Вход

Биоиндикационная оценка качества водных экосистем

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код 373016
Дата создания 09 января 2018
Страниц 38
Мы сможем обработать ваш заказ 30 ноября в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
1 380руб.
КУПИТЬ

Описание

Курсовая работа по экологии .Защита на отлично .Февраль 2015 год. ...

Содержание

Содержание
Введение……………………………………………………………..3
1. Теоретические аспекты о загрязнении водоёмов ……………..5
1.1 Общие понятия о загрязнении водоёмов……………………...5
1.2 Классификация водоёмов по уровню загрязнения …………..7
2. Биоиндикационная оценка……………………………………...18
2.1 Понятие биоиндикации……………………………………….18
2.2 Общие принципы использования биоиндикаторов………….20
2.3 Биоиндикация в оценке состояния водной экосистемы……..24
2.4.Биоиндикационная оценка качества водных объектов……...33
Заключение…………………………………………………………37
Список литературы………………………………………………...38

Введение

Введение
Современный мониторинг водоемов ограничивается проведением анализов физико-химических свойств воды, что не дает полной картины экологического состояния водных объектов. Проведение гидробиологических исследований позволяет не только расширить зону мониторинга, но и определить степень влияния загрязнения на биоту водоемов. Хорошие результаты дает биологическая индикация свойств воды, основанная на тесной зависимости водного биоценоза от свойств воды. Для биоиндикации используются разные обитатели водоема, которые служат в этом случае биоиндикаторами. Главная идея биомониторинга состоит в том, что водные организмы отражают сложившиеся в водоеме условия среды, и те виды, для которых эти условия не благоприятны, выпадают, заменяясь новыми видами с иными потребностями.
Оценка качества с реды является узловой задачей при любых действиях в области охраны природы и природопользования, эффективное решение которой возможно только при проведении системы мероприятий, объединяемых понятием «экологический мониторинг». Экологический мониторинг обеспечивает постоянную оценку условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов), а также оценку состояния и функциональной целостности экосистем.

