником органического загрязнения.
     
     Относительная простота отбора проб, хорошо разработанная обычная методика, автоматизация общего подсчета бактериальных клеток являются важными преимуществами бактериологических методов контроля качества вод.
     
     Среди других особенностей микробиологических методов контроля качества вод, которые необходимо учитывать при внедрении микробиологических методов в гидробиологическую службу наблюдений и контроля поверхностных вод, необходимо учитывать: необходимость в специальном оборудовании для стерилизации, посева и инкубации, задержку в получении результатов при подготовке культуры, трудности различия живых и мертвых клеток без специального оборудования при прямом подсчете, расхождения в подсчетах различными методами (подсчеты на чашках могут не отражать действительную плотность жизнеспособных клеток), относительно недостаточную разработанность бактериологии "чистой воды", неясность происхождения дрейфующих клеток, быстроту восстановления сообществ после временного загрязнения.
     
     Данные по ихтиофауне важны при оценке состояния водного объекта в целом и особенно при определении допустимых уровней загрязнения водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. Случаи массовой гибели рыбы благодаря тому, что они легко обнаруживаются и не специалистами, часто оказываются первыми зарегистрированными сигналами залповых, аварийных сбросов загрязняющих веществ. Отсутствие рыбы в реках, озерах и водохранилищах, особенно в тех, где прежде водилась рыба, указывает на крайнее неблагополучие в экосистеме, причиной которому может быть тяжелое загрязнение. Отсутствие рыбы более показательно, чем ее наличие, поскольку присутствие рыбы в водоеме или водостоке еще не указывает на отсутствие в воде или донных отложениях веществ, которые могут быть вредны для рыб и человека, особенно при длительном их воздействии, не может служить индикатором ни биологической чистоты воды, ни отсутствия у воды привкуса или запаха, ни пригодности воды для питьевых целей или купания в ней, ни пригодности воды для определенных промышленных целей [12]. Кроме того, трудности в регулярном получении репрезентативного ихтиологического материала ограничивают возможности использования ихтиологической информации в гидробиологической службе наблюдений и контроля поверхностных вод.
     
     Биологические последствия загрязнения вод и донных отложений могут быть исследованы с помощью любой из вышеназванных групп организмов, хотя во многих системах биоиндикации применяются только макроскопические беспозвоночные, так как на основе именно этой группы разработаны наименее трудоемкие методы контроля качества вод и донных отложений. При выборе тех или иных групп организмов следует исходить из конкретных задач биоиндикации. Так, например, при индикации биологических последствий закисления озер следует учитывать, что уже на ранних стадиях закисления нарушаются микробиологические процессы, а в кислых водоемах при рН ниже 5,0 отмечается подавление бактериальной активности и специфических биохимических процессов, доминирующие бактерии и простейшие уступают место грибам, уменьшается видовое разнообразие и биомасса фитопланктона, что в свою очередь сказывается на численности многих видов зоопланктона и ведет к обеднению его видового состава. Даже при кратковременном воздействии кислых вод происходит быстрое уменьшение численности многих видов макробеспозвоночных. Амфиподы (Gammarus Lacustris) - важный элемент питания форели - исчезают при рН ниже 6,0. На закисление чутко реагируют и рыбы, оптимальные условия жизни которых находятся в пределах рН от 8,5 до 6,5.
     
     Всесторонняя, исчерпывающая характеристика состояния экологической системы, качества ее вод и донных отложений возможна только на основании достаточно полных данных, касающихся разных водных сообществ. Для достижения этой цели необходимо особое внимание уделять абсолютным биологическим величинам и прежде всего видовому составу главнейших сообществ и количественным данным о видовых популяциях доминирующих и индикаторных видов. При этом должны приниматься во внимание только абсолютно точные и надежные таксономические определения. Если нет полной уверенности в правильности определения, то такой организм не следует учитывать совсем.
     
     Неточности таксономических определений особенно сильно искажают результаты сапробиологического анализа. Среди методов гидробиологического анализа поверхностных вод сапробиологический анализ занимает одно из важнейших мест. Разработанный еще в начале нашего века ботаником Кольквитцем и зоологом Марссоном и впоследствии развитый и модифицированный многими авторами сапробиологический анализ продолжает успешно применяться в повседневной практике гидробиологического контроля качества поверхностных вод, конкурируя с новейшими методами биоиндикации [8].
     
     Первоначально под сапробностью понималась способность организмов развиваться при большем или меньшем содержании в воде органических загрязнений. Затем экспериментально было доказано, что сапробность организма обусловливается как его потребностью в органическом питании, так и резистентностью по отношению к вредным продуктам распада и дефициту кислорода в загрязненных водах. Теперь установлено, что в ряду организмов олигосапробы - мезосапробы - полисапробы возрастает не только специфическая стойкость к органическим загрязнениям и к таким их последствиям, как дефицит кислорода, но и их эврибионтность, т.е. не специфическая способность существовать при резко различных условиях среды [14]. Это положение значительно расширяет возможности использования сапробиологического анализа не только в случае загрязнения вод бытовыми стоками, но и при их промышленном загрязнении.
     
     В классической системе показательные организмы разделяются на три группы:
     

1) организмы сильно загрязненных вод - полисапробионты, или полисапробы;
     

2) организмы умеренно загрязненных вод - мезосапробионты, или мезосапробы (с двумя подгруппами Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений и Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений);
     

3) организмы слабозагрязненных вод - олигосапробионты, или олигосапробы.
     
     Полисапробные воды в химическом отношении характеризуются бедностью кислорода и большим содержанием углекислоты и высокомолекулярных легко разлагающихся органических веществ - белков, углеводов. В этих водах интенсивно протекают процессы редукции и распада с образованием сернистого железа в иле и сероводорода. Население полисапробных вод обладает малым видовым разнообразием, но отдельные виды могут достигать большой численности. Аэрофильные микроорганизмы полностью отсутствуют. Здесь особенно распространены бесцветные жгутиконосцы и бактерии. Число бактериальных колоний, вырастающих из 1 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений полисапробной воды на обыкновенной питательной желатине, может превышать 1 млн. Полисапробные организмы, как например, Sphaerotilus могут встречаться в соседних мезосапробных водах, но в олигосапробных водах никогда не образуют постоянной картины, а если и обнаруживаются в них, то чрезвычайно редко.
     
     Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробные воды характеризуются энергичным самоочищением. В нем принимают участие и окислительные процессы за счет кислорода, выделяемого хлорофиллоносными растениями. Среди последних встречаются некоторые сине-зеленые, диатомовые и зеленые водоросли. Большой численностью обладают грибы и бактерии, достигающей сотен тысяч в 1 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. В этих водах могут обитать нетребовательные к кислороду виды рыб. Деревенские пруды, рвы и канавы на полях орошения обычно содержат Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробные воды.
     
     В Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробных водах процессы самоочищения протекают менее интенсивно, чем в Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробных. В них доминируют окислительные процессы, нередко наблюдается пересыщение кислородом, преобладают такие продукты минерализации белка, как аммонийные соединения, нитриты и нитраты. В этих водах разнообразно представлены животные и растительные организмы, среди последних - диатомовые, зеленые и сине-зеленые. Число бактерий в 1 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений воды не превышает обычно ста тысяч. Многие макрофиты находят здесь оптимальные условия для своего роста. В качестве примера таких вод можно привести нормально очищенные летние воды полей орошения.
     
     Олигосапробные воды представляют, например, практически чистые воды больших озер. Если такие воды произошли путем минерализации из загрязненных вод, то для них характерна почти полная минерализация органических веществ. Их содержание не превышает 1 мг/л. Число бактерий не более 1 тыс., если не попадают случайно занесенные формы. В полисапробных водах богато представлены перидинеи, встречаются даже харовые водоросли.
     
     Из наиболее распространенных методов сапробиологического анализа (методы Кнеппа, Ротшайна, Пантле и Букка, Зелинки и Марвана, модификация Сладечека) наибольшие возможности дифференцировки станций с разной степенью загрязнения вод дает расчет средневзвешенной сапробной валентности по Зелинке и Марвану. Это, однако, не может компенсировать преимущества более простых и менее трудоемких методов представления результатов биологического анализа, позволяющих оценивать среднюю сапробность. Наиболее удобным, применительно к организмам планктона, следует считать метод Пантле и Букка в модификации Сладечека [9, 13]. Нельзя признать достаточно корректной применительно к организмам макрозообентоса разновидность системы Кольквитца и Марссона с произвольной оценкой численности организмов. Используемые в этих системах "мало", "много" и т.п. приобретают различные значения для разных организмов, что не всегда может быть однозначно квалифицировано. Методы, базирующиеся на списках сапробности организмов фитопланктона и зоопланктона, достаточно правильно отражают степень загрязнения реки в целом, но хуже передают различия между отдельными станциями, особенно при слабом загрязнении, что не может не ограничивать сферу их применения [15].
     
     Один из основных недостатков сапробиологического анализа заключается в том, что системы видов-индикаторов разработаны для среднеевропейской флоры и фауны, и это ограничивает их применение в неизменном виде в других регионах. Водоемы и водотоки в различных регионах нередко оказываются обладателями экологически отличных рас одних и тех же видов, по-разному реагирующих на загрязнение и отвечающих различным степеням сапробности. Примером этому может служить Lithoglyphus naticoides, показывающий в бассейне р.Днепра олигосапробную зону, а в бассейне р.Дуная переходую зону от Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробной зоны к Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробной. Sialis Lutaria, Asellus aguaticus, Clinotanypus nervosus в болотистом Полесье являются Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробами, в то время как в других водоемах они - Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробы или даже полисапробы. Chironomus reductus в лесной зоне Украинской ССР встречается в переходной от олиго- к Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробной зоне, в то время как в реках Донбасса и на Дунае он Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапроб и т.д. [8].
     
     Один и тот же организм может быть надежным показателем двух различных степеней загрязнения. Pediastrum boryanum, например, может быть показателем как олигосапробной, так и Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробной зон. Если он встречается в большом количестве и в то же время энергично размножается, что просто определить по значительному числу легко отличимых молодых особей, то он должен рассматриваться как характерный Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапроб. Напротив, попадаясь хотя бы и в весьма значительных количествах, но почти исключительно в виде старых, вполне развитых экземпляров, он должен быть отнесен к олигосапробам. Колониальная Anthophysa vagetans служит надежным показателем Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробной зоны только в том случае, если мы встречаем ее в виде хорошо развитых колоний, сидящих на типичных стебельках. Если же обнаруживаются только свободные колонии, оторвавшиеся от стебельков, или же главным образом одни стебельки с очень редкими на них колониями, то это ясно указывает на заметное очищение воды, и в таком случае этот организм должен рассматриваться как типичный Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапроб.
     
     Все это необходимо учитывать в сапробиологическом анализе поверхностных вод.
     
     Следует подчеркнуть, что плодотворно использовать сапробиологический анализ могут только достаточно квалифицированные специалисты-гидробиологи, располагающие пособиями для идентификации видов. Нужно также помнить справедливые слова Г.Г.Винберга: "Когда индикаторные организмы оказываются в роли главного, чуть ли не единственного средства оценки качества вод, создается реальная опасность деградации исследований до их ничем не оправданного замыкания в узкие рамки специфических интересов "сапробиологии", когда "сапробиологические исследования" становятся как бы самоцелью" [14, стр.37].
     
     Для гидробиологического анализа загрязнения вод и донных отложений малых рек по составу донных макробеспозвоночных наиболее перспективным признан метод биотических индексов р.Трент, разработанный Вудивиссом [17]. Несомненным достоинством этого метода является то, что в нем объединяются принцип индикаторного значения отдельных таксонов (немногих, в отличие от списков индикаторных организмов в системе сапробности) и принцип уменьшения разнообразия фауны в условиях загрязнения, т.е. наиболее часто наблюдаемая последовательность исчезновения из биоценозов тех или иных групп животных по мере увеличения загрязнения [18].
     
     Этот метод позволяет с достаточной надежностью оценивать степень загрязнения различных участков реки, дает высокую воспроизводимость результатов, не требует обязательного видового определения донных животных, доступен для гидробиологов, не обладающих высокой профессиональной квалификацией, не требует больших материальных затрат [19]. Очень важно, что при использовании метода Вудивисса такой существенный для распределения донных животных фактор, как тип грунта, не маскирует оценку степени загрязнения участков реки. Однако следует иметь в виду, что в условиях разреженной фауны, особенно на чистых песках, для более правильной оценки степени загрязнения вод необходимо отбирать больше проб, иначе могут быть получены заниженные значения биотического индекса [13].
     
     При гидробиологическом анализе поверхностных вод и донных отложений особенно большое значение следует придавать организмам, встречающимся в большом количестве. При этом нельзя ни принимать во внимание времена года и гидрологические факторы. Развитие многих индикаторных организмов существенно изменяется по сезонам. Четкая периодичность наблюдается, например, в развитии фитоперифитона. Весной и в первой половине лета доминирует Ulotrix zonata, а летом - Cladophora glomerata. Многие организмы - показатели загрязненных вод - оказываются приуроченными к осени. Поэтому в том случае, если гидробиологические наблюдения производятся лишь однажды в году, предпочтительно это делать во второй половине лета и в начале осени. Необходимо также учитывать и сезонную динамику антропогенных факторов, например, сезонность сельскохозяйственных работ. В связи с весенними полевыми работами возрастает влияние на водные экологические системы таких факторов, как диффузный приток с полей удобрений, пестицидов и гербицидов, эрозия почв и т.д. В связи с осенними полевыми работами обычно более интенсивно происходит высвобождение из почвы биогенных элементов и поступление их в водотоки и водоемы. В летний период, как правило, усиливаются процессы самоочищения, что может приводить к понижению значения индексов сапробности, биотических индексов, биотических очков и т.п.
     
     При выборе места отбора гидробиологических проб чрезвычайно важно учитывать гидрологические факторы, преимущественно определяющие характер распределения и распространения загрязнения в контролируемом водном объекте. Нередко даже сильное загрязнение с одного берега реки долго никак не обнаруживается у другого берега. Для взятия проб на предмет оценки качества воды в реках особенно подходящим местом являются перекаты [25]. Перифитон с различных подводных предметов, находящихся на быстром течении перекатов и быстрин, благодаря быстрой смене окружающей их воды совершенно свободен от влияния случайных местных загрязнений и показывает среднее загрязнение, господствующее в данном водотоке.
     
     Здесь следует особо отметить роль перифитона в получении осредненных оценок протекающей воды и вообще его большую перспективность в системе гидробиологического контроля, имеющей целью охватить сетью постоянных наблюдений огромное число водоемов и водотоков на всей территории страны. При этом немаловажное значение имеет относительная простота сбора перифитона (для оценки загрязнения воды часто достаточно качественных проб перифитона) по сравнению с другими группами гидробионтов, а также использование примитивно простых орудий сбора, таких, как гидробиологическая ложка, скребок, скальпель, нож и т.п. Подобный сбор материала могут производить наблюдатели, не имеющие специального образования, что позволяет быстро и на большой территории внедрить в практику метод контроля качества вод по перифитону. Конечно, не следует забывать, что для последующей обработки собранных проб необходимо наличие специалистов, имеющих биологическую подготовку, так как методы, основанные на индикаторных организмах, как уже отмечалось выше, требуют точного определения видов. При рекогносцировочном гидробиологическом осмотре водных объектов достаточно регистрировать лишь те микроскопические формы перифитона, которые при массовом развитии могут быть определены невооруженным глазом или с помощью простой лупы, как, например, сидячие формы коловраток, колониальные сидячие инфузории Ophrydium, Carchesium, Epistylis, диатомовые водоросли Zomphonema, Cymbella, сине-зеленые водоросли Nostoc, Rivularia, налеты и наросты серных бактерий Thiothrix, Beggiatoa, бактериальные Zoogloea ramigera, пряди и космы бактерий и грибов Zeptomitus, Sphaerotilus, Nematosporangium и т.п.
     
     Пробы, берущиеся в плесах и заводях, имея меньшее значение для оценки среднего общего загрязнения всей массы воды в реке, приобретают большое значение для оценки местных, подчас не совсем случайных, загрязнений, иногда оказывающихся очагами загрязнения всей массы воды в реке. В том случае, когда определяется распространение очаговых загрязнений, особенно большое внимание должно уделяться случайному планктону, т.е. показательным бентическим организмам, которые, будучи оторваны от места прикрепления у очага загрязнения, далеко уносятся течением и нередко обнаруживаются там, где более редкие и менее стойкие собственно планктонные показательные организмы совсем не встречаются [16]. Таким образом, суждения о той или иной степени загрязнения необходимо основывать на общей сумме всех признаков, характеризующих биологическую картину водотока в исследуемом пункте, тщательно избегая строить суждения на основании отдельных находок сапробных организмов, которые всегда могут зависеть от совершенно случайных, несущественных, узко локальных загрязнений. Биологическая картина водотока не может быть полной без функциональных характеристик водных сообществ. Среди последних первое место занимают характеристики первичной продукции и деструкции.
     
