37. Екологічні індекси, які використовуються у біоіндикації (видового різноманіття, подібності, сапробності).

Вивчення біоценозу розпочинають з видового складу даного угруповання. Найкращий для розрахунку є індекс різноманітності Сімпсона, оскільки визначає для кожного виду частку його особин або біомаси в загальній кількості, або біомаси вибірки.

Індекс Соренсена (Індекс подібності Соренсена) — статистичний коефіцієнт, який використовується для порівняння двох статистичних вибірок. Він був розроблений ботаніком Торвальдом Соренсеном в 1948 році.

Індекс Соренсена обраховується за наступною формулою,

де А і В число видів в зразках А і В, відповідно. С — число видів, які є спільними для двох зразків.

Цей вираз може бути розширеним для визначення поширеності видів замість кількості. Ця кількісна версія індексу Соренсена також відома як індекс Чекановського. Індекс Соренсена ідентичний до коефіцієнту Дайса[2], який має межі [0, 1]. Індекс Соренсена також використовується для вимірювання відстані, 1 — QS, є ідентичним до відстані Хелінгера і коефіцієнту Брея-Кертіса.

Оцінка якості або ступені забруднення за біологічними показниками, тобто за складом фауни чи флори, може бути проведена двома способами: *за індикаторними організмами; *за результатами порівняння населення на ділянках, де забруднення відсутнє і на забруднених ділянках.

Прикладом такого аналізу є розрахунок сапробіологічного індексу Ротшайна, який розраховується для біоценозів на різних ділянках водойми і використовується для побудови графіка.

При розрахунку індексу Ротшайна враховуються сапробні валентності й індикаторна вага показових організмів. Кожній ступені сапробності придається визначене чисельне вираження (s):

ксеносапробна ступінь - sx = 90 олігосапробна ступінь - so = 70 b-мезосапробна ступінь - sb = 50

a - мезосапробна ступінь - sa = 30 полісапробна ступінь - sp = 10

Для кожного зі ступенів сапробності підраховуються суми Р (SР), що є добутком частоти зустрічальності видів, їх сапробної валентності й індикаторної ваги (аналогічно визначенню середньозваженої сапробіологічної валентності біоценозу - завдання № 1). При розрахунку індексу Ротшайна приймаються до уваги не усі види показових організмів, а тільки ті, котрі відносяться до ступені з максимальної S Р та до двох сусідніх з нею. Значення інших ступеней у розрахунок не приймаються.

38. Методи біотестування, переваги. Біотести, їх основні показники. Гострі і хронічні біотести. Мікроекосистеми як метод біоіндикації.

Біотестування - використання організмів або угруповань організмів, чий вміст певних елементів або сполук, а також морфологічна, гістологічна або клітинна структура, метаболічні й біохімічні процеси, поведінка та популяційна організація дають інформацію щодо кількісної оцінки якості навколишнього середовища або змін цього середовища.

Перевагами методів біотестування є висока чутливість, швидкодія, надійність, економічність, можливість створення автоматизованих систем збирання та обробки інформації.

До недоліків можна віднести відсутність кількісної оцінки всіх токсичних речовин, присутніх у середовищі, та можливої взаємодії окремих компонентів токсичних сполук, що містяться в суміші.

Якщо організми використовуються в природних умовах, методи біоіндикації або біотестування називають пасивними, якщо в лабораторних - активними.

Векторний метод біотестування ґрунтується на визначенні величини r і напрямку θ вектора R, що характеризується такими проекціями на осі N - вимірної системи координат: Х1/ХІс, Х2/Х2с, ..., XN/XNc (де Х1, Х2, ..., XN і Х1с, Х2с, ХNc – тест-реакції організмів, що перебувають під впливом токсиканта й контрольних організмів відповідно.

Автоматизована система біотестування мікроорганізмів може бути використана для оцінки якості води на основі реєстрації різних параметрів руху джгутикової водорості Euglena gracilis, зокрема гравітаксису, рухливості й швидкості руху клітин.

Основні методи біотестування з рибами як тест-об’єктами ґрунтуються на реєстрації таких тест-реакцій як поведінка, рухова активність, інтенсивність серцебиття та дихання, зміна рівня пігментації, порушення активності ферментів тощо. Інший метод (рис. 15.3) передбачає реєстрацію електрокардіограми (ЕКГ) та електропневмограми (ЕПГ) риб, вміщених у контейнер з проточною водою, обладнаний електродами. Визначення рівня токсичності води полягає в порівняльному аналізі середніх значень ЕКГ і ЕПГ для груп риб у розчинах з токсикантом та в контрольній воді.

Виділяють наступні біо-тести: гострі, короткотривалі хронічні та хронічні. Перші базуються на показниках виживання і тривають від декількох хвилин до 24-96 годин. Наступні тести тривають 7 діб і закінчуються переважно після першого покоління тест-обєктів. Останні - відображають народжуваність ракоподібних, яке охоплює 3 покоління.

Мікроекосистеми. Аналіз мікроекосистем дозволяє контролювати екологічний стан водойм в рибництві із різним антропогенним навантаженням, можливість спрогнозувати зміни.