Фрагмент работы для ознакомления

Многолетний опыт ученых разных стран по контролю состоя­ния окружающей среды показал преимущества, которыми обла­дают живые индикаторы:
1. В условиях хронических антропогенных нагрузок могут реаги­ровать даже на относительно слабые воздействия вследствие ку­мулятивного эффекта; реакции проявляются при накоплении не­которых критических значений суммарных дозовых нагрузок;
2. Суммируют влияние всех без исключения биологически важ­ных воздействий и отражают состояние окружающей среды в це­лом, включая ее загрязнение и другие антропогенные изменения;
3. Исключают необходимость регистрации химических и фи­зических параметров, характеризующих состояние окружающей среды; • фиксируют скорость происходящих изменений;
4. Вскрывают тенденции развития природной среды;
5. Указывают пути и места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений и ядов, возможные пути их попада­ния в пищу человека;
6. Позволяют судить о степени вредности любых синтезируемых человеком веществ для живой природы и для него самого, при­чем дают возможность контролировать их действие.
Выделяют две формы отклика живых организмов, используе­мых в целях биоиндикации, — специфическую и неспецифическую. В первом случае происходящие изменения связаны с действием одного какого-либо фактора. При неспецифической биоиндика­ции различные антропогенные факторы вызывают одинаковые ре­акции.
В зависимости от типа ответной реакции биоиндикаторы под­разделяют на чувствительные и кумулятивные. Чувствительные биоиндикаторы реагируют на стресс значительным отклонением от жизненных норм, а кумулятивные накапливают антропогенное воздействие, значительно превышающее нормальный уровень в природе, без видимых изменений.
В качестве биоиндикаторов могут быть использованы предста­вители всех «царств» живой природы. Для биоиндикации не при­годны организмы, поврежденные болезнями, вредителями и па­разитами. Идеальный биологический индикатор должен удовлет­ворять ряду требований:
1. Быть типичным для данных условий;
2. Иметь высокую численность в исследуемом экотопе;
3. Обитать в данном месте в течение ряда лет, что дает возмож­ность проследить динамику загрязнения;
4. Находиться в условиях, удобных для отбора проб;
5. Давать возможность проводить прямые анализы без предвари­тельного концентрирования проб;
6. Характеризоваться положительной корреляцией между кон­центрацией загрязняющих веществ в организме-индикаторе и объекте исследования;
7. Использоваться в естественных условиях его существования;
8. Иметь короткий период онтогенеза, чтобы была возможность отслеживания влияния фактора на последующие поколения.
Ответная реакция биоиндикатора на определенное физическое или химическое воздействие должна быть четко выражена, т.е. специфична, легко регистрироваться визуально или с помощью приборов.
При выборе индикатора необходимо принимать во внимание соображения экономии и учитывать характер использования тех или иных организмов. Например, широко распространенные на исследуемой территории и не занесенные в «Красную книгу».
На уровне популяции биоиндикация проводится в том случае, если процесс распространения негативных изменений охватывает такое количество особей, при котором заметно сокращается чис­ленность популяции, изменяется ее половозрастная структура, сокращается продолжительность жизни, происходит сдвиг фенологических фаз и др.
Экосистемный подход к оценке среды дает возможность ран­ней диагностики ее изменений. Сигналом тревоги служит разбалансировка продукционно-деструкционных процессов. Диагно­стическими признаками таких сдвигов являются, например, на­копление органического вещества, заиление, зарастание водоемов, усиленное развитие микроорганизмов.
В качестве объектов для биоиндикации применяются разнообраз­ные организмы — бактерии, водоросли, высшие растения, беспоз­воночные животные, млекопитающие. Для гарантированного выяв­ления присутствия в природных средах токсического агента неизве­стного химического состава, как правило, используется набор объек­тов, представляющих различные группы сообщества. С введением каждого дополнительного объекта эффективность схемы испытаний повышается, однако нет смысла бесконечно расширять ассортимент обязательных объектов для использования в такой оценке.
Для биоиндикации необходимо выбирать наиболее чувствитель­ные сообщества, характеризующиеся максимальными скоростью отклика и выраженностью параметров. Например, в водных эко­системах наиболее чувствительными являются планктонные со­общества, которые быстро реагируют на изменение среды благо­даря короткому жизненному циклу и высокой скорости воспро­изводства. Бентосные сообщества, где организмы имеют доста­точно длинный жизненный цикл, более консервативны: перестрой­ки происходят в них при длительном хроническом загрязнении, приводящем к необратимости процессов.
К методам биоиндикации, которые можно применять при ис­следовании экосистемы, относится выявление в изучаемой зоне редких и исчезающих видов. Список таких организмов, по сути, является набором индикаторных видов, наиболее чувствительных к антропогенному воздействию.
2.3 Биоиндикация в оценке состояния водной экосистемы
Таблица 1. Шкала загрязнений по индикаторным таксонам
 Индикаторные таксоны
Эколого-биологическая полноценность, класс качества воды, использование
Личинки веснянок, плоские личинки поденок, ручейник - риакофилла
Очень чистая. Полноценная Питьевое, рекреационное, рыбохозяйственное.
Крупные двустворчатые моллюски (перловица), плавающие и ползающие ручейник-нейреклипсис, вилохвостки, водяной клоп
Чистая. Полноценная Питьевое, рекреационное, рыбохозяйственное, орошение, техническое.
Моллюски-затворки, горошинки, роющие личинки поденок, ручейники при отсутствии реакофиллы и нейреклипсис, личинки стрекоз плосконожки и красотки, мошки