     В том случае если гидробиологический анализ поверхностных вод и донных отложений производится путем сопоставления состава сообществ и интенсивности биологических процессов на участках водоема или водотока с разными уровнями загрязнения, следует иметь, по крайней мере, два гидробиологических репера. Одним из них может служить гидробиологическая картина, свойственная тем участкам водоема, относительно которых у нас не может возникнуть никакого сомнения в их чистоте, а другим - такая же картина для участков, заведомо загрязненных. В случае отсутствия или трудной доступности чистых, не загрязненных участков желательно по мере возможности реконструировать гидробиологическую картину, свойственную водному объекту до его загрязнения, или его фоновое состояние. В конкретном случае таким фоновым состоянием может быть состояние данного водного объекта, описанное по материалам наблюдений прежних лет.
     
     Большую ценность в этом отношении представляют первые гидробиологические обследования уже давно интенсивно эксплуатируемых рек и озер, произведенные в те годы, когда эти водные объекты испытывали принципиально иную антропогенную нагрузку.
     
     Примером таких гидробиологических обследований могут служить обследования р.Москвы, проведенные Я.Я.Никитинским [23, 24] осенью 1907 г. от деревни Рублево до села Коломец и летом и осенью 1910 г. между городом Звенигородом и Рублевской насосной станцией и С.Н.Строгоновым [30] в 1911-1912 гг., обследование Дона, проведенное Я.Я.Никитинским [22] в 1911 г., обследование Ладожского озера, предпринятое А.С.Скориковым [28, 29] и Е.Н.Болохонцевым [11] в 1905-1906 гг., обследование Невской губы, выполненное С.М.Вислоухом [17] в 1911-1912 гг. и др.
     
     При статистической обработке результатов анализа количественных гидробиологических проб необходимо учитывать особенности распределения гидробионтов. Так, при мозаичности распределения донных животных средние показатели численности и биомассы, полученные вычислением среднего арифметического их значения, приводят к искаженным выводам, не отражающим истинной картины, наблюдаемой в водоеме или водотоке. Применение средних геометрических значений в подобных исследованиях дает более верное отражение распределения гидробионтов, так как при таком вычислении сглаживаются отдельные неизбежные отклонения от нормы [7, 32].
     
     В настоящее время разработано множество методов гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений, но среди них лишь немногие могут быть названы количественными. К последним, прежде всего, относятся методы, в основе которых лежит учет видового состава населения водоемов и водотоков или отдельных сообществ, населяющих их организмов.
     
     Большая притягательная сила количественных показателей объясняется естественным стремлением исследователей формулировать более эффективные количественные законы для объяснения наблюдаемых явлений. Только количественные методы биологической оценки качества вод могут позволить выразить исследуемые нами закономерности в виде математических функций, благодаря чему заключения и прогнозы могут быть сделаны более эффективным и точным способом. Однако применение этих методов в практике гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений встречает немалые затруднения. Значения индексов, получаемые во многих практических работах, находятся в зависимости от усилий, затраченных исследователями. Поэтому индексы, в основе которых лежит учет видового состава населения, часто несут на себе печать некоторого рода субъективности, обусловленной специализацией исследователя, с одной стороны, и уровнем квалификации и прилежания исследователя, с другой. Это ставит довольно важную и трудную проблему сопоставления данных, вычисленных различными исследователями. Принципиально иная проблема - проблема онтологического плана - возникает при экологической интерпретации индексов разнообразия, например при попытках установить причинно-следственную связь между разнообразием и устойчивостью экологических систем. Эта проблема детерминирована тем, что популяции разных видов животных организмов могут отличаться друг от друга степенью экологической полифункциональности [1]. При расчете же индексов разнообразия популяции, принципиально отличающиеся по степени своей экологической полифункциональности, полностью приравниваются друг к другу, как если бы они привносили одинаковый вклад во внутреннее разнообразие изучаемой нами экологической системы.
     
     Концепция контроля вод по показателям разнообразия подвергается сомнению и с других точек зрения. Загрязнение - только одна из возможных причин снижения видового разнообразия. Значение их на одной и той же станции при одних и тех же уровнях загрязнения, при одном и том же качестве воды испытывает сильные колебания по сезонам года. Одной из причин таких колебаний может быть, например, сезонная динамика вылета имаго насекомых. Индексы разнообразия зависят от однородности биотопа [15]. Только большое разнообразие сообществ может быть однозначно интерпретировано при оценке качества вод, ибо малое разнообразие может наблюдаться как при хорошем качестве вод, так и в случае большого загрязнения. В случае загрязнения водной среды органическими веществами и эвтрофирования концепция разнообразия вообще спорна, поскольку при изменении трофности водного объекта разнообразие одних таксонов может увеличиваться, а других - уменьшаться [33].
     
     В связи с вышеотмеченными ограничениями количественные методы оценки качества вод и донных отложений, к сожалению, не получили достаточного распространения в практике гидробиологического анализа. Последнее во многом стимулирует разработку сравнительных систем оценки качества вод и донных отложений, занимающих, в определенном смысле, промежуточное положение между количественными и качественными методами оценки. Эти системы позволяют располагать в квазисериальном порядке все исследуемые экологические системы во всем наблюдаемом диапазоне антропогенных воздействий. Характерными чертами таких систем являются транзитивные асимметрические отношения между любыми их членами различных слоев квазисериального порядка и эквивалентные отношения, т.е. транзитивные и симметричные отношения между любыми членами одного слоя. Отметим, что в самых ранних сравнительных системах оценки качества вод и донных отложений квазисериальное расположение членов экологических систем производилось по одному параметру. В последнее время получают распространения системы, в которых квазисериальное расположение членов экологических систем не может быть достигнуто по одному параметру, а достигается по двум и более параметрам [2]. Примерами таких систем могут служить биотические индексы р.Трент, расширенные биотические индексы, индекс Верно и Таффи, очки Чендлера и биотический индекс Чаттера.
     
     При оформлении отчетов результаты анализа желательно представлять в виде диаграмм и циклограмм, показывающих процентное соотношение численности и биомассы организмов руководящих групп водных сообществ [10]. Это дает четкое представление о специфичности комплексов организмов, населяющих исследованные участки водоемов. Такие циклограммы, нанесенные на картосхемы водоемов и водотоков, являют наглядную картину санитарно-бнологического состояния водоема.
     
     В заключении следует отметить, что в системе Гидробиологической службы наблюдений и контроля поверхностных вод СССР принят классификатор качества вод, содержащий 6 классов (табл.1.1). Класс вод определяется на основании данных о состоянии зообентоса, перифитона, фитопланктона, зоопланктона и бактериопланктона в тех случаях, когда этот показатель используется.
     
     

Таблица 1.1


Классификатор качества вод суши по гидробиологическим показателям

Класс вод

Воды

Зообентос

Фитопланктон, зоопланктон, перифитон

Микробиологические показатели

относительная численность олигохет, % общего количества донных организмов

биоти-
ческий индекс

индекс сапробности по Пантле и Букку
(в модификации Сладечека)

общее количество бактерий, млн. кл/мл (а)

сапрофитные бактерии тыс. кл/мл (б)

а:б

I

Очень чистые

1-20

10-8

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений1

До 0,5

До 0,1

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений10Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

II

Чистые

21-35

7-5

1,1-1,5

0,6-1,0

0,6-5,0

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений10Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

III

Умеренно загрязненные

36-50

4-3

1,6-2,5

1,1-3,0

5,1-10,0

10Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-10Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

IV

Загрязненные

51-65

2-1

2,6-3,5

3,1-5,0

10,1-50,0

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений10Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

V

Грязные

66-85

1-0

3,6-4,0

5,1-10,0

50,1-100,0

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений10Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

VI

Очень грязные

86-100 или макробентос отсутствует

0

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений4,0

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений10

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений100

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений10Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


     Примечание. Допустимо также оценивать класс вод как промежуточный между вторым и третьим (II-III), третьим и четвертым (III-IV), четвертым и пятым (IV-V) классами.
     
     
     Окончательная экспертная оценка качества вод осуществляется с учетом других важнейших показателей: численности и биомассы организмов, общего числа видов, соотношения различных групп организмов в отдельных сообществах, состояния макрофитов, интенсивности продукционно-деструкционных процессов, активности микробиологических процессов. Общая оценка качества вод в каждом конкретном случае дается по совокупности гидробиологических показателей с учетом экологических и зоогеографических особенностей водного объекта. При этом принимаются во внимание также и особенности загрязнения различных биотопов, на что могут указывать различия показателей планктонных и бентосных сообществ.
     
     

Глава 2. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ МАКРОЗООБЕНТОСА


     При контроле качества поверхностных вод проводится структурный анализ популяций, биоценозов донных (бентосных) организмов. Видовой состав и количественное развитие биоценозов донных организмов надежно характеризуют степень загрязнения грунта и придонного слоя воды.
     
     Состав биоценозов относительно постоянен, пока он находится в условиях, в которых он сформирован. В достаточно чистых водах донные сообщества в хорошо аэрируемых участках дна характеризуются высоким видовым разнообразием, что свидетельствует о нормальном состоянии водной экосистемы. В загрязненных водоемах выпадают группы животных, наиболее чувствительные к отдельным загрязняющим веществам. Происходит видоизменение состава биоценозов, иногда катастрофическое, приводящее к замене его другим составом.
     
     Организмы зообентоса занимают в водоеме два основных биотопа: грунт (поверхность и толщу) и растительность. Подвижные организмы могут отрываться от поверхности субстрата и плавать в воде, занимая таким образом третий биотоп - водную толщу в пределах придонного слоя воды или водного пространства в зарослях макрофитов.
     
     Некоторые виды животных могут обитать в каждом из трех биотопов и находиться в разных условиях загрязнения, поскольку грунт в ряде случаев загрязнен сильнее толщи воды. Сам же грунт в прибрежной зоне и на глубине может содержать различные концентрации и виды загрязняющих веществ.
     
     Орудия лова и некоторые методы обработки собранных из разных биотопов бентосных организмов различаются, поэтому мы даем раздельное описание методов сбора и обработки обитателей грунта, фауны зарослей и камней, а также бентофауны с искусственно введенных в воду субстратов.
     
     Зообентос внутренних водоемов условно делят на три группы, основываясь на размерах животных: 1) макробентос - более 2-3 мм, 2) мезобентос - 0,5-3 мм, 3) микробентос - менее 0,5 мм. При такой схеме деления в макробентос попадают крупные организмы, например двустворчатые моллюски, личинки хирономид последних возрастов, половозрелые особи олигохет. Мезобентос объединяет животных, которые с ростом переходят в состав макрофауны, а также размеры которых и во взрослом состоянии не превышают 2 мм.
     
     Сбор организмов макро- и мезобентоса осуществляется одними орудиями лова, а обработка проб производится однотипными методами, кроме промывки грунта через сита с разной ячеей.
     

Микробентос включает мелкие организмы, представленные главным образом простейшими, коловратками, турбелляриями и гастротрихами. Полноценный учет этой фауны требует специальной методики сбора и, главное, обработки "живых" (не зафиксированных) проб, так как многие организмы при фиксации деформируются настолько, что затрудняется их определение.
     
     Для целей контроля качества воды по показателям зообентоса в настоящее время достаточно отбирать пробы организмов макробентоса, поэтому мы не приводим описание методов сбора и обработки мезо- и микробентоса.
     
     

2.1. ДОННАЯ ФАУНА

2.1.1. Методы отбора проб

2.1.1.1. Фауна грунта. Основными орудиями сбора на количественный анализ донных беспозвоночных - обитателей поверхностного слоя и толщи грунта - являются дночерпатели различных систем. Универсального дночерпателя, пригодного для работы на всех типах грунта, нет. Поэтому рекомендуем несколько конструкций дночерпателей, каждая из которых применяется для отбора проб при определенном характере донных осадков.
     
     На мягких илистых грунтах применяется коробочный дночерпатель Экмана-Берджа (рис.2.1) на тросе или облегченная модель ковшевого дночерпателя Петерсена (рис.2.3). Для работ на водохранилищах удобна модифицированная в Институте внутренних вод АН СССР модель дночерпателя Экмана-Берджа, работающая хорошо на довольно плотных грунтах и при волнении (рис.2.2). На очень мягких илах, например в профундали озер, дночерпатель Экмана-Берджа опускают очень медленно, контролируя по натяжению троса достижение дна, с тем, чтобы прибор не зарывался в грунт. Лучшие результаты получаются при использовании дночерпателя модели Боруцкого с высоким (до 40 см) коробом, причем на корпус следует добавлять ограничитель глубины погружения прибора в грунт в виде решетчатой рамы.
     
     

Рис.2.1. Дночерпатель Экмана-Берджа

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.2.1. Дночерпатель Экмана-Берджа

Рис.2.2. Дночерпатель Экмана-Берджа (модифицированная модель)

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.2.2. Дночерпатель Экмана-Берджа (модифицированная модель)

Рис.2.3. Дночерпатель Петерсена

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.2.3. Дночерпатель Петерсена


     
     В реках на песчаных грунтах отбор осуществляется дночерпателем Петерсена с малой площадью захвата.
     
     На плотных и особенно на задернованных грунтах следует применять утяжеленную модель дночерпателя Петерсена, или дночерпатель "Океан" (рис.2.4). Эти типы дночерпателей, работающие без посыльного груза, удобны для работ на водохранилищах даже во время сильного волнения.
     
     

Рис.2.4. Дночерпатель Петерсена (модифицированная модель)

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.2.4. Дночерпатель Петерсена (модифицированная модель)


     
     Перечисленные виды дночерпателей применяют для отбора проб с лодки или катера.
     
     Спуск и подъем облегченных моделей дночерпателей с площадью захвата 1/40 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений лучше выполнять с помощью механической лебедки с лодки, но можно отбирать пробы, удерживая дночерпатель руками. Утяжеленными и большими моделями дночерпателей (площадь захвата 1/25 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений) работают только при помощи электрической лебедки с судна.
     
     В прибрежной зоне водных объектов на глубинах до 2,5 м для отбора бентосных проб применяют дночерпатели, опускаемые на штанге. Это коробочный дночерпатель Заболоцкого с площадью захвата 1/40 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений, работающий на относительно мягких грунтах, и трубчатый дночерпатель Мордухай-Болтовского (1/250 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений), которым отбирают пробы на плотных задернованных почвах.
     
     Трубчатый дночерпатель также удобен для сбора организмов мезобентоса, так как в отобранной пробе сохраняется ненарушенным верхний слой грунта и прилегающий слой воды.
     
     Для сбора крупных организмов, таких, как двустворчатые моллюски, на мелководье можно применять рамку, ограничивающую участок дна, площадью 1 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. Стенки рамки изготавливают из листового металла высотой 3 см. По углам впаяны металлические шипы или гвозди длиной 3-5 см. Рамка накладывается на грунт, и ее положение фиксируется при помощи вдавленных в грунт шипов. В пределах ограниченного рамкой пространства крупных животных выбирают вручную, полученный материал просчитывают на месте, несколько экземпляров фиксируют формалином для уточнения видового состава, а остальных моллюсков возвращают в водоем.
     
     На глубинах, недоступных для сбора вручную, крупных макробеспозвоночных отлавливают дночерпателями большой площади сечения (0,1 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений) или берут большее число проб, а промывку грунта проводят через сита с крупной ячеей (не менее 5 мм).
     
     Места отбора проб (станции или вертикали) располагаются в пределах разных биотопов. Число станций зависит от характера водоема.
     
     Количество отобранных проб на станции может быть различным в зависимости от структуры группировок зообентоса и площади захвата грунта дночерпателями, но должно быть достаточным для получения статистически достоверного материала. При отборе проб дночерпателями с площадью захвата 1/25 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений следует брать не менее двух выемок, а при меньшей площади - не менее четырех-пяти выемок.
     
     Отбор проб дночерпателем проводят с заякоренной лодки или судна. Сначала измеряют глубину: на мелководье размеченным шестом, в более глубоких местах ручным лотом (размеченным в мокром состоянии тросом с грузом). В случае применения лебедки для спуска и подъема дночерпателя обычно используется блок-счетчик, показывающий длину держащего дночерпатель троса.
     
