- •4.4. Классификация водоемов и биоценозов по сапробности
- •Основные феноменологические признаки зон сапробности
- •Ориентировочное сравнение некоторых бактериологических и химических показателей с отдельными ступенями сапробности по в. Сладечеку [1967м,1969м]
- •Извлечение из описка индикаторов сапробности м. Зелинка и п. Марвана (закрашено) и пример расчета средневзвешенных сапробных валентностей
4.4. Классификация водоемов и биоценозов по сапробности
Показатели сапробности и методы их идентификации
Система сапробности – эта та часть гидроэкологии, которая претендует на быструю и емкую оценку типа водоема в зависимости от соотношения обилий отдельных видов индикаторных организмов. Изначально в используемую классификационную терминологию был заложен определенный понятийный дуализм. С одной стороны – это классификация организмов по их сопротивляемости загрязнению (органической нагрузке, недостатку кислорода, присутствию соединений сероводорода), поскольку:
сапробность (от греч. saprós — гнилой) – “это комплекс физиологических свойств данного организма, обуславливающий его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ, с той или иной степенью загрязнения” [БСЭ, URL].
С другой стороны, – классификация водоемов по сапробности прямого отношения к той или иной "физиологической способности отдельных видов организмов" не имеет – это типичное районирование водоемов по соотношению двух конкурирующих абиотических факторов: "концентрации органических веществ естественного (в основном, детритного) характера" и "концентрации растворенного кислорода". Поскольку у нас нет данных, что в основание этой классификации были положены какие-то количественные показатели (например, соотношение скоростей деструкции органического вещества, кМоль/час, по двум механизмам: аэробному и анаэробному), то эту классификацию следует считать феноменологической, т.е. основанной на некотором словесном описании. Основные признаки такой классификации по 4 классическим зонам сапробности, предложенным Р. Кольквитцем и М. Марссоном [Kolkwitz, Marsson, 1902; Долгов, Никитинский, 1927], приведены в табл. 4.3.
Таблица 4.3
Основные феноменологические признаки зон сапробности
Зона |
Баланс кислорода и органического вещества |
Преобладающие виды гидробионтов |
Олигосапробная зона |
|
Встречаются водоросли Melosira itallica, Draparnaldia glomerata иDraparnaldia plumosa, коловратка Notholka longispina, ветвистоусые рачкиDaphnia longispina и Bythotrephes longimanus, личинки поденок, веснянок, рыбы стерлядь, гольян, форель. |
-мезо-сапробная зона
|
|
|
-мезо-сапробная зона |
|
|
Полисапробная зона |
|
|
Примечание: греч. oligos – немногий, mesos – средний, poly – многий. Крайне неудачна идея с введением буквенных префиксов; создается впечатление, что у основателей классификации было не слишком хорошее знание спектра греческих приставок.
Сам по себе (несколько пенитенциарный) термин “зона” возник из того обстоятельства, что в одном и том же водоеме могут быть участки (зоны) с разной сапробностью. Чаще всего это является естественным свойством водоема, не связанным с антропогенным воздействием. Например, в прибрежной зоне у топких берегов обычно располагается -мезосапробная зона – здесь активно идут естественные процессы старения водоема, связанные с его зарастанием. Пробы воды, взятые с наиболее глубоких участков, дают нередко характерную полисапробную картину. Весь же водоем в целом с учетом характеристики разных жизненных форм, по субъективному мнению эксперта-гидробиолога, может быть охарактеризован, как переходный от - к -мезасапробному типу (впрочем, другой, не менее квалифицированный гидробиолог может сделать несовпадающую оценку). Таково свойство любых феноменологических классификаций: давать характеристики некоторому целому объекту, пользуясь только свойствами отдельных его частей (с этих позиций, например, окрас серой мыши совпадает со среднестатистическим окрасом черно-белой зебры).
Другим термином, связанным с системой сапробности, является “ступень”, выведенная из феномена процессов самоочищения, являющихся неотъемлемой частью материально-энергетического баланса. Органические вещества, попадающие в водоем, разлагаются (преимущественно бактериями) на воду, углекислоту и минеральные составные части, служащие, в конце концов, питательными веществами для организмов более высокого порядка.
Фазы процесса самоочищения следуют в проточной воде во времени и в пространстве друг за другом, характеризуясь различным составом биоценозов, через последовательные ступени от анаэробного гниения полисапробной зоны к первоначальной чистоте олигосапробной зоны. Между ними –мезасапробность выражает нарастание аэробных механизмов деструкции, а -мезосапробность – завершение этого процесса, свидетельствуя о минерализации.