Удовлетворительно чистая. Полноценная. Питьевое с очисткой, рекреационное рыбоводство, орошение техническое.
Шаровки, дрейсена, плоские пиявки, личинки стрекоз при отсутствии плосконожки и красотки, водяной ослик
Загрязненные. Неблагополучные. Ограниченное рыбоводство, ограниченное орошение
Масса трубочника, мотыля, червеобразные пиявки при отсутствии плоских, крыски, масса мокрецов
Грязные. Неблагополучные. Техническое.
Макробеспозвоночных нет
Очень грязные. Неблагополучные. Техническое с очисткой
Водная экосистема понимается нами как единство среды и обитающей в ней биоты. Водная экосистема формируется под действием и в результате процессов, протекающих на бассейне водосбора и на протяжении всего русла реки. Химический анализ, поэлементно оценивая среду обитания, лишь косвенно может указывать факторы, оказывающие влияние на экосистему или являющиеся результатом ее жизнедеятельности. С другой стороны, биотестирование по водным организмам дает частную оценку среды, касающуюся лишь объекта тестирования.
Наиболее адекватно состояние водной системы можно оценить по составу сообществ водных организмов. В ряде отечественных и зарубежных систем оценки используются показатели или индексы, связанные с развитием той или другой группы организмов от рыб до водорослей. Водоросли, являясь автотрофами, составляют основу трофической пирамиды, а, следовательно, первыми участвуют в утилизации трофического базиса экосистемы, потребляя для построения органического вещества биогенные соединения азота и фосфора (рис. 1). Интенсивность биогенной нагрузки отражается не только в обилии развивающихся на этой базе водорослей, но также и на их видовом составе. Именно эти характеристики - изменение численности и видового состава при изменении трофической базы - водорослей используются в биоиндикационных методах.
Рис. 1.
Биоиндикационные методы на основе видового состава сообществ и обилия водорослей дают интегральную оценку результатов всех природных и антропогенных процессов, протекавших в водном объекте. Кроме того, биоиндикация по сообществам водорослей - дешевый экспресс-метод, в то время как химические анализы дорогостоящи. Преимуществом автотрофов является то, что они первыми в трофической цепи реагируют на загрязнители, не успевая их значительно накапливать. Реакцией на изменение условий среды является изменение состава и обилия водных организмов, причем смена сообщества водорослей может произойти за несколько часов при смене условий среды. Экосистемный биоиндикационный подход к оценке качества среды обитания, по существу, аналогичен антропоцентрическому (приоритетному в большинстве западных стран), так как человек реагирует на среду в целом, а не на отдельные ее факторы. Методы биоиндикации по высшему трофическому звену наземных экосистем бассейна водосбора еще не достаточно разработаны, однако в таблице 1, приводятся имеющиеся к настоящему времени данные о толерантности некоторых водных растений и мхов к органическому загрязнению. Биоиндикационные оценки по низшим трофическим уровням используются довольно широко. Хотя есть много попыток сопоставить изменения среды обитания и биотическую динамику, но пока трудно увидеть в них целостную систему.
 Самым существенным звеном в методах биоиндикации является видовой состав сообществ водорослей. Система биоиндикации развивалась таким образом, что сначала было замечено появление или исчезновение определенных видов в конкретных условиях среды. То есть, в качестве индикатора условий использовалась система "вид-индикатор: есть - нет". Система развивалась по направлению расширения списка видов-индикаторов, которые позднее стали группироваться по наиболее ярко выраженным характеристикам условий. Количественные характеристики обилия видов включились в систему позднее сначала в балльной, а затем в долевой форме. Методы биоиндикации разрабатываются с начала 20 века и включают к настоящему моменту данные о почти 7000 видов-индикаторов по нескольким направлениям - местообитанию, температуре, подвижности водных масс и насыщенности их кислородом, солености, закислению, присутствию сероводорода, кальция, органическому загрязнению в дополнение списка видов, собранного нами ранее.
В основе биоиндикационного анализа лежит представление об иерархической организации биотического сообщества, которая выражена в виде модели трофической пирамиды (рис. 1). На рисунке схематично показана миграция энергии (трансформация снизу вверх и перенос сверху вниз) по трофическим уровням, однако, взаимоотношения между уровнями в реальной экосистеме значительно сложнее. Разнообразие организмов, составляющих трофическую пирамиду, весьма сильно варьирует в зависимости от уровня трофической нагрузки (и воздействия стрессовых факторов, как будет показано ниже), что нашло отражение в эмпирической метафизической модели В. Сладечека, где учтено распределение групп организмов в зависимости от типов их питания. Именно распределение сначала групп организмов, а затем видов, по интервалам значений показателей среды стало основой биоиндикаторного анализа.
Приведем несколько наиболее важных, устоявшихся и применяемых систем индикации показателей среды на основе видового состава и обилия видов водорослей.
Система индикаторов солености вод построена на основе классификации Р. Кольбе и усовершенствована Ф. Хустедтом. Она широко распространена в индикации состояния водных объектов, поскольку охватывает широкий интервал концентраций, свойственный природным водам. Виды-индикаторы в этой системе разделены на 4 группы:
1. Полигалобы, обитающие в гиперсоленых водах от 40‰ до 300‰,
2. Эугалобы, обитатели морских вод с соленостью 20‰-40‰,