     При отборе проб лодка или судно должны быть ориентированы таким образом, чтобы во время дрейфа трос дночерпателя не заносило под корпус судна, что может привести к преждевременному закрытию прибора.
     
     Дночерпатель опускается плавно в открытом состоянии. Достижение им дна обнаруживается по ослаблению натяжения троса. В зависимости от конструкции дночерпателя производится закрытие прибора и захват определенного объема грунта. Затем начинают подъем прибора. Дночерпатель с отобранным грунтом помещают в таз, кювету, ящик или на промывательный станок (на крышку), открывают его, и грунт либо смывают струей воды в отверстие крышки на сито промывательного станка, либо слегка приподнимают над приемной емкостью, освобождая дночерпатель от грунта. Остатки грунта на стенках прибора смывают в основную пробу.
     
     Если отобранный грунт заполняет дночерпатель не полностью, то пробу не учитывают и отбор повторяют. Из забракованной пробы можно отобрать образец грунта для проведения механического анализа донных отложений. Для тех же целей при нормально отобранной пробе перед промывкой грунта отбирают небольшое количество грунта и помещают в баночку.
     
     Характер грунта определяется на каждой станции, где производится сбор донной фауны. Тип донных отложений по данным механического анализа определяется специалистами в аналитических лабораториях. Для этих целей отобранный грунт высушивают на воздухе или в любом теплом месте.
     
     Непосредственно на водоеме можно приблизительно определить тип донных отложений по следующей шкале:
     
     каменистый - дно покрывают преимущественно камни,
     
     каменисто-песчаный - среди отдельных камней есть участки открытого песчаного грунта,
     
     песчаный - преобладает песок, изредка встречаются камни,
     
     песчано-илистый - песок частично или полностью покрыт илом,
     
     илисто-песчаный - ил является преобладающей фракцией, при растирании между пальцами ощущается присутствие песка,
     
     илистый (ил) - при растирании между пальцами не ощущается присутствие песка,
     
     глинистый - при растирании ощущается пластичность,
     
     задернованные почвы - в искусственных водоемах.
     
     Отбор проб для качественного анализа можно производить тоже дночерпателями, а также скребками (рис.2.5), драгами и тралами различной конструкции, причем скребком облавливаются только мелководные участки водоема, а драгами как мелководные, так и глубокие участки.
     
     

Рис.2.5. Скребок

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.2.5. Скребок


     
     Поскольку скребок является орудием лова, который обычно изготавливают в подсобных мастерских, приводим описание его несложной конструкции. Составными частями скребка являются округлая в верхней части или полностью квадратная рамка со стороной 20-30 см с прикрепленной к нижнему краю под углом 45° заточенной стальной пластинкой 2-3 см шириной. Рамка насаживается на шест длиной 1-1,5 м. К рамке пришивается округлый в концевой части мешок, который состоит из плотной прочной ткани для прикрепления к обручу и мельничного газа N 23 в концевой части. Такой скребок может одновременно служить и сачком-промывалкой. Однако мешок из мельничного газа быстро изнашивается. Поэтому мешок для скребка можно изготовить из более прочного материала, например из капронового газа N 10 или даже из рогожи. Перед прикреплением мешка рамку скребка следует обмотать узкой лентой из плотной ткани для уменьшения трения мешка о рамку. На нижней части рамки для прикрепления мешка необходимо просверлить отверстия, так как широкая режущая грунт пластина не позволит пришить мешок непосредственно на рамку.
     
     Отбор бентосных проб драгами и тралами следует ограничивать, особенно на некоторых водных объектах, с целью сохранения биоценозов донных беспозвоночных. Лучше по возможности применять дночерпатели и скребки.
     
     Промывка добытого дночерпателем грунта проводится на водоеме сразу после отбора проб. На практике используют несколько методов разделения грунта и организмов. При работе с большими объемами пробы промывку грунта осуществляют на станке, который состоит из деревянного корпуса с набором ящиков-сит. Размеры станка определяются объемом отобранных проб. Сверху на станке помещается съемная крышка с бортиками по краю для приема грунта из дночерпателя и с отверстием в середине крышки, через которое грунт смывается на верхнее сито. После смыва грунта с крышки на сито крышку снимают и из содержимого на верхнем сите выбирают крупных животных, а также камни, остатки растительности и другие крупные объекты, которые сохраняют для последующего осмотра. Оставшийся грунт промывают несильной струей воды из шланга во избежание порчи организмов таким образом, чтобы через отверстия верхнего сита на второе попали организмы макробентоса, на нижележащее сито организмы мезобентоса, а остаток пробы смывается в приемный ящик или за борт. Таким образом происходит разделение бентоносных организмов по размерным группам. Такой способ промывки можно проводить на крупных водных объектах, где отбор проб осуществляется с судна большими дночерпателями, а бентофауна представлена в основном моллюсками, раковины которых не повреждаются при промывке через металлические сита. На тех участках крупных водных объектов, где бентофауна состоит в основном из олигохет и личинок хирономид, а отбор проводится также с судна большими дночерпателями, рекомендуется на промывочном станке промывать грунт лишь на первом сите с крупной ячеей для отделения крупных животных и других объектов, а остаток промывать весь сразу или частями на ситах из мельничного газа N 23. Сито в виде мешка прикрепляется к четырехугольной раме, которая удерживается веревками за бортом судна, и может быть поднято до уровня борта для приема грунта или опущено в воду не менее чем до половины мешка для промывки. Необходимо следить за уровнем погружения сита в воду и избегать заплескивания воды сверху, чтобы животные не были вымыты из мешка. Сито следует слегка приподнимать и опускать, чтобы ускорить и улучшить процесс разделения грунта и организмов.
     
     Через такое же сито промывается за бортом грунт при отборе проб малыми дночерпателями с лодки. При этом сито можно держать в руках.
     
     Для промывки небольших количеств грунта используют небольшие сачки-промывалки (рис.2.6), состоящие из металлического обруча диаметром 20-30 см, к которому пришивается такой же мешок, как у скребка.
     
     

Рис.2.6. Сачок

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.2.6. Сачок


     
     Для выборки фауны из песчаного грунта пробу перед промывкой подвергают отмучиванию. Для этого пробу помещают из дночерпателя в таз, сверху наливают воду до половины глубины таза. Рукой вода с грунтом приводится в состояние движения так, чтобы поднять в воду животных. Не давая мути и организмам сесть на дно, воду из таза выливают в сачок-промывалку с мешком из газа соответствующего номера для макро- и мезобентоса. Процесс отмучивания повторяют до тех пор, пока промывные воды не становятся чистыми. После этого остаток грунта в тазу просматривают, всех оставшихся животных выбирают, а грунт выбрасывают.
     
     Сбор организмов с промывных сит проводят сразу после промывки проб. Тщательно осматривают крупные объекты, отобранные на верхнем сите промывочного станка и собирают обнаруженные на них организмы. Из отмытой пробы макробентоса животных лучше выбирать сразу на водоеме, так как живые формы заметнее и их легче отбирать. При этом грунт помещают маленькими порциями в металлические или пластмассовые кюветы и приливают небольшое количество воды.
     
     Для разделения грунта с примесью значительного количества растительного субстрата и организмов можно применять метод флотации. При этом небольшие порции грунта из пробы помещают в насыщенный раствор поваренной соли, всплывающие организмы быстро, пока они не осели вновь, собирают небольшим сачком или ложкой. Затем грунт тщательно просматривают для сбора моллюсков и других не всплывших организмов. Пробы с организмами мезобентоса фиксируют целиком в 4-10% растворе формалина, а выбор животных проводят в стационарных условиях.
     

2.1.1.2. Фауна камней. В особую группу можно выделить обитателей каменистого субстрата. Это своеобразная фауна камней, которая развивается на каменистых отложениях в условиях быстрого течения рек. Животные, обитающие здесь, приспособились противостоять течению - одни из них прикреплены к камням (моллюски, личинки ручейников), другие имеют уплощенную форму тела (личинки поденок, пиявки).
     
     Камни с животными собирают вручную на доступной глубине. Для количественных сборов применяют рамку, ограничивающую площадь дна 0,25 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. Выбираются все камни в пределах площади, ограниченной рамкой. Камни осторожно отделяют от грунта, так как подвижные животные быстро убегают, и помещают в таз с водой либо все сразу, если их немного, либо порциями по мере осмотра предыдущих.
     
     Камни из таза по одному тщательно осматривают, и всех обнаруженных животных помещают в банку с формалином. Внимательно исследуются все наросты, которые могут оказаться домиками личинок ручейников или личинок хирономид. Вода из таза с подвижными животными, покинувшими камни, профильтровывается через сачок-промывалку из газа N 23. Остаток из сачка переносится в банку с формалином. Каждая банка снабжается этикеткой.
     

2.1.1.3. Использование искусственно помещенных в воду субстратов для отлова бентосных беспозвоночных. В практике гидробиологических работ все более широкое применение находит полуэкспериментальный метод установки в водоемах искусственных субстратов. Применяются деревянные пластинки, предметные стекла, полиэтиленовые плавающие плитки, хворостяные ящики, заполненные камнями, сучьями и другими предметами, куски известняка в металлических сетках и т.д. Фауна, развивающаяся на плотных субстратах, состоит из форм, живущих на поверхности субстратов и неспособных зарываться в грунт. Они образуют особый комплекс, отличающийся прикрепленными формами, строящими на субстрате неподвижные домики или обладающими другими средствами прикрепления. Среди них находят убежище и пищу ползающие и бегающие формы беспозвоночных.
     
     По имеющимся данным, результаты, полученные с искусственных субстратов, довольно полно отражают фауну макробеспозвоночных конкретного участка водоема [2]. При этом ряд организмов (Turbellaria, Amphipoda, Chironomidae, Cloeon, Hydroptilidae, Baetis) предпочитают искусственный субстрат, a Tubificidae, Corixidae, Sialis, Simulidae, Hydrocarina встречаются более часто в естественной среде. Встречаемость Hirudinea, Nematoda, Asellus, Hydropsyche и Sphaeridae в сборах с искусственных субстратов соответствует распределению их в обычных пробах, отобранных традиционными способами. Достоинством метода искусственных субстратов является, прежде всего то, что субстраты могут быть установлены и извлечены не биологами, а, например, наблюдателями пунктов ОГСНК. Это позволит достаточно быстро и на большой территории внедрить в практику контроля качества поверхностных вод гидробиологические методы.
     
     Изготовление искусственных субстратов. В качестве искусственных субстратов можно использовать куски оплавившейся пустой породы и каменноугольного шлака, материал, выбрасываемый из топок котельных, встречающийся повсеместно. Выбирают куски с гладкой поверхностью, на которой допускается наличие крупной пористости и неровности. В "рукав" длиной 25 см из безузловой полиэтиленовой ориентированной сетки, используемой для расфасовки фруктов и овощей, помещают 15 кусков субстрата размером приблизительно 7х6х3 см. Последние укладываются по возможности плотнее. Неровности соприкасающихся поверхностей создают многочисленные ниши, которые будут колонизироваться беспозвоночными. Концы сеточки завязывают рыболовной леской или мягкой алюминиевой проволокой.
     
     Экспозиция субстратов в водоеме. Искусственные субстраты могут быть использованы для исследования на малых реках и в прибрежных участках крупных рек на песчаных, песчано-илистых, каменисто-песчаных и каменистых грунтах. При размещении субстратов в водоеме надо стремиться получить максимальную информацию.
     
     Известно, что во внутренних водоемах наиболее продуктивными являются фитофильные биоценозы. В макрофауне этих биоценозов основную массу составляют легочные моллюски и насекомые. Среди насекомых особенно много поденок, стрекоз, жуков, клопов. Много фитофильных форм среди личинок хирономид и ручейников, а из червей чаще встречаются представители семейства наидид и пиявок. Поэтому искусственный субстрат следует помещать прежде всего внутри сообществ прибрежно-водной растительности, среди воздушно-водных и погруженных растений. Кроме того, субстраты ставятся на границе макрофитов и свободного грунта, а также на характерном для данной станции участке грунта, удаленном от растительности.
     
     В реках с быстрым течением необходимо предусмотреть фиксацию субстратов в выбранном для экспозиции месте. Для этого с помощью капронового шнура субстрат привязывают к прочно закрепившейся коряге, прибрежному кустарнику или к специально забитому металлическому штырю. В случае каменистого русла руками расчищается от камней для субстрата соответствующая площадь грунта. Окружающие камни будут фиксировать субстрат.
     
     Целесообразно иметь план-схему местонахождения субстратов, помеченных номерами. При составлении плана-схемы могут учитываться особенности береговой линии, расположение относительно заметных предметов и строений на берегу, а также примерное расстояние до субстрата в метрах.
     
     Устанавливать субстраты следует по окончании весеннего половодья на глубину не более 0,5 м с учетом сезонного изменения уровенного режима.
     
     Наиболее оптимальным сроком нахождения субстрата в воде является 1-1,5 месяца. Для получения удовлетворительных результатов на каждой станции необходимо ставить не менее трех субстратов.
     
     Сбор беспозвоночных с субстратов. Дальнейшая обработка проб. Субстрат в воде отыскивают осторожным ощупыванием ногой отмеченного на плане участка. Поднимать субстрат следует рукой, подставив под него сачок из капронового газа N 23 для того, чтобы животные не смывались водой. Потом сеточку с субстратом переносят в пластмассовое ведро, заполненное на Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений водой. Сачок промывают в ведре, а оставшихся на нем животных выбирают пинцетом. Закрытые крышками ведра с вложенными в них этикетками (см. приложение 1) можно отправить в лабораторию в том случае, если есть необходимость и возможность быстрой доставки проб (в течение дня).
     
     В лаборатории сеточку разрезают. Куски субстрата обмывают сильной струей воды на двух металлических решетках, вставленных одна в другую. Большой напор воды достигается сужением диаметра резиновой трубки, надетой на водопроводный кран. Размеры ячей сита первого решета могут быть очень большими, так как оно нужно лишь для того, чтобы удержать субстрат. Вместо металлического сита в нижнем решете может использоваться капроновое. Животных, скопившихся на нижнем сите, направленной струей воды собирают в одном месте и, перевернув сито вверх дном, смывают в кювету, расчерченную на квадраты, для ознакомления с фауной. Каждый кусок субстрата внимательно просматривают. Прикрепившихся животных снимают пинцетом.
     
     В экспедиционных условиях поступают несколько иначе. Поднятую сеточку с субстратом помещают в ведро, заполненное водой, как указывалось выше, разрезают. Каждый кусок субстрата "прополаскивается" в ведре с тем, чтобы животные смылись в воду. Оставшихся на субстрате беспозвоночных переносят пинцетом в приготовленную баночку с водой. Воду из ведра пропускают через сачок из капронового газа N 23, сшитый на конус. Кончик сачка, где собралась основная масса беспозвоночных, выворачивается и несколько раз погружается в приготовленную широкогорлую баночку, поставленную в кювету. Последняя нужна для того, чтобы избежать потери животных. Собирают безпозвоночных, оставшихся в ведре и на сачке. Для быстрейшего извлечения животных куски субстрата можно погрузить в подсоленную воду. Весь материал фиксируется в 4%-ном растворе формалина.
     
     Затем куски субстрата помещают в новую сеточку, которую завязывают и опускают вблизи прежнего места экспозиции. Дальнейшая разборка и обработка материала производится по окончании экспедиционных работ.
     
     Сбор макробеспозвоночных с помощью искусственных субстратов можно считать не только методом качественного, но и полуколичественного сбора, так как в данном случае мы имеем дело с приблизительно однородной и разновеликой поверхностью, доступной для организмов, и одинаковым временем колонизации субстратов последними.
     
     Оценка качества воды по составу собранной фауны производится с помощью биотического индекса, имеющего цифровое выражение и учитывающего видовое разнообразие и показательное значение отдельных таксонов (см. приложение 2). Кроме того, представляется возможным давать сравнительную во времени оценку состояния обследуемого водоема по количественному соотношению встречающихся групп зообентоса и численности каждой из них.
     
     

2.2. ФИТОФИЛЬНАЯ ФАУНА. МЕТОДЫ ОТБОРА ПРОБ


     Фитофильная фауна представлена беспозвоночными, которые в период вегетации растительности используют ее в качестве субстрата, а некоторые в качестве источника пищи.
     
     Заселение зарослей макрофитов беспозвоночными представляет процесс, который ежегодно возобновляется и может варьировать в зависимости от разных факторов, в частности от стадии вегетации растения. Значительную часть населения макрофитов составляют личинки насекомых, которые в течение лета завершают свое развитие в водоеме и покидают его.
     
