3. Методи і методичні підходи в гідробіології.

В гідробіології, як і в цілому у біології, використовують дві групи методів – спостереження та експеримент.

Якість води з екологічних позицій визначають за багатьма гідрофізичними, гідрохімічними та гідробіологічними показниками (Арсан та ін., 2006).

Згідно з Директивою 2000/60/ЄС Європейського Парламенту та Ради Європи від 23 жовтня 2000 р. щодо водної політики запропонована принципова схема характеристики екологічного стану (status) водних обєктів різного типу на основі біологічних, гідроморфологічних та фізико-хімічних критеріїв [див. рек. л-ру]. Необхідність урахування світового досвіду відображена у постановах Кабінету Міністрів України від 20 липня 1996 р. № 815 «Порядок здійснення державного моніторингу вод» та від 19 березня 1997 р. за № 244 «Про заходи щодо поетапного впровадження в Україні вимог директив Європейського Союзу, санітарних, екологічних, ветеринарних, фітосанітарних норм та міжнародних і європейських стандартів». «Єдине керівництво по організації і здійсненню державного моніторингу вод», затверджене наказом Мінекоресурсів України 24.12.2001 р., № 485 передбачає визначення найголовніших біологічних показників води згідно з «Руководством по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений» (Под ред. В.А.Абакумова. – Л.:Гидрометеоиздат, 1983. -239 с.), а також реєстрація незвичайних для акваторій явищ, таких як масовий розвиток та відмирання водоростей, загибель риб та інших тварин, викид молюсків на берег тощо.

За останні роки в Україні розроблені «Методика екологічної оцінки якості поверхневих вод за відповідними категоріями» (1998); «Методика картографування екологічного стану поверхневих вод України за якістю води» (1998); «Методика встановлення і використання екологічних нормативів якості поверхневих вод суші та естуаріїв України» (2001).

Для дослідження фізико-хімічних складових у гідроекології застосовують методи визначення прозорості, вмісту біогенних та органічних речовин, компонентів сольового складу, активної реакції (рН), розчиненого кисню, специфічних речовин токсичного та радіаційного впливу тощо.

Метод оцінки якості води за видовим складом, кількісними показниками розвитку видів-індикаторів і структурою угруповань гідробіонтів називається біоіндикацією. За характеристиками угруповань біоти водних екосистем (фітопланктон, фітобентос, макрофіти, водні безхребетні та іхтіофауна), кількісним співвідношенням їх окремих представників можна судити про ступінь і характер забруднення водного середовища та стан водних об’єктів у цілому. На сьогодні біоіндикації віддають перевагу перед іншими методами.

Для контролю токсичності вод, забруднених токсикантами, користуються методом біотестування – встановлення токсичності окремих хімічних сполук або їх комплексів стосовно гідробіонтів. Воно базується на кількісних оцінках зміни життєво важливих функцій гідробіонтів або на встановленні їх смертності (виживання) в експерименті на тест-об’єктах або тест-культурах під дією токсикантів.

Специфічний метод гідробіології як екологічної науки полягає насамперед в кількісному обліку населення водойм, його структури та функціональної ролі окремих видів у гідроценозах. Стосовно окремих організмів кількісний облік дозволяє скласти уяву про їх аутоекологічні особливості (про вплив абіотичних та біотичних факторів). Визначаючи чмсельність і біомасу (загальну вагу) особин, що мешкають у певній ділянці водойми, отримують уяву про структуру популяцій і гідроценозів, їх динаміку в часі та просторі. (Підводне телебачення, фотографування та ехолокація, візуальні спостереження, що виконуються за допомогою аквалангів, підводних човнів та батискафів, доповнюють арсенал засобів, за допомогою яких отримують дані про структуру популяцій і гідроценозів).

З метою оцінки функціональної ролі гідробіонтів використовують енергетичний принцип, уперше в широкому масштабі застований Р. Ліндеманом у 1942 році. Для цього визначають кількість енергії, що надходить “на вхід” живих систем; тої, що розсіюється ними в процесі життєдіяльності і тої, що накопичується у створюваній органічній речовині. Облік потужності енергопотоку, що проходить через організми, популяції та біоценози, базується на застосуванні багатьох біохімічних, біофізичних, фізіологічних та інших методів (визначення величини фотосинтезу, дихання, калорійності органічної речовини, темпі і характеру його деструкції, трансформації енергії тощо). Цей принцип може бути застосований для вирішення обох основних задач гідробіології – підвищенню біологічної продуктивності водойм та забезпечення чистоти природних вод. Крім того, енергетичний підхід з використанням понять і термінів термодинаміки посилює кількісний підхід до вирішення біологічних задач та полегшує широке застосування сучасних засобів математичного аналізу.

Сучасні засоби математичного та комп’ютерного аналізу використовуються для створення схем, що моделюють основні процеси, що протікають в популяціях і гідроценозах.

У відповідності до вирішення того, чи іншого конкретного питання в гідробіології виокремилися окремі, добре розмежовані напрями:

* продукційна гідробіологія – розробляє напрями отримання стійких високих врожаїв біологічної сировини з водних угідь; шляхи розширеного відтворення сировинної бази промислу та біологічно раціональної його організації;

* санітарна гідробіологія – вивчає процеси забруднення та самоочищення водойм;

* водна токсикологія – досліджує токсичну дію окремих речовин на гідробіонтів, їх популяції та біоценози; розробляє біологічні основи водопостачання та очистки стічних вод, заходи по боротьбі з цвітінням та заростанням водойм;

* технічна гідробіологія займається вивченням перешкод, створюваних гідробіонтами при експлуатації різних гідротехнічних споруд, промислових установок і водоводів;

* навігаційна гідробіологія вирішує коло проблем, пов’язаних з мореплавством;

* сільськогосподарська гідробіологія вивчає роль та регуляцію водного населення на ділянках вирощування напівводних культур, зокрема рису;

* медико-ветеринарний напрям вирішує проблеми зниження чисельності гідробіонтів, які мають патогенне або паразитологічне значення (личинок або дорослих особин переносників збудників захворювань, проміжних хазяїв гельмінтів тощо);

* космічна гідробіологія розробляє проблеми забезпечення космонавтів киснем і їжею за рахунок культивування водоростей в біологічних реакторах.

Специфічні об’єкти, методи і задачі досліджень добре відмежовують гідробіологію від суміжних з нею дисциплін, проте, вона тісно контактує з ними.

На аутекологічному рівні своїх досліджень гідробіологія у першу чергу спирається на дані таких наук, як систематика, морфологія та фізіологія в комплексі з екологією водних організмів.

Популяції водних організмів і гідроценози вивчають в тісному контакті з океанологією, лімнологією (lіmne – озеро), потамологією (pоtamos – річка) та гідрогеологією, що, відповідно, комплексно досліджують моря, озера, ріки та підземні води.

Гідробіологія користується даними гідрології про стан абіотичного довкілля при вивченні закономірностей існування гідробіонтів, їх популяцій та гідроценозів.

Вивчаючи гідроценози в рамках екосистем, гідробіологія контактує з геохімією та біогеоценологією. Геохімічна характеристика колообігу речовин в природі і дані про структуру біосфери допомагають гідробіологам правильно зрозуміти закономірності існування біоценозів, знання функціональної ролі яких у природі в свою чергу необхідне для розвитку геохімії та біогеоценології.