3. Мезогалобы, живущие в солоноватых прибрежных водах морей и эстуариях, также как и в континентальных водах с соленостью от 5‰ до 20‰,
4. Олигогалобы, обитающие в пресных или слегка солоноватых водах от 0 до 5‰, включающие, в свою очередь, 3 группы:
1) Галофилы, преимущественно пресноводные, но распространенные также в водах с невысоким уровнем концентрации NaCl;
2) Индифференты, типично пресноводные, иногда встречающиеся в слегка солоноватых водах;
3) Галофобы, типично пресноводные, избегающие даже небольших концентраций NaCl.
Среди индикаторов галобности (около 2600 таксонов) представлены, в основном, диатомовые водоросли. Общее представление об индикационном уровне разнообразия ограничивается рангом вида, однако, именно на соленость диатомовые водоросли реагируют на хлориды целыми родовыми группами. Следует отметить, что реакция видов идет именно на хлориды, а не на общий ионный состав, в то время как в природных водах хлориды занимают определенное место, но присутствуют обычно и другие ионы. Поскольку в полевых условиях легче измерять кондуктивность (электропроводность) для любых вод и/или минерализацию (TDS) для слабо минерализованных вод, то возникает необходимость в сопоставлении этих показателей с концентрациями хлоридов (табл. 2).
Таблица 2. Классификация электропроводности и солености
Виды, чувствительные к рН воды, объединены в систему классификации, разработанную Ф. Хустедтом. Классификационная система включает 11 групп видов-индикаторов рН от алкалибионтов, обитающих в водах с рН = 8 и более, до ацидобионтов, живущих в кислых водах с рН = 5 и менее. Списки видов-индикаторов рН в настоящее время составляют до 1800 видов.
Виды, требующие определенной концентрации кислорода в воде (около 1500 таксонов), разделены на 4 класса, а исследования, базирующиеся на работах Hustedt, Cholnoky и Van Dam относят виды к 5 экологическим группам по этому показателю (100%, 75%, 50%, 30%, 10% насыщения).
Терпимость к воздействию приливной зоны отнесена к 6 классам и выделено 5 классов местообитания от реобионтов до лимнофилов. Индикация температурной устойчивости проведена по диатомовым.
Индикаторы метаболизма потребления азота разделены на 4 группы (от автотрофных видов, выживающих при очень низких концентрациях органически связанного азота, до гетеротрофных видов, нуждающихся в постоянно повышенных концентрациях органически связанного азота) согласно Cholnoky и Van Dam .
Для оценки степени органического загрязнения водоемов и водотоков (около 3900 индикаторных таксонов) в России и странах ближнего зарубежья наиболее широко применяется метод Пантле-Бука в модификации Сладечека по результатам ряда исследований, где проводился сравнительный анализ чувствительности разных индексов. Используя графу Si, в приводимой ниже таблице можно рассчитать индекс органического загрязнения по сообществу водорослей с использованием формулы:
где S - степень сапробности сообщества водорослей; s - сапробное занчение организма-сапробионта; h - частота встречаемости сапробионта в пробе.
Частоту встречаемости в баллах можно соотнести также с количественными характеристиками планктона или перифитона, имея которые легко воспользоваться переводом данных в баллы частоты встречаемости (табл. 3) и наоборот.
 Таблица 3. Баллы частоты встречаемости и обилие видов в комплексах водорослей по пятибалльной и шестибалльной шкалам
Используя второй метод Т. Ватанабе (около 1000 таксонов) можно также рассчитать на основе данных графы D в таблице степень органического загрязнения водоема или водотока по формуле:
Индекс S меняется от 0 до 4, соответствует пяти классам качества вод и четырем зонам самоочищения. Индекс DAIpo меняется от 0 до 100 и соответствует тем же классам и зонам самоочищения. Соотнесение классов и зон в двух системах проведено авторами ранее. Соотношения индексов Пантле-Бука и индексов Ватанабе на нижней части показаны через зоны самоочищения вод: p - полисапробная, , - альфа- и бета-мезосапробная, o - олигосапробная, х - ксеносапробная. Подробнее методы расчетов и соотношения этих индексов органического загрязнения вод приведены в работах С. Бариновой и Л. Медведевой.
Третий метод оценки сапробности, привлекаемый, разработан в последние годы на основе системы Зелинки-Марвана для диатомовых водорослей и применяется для оценки органического загрязнения в странах Средиземноморья, что важно, например, для соотнесения с результатами оценок по Израилю. Также как и в расчетах по методу В. Сладечека, здесь имеет значение сапробная валентность вида-индикатора и его обилие в сообществе, но вводится также индивидуальный видовой коэффициент. Расчет индексов EPI (Environmental Pollution Index) проводится по формуле:
EPI = S aj rj ij / S aj rj,
где EPI - индекс эвтрофикации/загрязнения для каждой станции;
aj - обилие вида в сообществе по пятибалльной шкале;
rj - постоянный видовой индекс EPi эвтрофикации/загрязнения;
ij - коэффициент R, изменяющийся от 1 до 5.
Индекс EPI рассчитывается по составу только диатомовых водорослей, варьирует от 1 до 4 и коррелирует с основными гидрохимическими показателями. Качество вод, определенное по индексам EPI, соответствует восьми градациям:
· 0.0 < EPI < 0.5 - естественные незагрязненные воды;
· 0.5 < EPI < 1.0 - воды высокого качества;
· 0.1 < EPI < 1.5 - воды хорошего качества;
· 1.5 < EPI < 2.0 - воды удовлетворительно качества;
· 2.0 < EPI < 2.5 - слабо загрязненные воды;
· 2.5 < EPI < 3.0 - умеренно загрязненные воды;
· 3.0 < EPI < 3.5 - сильно загрязненные воды;
· 3.5 < EPI < 4.0 - очень сильно загрязненные воды.
По предположению Делль Уомо индекс EPI коррелирует с составом водорослей-индикаторов галобности, а также с трофическим статусом водного объекта (табл. 4).
 Таблица 4. Соответствие уровней сапробности, галобности и трофии с классами качества вод по Делль Уомо
 