     Отлов животных для качественного анализа проводится сачком или скребком в зоне погруженных в воду растений (для качественного анализа биоценозов). При этом в реках против течения воды сборщик совершает несколько плавных движений сачком или скребком, всякий раз после очередного взмаха вынимая сачок из воды, иначе животные будут вымыты из мешка.
     
     Крупных животных из сачка выбирают пинцетом и переносят в банку с формалином. Более мелких смывают со стенок мешка струей воды (из кружки, резиновой груши) и концентрируют в нижней части мешка, откуда переносят животных непосредственно в банку, вывернув и окунув часть мешка с фауной в банку с водой или 4-10%-ным раствором формалина.
     
     Полупогруженную, жесткую растительность, такую, как камыш, тростник, трудно обловить сачком. Поэтому часть макрофитов из зоны жесткой растительности вырывают с корнем, причем предварительно ножницами можно срезать надводную часть растений. Растения помещают в таз с водой, промывают, чтобы смыть подвижных животных, и осматривают для обнаружения прикрепленных и минирующих форм. Из таза воду отфильтровывают через сачок, а остаток помещают в банку с формалином. Тщательно осматривают корневую систему, так как здесь можно обнаружить личинок поденок, двустворчатых моллюсков, пиявок, олигохет.
     
     Необходимо подобным образом осмотреть и несколько экземпляров мягкой растительности, чтобы выявить минирующие и прикрепленные формы, а также обитателей корневой системы.
     
     При работе на створном участке рек сбор фитофильной фауны проводят в прибрежной зоне обоих берегов.
     
     Отлов животных, которые могут покидать субстрат (растительность, поверхность грунта и прочее), проводится одновременно со сбором фауны зарослей во время облова растительности сачком или скребком. В более глубоких местах на створном участке водоема применяют специальные орудия лова организмов планктобентоса - тралы.
     
     Количественный анализ фитофильной макрофауны при контроле качества вод не проводится.
     
     

2.3. ФИКСИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ ПРОБ БЕНТОСА


     Отобранных живых беспозвоночных сразу помещают в 4-10%-ный раствор формалина. При наличии в пробе значительного количества двустворчатых моллюсков применяют 10%-ный раствор формалина, поскольку вода из мантийной полости разбавляет фиксирующую жидкость.
     
     Формалин перед употреблением нейтрализуют, так как он имеет кислую реакцию и разрушает известковые раковины моллюсков, панцири ракообразных. В формалин при непрерывном помешивании добавляется насыщенный раствор соды (NаНСОРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений). Появление нейтральной окраски определяется лакмусом. Для получения 4%-ного раствора концентрированный формалин разводят в 10 раз водой. Формалин для фиксации должен быть без осадка.
     
     Для хранения бентосных проб используют широкогорлые стеклянные или полиэтиленовые банки преимущественно объемом 100, 250 и 500 мл с завинчивающимися крышками. В завинчивающиеся пластмассовые или металлические крышки к стеклянным банкам для герметизации обязательно вставляется резиновая прокладка из тонкого резинового листа толщиной 2 мм. При отсутствии банок с завинчивающимися крышками можно использовать обычные стеклянные банки от пищевых консервов с полиэтиленовыми крышками. В этом случае резиновая прокладка не употребляется.
     
     Консервирование животных можно проводить двумя способами. Собранный материал переносят в банки с небольшим количеством 4-10%-ного раствора формалина. Затем банку доливают до полного объема этим же фиксатором. Можно переносить материал в банки с некоторым количеством воды: после заполнения банки материалом добавляется вода, а для консервации - 40%-ный раствор формалина из расчета 1:9 для получения 4%-ного раствора или из расчета 1:3 для получения 10%-ного раствора формалина.
     
     В пробах, предназначенных для длительного хранения, объем материала должен составлять не более двух третей объема банки для животных без примеси грунта и половину банки для животных с грунтом. Пробы большого объема или небольшие пробы при отсутствии банок можно хранить в мешочках из ткани, помещенных в большие емкости с 4-10%-ным раствором формалина.
     
     В каждую банку или мешочек с пробой обязательно вкладывается этикетка. В банках ее располагают лицевой стороной к стенке. Вторую, контрольную, этикетку следует поместить под резиновую прокладку крышки. На водоеме допускается временное этикетирование на лейкопластыре с указанием номера пробы и расшифровкой записи в полевом дневнике (см. приложение 3).
     
     Раздел "N створа" на этикетке включает данные об удаленности его от устья реки в километрах, название какого-либо ориентира (город, село, животноводческий комплекс, ГЭС и прочее), а также положение створа на реке относительно ориентира. Местонахождение станции на створе определяется в десятых долях ширины реки от левого берега; например, положение станции на середине реки любой ширины обозначается как 0,5.
     
     В разделе "Биотоп" для проб с фауной грунта следует указать характер грунта, для фитофильной фауны - преобладающие виды водной растительности, а для искусственно введенных в воду субстратов - характер грунта и (или) преобладающие виды растительности в месте их расположения в водном объекте.
     
     Записи на этикетках можно делать шариковой ручкой или простым карандашом.
     
     Во время упаковки банок с пробами в ящик каждую банку необходимо завернуть в бумагу или полиэтиленовую пленку для сохранения пробы на случай повреждения банки во время транспортировки.
     
     

2.4. РАЗБОРКА БЕНТОСНЫХ ПРОБ

2.4.1. Разборка проб, расчет численности и биомассы


     Дночерпательные пробы обычно содержат некоторое количество постороннего материала. В ряде случаев целесообразно сначала выбрать животных из грунта, а затем производить их разборку по систематическим группам. Зафиксированный материал промывают водой для уменьшения неприятного запаха формалина. Для этого пробу выливают в небольшой сачок, изготовленный из газа N 23 или марли, и после промывки водой остаток из сачка помещают в кювету или плоскую тарелку с водой. Выборку крупных животных производят визуально прямо из кюветы, затем материал порциями переносят в чашку Петри (Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений80-100 мм) и просматривают под бинокуляром для выборки мелких организмов. Животных помещают в банки с 4%-ным раствором формалина.
     
     При большом объеме пробы донной фауны допускается частичная разборка для количественного учета массовых форм с пересчетом полученных данных на весь объем пробы.
     
     В лаборатории выбранные животные из дночерпательных проб, фауна камней, фитофильная фауна из сборов на створном участке подвергаются разборке по систематическим группам до уровней типа, класса или отряда с последующим более детальным определением систематического положения животных до уровня рода и вида, за исключением трудноопределяемых групп организмов.
     
     При разборке количественных проб представители каждой группы просчитываются, а затем в зависимости от их количества помещаются в банки или маленькие пробирки, снабженные этикетками, кратко повторяющими этикетки, которые были вложены в банки на месте сбора материала. Пробирки с животными в растворе формалина затыкаются комочком намоченной в формалине ваты и помещаются в большие широкогорлые банки, тоже наполненные формалином, предназначенные для проб каждой отдельной станции. Наличие воздушных пузырьков в пробирках не допускается.
     
     Разборка и просчет количественных проб производится в чашках Петри с разграфленным на квадраты дном.
     
     При пересчете животных за единицу принимается целое животное или только часть его тела с головой в том случае, если экземпляр будет не целый. У двустворчатых моллюсков за целый экземпляр следует считать обломки обеих половин раковины с кусочками тканей на них у замкового края раковины.
     
     Определение постоянного веса зафиксированного в формалине материала обычно производят через четыре месяца после момента фиксации. Однако для получения значений относительных биомасс водных беспозвоночных при оценке качества воды допустимо проводить взвешивание материала из количественных дночерпательных проб в любое время после фиксации при условии одновременного взвешивания в одной пробе представителей различных групп для получения сравнимых данных. При этом в примечании к форме отчетности указывается, какие пробы взвешены менее чем через четыре месяца после фиксации.
     
     Взвешивание следует проводить после одноминутной обсушки маленьких навесок материала на фильтровальной бумаге. Большие навески обсушивают на фильтровальной бумаге, перемещая их с места на место, до исчезновения мокрых пятен под материалом. Животных после обсушки помещают в предварительно взвешенный бюкс, и определяют вес на аналитических весах. При небольшом объеме материала удобно и быстро производить взвешивание без бюкса на торзионных весах с точностью до 1 мг.     
     

2.4.2. Запись результатов обработки бентосных проб


     Данные по количественным пробам записываются в карточки (см. приложение 4). Характеристика станции составляется по этикетке с банки. При расчете численности и биомассы на 1 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений дна следует учитывать количество дночерпательных проб, объединенных на одной станции. На каждой станции отбирают не менее двух дночерпательных проб. Весь объем добытого грунта можно объединить в одном тазу для последующей промывки и разборки. При отборе двух проб изъятый из водоема грунт должен занимать площадь, равную двум площадям данной конструкции дночерпателя. Например, два дночерпателя Экмана-Берджа имеют общую площадь захвата 500 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений, что составляет 1/20 часть от 1 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений, т.е. 10000 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. Следовательно, значение численности или биомассы, полученное для объединенной пробы на станции, нужно умножить на 20, чтобы получить численность или биомассу в пересчете на 1 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. Таким же образом рассчитываются количественные данные и для других типов дночерпателей. Данные по качественным пробам записываются в карточки в соответствии с формой приложения 5.
     
     Определение качества воды по данным приложения 5, а также способа выявления показательных организмов и расчет биотического индекса, изложены в разделе 5.
     
     

2.5. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ЗООБЕНТОСА НА СЕТИ ОГСНК В СИСТЕМЕ ГОСКОМГИДРОМЕТА


     Оценка качества воды по показателям зообентоса в системе Госкомгидромета в настоящее время проводится по целому ряду методических приемов [1].
     
     Наиболее перспективным для анализа бентосных проб из прибрежной зоны рек по составу фауны является метод Вудивисса, разработанный в Англии для р.Трент [2]. В нем объединяются принципы индикаторного значения отдельных таксонов и принцип изменения разнообразия фауны в условиях загрязнения.
     
     Определение биотического индекса по системе Вудивисса ведется по рабочей шкале, в которой использована наиболее часто встречаемая последовательность исчезновения животных по мере увеличения загрязнения. Для учета разнообразия фауны предложено условное понятие "группа" животных, под которым для одних животных понимаются отдельные виды, для других, трудноопределяемых групп, более крупные таксоны. По сумме "групп" и качественному составу населения рассчитываются значения биотического индекса р.Трент.
     
     Группы для определения биотического индекса р.Трент: все известные виды плоских червей (т. Plathelmintes); малощетинковые черви (кл. Oligochaeta), исключая род Nais; все известные виды пиявок (кл. Hirudinea), моллюсков (т. Molluscka), ракообразных (кл. Crustacea), водяных клещей (отр. Acarina), личинок поденок (отр. Ephemeroptera), исключая Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений rhodani, личинок веснянок (отр. Plecoptera), личинок ручейников (отр. Trichoptera), личинок вислокрылок (отр. Megaloptera), жуков (отр. Coleoptera), имаго и личинки, клопов (отр. Hemiptera), семейство мошек (сем. Simulidae), комаров-звонцов (сем. Chironomidae), кроме Chironomus thummi; личинка Ch. thummi.
     
     Рабочая шкала для определения биотического индекса представлена в табл.2.1.
     
     

Таблица 2.1


Рабочая шкала для определения биологического индекса [2]

Показательные организмы

Видовое разнообразие

Биотический индекс по наличию общего числа присутствующих "групп"

0-1

2-5

6-10

11-15

16 и более

Личинки веснянок

Больше 1 вида

-

7

8

9

10


Только 1 вид

-

6

7

8

9

Личинки поденок

Больше 1 вида*

-

6

7

8

9


Только 1 вид*

-

5

6

7

8

Личинки ручейников

Больше 1 вида**

-

5

6

7

8


Только 1 вид**

-

4

5

6

7

Гаммарусы

Все вышеназванные виды отсутствуют

3

4

5

6

7

Водяной ослик

То же

2

3

4

5

6

Тубифициды и (или) (красные) личинки хирономид

"

1

2

3

4

-

Все вышеназванные группы отсутствуют

Могут присутствовать некоторые виды, не требовательные к кислороду

0

1

2

-

-

________________

* Исключая Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений rodani.
     
     ** Включая в этот раздел Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений rodani.
     
     
     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. Затем учитывается видовое разнообразие в показательной группе по второй графе, причем различаются лишь три категории: "Только один вид", "Больше одного вида" или "Все вышеозначенные виды отсутствуют". Затем по сумме "групп" в последней графе "Биотический индекс по наличию общего числа присутствующих групп" находим столбец с соответствующим числом "групп" в пробе и, смотря вниз до пересечения с линией показательной группы, в точке пересечения получаем значение биотического индекса. Кроме того, для гидробиологического контроля качества вод по показателям зообентоса используют биоиндикаторы крупных таксонов. Гуднайт и Уитлей [8] определяют состояние донных отложений и придонного слоя воды по относительной численности олигохет:
     

Состояние реки

Хорошее

Сомнительное

Тяжело загрязнена

Олигохет, % общего числа донных организмов

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений60

60-80

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений80


     Простой и оперативный метод оценки состояния водотоков по группе олигохет изложен в работе [3]. В ней предлагается применять два коэффициента
     

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений и Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений,


где Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - численность всех организмов бентоса, включая олигохет; Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - численность всех олигохет, включая тубифицид, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - численность тубифицид. Коэффициент Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений применяется для малых быстротекущих водотоков с хорошей аэрацией, где развивается разнообразная донная фауна. Коэффициент Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений используется для оценки качества воды в крупных реках, в устьевых участках, в биотопах с неудовлетворительным кислородным режимом, где бентос беден по качественному составу и почти полностью состоит из олигохет. Значения коэффициентов увеличиваются по мере ухудшения качества воды.
     
     Другой многочисленной группой в донном населении являются личинки хирономид. Исследования Е.В.Балушкиной [5] показали, что в результате воздействия загрязняющих веществ происходит закономерное изменение соотношения численности личинок хирономид, относящихся к подсемействам Chironominae, Orthocladiinae и Tanypodinae. Ортокладиины доминируют в чистых водах, таниподины - в загрязненных. Для определения качества воды предложен коэффициент Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений, отражающий соотношение представителей этих трех подсемейств:
     

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений,


где Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - индикаторное значение представителей каждого из подсемейств: величина Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений10, при этом Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - относительная численность особей каждого из подсемейств в процентах от общей численности личинок хирономид, число 10 ограничивает пределы изменения значений индекса Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. Значения коэффициента Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений возрастают по мере ухудшения качества воды.
     
     Наряду с вышеупомянутыми методиками при определении качества воды по организмам зообентоса, в некоторых случаях используется метод индикаторных организмов, основанный на системе сапробности [4, 9, 10] (см. главу 3). Индекс сапробности можно рассчитать по одной какой-либо группе организмов, доминирующей при данных экологических условиях и хорошо известной исследователю [7]. Для получения достоверных результатов данная группа должна содержать не менее 12 видов животных [11, 12].
     
     При оценке качества воды рассмотренные системы следует использовать в совокупности.
          

ПРИБОРЫ, ОБОРУДОВАНИЕ, РЕАКТИВЫ, МАТЕРИАЛЫ

1. Дночерпатель Экмана-Берджа (1/40 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений).
     

2. Дночерпатель Петерсена (1/40 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений).
     

3. Дночерпатель (любой) с малой площадью захвата.
     

4. Драга.
     

5. Скребок.
     

6. Сачок.
     

7. Рамка металлическая со стороной 0,25 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений.
     

8. Бинокулярный микроскоп (бинокуляр).
     

9. Микроскоп.
     

10. Мельничный газ N 10, 23, 38.
     

11. Весы аналитические.
     

12. Весы торзионные.
     

13. Кювета белая 18x28 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений.
     

14. Банки с завинчивающимися крышками объемом 100, 250, 500 и 1000 мл.
     

15. Пинцеты (глазной, анатомический).
     

16. Чашки Петри.
     

17. Резиновый лист толщиной 2 мм.
     

18. Пробирки Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений8-10 мм.
     

19. Пипетки глазные.
     

20. Иглы препаровальные.
     

21. Водный термометр в оправе.
     

22. Пергамент или калька.
     

23. Марля.
     

24. Полотенце.
     

25. Халат.
     

26. Формалин (метиналь).
     

27. Сода (NаНСОРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений).
     

28. Поваренная соль.
     

29. Таз.
     

30. Ведро.
     

31. Субстрат.
     

32. Сетка полиэтиленовая безузловая ориентированная.
     

33. Леска или алюминиевая проволока.
     

34. Металлические решета.
     

35. Шнур капроновый.
     