Для каждой зоны сапробности можно выделить тесно связанное с ней подмножество видов гидробионтов, которые считаются ее индикаторами. Именно это обстоятельство породило иллюзию того, что в основании сапробиологической классификации водоемов лежат именно "биологические" факторы, а не механизмы деструкции органического вещества. Считается [Абакумов с соавт., 1981], что именно по соотношению индикаторных организмов достигается более быстрая, точная и дешевая классификация водоема, по сравнению, например, с методами химического анализа. На практике же, чаще всего, применяется обратный подход: зоны сапробности оцениваются на основании опыта исследователя или с использованием инструментальных методов контроля, а найденные индикаторные виды лишь иллюстративно подтверждают уже сделанный вывод.
Как отмечалось в разделе 3.6, О.П. Оксиюк и В.Н. Жукинский в своих классификационных таблицах (табл. 3.17) соотнесли две шкалы: сапробности и трофности. Если под сапробностью понимается интенсивность органического распада, то трофность означает интенсивность органическогосинтеза. В природе оба процесса – органический синтез и распад – существуют параллельно и состоят друг с другом в многократном взаимодействии, что позволяет говорить об аналогии ступеней сапробности и трофики: "олигосапробность – олиготрофия", " -мезосапробность – мезотрофия", " –мезасапробность – эвтрофия" и "полисапробность – гипертрофия". Эта аналогия привлекательна тем, что создает предпосылку к устранению одной из классификаций, как ненужного дублирующего звена. В худших конкурентных условиях находится система сапробности, как основанная на весьма "размытых" разделяющих факторах, когда как классификация по трофике жестко связана с концентрациями биогенных элементов. В то же время, ряд исследователей подчеркивает неполное совпадение форм трофики и сапробности, особенно в мезосапробных зонах и для непроточных водоемов.
Система Кольквитца–Марссона была разработана применительно к условиям загрязнения вод средней Европы в начале века. В настоящее время характер и степень загрязнения водоемов изменились, в основном за счет интенсификации антропогенного воздействия. Это явилось причиной расширения "классической" классификации в двух основных направлениях:
появление новых зон "чище" олигосапробной и "грязнее" полисапробной;
выделение дополнительных зон на принципиально новой классификационной основе.
Наиболее широкая ревизия "классической" системы была выполнена В. Сладечеком [Sládeček, 1965, 1967М], который включил в классификацию абиотические зоны, а внутри полисапробной выделил три зоны – изосапробную (преобладание цилиат над флагеллятами), метасапробную (преобладание флагеллят над цилиатами) и гиперсапробную (отсутствие простейших при развитии бактерий и грибов). Наконец, была сделана методологически решительная попытка [Sládeček, I969М] сравнения некоторых бактериологических и химических показателей с отдельными ступенями сапробности и предложена общая "биологическая" схема качества вод (табл. 4.4).
К системе Сладечека, в силу того, что некоторые выделенные им зоны "не поддаются биологической характеристике", наблюдается весьма критическое отношение (особенно в немецкоязычных странах): “Самым решительным возражением против номенклатуры, представленной Сладечеком, является то, что она представляет систему, которая является биологической только потому, что включает ступени "старой" системы сапробности Кольквитца и Марссона” [Кaspers, 1977М]. На наш взгляд, это отношение – не более чем проявление "терминологической войны", вызванной большим понятийным люфтом слова “сапробность”, не вполне осторожно использованного В. Сладечеком в своей, в целом достаточно полной и убедительной, хотя и не во всем аккуратной классификации.
Все системы сапробности учитывают фактически только нетоксичные органические загрязнения, которые влияют на организмы в первую очередь через изменение кислородного режима. Для учета влияния токсических органических и неорганических соединений делаются попытки разработать шкалы токсобности и затем объединить их со шкалами сапробности в единую шкалу сапротоксобности, причем существуют противоположные мнения о возможности такого объединения.
В.А. Алексеев [1984б] отмечает наличие единой неспецифической реакции организмов в филогенезе на любое внешнее воздействие и считает предложенную им шкалу макро-беспозвоночных индикаторов универсальной не только для различных видов антропогенного загрязнения вод, но и для всего комплекса повреждающих факторов в целом. По мнению Л.П. Брагинского [1981], “...сейчас можно в общем виде утверждать, что токсобность гидробионтов в целом соответствует их сапробности и что виды, устойчивые к органическому загрязнению, в целом устойчивы и к загрязнениям токсическим”.
Таблица 4.4