Разработка новых индексов, все более точно отражающих процессы, происходящие в водном объекте, его трофический статус, направлена на унификацию с последующим выходом на мониторинг.
Наш многолетний опыт работы по трем системам оценки органического загрязнения показал, что индексы DAIpo рассчитываются трудно, поскольку видов-индикаторов, имеющих релевантные валентности обычно в сообщества мало. Индексы EPI, также основанные только на диатомовых, не учитывают большую часть видов в сообществе, если оно составлено с доминированием не диатомовых, как, например, в р. Хедера или оз. Великое. Кроме того, расчеты в ряде случаев неадекватны, поскольку индекс выходит за рамки классификационной системы. Наиболее широко охватывающий возможные варианты состава сообществ индекс Сладечека S не только подходит для разнообразных сообществ, но и имеет большой список видов-индикаторов, среди которых не только водоросли, но и другие водные организмы, в том числе бесцветные жгутиковые, другие гетеротрофы, а также сосудистые растения и мхи, что весьма расширяет возможности его применения. Кроме того, в классификационной системе Сладечека имеется около сотни параметров воды, которые связаны с интервалами изменения индекса S. Именно эта связь дает возможность рассчитывать индексы WESI и судить об активности процессов самоочищения и уровне токсического влияния. Индексы органического загрязнения включены в системы мониторинга ряда стран Европейского Союза и СНГ.
 2.4.Биоиндикационная оценка качества водных объектов
Донная фауна играет одну из главных ролей в процессе самоочищения и трансформации органических веществ, является чувствительным индикатором условий среды обитания и качества природных вод. Зообентос является главным компонентом кормовой базы рыб.
Проблема качества водной среды во многом зависит от экологического состояния малых рек, представляющих собой основной тип водотоков в р. Анабар. Несмотря на возросший в последнее время интерес к гидробиологии малых рек, многие вопросы структуры и функционирования их экосистем остаются до сих пор неизученными. Качество водных экосистем реки Анабар формируется под непосредственным влиянием впадающих в нем многочисленных притоков: небольших речек и ручьев и зависит от физико-химических и биологических характеристик их вод. С этой точки зрения, изучение основных гидробиологических характеристик малых рек представляется особенно важным. Сообщество донных макрозообентоса как части экосистемы любого водоема, играет первостепенную роль в его самоочищении и формировании качества воды. По видовому составу и количественным характеристикам беспозвоночных организмов можно оценить степень загрязнения грунтов и придонного слоя воды.
С этой целью была проведена оценка качества водных объектов, расположенных в лицензионном участке зоны добычи россыпного месторождения алмазов (на примере рек Маят и Моргогор и их притоков) на основе метода биоиндикации.

Список литературы

Список литературы
1. Ашихмина Т.Я. и др. Биоиндикация и биотестирование – методы познания экологического состояния окружающей среды. – Киров, 2005.
2. Биологический контроль окружающей среды. Биоиндикация и биотестирование. Второе издание,исправленное. М. 2009.
3. Дьяченко Г.И. Мониторинг окружающей среды (Экологический мониторинг) Новосибирск. – 2003.
4. Жариков Ю. Г. Особенности предупреждения экологических правонарушений//Экологическое право. 2003. № 6.
5. Михайлова Л.П. , Саломатин В.А. , Соболева Н.Ф. - Вода: Химия и Экология , 2008
6. Мисник Г. А., Мисник Н. Н. Публичные и частные интересы в экологическом праве//Государство и право. 2006. № 2..
7. Обращение с опасными отходами: учеб. пособие / В. М. Гарин. М.: ТК Велби, Изд-во Проспект, 2007..
8. Стрельцов А.Б. - Региональная система биологического мониторинга на основе анализа стабильности развития , 2005
9. http://www.ecosystema.ru
10. http://ecosoft.iatp.org.ua
11. http://www.wikipedia.ru
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
© Рефератбанк, 2002 - 2020