36. Пластмассовые ведра с крышкой.
     

37. Полевой дневник, рабочий журнал.
     

38. Ящики для транспортировки проб и оборудования.
     

39. Книги с определительными таблицами.
     
     

Глава 3. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ПЕРИФИТОНА


     Термин "перифитон" (от греческого Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - приращивать, кругом обрастать) ввел А.Л.Бенинг в 1924 г. [2]. Под перифитоном понимают сообщества, обитающие на твердом субстрате за пределами специфического придонного слоя воды. Сюда входят как сообщества на предметах, введенных в воду человеком (суда, буи, свайные сооружения, трубопроводы, причалы и т.д.), так и сообщества на естественных субстратах: крупных камнях и корягах мелководья, сообщества на макрофитах [8].
     
     В пресных водоемах в состав перифитона входят бактерии, водоросли, простейшие, коловратки, личинки хирономид, нематоды, олигохеты. Реже встречаются мшанки, губки, грибы, моллюски и другие группы организмов. Для сообществ перифитона характерно преобладание форм организмов, прикрепленных к субстрату. Между видами, способными прикрепляться, развиваются неприкрепляющиеся, подвижные организмы.
     
     Изучение перифитона при биологическом анализе имеет первостепенное значение [1]. Это объясняется тем, что организмы, его составляющие, характеризуют условия именно данного пункта, а не занесены случайно из других мест, как это может быть с планктонными организмами.
     
     По своему составу и развитию перифитон отвечает средним условиям, в которых существовало сообщество до момента исследования. Характер биоценозов обрастания в каком-то пункте водоема, таким образом, позволяет судить о среднем загрязнении воды за определенный промежуток времени, предшествующий исследованию. Если даже в момент исследования в данном месте будет находиться совершенно чистая вода, это не помешает по характеру перифитона открыть загрязнение водоема, которое имело место несколько раньше [5].
     
     

3.1. ВЫБОР МЕСТ И ВРЕМЕНИ ОТБОРА ПРОБ


     Створы для сбора проб перифитона должны по возможности совпадать со створами, намеченными для общепринятого гидробиологического и гидрохимического обследования данного водоема.
     
     Наибольшее показательное значение имеет перифитон, развивающийся на предметах, находящихся в проточных местах водоема, где невозможны какие-либо случайные застои грязной или чистой воды.
     
     Наблюдениями следует охватить все биологические сезоны.
     
     

3.2. СБОР МАТЕРИАЛА

3.2.1. Методика отбора проб перифитона с естественных субстратов


     На месте отбора проб отмечается характер обрастания: цвет, пышность развития, характер субстрата, на котором развиваются организмы перифитона, расстояние места отбора проб от берега, глубина, на которой находится субстрат, температура воды, скорость течения. Необходимо также дать визуальную оценку качества воды, где указать цветность воды, мутность, наличие на поверхности нефтяных пленок, плавающего мусора. Все эти данные заносят в полевой журнал, где указывают дату обследования, местонахождение и номер створа.
     
     На разных створах отбор проб желательно производить с одних и тех же субстратов для того, чтобы в дальнейшем получить сопоставимые результаты.
     
     Не следует отбирать пробы с поверхности деревянных предметов (затопленных деревьев, деревянных мостков и т.п.), так как гниющая древесина может сильно завысить сапробность.
     
     Сбор оброста с талломов макрофитов осуществляют лишь в тех случаях, когда на створе нет никаких других субстратов, поскольку известно, что макрофиты оказывают заметное влияние на состав и количественное развитие перифитона. Если же приходится отбирать пробы с макрофитов, следует использовать хотя бы одинаковые виды на разных створах.
     
     Отбор проб с поверхности листьев и стеблей макрофитов производят, смывая оброст мягкой кисточкой. Такие растения, как роголистник, уруть, имеющие узкие листовые пластинки, помещают в склянку с водой и тщательно полощут. Обработанное таким образом растение вынимают, а смытый оброст сохраняют для анализа.
     
     Наиболее пригодными для сбора перифитона являются нейтральные субстраты (камни, бетонные сооружения).
     
     Сбор обрастаний с поверхности твердых предметов (плотин, камней, мостов и т.п.) производят с помощью скребка, ножа, скальпеля, пинцета или обычной столовой ложки с заточенным краем. Отбор необходимо производить очень осторожно, так как частицы бетона, камней, крупного минерального детрита могут затруднить дальнейший просмотр пробы.
     
     Небольшое количество материала помещают в банку (можно использовать хозяйственные банки емкостью 0,5 л с полиэтиленовыми крышками) с водой с таким расчетом, чтобы количество воздуха над пробой составляло не менее половины объема сосуда.
     
     Пробы обрастаний необходимо обрабатывать непосредственно после отбора или в срок, гарантирующий сохранность живого материала (приблизительно в течение 6 ч после отбора проб, сохраняемых при температуре 5-10 °С).     
     

3.2.2. Методика отбора проб перифитона с помощью искусственных субстратов


     В связи с чрезвычайной гетерогенностью распространения перифитона количественный учет на естественных субстратах очень затруднен. Поэтому для получения количественных характеристик обрастаний часто применяют искусственные субстраты, впервые введенные в гидробиологические исследования Гентшелем [24], а в СССР С.Н.Дуплаковым [6].
     
     Искусственные субстраты используют при определении продуктивности перифитона, выяснении скорости заселения субстрата, изучении динамики популяций перифитона, установлении нижней границы его распространения, выяснении отдельных физико-химических факторов, лимитирующих развитие перифитона.
     
     Метод искусственных субстратов, допуская широкую возможность эксперимента, позволяет выяснить целый ряд вопросов из области биоценологии и вследствие этого может быть рекомендован для целей фонового мониторинга.
     
     В качестве искусственных субстратов рекомендуется использовать предметные стекла из некоррозионного стекла. Стекла укрепляют вертикально, в текучих водоемах параллельно течению для того, чтобы избежать оседания на них детрита, грязи, мусора и пр. Укрепление стекол можно осуществлять разными способами [17, 29]. Удобно использовать для этих целей пенопластовые поплавки, резиновые пробки, в прорези которых вставляют стекла. Поплавки одевают на трос, несущий на нижнем конце груз для заякоривания, а на верхнем - поплавок, ограничивающий глубину погружения. Глубина погружения определяется в зависимости от прозрачности воды. Нижняя граница распространения перифитона совпадает со значением 1-1,5 прозрачностей. Оптимальным является горизонт 0,5 м от поверхности [7].
     
     Длительность экспозиции стекол определяется географическим положением, качеством воды изучаемого водного объекта, сезоном года, целью исследования.
     
     При исследовании качества воды установку с искусственным субстратом погружают в нее после паводка и начинают анализ приблизительно через две недели, т.е. когда сформируется сообщество. Если водоем сильно эвтрофирован или температура воды высока (выше 25 °С), формирование сообщества может идти интенсивно и через 1-2 месяца количество аккумулированных веществ будет весьма значительно. В таком случае, чтобы избежать отслаивания оброста, ставят новую установку.
     
     При изучении биоценотических связей исследования начинают с первых же суток погружения стекол, прослеживая все стадии процесса сукцессии.
     

Извлекать стекло из установки следует очень осторожно, не вынимая всю установку из воды. Стекло помещают в широкогорлую банку с определенным количеством воды.
     
     В лаборатории стекло просматривают под бинокуляром, поместив его в чашку Петри так, чтобы оно было покрыто водой. Крупные организмы (личинки насекомых, моллюски и пр.) просчитывают во всей пробе. Если оброст не очень густой, непосредственно на стекле подсчитывают прикрепленные формы простейших (Vorticella, Epistylis, Carchesium и др.) и коловраток (Ptygura, Collotheca). Затем оброст тщательно смывают кисточкой или зубной щеткой в определенный объем воды. 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 определенный объем воды оброста тщательно перемешивают и берут из нее несколько миллилитров для последующего подсчета. Подсчет производят в счетных камерах (Нажотта, Горяева). В.Г.Девяткин [4] рекомендует применять поэтапную обработку проб в камерах разного объема для учета форм разного размера.
     
     Численность водорослей Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений подсчитывают по формуле
     

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений,


где Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - объем воды со взвесью оброста, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - объем просмотренной части пробы, в которой обнаружено Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений клеток (кл.) водорослей, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - площадь субстрата пробы.
     
     Биомассу определяют "объемным" методом, так же как для фитопланктона (см. главу 6).
     
     Полученные данные по численности выражают в кл/ммРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений (или млн. кл/мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений), по биомассе - в г/мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений (или мг/мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений).
     
     

3.3. ЭТИКЕТИРОВАНИЕ ПРОБ


     Каждая проба перифитона должна быть этикетирована и записана в полевой дневник. На этикетке указывают название водоема, номер створа, дату отбора, местоположение створа (выше, ниже города, источника загрязнения и т.д.), температуру воды, скорость течения, характер субстрата, глубину (м), на которой находится субстрат, расстояние от берега. Практически удобно использовать этикетки из лейкопластыря, на которых ставится только номер пробы, а в полевом дневнике указывают номер пробы и пишут все вышеперечисленные данные.
     
     В дальнейшем при обработке проб данные из полевого дневника переносят в рабочий журнал (см. приложение 6).
     
     

3.4. ОБРАБОТКА ПРОБ


     В лаборатории отобранные пробы из банок переливают в кристаллизаторы или чашки Петри и производят разборку материала.
     
     Если в пробе есть крупные организмы (личинки хирономид, пиявки, моллюски, олигохеты и т.д.), их отбирают в отдельную склянку и фиксируют, так же как бентосные пробы, 70% спиртом или 40% нейтрализованным формалином до концентрации 4%, определяя в последнюю очередь. Видовой состав этих групп организмов определяют по "Определителю пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР" [14] и по определителям, составленным А.А.Черновским (20), О.В.Чекановской (19).
     
     Определение видового состава микроскопических организмов начинают с простейших и коловраток (особенно беспанцирных), требующих прижизненного наблюдения. От действия консервирующих веществ они или совершенно разрушаются, или деформируются столь сильно, что определение их становится практически невозможным.
     
     Материал, помещенный в чашку Петри, просматривают под бинокуляром. Простейших и коловраток отлавливают с помощью пипетки с оттянутым концом. При отсутствии стеклодувной мастерской пипетку можно изготовить самостоятельно из стеклянных рейсфедеров для черчения, пастеровских пипеток и т.п., вытягивая с помощью пинцета тонкий конец в пламени газовой горелки. Отловленный организм помещают на предметное стекло в небольшую каплю воды и покрывают покровным стеклом с пластилиновыми ножками. Чтобы замедлить или приостановить быстро двигающиеся организмы, к препарату добавляют каплю клея из айвовых косточек, либо наркотизирующего вещества-хлороформа или кокаина. Клей легко приготовить, залив несколько косточек айвы водой. Это делается заранее (за день) до отбора проб. Приготовленный клей хранят в холодильнике. Не следует заготавливать большое количество клея, лучше по мере надобности делать свежий. Для лучшего наблюдения простейших и коловраток их окрашивают, добавляя витальные красители: метиленовый синий (метиленблау), нейтральный красный (нейтральрот) и другие. Челюстной аппарат коловраток рассматривают, растворяя их в жавелевой воде (10%-ный раствор едкого кали, насыщенный хлором) или в питьевой соде.
     
     При определении видового состава простейших пользуются "Определителем пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР" [14], а также трудами Ф.П.Чорика [21], А.Каля [25]. Для идентификации коловраток используют определители, составленные Л.А.Кутиковой [13], К.Вульфертом [32].
     

Растительный состав перифитона можно определять в фиксированной пробе, но желательно, особенно для первого ознакомления, смотреть нефиксированный материал, определяя вначале нежные формы (жгутиковые, вольвоксовые, эвгленовые и т.п.). В качестве консерванта применяют раствор Люголя в модификации Г.В.Кузьмина. Фиксатор готовят из двух растворов:
     

Раствор 1


Раствор 2

KI

10 г

Хромовая кислота 1%

5 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

НРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложенийО

50 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Ледяная уксусная кислота

10 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

I

5 г

Формалин

80 см


     Оба раствора сливаются и хранятся в темной склянке. В зависимости от густоты пробы сперва в нее добавляют 1-5 капель консерванта, а через 2-3 ч доводят концентрацию до цвета темного чая. Можно применять в качестве консерванта и формалин, но действие его на клетку очень "жесткое" и приводит ее к деформации, затрудняя определение [11].
     
     Для определения видового состава водорослей рекомендуется использовать "Определитель пресноводных водорослей СССР" [15], определители, составленные О.А.Коршиковым [9], Е.К.Косинской [10], Л.И.Курсановым и др. [12], Т.Г.Поповой, Т.А.Сафоновой [16], А.Клеве-Эйлер [23], Р.Патрик, С.Реймер [27].
     
     Определение бактерий ввиду чрезвычайной трудности не входит в задачу исследователя перифитона. Однако такие виды, как Sphaerotilus natans, Zoogloea ramigera и некоторые другие образуют иногда крупные колонии, покрывая обширные площади, и в этом случае их можно идентифицировать и учитывать при определении видового состава перифитона.
     
     Пробу просматривают до тех пор, пока перестанут встречаться новые виды. Обычно достаточно просмотреть 3-4 препарата. Параллельно с определением видового состава перифитона оценивают частоту встречаемости Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений каждого вида по глазомерной шкале:
     

9 - очень часто (в каждом поле зрения много),
     

7 - часто (в каждом поле зрения),
     

5 - нередко (не во всех полях зрения),
     

3 - редко (в немногих полях зрения),
     

2 - очень редко (в каждом препарате единично),
     

1 - единично (единичные экземпляры в пробе).
     
     Эта же глазомерная шкала используется в дальнейшем при расчете индекса сапробности (см. раздел 3.5).
     
     Все данные обработки проб заносят в рабочий журнал (см. раздел 3.3).
          

3.4.1. Специальные методы обработки диатомовых водорослей


     Определение диатомовых водорослей производится по признакам тонкой структуры панциря, различимой лишь при условии удаления протопласта и заключения пустых панцирей в среды с высоким показателем светового преломления.
     
     Прежде чем приступить к удалению протопласта, необходимо очистить материал от случайных примесей, которые неизбежно попадают в пробу при соскобах оброста. Часть пробы, предназначенную для приготовления постоянных препаратов, процеживают через мелкоячеистое сито (диаметр ячеек около 1 ммРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений). Затем освобожденный от механических примесей материал помещают в центрифужную пробирку, доливают дистиллированной водой и центрифугируют. Центрифугирование производят при 8 тыс. об/мин в течение 5 мин, затем воду над осадком осторожно отсасывают пипеткой и повторяют отмывку. Таким образом материал освобождают от растворимых солей и фиксатора. Нерастворимые в воде углекислые соли удаляют, обрабатывая осадок 10%-ным раствором НСl. Осадок, залитый соляной кислотой, медленно подогревают и кипятят 2-3 мин. Остывшую пробу центрифугируют, осадок отмывают в дистиллированной воде повторным центрифугированием, проверяя отсутствие кислоты лакмусом.
     
     Для удаления протопласта готовят хромовую смесь: 20 г двухромовокислого калия (KРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложенийCrРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложенийОРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений) растворяют в 300 мл концентрированной серной кислоты; если KРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложенийCrРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложенийОРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений не растворяется, раствор подогревают до кипения. Свежеприготовленной хромовой смесью заливают осадок, находящийся в центрифужной пробирке (1 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений осадка и 2 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений хромовой смеси). Через час раствор центрифугируют в течение 10 мин, отсасывают раствор над осадком и производят отмывку дистиллированной водой до полного обесцвечивания. После этого осторожно отсасывают воду, оставляя в пробирке около 1 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений осадка. Осадок наносят на покровное стекло, распределяя его по всей поверхности, и подсушивают. Предметное стекло, заранее снабженное этикеткой - точной копией этикетки пробы, из которой сделан препарат (этикетку можно написать тушью, покрыв надпись бесцветным лаком или клеем БФ-6), подогревают на электроплитке одновременно с покровным. На подогретое стекло кладут кусочек смолы (приготовление смолы см. ниже). Когда она расплавится, на нее кладут покровное стекло осадком вниз. Слегка надавливая на покровное стекло, добиваются равномерного распределения смолы. Следует избегать закипания смолы, так как образующиеся пузырьки воздуха могут испортить препарат. Препарат надо быстро охладить, положив его на холодную поверхность, так как при медленном охлаждении образуются кристаллы, мешающие микроскопированию.
     
     Для приготовления постоянных препаратов диатомовых водорослей рекомендуется анилин-формальдегидная смола А.А.Эльяшева [22] с показателем преломления 1,67-1,68. Исходными компонентами для приготовления среды являются 100 мл анилина, 100 мл 40%-ного формалина и 16 мл ледяной уксусной кислоты. Из этого количества реактивов получается около 50 г смолы, достаточной для приготовления нескольких сотен препаратов. Анилин должен быть очищен перегонкой. Для этого его нагревают в колбе Вюрца емкостью 0,5-1 л над пламенем спиртовки (под тягой!) и перегоняют в фарфоровый стакан емкостью 150-200 мл. Холодильником служит широкая стеклянная трубка длиной около 70 см. 100 мл свежеперегнанного анилина помещают в банку емкостью 0,5 л. Туда же приливают 100 мл формалина. Закрывают банку плотной резиновой или стеклянной (притертой) пробкой и взбалтывают 30-40 мин до образования тестообразного кома. Так как реакция взаимодействия анилина и формалина экзотермическая, при взбалтывании банку нужно охлаждать водопроводной водой. Образовавшийся ком переносят в термостойкий стакан емкостью 1 л и добавляют 16 мл ледяной уксусной кислоты. Стакан, снабженный термометром, ставят на асбестовой прокладке на электроплитку и подогревают, поддерживая температуру не выше 140-150 °С. Подогревание массы длится в течение 3-4 ч. Готовность смолы проверяют, нанося каплю ее на стеклянную пластинку стеклянной палочкой. Охлажденная смола должна быть светло-янтарного цвета, твердой, хрупкой и легко отделяться от стекла скальпелем. Полученную смолу наносят каплями на стекло, застывшие капли отделяют скальпелем и помещают в банку с плотно притертой пробкой. Одной-двух капель достаточно для приготовления одного препарата.
     
     

3.5. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ


     В системе Госкомгидромета для оценки качества воды по организмам перифитона рекомендуется применять метод индикаторных организмов Пантле и Букка в модификации Сладечека [26, 28]. Данный метод учитывает относительную частоту встречаемости гидробионтов Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений и их индикаторную значимость Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. Определение относительной частоты встречаемости вида Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений производят по глазомерной шкале (см. п.3.4). Индикаторную значимость Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений и зону сапробности определяют для каждого вида перифитона по спискам сапробных организмов, данным в приложении 1 к "Унифицированным методам исследования качества воды" [18]. Если для данного региона имеются сведения об индикаторной значимости видов, не входящих в этот список, либо имеются поправки, то применение их возможно лишь при наличии ссылки на опубликованные работы.
     
     Обе величины (Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений и Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений) входят в формулу для вычисления индекса сапробности
     

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений.


     Для статистической достоверности результатов исследования необходимо, чтобы в пробе содержалось не менее 12 индикаторных видов с общей суммой частоты встречаемости Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений равной 30 [30, 31].
     
     Индекс сапробности указывают с точностью до одной сотой. Для ксеносапробной зоны он находится в пределах 0-0,50, олигосапробной - 0,51-1,50, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробной - 1,51-2,50, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробной - 2,51-3,50, полисапробной - 3,51-4,00.
     
     При оценке качества воды по показателям перифитона необходимо учитывать следующее.
     

1. Сравнение биоценозов чистых и загрязненных участков водоема следует проводить по пробам, взятым в сходных биотопах, т.е. на одних и тех же субстратах, для того чтобы исключить влияние на биоценоз характера субстрата.
     

2. Заключение о качестве воды по показателям перифитона делается с учетом сведений о видовом составе, видовом разнообразии, частоте встречаемости видов, сапробности ведущих форм и индексе сапробности. Это позволяет отнести каждый исследуемый участок водоема к определенному классу вод по шестибалльной шкале качества вод по гидробиологическим показателям.
     

3. Для чистых и условно чистых вод характерно высокое видовое разнообразие, доминирование организмов - ксено-, олиго-, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробов, отсутствие или незначительное количество Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-, полисапробов [3]. Индекс сапробности не превышает 2,30.
     

4. Признаком загрязнения вод является обеднение видового состава, перифитона, выпадение ряда форм по мере загрязнения, преобладание организмов Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений- и полисапробов. Индекс сапробности принимает значения, равные 2,31-4,00.
     
     
     Пример расчета индекса сапробности по Пантле и Букку для пробы перифитона.
     

Вид

Зона сапробности

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Protozoa

Stylonychia mytilus

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,9

2

5,8

Euplotes patella

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,2

2

4,4

Stentor roeseli

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,45

3

7,35

Loxophyllum meleagris

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,0

3

6,0

Zoothamnium arbuscula

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,0

3

6,0

Stentor polymorphus

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,2

2

4,4

Frontonia leucas

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,0

2

4,0

Strombidium viride

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,0

2

4,0

Paramecium bursaria

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,3

2

4,6

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений21

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений46,55

Rotatoria

Notommata aurita

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,0

2

2,0

Euchlanis dilatata

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,5

3

4,5

Cephalodella auriculata

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,5

3

4,5

Philodina citrina

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

0,9

3

2,7

Colurella colurus

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,15

2

2,3

Cephalodella catellina

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,5

2

3,0

Rotaria tardigrada

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,0

2

4,0

Pleurotrocha petromyzon

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,0

2

2,0

Synchaeta pectinata

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,65

3

4,95

Keratella cochlearis cochlearis

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,55

2

3,1

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений24

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений33,05

Водоросли

Cladophora glomerata

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,65

7

11,55

Navicula gracilis

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,65

7

11,55

Scenedesmus quadricauda

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,0

3

6,0

Cymbella prostrata

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,0

3

6,0

Amphora ovalis

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,65

2

3,3

Achnanthes lanceolata

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

0,75

2

1,5

Gomphonema olivaceum

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,85

2

3,7

Navicula rhynchocephala

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,7

5

13,5

Cocconeis pediculus

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,75

5

8,75

Nitzschia dissipata

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,5

3

4,5

Cymbella ventricosa

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,35

3

4,05

Caloneis silicula

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,5

2

3,0

Closterium moniliferum

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,15

2

4,3

Cymatopleura solea

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,35

2

4,70

Nitzschia sigmoidea

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,0

2

4,0

Pediastrum boryanum

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

1,85

2

3,9

Navicula hungarica var. capitata

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

2,4

2

4,8

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений54

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений99,10


     
Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений.

3.6. ФОРМА ОТЧЕТНОСТИ


     Форма отчетности по перифитону включает 10 граф. В первые пять граф вносят данные о месте и времени отбора проб. В графе 5 дается описание характера субстрата, с которого был собран оброст. Поскольку субстрат влияет на сообщество перифитонных организмов, необходимо указывать с каких предметов, погруженных в воду, производится отбор проб.
     
     В графе 6 описывают характер оброста (т.е. пышно или слабо развит, имеет вид корки или это длинные космы, отмечают его цвет и т.д.). В графе 7 указывают число видов, определенных в пробе.
     
     В графе 8 отмечают доминирующие виды с указанием частоты встречаемости по глазомерной шкале и зоны сапробности. В графе 9 указывают индекс сапробности по Пантле и Букку в модификации Сладечека.
     
     На основании всех данных, заложенных в форму отчетности, в графе 10 дается характеристика качества воды на створе.
     
     При использовании метода искусственных субстратов в форму отчетности после графы 7 вносят графы: "возраст оброста", т.е. количество дней с момента погружения стекол до момента взятия пробы, "общая численность группы" для животных в экз./смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений, для водорослей в кл./ммРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений (или млн. кл./мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений), "общая биомасса группы" в г/мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений (или мг/мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений), "массовые виды, процент от общей численности, зона сапробности".
          

ПРИБОРЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И РЕАКТИВЫ
     
Приборы и оборудование

1. Скребок с прикрепленной к нему сеткой (газ N 70).
     

2. Скальпели.
     

3. Ножи.
     

4. Пинцеты с плоскими концами.
     

5. Пинцеты глазные.
     

6. Микроскопы типа "Amplival", "Ergaval", МБИ, МБР. Биолам с осветителями.
     

7. Бинокуляры типа МБС.
     

8. Объект-микрометр для проходящего света ОМП.
     

9. Окуляр-микрометр.
     

10. Камера Богорова.
     

11. Камера Нажотта объемом 0,01, 0,05 мл.
     

12. Белый диск.
     

13. Банки широкогорлые (стеклянные) объемом 0,5 л.
     

14. Пенициллиновые пузырьки.
     

15. Чашки Петри.
     

16. Стаканы термостойкие.
     

17. Колбы Вюрца объемом 0,5-1 л.
     

18. Стаканы фарфоровые.
     

19. Стекла часовые.
     

20. Цилиндры мерные.
     

21. Кристаллизаторы.
     

22. Пипетки химические разного объема.
     

23. Пипетки глазные.
     

24. Пипетки с оттянутым концом (стеклянные рейсфедеры, Пастеровские пипетки).
     

25. Штемпель-пипетки.
     

26. Палочки стеклянные.  
     

27. Воронки разного диаметра.
     

28. Стекла предметные.
     

29. Стекла покровные.
     

30. Груши резиновые.  
     

31. Иглы препаровальные.
     

32. Термометры водные.
     

33. Термометры лабораторные.
     

34. Горелки газовые или спиртовые.
     

35. Кисточки (колонковые).
     

36. Центрифуга.
     

37. Электроплитка с закрытой спиралью.
     

38. Мельничный газ N 70.
     

39. Фал капроновый.
     

40. Лейкопластырь.
     

41. Лакмусовая бумага.
     

42. Марля.
     

43. Фильтровальная бумага.
     

44. Журналы рабочие.
     

45. Полевые дневники.
     

Реактивы

1. Формалин нейтрализованный 40%-ный.
     

2. Спирт 96%-ный.
     

3. Глицерин.
     

4. Иммерсионное масло.
     

5. Хлороформ или кокаин.
     

6. Айвовые косточки.
     

7. Витальные красители (метиленблау, нейтральрот).
     

8. Калий едкий.
     

9. Калий иодистый.
     

10. Иод кристаллический.
     

11. Хромовая кислота.
     

12. Ледяная уксусная кислота.
     

13. Соляная кислота.
     

14. Серная кислота.
     

15. Двухромовокислый калий.
     

16. Анилин.
     

17. Сода питьевая.
     

18. Клей БФ-6.
     

19. Дистиллированная вода.
     
     

Глава 4. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОТОЗОЙНОГО ПЛАНКТОНА И БЕНТОСА


     Простейшие - особый уровень организации жизни, на котором клетки являются самостоятельными организмами. Их можно назвать переходным звеном, связывающим низший уровень (бактерии) с высшим (многоклеточными организмами). Однако если их различия с последними очевидны, провести четкую границу между простейшими растительного и животного мира (например, между водорослями и жгутиконосцами) трудно. Инфузории являются уже высокоорганизованными одноклеточными организмами со сложной морфологией. Их размеры колеблются от нескольких микрон до 1 см (инфузория из рода Spirostomum).
     
     По своему географическому распространению пресноводные простейшие в большинстве своем заслуживают название космополитов. В основе такого широкого географического распространения лежит их способность избегать неблагоприятных условий путем инцистирования, а при благоприятных условиях - быстро размножаться.
     
     Простейшие обитают во всей толще водоема, причем больше всего их в придонном слое воды и поверхностном слое (до 1-2 см) грунта. Среди свободноживущих простейших почти нет потамофильных видов вследствие отсутствия морфологических приспособлений, обеспечивающих им противостояние даже слабому течению воды. Суточные вертикальные миграции, которые совершают эти животные, пассивны, так как вызваны изменением удельного веса цитоплазмы.
     
     Следует признать, что пресноводные простейшие являются наименее изученной группой гидробионтов. Недостаточная изученность Protozoa, очевидно, объяснима методическими трудностями работы с этими организмами. Правда, в последние годы в Советском Союзе появились работы, касающиеся экологии инфузорий, их значения в водоемах разного типа и роли в самоочистительном процессе. Для различных типов водоемов и водотоков и различных уровней их загрязнения установлены характерные виды простейших [1].
     
     Во всех сапробиологических анализах используются главным образом представители класса Infusoria. Ниже мы подробно рассмотрим методику обработки проб свободноживущих инфузорий. Однако эта методика пригодна и для саркодовых (солнечников, корненожек).
     
     

4.1. МЕТОДЫ СБОРА МАТЕРИАЛА

4.1.1. Место и периодичность отбора проб


     Размещение станций (створов) на водоеме (водотоке) должно обеспечить возможность получения достоверных средневзвешенных значений численности и биомассы простейших в водоеме в целом. При выборе створов для проведения исследований в реках следует учитывать степень загрязненности отдельных участков данного водотока. Для изучения фонового состояния загрязнения реки пробы отбирают выше и в районе поступления стоков. Остальные створы должны располагаться ниже источника загрязнения (1, 2 км и т.д.) по возможности до восстановления фонового состояния. Пробы отбирают по принципу поперечного разреза. Планктонные пробы берутся с поверхностного слоя воды (0,5 м); на мелководных створах (до 3-5 м) дифференцированно через каждый метр и на глубоководных створах на стандартных горизонтах 0,5; 2; 5; 10; 15; 25; 50; 75 и 200 м в эпилимнионе и гиполимнионе, включая слой температурного скачка*, уровни водной толщи ниже и выше него и придонный слой (0,5 м над грунтом), так, чтобы в образцы воды не попадали частицы ила или взмучиваемые донные осадки.

________________

* Эпилимнион - область поверхностной теплой воды, в которой осуществляется циркуляция водных масс. Гиполимнион - область холодной воды, в которой не происходит циркуляции и степень нагретости которой мало меняется на протяжении года. Термоклин - промежуточная зона между обеими вышеупомянутыми зонами с резким температурным градиентом.
     
     В широких реках для выяснения распределения видового состава и численности простейших по поперечному профилю дна пробы отбирают через каждые 50 м.
     
     В стоячих водоемах (озера, пруды, водохранилища) места сбора проб (станции) должны быть расположены так, чтобы были охвачены все основные зоны: литоральная, сублиторальная и профундальная*, а в пределах зон - по возможности во всех имеющихся в водоеме биотопах, причем для искусственных водоемов надо еще учесть, что у берегов затопленные почвы могут быть в разной степени задернованы.

________________

* Литоральная зона - мелководный участок, в котором свет проникает до дна. Для этой зоны характерны высшие растения, укореняющиеся в дно водоема. Сублиторальная зона простирается до глубины эффективного проникновения света, нижней границы распространения донной растительности. Профундальная зона - дно и толща воды, куда не проникает солнечный свет (имеется только в очень глубоких озерах).
     
     Во всех водоемах пробы должны быть собраны ежемесячно с апреля по ноябрь и во время ледостава или посезонно.
          

4.1.2. Приборы для сбора протозойного планктона и бентоса


     Независимо от типа водоема для учета планктонных простейших пробы отбираются батометром Рутнера (можно пользоваться и другими батометрами с вертикально откидывающимися крышками). Батометр крепят на шнуре (тросе лебедки) с метками (лучше всего цветными нитками) через каждые 50 см, чтобы батометр можно было опускать на соответствующую глубину. Потом воду вливают в литровые пластмассовые бутылки, закрывая их плотно пробкой. (На бутылки заранее приклеивают номера.) После отбора проб номера бутылок записываются в полевой дневник (см. образец записи в приложении 7).
     
     Бутылки до обработки в лаборатории помещают в ящики с термоизоляцией.
     
     При исследованиях микробентоса используются только верхний слой грунта толщиной 1 см, в котором обитает основная часть протозойного бентоса, и прилегающий к нему слой воды (высотой 1-2 см).
     
     Для количественного учета протозойного бентоса рекомендуются трубчатые приборы, в частности микробентометр МБ-ТЕ [7] и микробентометр С-1 конструкции Института биологии внутренних вод АН СССР. Работа микробентометра МБ-ТЕ (рис.4.1) основана на доставке со дна водоема иловых монолитов со слоем придонной воды. Для большего удобства в данной конструкции микробентометра в металлический цилиндр, извлекающий монолит, вставлен цилиндр, изготовленный из прочного плексигласа. Плексигласовый цилиндр с помощью тонкой резиновой ленты плотно закрепляется в металлическом цилиндре. Наконечник металлического, а также плексигласового цилиндров должен быть отточен. Чтобы кромки входа плексигласового цилиндра не препятствовали проходу цилиндров в грунт, в стенке металлического цилиндра сделаны вырезы, на которые опирается наконечник плексигласового цилиндра.
     
     

Рис.4.1. Микробентометр МБ-ТЕ

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.4.1. Микробентометр МБ-ТЕ


     
     Микробентометр С-1 состоит из прозрачной трубки, изготовленной из синтетического материала и снабженной в верхней части вакуумным замыкателем и дополнительным грузом [4]. Оба упомянутых прибора пригодны для работы на разных грунтах, кроме каменистых и чисто песчаных, от уреза до глубины 30 м. На мелководье, где грунты песчаные, можно пользоваться стеклянными цилиндрами микробентометра МБ-ТЕ, которые вдавливаются в грунт рукой, затем с открытого конца плотно закрываются пробкой и очень осторожно извлекаются вместе с монолитом, под который в трубку быстро вставляется пробка.
     
     Плексигласовые цилиндры с пробами, закрытые снизу пробкой, помещаются до обработки в лаборатории в ящик с термоизоляцией (рис.4.2). В ящике должны быть сделаны гнезда для каждого цилиндра, т.е. они должны быть закреплены. На каждом цилиндре должен быть заранее проставлен номер, который пишется на бумаге, наклеивающейся на цилиндр с помощью липкой полиэтиленовой ленты, защищающей к тому же ее от промокания. Номер цилиндра записывается в полевой дневник (см. образец записи в приложениии 8).
          
     

Рис.4.2. Ящик для транспортировки проб с протозойным бентосом

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Рис.4.2. Ящик для транспортировки проб с протозойным бентосом


     
     Как планктонные, так и бентосные пробы должны быть обработаны в кратчайший срок в лаборатории, так как на численность простейших сильно влияют не только изменения температуры, но и присутствие планктонных рачков и коловраток.
     
     

4.2. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПРОТОЗОЙНОГО ПЛАНКТОНА И БЕНТОСА


     Установление видовой принадлежности, а также количественный учет простейших проводят на живом материале.
     
     Протозойный планктон в лаборатории просчитывают под бинокуляром после концентрации на мембранных фильтрах или без предварительной обработки.
     
     Планктонные пробы концентрируют путем фильтрации на ультрамембранных фильтрах N 6 (с порами 1-2 микрона) или "Сынпор" (с порами 2,5 микрона). Для фильтрации используют фильтровальный аппарат типа Зейтца, изготовленный из плексигласа с удлиненной воронкой (диаметр воронки фильтра - 35 мм, фильтра - 30 мм) (рис.4.3). (Фильтруют без вакуума!) Когда над фильтром остаются около 10 мл воды, фильтрацию прекращают, сконцентрированную пробу слегка взбалтывают и выливают в стаканчик, куда помещают также использованный фильтр. Фильтр слегка прополаскивают. Всю полученную пробу немедленно просчитывают, перенося порциями примерно по 3 мл в камеру Богорова (рис.4.4), в живом состоянии под бинокуляром при увеличении в 50 раз. Незнакомые формы отлавливают с помощью микропипетки, помещают в маленькой капле на предметное стекло и определяют под микроскопом после просчета количественной пробы. Чтобы капля с инфузориями на предметном стекле не высохла, стекла помещают во "влажную камеру" - дно чашки Петри покрывают влажной фильтровальной бумагой соответствующего размера, а чашку закрывают.
          
     

Рис.4.3. Фильтровальный аппарат Зейтца с удлиненной воронкой

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Рис.4.3. Фильтровальный аппарат Зейтца с удлиненной воронкой (из прозрачного плексигласа)

Рис.4.4. Камера Богорова (по И.А.Киселеву)

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.4.4. Камера Богорова (по И.А.Киселеву)


     
     Движение инфузорий можно ограничивать свежеприготовленным клеем из айвовых косточек, очень легким нагреванием (соблюдая осторожность, чтобы капля не испарилась) предметного стекла над спиртовой лампой, обработкой парами осмиевой кислоты не более 2-3 с (так как при более длительной обработке происходит фиксация простейших).
     
     Камеру Богорова можно заменить самодельной камерой, а именно, в расплавленный парафин помещают все четыре края предметного стекла с таким расчетом, чтобы в середине осталась камера шириной примерно 0,5 см (рис.4.5).
     
     

Рис.4.5. Камера для обработки протозойного планктона и бентоса

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.4.5. Камера для обработки протозойного планктона и бентоса (предметное стекло с парафином)


     Расчет количества инфузорий в 1 л пробы проводится исходя из объема профильтрованной воды, который измеряется после фильтрации. Поэтому колбу Бунзена, в которую вставляется воронка, нужно заранее проградуировать, чтобы сразу определить объем профильтрованной воды. Объем воды, самотеком проходящий через фильтр, зависит как от трофности водоема, так и от мутности воды и времени года. Для условий олиготрофного водоема* достаточно профильтровать 500-1000 мл, для эвтрофных водоемов этот объем сокращается до 200-300 мл, а в период массового развития водорослей - до 100-150 мл. При наличии в воде большого количества простейших, а также механической взвеси (в районах поступления сточных вод), учет протозойного планктона следует проводить без предварительной фильтрации, используя при этом не менее 50 мл воды. Можно просматривать этот объем воды порционно в камере Богорова, однако удобнее применять камеру Сорокина типа пенала глубиной 1,5 мм. Организмы просчитывают в 10-20 полях зрения при увеличении в 50 раз. Потом пересчитывают количество простейших на 1 л (или 1 мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений) воды. Результаты записывают в протокольную карточку (см. приложение 9).
________________
     * По биологической классификации все водоемы делят на три большие группы: 1) эвтрофные (кормные), с богатой органическими веществами водой, пышной литоральной растительностью, высокой плотностью планктонных популяций; 2) олиготрофные (малокормные), характеризующиеся значительной глубиной, скудной литоральной растительностью, низкой плотностью планктона; 3) дистрофные (недостаточно кормные), представляющие неглубокие заболоченные водоемы с торфянистыми отложениями на дне.
     
     В бентосных пробах сначала оценивают характер грунта. Потом с помощью резиновой груши, соединенной со стеклянной трубкой, осторожно, чтобы не взбалтывать поверхностный слой грунта, отсасывают воду (рис.4.6), оставляя над грунтом слой воды высотой примерно 5-10 см. Далее пипеткой с отрезанной суженной частью или стеклянной трубочкой площадью сечения 0,5 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений из цилиндра извлекается часть пробы с контактного слоя вода-грунт. При этом в пипетку должны входить сантиметровый слой придонной воды и верхний слой грунта. Содержимое переносят в камеру Богорова и разбавляют профильтрованной водой, слитой из поверхностного слоя цилиндра. Потом под бинокуляром или под микроскопом с малым увеличением, используя основные пособия [3-6, 8-17], проводят определение видового состава и количества простейших. Методика определения видового состава такая же, как описанная выше методика определения видового состава планктонных простейших. Подсчет бентосных простейших из одного цилиндра всегда проводит не менее трех раз.
     
     

Рис.4.6. Резиновая груша для отсасывания воды из проб микробентоса

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.4.6. Резиновая груша для отсасывания воды из проб микробентоса


     
     Полученные при подсчете в камере Богорова данные переводят на единицу площади водоема - на квадратные метры.
     
     Биомассу простейших определяют по собственным измерениям, однако в начальных стадиях работы можно пользоваться таблицами из работ Ф.П.Чорика [9] и Н.В.Мамаевой [4].
     
     При вычислениях принимают, что удельный вес простейших равен единице. Объем простейших определяют по универсальной формуле Симпсона
     

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений,


где Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - объем тела, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - длина тела, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений и Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - соответственно площади нижнего основания, среднего сечения и верхнего сечения. Полученные результаты записывают в протокольную карточку (см. приложение 10).
     
     При измерении простейших пользуются окулярным микрометром, шкала которого измерена шкалой объективного микрометра (одно деление равно 10 мкм) (0,01 мм). Пользуясь окулярным микрометром, всегда надо работать при одном и том же увеличении микроскопа или определить цену деления окулярного микрометра при всех увеличениях.
     
     В настоящее время еще нет общепринятой систематики простейших, как нет и общепринятых таксономических терминов на уровне семейства и выше. Поэтому чтобы данные можно было сравнить с результатами исследований других протозоологов, пока следует придерживаться терминологии, приведенной в определителе А.Каля [15].
     
     

4.3. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ПРОТОЗОЙНОГО ПЛАНКТОНА И БЕНТОСА


     Простейшие обладают высокой чувствительностью к содержанию органического загрязнения в воде, что делает их ценными показателями в биологическом анализе водоема. Однако следует учесть, что многие современные поверхностные воды загрязняются не только органическими веществами животного и растительного происхождения, но и многими токсическими веществами: пестицидами, нефтью и ее продуктами, тяжелыми металлами, детергентами и др., и это ограничивает возможность использования представителей протозойного планктона и бентоса в качестве биоиндикаторов. Но благодаря широким возможностям распространения и короткому жизненному циклу, простейшие быстро появляются вновь при наступлении благоприятных условий.
     
     Индикаторная роль инфузорий высоко оценивается всеми санитарными гидробиологами. Наиболее полный список простейших-индикаторов приводится в работах Ф.П.Чорика [9] и в работе [8], в основу которого легли исследования многих протозоологов, обобщенные В.Сладечеком. Однако следует учесть, что индикаторное значение простейших меняется в различных климатических зонах, так что каждый исследователь должен доработать вышеупомянутые списки соответственно местным условиям.
     
     Для получения наиболее наглядных результатов по индикаторной роли инфузорий из многих имеющихся к настоящему времени методов рекомендуем метод, предложенный Р.Пантле и X.Букком в модификации В.Сладечека [20]. Р.Пантле и X.Букк [18, 19] приняли, что каждый индикаторный вид встречается только в одной зоне загрязнения. В действительности же очень редкие виды обнаружены лишь в какой-то определенной зоне, поскольку четкие границы между зонами очень трудно провести и следует учитывать существование переходных зон. Поэтому В.Сладечек изменил значения индексов сапробностн индикаторных видов, данных в работах [18, 19].
     
     По Пантле и Букку, степень загрязнения характеризуется индексом сапробности
     

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений,


где Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - индекс сапробности, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - индикаторная значимость, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - относительное количество особей вида.
     
     Индикаторная значимость Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений для олигосапробов составляет 1, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробов - 2, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробов - 3, полисапробов - 4. Относительное количество особей вида Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений равно для случайных находок 1, редко 2, нередко 3, часто 5, очень часто 7, массового развития 9.
     
     Индекс сапробности Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений в полисапробной зоне (сильно загрязненной) находится в пределах 4,0-3,5, в Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробной зоне (загряненной) - 3,5-2,5, в Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений-мезосапробной зоне (умеренно загрязненной) - 2,5-1,5, в олигосапробной зоне (чистой) - 1,5-1,0, в ксеносапробной зоне (очень чистой) равен 1.
     
     Очень наглядно индекс сапробности может быть изображен графически, где на оси абсцисс - исследуемые станции, на оси ординат - индекс сапробности.
     
     Пример. Река Вента, 24.VIII.1980 г. (устье р.Вардува, правый берег, глубина 0,5 м, суглинок).
     
     

Степень сапробности

Вид

Численность, тыс. на мРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Aspidisca lynceus

20

3

2

6

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Coleps hirtus

20

2,5

2

5

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Spirostomum minus

540

3

7

21

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Paramecium caudatum

60

3,5

5

10,5

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Uroleptus rattulus

20

2

2

4

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Caenomorpha sapropelica

640

4

7

28

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Metopus contortus

80

4

5

20

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений28

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений94,5


Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений3,4


     
     Река Вента в районе впадения притока Вардува у правого берега является загрязненной.
     

ПЕРЕЧЕНЬ ОБОРУДОВАНИЯ, НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ СБОРА И ОБРАБОТКИ ПРОТОЗОЙНОГО ПЛАНКТОНА И БЕНТОСА

1. Батометр.
     

2. Микробентометр.
     

3. Термометр.
     

4. Белый диск.
     

5. Пластмассовые бутылки (литровые).
     

6. Плексигласовые цилиндры.
     

7. Ящик с термоизоляцией для хранения бутылок.
     

8. Ящик с термоизоляцией для хранения цилиндров.
     

9. Полевой дневник.
     

10. Шнур капроновый.
     

11. Резиновая груша N 1.
     

12. Микроскоп биологический.
     

13. Лупа бинокулярная.
     

14. Фильтровальный прибор типа Зейтца плексигласовый.
     

15. Колба Бунзена.
     

16. Фильтры мембранные N 6.
     

17. Стаканы химические.
     

18. Камера Богорова.
     

19. Предметные стекла.
     

20. Покровные стекла.
     
     

Глава 5. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ЗООПЛАНКТОНА


     Состав и уровень количественного развития водных беспозвоночных организмов является высокочувствительным показателем степени загрязнения водоема и нарушения чистоты его вод.
     
     Одним из компонентов биологического анализа водоема является изучение зоопланктонного сообщества, т.е. совокупности животных, населяющих толщу воды. Особенно велико участие зоопланктона в круговороте веществ в малопроточных водоемах - озерах, водохранилищах и прудах, несколько меньше - в реках.
     
     Зоопланктон пресных вод представлен в основном простейшими (тип Protozoa),* коловратками (класс Rotatoria), ракообразными (класс Crustacea) (веслоногими (отряд Copepoda) и ветвистоусыми (подотряд Cladocera) раками).

________________

* Сбор, обработка, определение таксономического состава простейших трудоемки, требуют специальной квалификации и поэтому в настоящей главе не рассматриваются.
     
     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, структуре популяций зоопланктеров. Таким образом, зоопланктон может служить характеристикой состояния водной среды.
     
     Организмы зоопланктона - в основном микроскопические формы. В зависимости от линейных размеров пресноводный планктон принято делить на следующие группы:
     

1) мезопланктон - наиболее крупные организмы, видимые невооруженным глазом, их размеры достигают нескольких миллиметров (большинство представителей подотряда Calanoida, многие представители подотряда Cyclopoida-Eucyclops serrulatus, Cyclops scutifer, С. strenuus, Acanthocyclops gigas, A. vernalis и другие, крупные представители подотряда Cladocera-p.p. Sida, Limnosida, некоторые виды из p.p. Daphnia, Bythotrephes и др.);
     

2) микропланктон - организмы микроскопические, их размеры от 50 до 1000 мкм (Mesocyclops оithonoides, науплиальные стадии отряда Copepoda, многие представители подотряда Cladocera: p.p. Chydorus, Alona, Alonella, большинство из р. Bosmina и др.);
     

3) наннопланктон - организмы, длина тела которых меньше 50 мкм (мелкие формы класса Rotatoria, представители родов Ascomorpha, Colurella).
     

4) ультрапланктон - крайне мелкие организмы, их размеры менее 20 мкм.
     
     В зависимости от указанных выше размерных групп планктонных организмов требуется применение различных методов их сбора: первые две группы могут быть уловлены планктонными сетями, для сбора нанно- 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.
     
     

5.1. МЕТОДЫ СБОРА ЗООПЛАНКТОНА

5.1.1. Орудия для сбора зоопланктона


     Все разнообразие методов сбора зоопланктона сводится к двум вариантам:
     

1) методы, представляющие комбинацию водозачерпывания и одновременного отделения планктона от воды в самой воде, что осуществляется с помощью планктонных сетей, планктоночерпателей;
     

2) методы, представляющие комбинацию раздельного водозачерпывания и последующего отделения планктона от воды, что осуществляется или с помощью фильтрации доставленной на поверхность воды через сетку, или посредством отстаивания [11].
     
     Метод отбора проб зависит от типа водоема, его глубины, размеров. В крупных и средних водоемах с замедленным водообменом (озерах, водохранилищах) пробы зоопланктона отбирают количественной сетью Джеди фракционно (последовательно облавливают эпи-, мета- и гиполимнион), в мелководных водоемах (прудах, малых лесных озерах, лагунах), глубина которых не превышает 3-4 м, - также качественной сетью Джеди, тотально (производится облов всего столба воды ото дна до поверхности). Используются также планктоночерпатели различных конструкций [11]. В настоящее время в Институте биологии внутренних вод АН СССР применяют планктонобатометр ДК (Дьяченко-Кожевникова) [18].
     
     В водотоках, главным образом реках, для сбора качественных проб используется цилиндрическая сеть Лангганса ("Цеппелин"), а количественных - батометр Жуковского [6]. Наиболее простым и доступным способом, не требующим сложного оборудования, является способ отбора проб путем процеживания 50-100 л воды, взятой ведром или другим сосудом, через качественную сеть Апштейна.
     
     Поскольку серийный выпуск названных батометра и планктонобатометра до сих пор не налажен, а индивидуальное изготовление этих приборов затруднено из-за отсутствия материалов и по другим причинам, остановимся на более простых, доступных, но достаточно точных для целей нашего исследования орудиях лова и способах отбора проб.
     

5.1.1.1. Орудия для качественного сбора зоопланктона. Классическим орудием сбора зоопланктона является коническая планктонная сеть (сеть Апштейна), состоящая из шелкового или капронового конуса (усеченного), широким основанием нашитая на металлическое кольцо, а в узком основании имеющая стаканчик, в котором концентрируется собираемый планктон.
     
     Конус из шелкового или капронового сита пришивается не непосредственно к обручу, а к полоске плотной ткани (льняной, бязи или любой другой хлопчатобумажной), с помощью которой он прикрепляется к обручу. Для изготовления планктонной сети употребляется мельничное шелковое или капроновое сито или газ, отличающиеся большой прочностью и равномерностью распределения нитей. Номер сита соответствует числу ячей в 1 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений ткани. Наиболее частый газ N 77, наиболее редкий газ N 7. Для улавливания микропланктона применяется газ N 64-77, для улавливания мезопланктона - N 38-64. Нанно- и ультрапланктон планктонной сетью не улавливаются.
     
     При изготовлении сетного конуса необходимо:
     

1) шелковое или капроновое сито перед шитьем смочить губкой и слегка прогладить негорячим утюгом;
     

2) плотный хлопчатобумажный или льняной материал перед шитьем вымочить, высушить и прогладить;
     

3) веревки предварительно намочить и высушить в натянутом виде.
     
     Материал для сетного конуса раскраивается по выкройке. Выкройка делается по прилагаемой схеме (рис.5.1), где длина боковой поверхности Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений и угол раскроя Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений вычисляются по формулам:
     

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений, (1)


Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений или Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений,                                             (2)


где Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - радиус металлического обруча (широкое основание усеченного конуса); Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - радиус стаканчика (узкое основание усеченного конуса); Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - длина образующей бока усеченного конуса; Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - длина части образующей боковой поверхности конуса, которая должна быть отрезана; Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - угол или половина угла при вершине развернутой боковой поверхности конуса.
     
     

Рис.5.1. Выкройка сетяного конуса для планктической сетки

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.5.1. Выкройка сетяного конуса для планктической сетки [10]

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - выкройка в свернутом виде, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - выкройка в развернутом виде. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - радиус металлического обруча, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - радиус стаканчика; Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - длина бока усеченного конуса (равна длине бока сетки); Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - длина части образующей боковой поверхности конуса, которая должна быть отрезана; Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - угол между боками развернутого конуса; Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - поверхность усеченного конуса, развернутого на плоскости; Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений - отрезаемая часть выкройки; пунктирная линия вокруг развернутого усеченного конуса - прибавка 1 см на швы


     
     На выкройке делается прибавка на швы по 1 см сверху и по длинной стороне, а также 3 см внизу конуса для нашивки с помощью полоски плотной материи (так называемого манжета) на довольно острый край планктонного стаканчика. Сеть шьется тонкой иглой и тонкими нитками, лучше натуральными шелковыми. Вырезание куска газа по выкройке удобнее производить по способу, указанному на рис.5.2. Нижний, обшитый плотной материей конец конуса прикрепляется к стаканчику с помощью плоского латунного кольца, снабженного зажимным винтом. Конус из капронового или шелкового сита прикрепляется к металлическому кольцу при помощи узкой полосы (не более 10 см ширины) из плотной материи. К металлическому кольцу на равном расстоянии друг от друга прикрепляются три прочные бечевки (стропы), свободные концы которых над входным отверстием сети привязываются к небольшому колечку, к которому присоединяется при помощи чекеля петля или кольцо пенькового, льняного или металлического троса, служащего для спуска сетки. Пеньковый трос толщиной 3-5 мм или несколько толще предварительно пропитывается олифой, растягивается и в намоченном состоянии размечается на метры и полуметры путем вшивания в трос цветных ниток (например, метры обозначаются красными нитками, полуметры - синими). На зажимном кольце стаканчика припаиваются ушки (перпендикулярно боковой поверхности стаканчика), за которые он с помощью трех бечевок прикрепляется к кольцу. Это делается для того, чтобы шелковый газ не порвался от тяжести плохо фильтрирующейся воды, веса стаканчика и груза, служащего для утяжеления сети. На рис.5.3 и табл.5.1 представлена качественная сеть Апштейна. В последнее время промышленность выпускает мельничное сито из капрона. Толщина нитей капроновых сетей меньше по сравнению с шелковыми сетями, поэтому нумерация сит иная. Ниже приводятся сравнительные ряды номеров капроновых и шелковых сит:
     
     

Материал

Номер сита

Шелк

7

9

11

15

19

21

23

25

27

29

32

Капрон

7

9

11

15

23

27

29

32

35

38

43


     
Продолжение

Материал

Номер сита

Шелк

35

38

43

46

49

52

55

58

61

64

Капрон

46

49

52

55

58

61

64

67

70

73


     

Рис.5.2. Раскрой сетки

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.5.2. Раскрой сетки. Сшиваются детали Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений с Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений, Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений с Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений  [10]


     

Рис.5.3. Качественная сеть Апштейна

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.5.3. Качественная сеть Апштейна [10]


     
Таблица 5.1


Размеры качественных сетей Апштейна

Модель

Длина образующей боковой поверхности конуса, см

Диаметр, см

входного отверстия

стаканчика

Малая

55

25

3,5-4,0

Средняя

100

40

6


     
     Для планктонных сетей применяются металлические и стеклянные стаканчики разной конструкции. Особенно удобны металлические стаканчики с краном (рис.5.4). Их размеры: высота 40 мм, диаметр 28 мм, для средней модели сети соответственно 80 и 55 мм. Вместо крана на стаканчике может быть патрубок, на который насаживается резиновая трубка соответствующего диаметра, запирающаяся зажимом Мора. Такой стаканчик наиболее удобен для работы в зимний период, когда поворот крана затруднен в связи с низкими температурами воды и воздуха. Не менее удобен металлический стаканчик с глухим дном без крана, состоящий из двух половин - короткой верхней и более длинной нижней, соединенных друг с другом посредством штыкового затвора или винтовой нарезки. Внутренний диаметр стаканчика 3,5 см. Высота верхней части стаканчика 3 см, нижней - 7 см.
     
     

Рис.5.4. Металлический стакан с краном для планктонных сеток

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.5.4. Металлический стакан с краном для планктонных сеток [10]


     
     Качественные ловы зоопланктона производятся с целью выявления его видового состава. Установление видового состава зоопланктонного сообщества следует проводить в течение вегетационного периода, когда основная масса организмов присутствует в планктоне и активно размножается.
     
     Качественными сетями работают с лодки, плота, судна. Их опускают в воду по возможности вертикально вручную или с помощью лебедки. Маленькие планктонные сети можно забрасывать с берега, не допуская зачерпывания ими грунта.
     
     Для сбора планктона в реке или при движении судна на озерах и водохранилищах рекомендуется цилиндрическая сеть Лангганса ("Цеппелин"), состоящая из двух, сшитых из шелка или капрона цилиндров и одного шелкового или капронового конуса с планктонным стаканчиком на конце. Сеть с помощью кусков полотна нашивается на три металлических кольца. К переднему кольцу привязывается уздечка с кольцом для крепления к тросу (рис.5.5). Сеть может быть разных размеров (табл.5.2).
     
     

Рис.5.5. Цилиндрическая сеть "Цеппелин"

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.5.5. Цилиндрическая сеть "Цеппелин"


     
Таблица 5.2


Размеры моделей сетей Лангганса ("Цеппелинов")

Модель

Диаметр, см

Длина, см

входного отверстия

стаканчика

цилиндрического отдела сети

конического отдела сети

вceй сети

Большая

22

6,5

98

50

148

Средняя

15

4,5

96

42

138

Малая

9,5

4,5

97

23

120


     

5.1.1.2. Орудия для количественного сбора зоопланктона и методы работы с ними. Количественные сети требуют более тщательного изготовления. Они отличаются от качественных следующими особенностями конструкции:
     

1) присутствием в переднем отделе сети конуса - надставки из плотного хлопчатобумажного материала;
     

2) в связи с наличием этого конуса имеется второе металлическое кольцо, к которому пришивается верхний конец надставки и которое представляет входное отверстие сети. Назначение конуса - надставки заключается в ослаблении обратных (вихревых) токов воды и тем самым предохранении планктона от вымывания при протягивании сети сквозь толщу воды.
     
     Существует целый ряд количественных сетей, самыми распространенными из которых являются сети Джеди, Нансена, Апштейна. Основные различия в их конструкции сводятся к различиям в форме надставки и в механизме замыкания сети при ловах по горизонтам. В качестве основного орудия лова мезопланктона можно рекомендовать сеть Джеди как более уловистую по сравнению с другими сетями [11].
     
     Сеть Джеди (рис.5.6) состоит из фильтрующего шелкового или капронового конуса, как и в качественной сети Апштейна, и верхнего обратного усеченного конуса из плотного белого материала. По верхнему и нижнему краю обратного конуса пришивают металлические обручи (диаметр 0,5-1,0 см), к которым на равном расстоянии друг от друга посредством манжет из плотной ткани крепятся три боковые стропы сети. Стропы делают из льняного или капронового фала. Свободные концы строп связывают петлей над входным отверстием сети. К нижнему концу фильтрующего конуса, как и в любой качественной сети, пришивается манжета из плотной ткани, с помощью которой к сети прикрепляется стакан с краном для сливания пробы. Стакан также посредством трех строп прикрепляется к большому нижнему кольцу с таким расчетом, чтобы при подвешивании груза фильтрующий конус имел небольшую слабину. Места крепления строп к обоим кольцам, а также ушки стаканчика необходимо совместить по одной прямой во избежание перекручивания фильтрующего конуса сети.
     
     

Рис.5.6. Замыкающаяся количественная сеть Джеди

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.5.6. Замыкающаяся количественная сеть Джеди

1 - петля на шнуре; 2 - шнур, связывающий сетку с замыкателем; 3 - шнуры на верхнем кольце; 4 - верхнее кольцо; 5 - матерчатый конус; 6 - нижнее кольцо; 7 - шелковая сеть; 8 - шнур, удерживающий стаканчик; 9 - стаканчик


     
     Замыкающаяся количественная сеть Джеди, по описанию В.И.Жадина [6], приводится в рабочее положение с помощью специального замыкателя, состоящего из обоймы, внутри которой на оси свободно двигается крючок с противовесом, служащий для закрепления кольца уздечки сети (рис.5.7). Через верхнюю часть обоймы пропущен винт, за который крепится спускной трос. Здесь же укреплено спускное приспособление со спиральной пружиной посередине. В головке спускного механизма имеется прорезь для пропуска спускного троса. Сеть подвешивается дополнительным шнуром, идущим от большого кольца к нижней части обоймы. Перед началом работы сеть вывешивается в открытом состоянии: кольцо уздечки зажато крючком замыкателя. Кран для сливания пробы на стаканчике закрыт. В таком виде сеть опускается в воду, затем поднимается до нужного горизонта, и к этому моменту по спускному тросу пускается посыльный груз, который, ударяя по головке спускного механизма, освобождает кольцо уздечки - сеть закрывается и повисает на тросе, прикрепленном к большому кольцу. Закрытая сеть поднимается на поверхность. Сети придается первоначальное положение, т.е. кольцо уздечки зажимается крючком замыкателя. Кран стакана открывается и проба, сконцентрированная в нем, переливается в подготовленную заранее обязательно чистую посуду. Затем кран стакана закрывают и сеть в расправленном виде вновь погружают в водоем до уровня входного отверстия для того, чтобы смыть со стенок сети оставшиеся организмы. Смытые со стенок остатки пробы сливают в ту же посуду. Нельзя допустить, чтобы при ополаскивании сети в нее попала через входное отверстие новая порция воды. После облова каждого горизонта сеть споласкивают. Для этого кран на стаканчике открывают, сеть 2-3 раза погружают в воду до уровня входного отверстия, а затем поднимают. При проведении работ, в особенности, в период "цветения" водоема, а также при небольших его глубинах происходит забивание ячей сети водорослями и детритом. Это снижает уловистость сети. Поэтому по окончании работ необходимо промыть сеть горячей водой с помощью губки с внешней и внутренней ее сторон. В озерах и водохранилищах зоопланктон собирается количественной сетью Джеди в эпилимнионе, металимнионе и гиполимнионе или по стандартным горизонтам: поверхность - 0,5, поверхность - 2, 2-5, 5-10, 10-25, 25-50 и 50-100 м глубины. Отбор проб следует начинать с верхних горизонтов. Скорость подъема открытой сети не должна быть меньше 0,25 м/с и более 0,5 м/с. После замыкания сеть поднимают с большей скоростью, несколько снижая ее перед поверхностью, чтобы сеть плавно вынуть из воды.
     
     

Рис.5.7. Замыкатель для планктонной сети

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений


Рис.5.7. Замыкатель для планктонной сети

а - рабочий крючок замыкателя


     
     Существуют сети разных размеров (табл.5.3).
     
     

Таблица 5.3


Размеры количественных сетей Джеди, см

Характеристика

Модель

малая

средняя

большая

Диаметр входного отверстия (верхнего кольца)

12

25

36

Длина образующей боковой поверхности надставного конуса

40

80

120

Длина образующей боковой поверхности сетяного конуса

47-50

100

130

Диаметр большого кольца

17-22

35

50

Диаметр стаканчика

3

6

10


     
     Раскрой шелкового конуса производится по выкройке, приведенной на рис.5.2. Обратный верхний конус кроится так же. Описание стаканчика дано на стр.63.
     
     Для установления видового состава зоопланктона производится тотальный лов ото дна до поверхности. Иногда в зависимости от целей исследования возможен отбор так называемых интегральных проб: пробы отбираются, как обычно, по горизонтам, а затем сливаются в одну склянку.
     
     Сетяной метод сбора зоопланктона, как указывалось выше, является комбинацией водозачерпывания и одновременного отделения планктона в самой воде.
     
     Другим вариантом являются методы, представляющие комбинацию раздельного водозачерпывания и последующего отделения планктона от воды. Этот способ применим на малых и средних реках, а также в прибрежной зоне любых водоемов и прежде всего в зарослях высшей водной растительности. Принцип метода заключается в следующем: сосудом определенной вместимости (литровая кружка, полиэтиленовое 5-литровое ведро) берется определенный объем воды (50-100 л) и выливается в планктонную качественную сеть Апштейна (газ N 64-77), через которую происходит фильтрация воды. Планктон концентрируется в стаканчике. Зачерпывание следует производить быстро и в то же время по возможности без пузырьков воздуха, не допуская перемешивания воды. Зачерпыванием вручную отбирается проба лишь с поверхности. Для взятия пробы с глубины удобны любого рода батометры, применяемые для отбора гидрохимических проб, например батометр Руттнера. Объем воды (от 50 до 100 л) с помощью батометра определенного объема (1, 2, 3 л) с нужного горизонта фильтруется через качественную сеть Апштейна.
     
     Кроме указанного выше метода, существует отстойный метод, который обычно применяется для выявления видового состава и количественного распределения мелких коловраток. Вода с поверхности или с определенного горизонта, взятая кружкой, ведром, батометром, выливается в сосуд определенного объема, фиксируется и отстаивается 7-10 сут. По истечении указанного времени вода над осадком выливается с помощью сифона (резиновой трубки, затянутой снизу мельничным газом N 77). Осадок обрабатывается под микроскопом.
     
     Отобранные различными способами пробы переливаются из стаканчика в обычные стеклянные банки, бутылки, хлорвиниловые банки (объем 100, 150, 200, 300 смРуководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений в зависимости от размера стаканчика). Банки тщательно закрываются завинчивающимися крышками с резиновыми прокладками, бутылки - качественными резиновыми и хлорвиниловыми пробками.     
     

Доступ к полной версии этого документа ограничен

Ознакомиться с документом вы можете, заказав бесплатную демонстрацию систем «Кодекс» и «Техэксперт».

Что вы получите:

После завершения процесса оплаты вы получите доступ к полному тексту документа, возможность сохранить его в формате .pdf, а также копию документа на свой e-mail. На мобильный телефон придет подтверждение оплаты.

При возникновении проблем свяжитесь с нами по адресу spp@kodeks.ru

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Название документа: Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Вид документа: Приказ Госкомгидромета СССР

Принявший орган: Госкомгидромет СССР

Опубликован: / Государственный комитет СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983 год
Дата принятия: 12 сентября 1982

Информация о данном документе содержится в профессиональных справочных системах «Кодекс» и «Техэксперт»
Узнать больше о системах