В.5. Оценка качества экосистемы по соотношению количества видов, устойчивых и неустойчивых к загрязнению

Соотношение количества видов, по-разному относящихся к загрязнению, неоднократно использовалось в качестве показателя качества воды. При усилении загрязнения, как правило, уменьшается обилие стенобионтных и олигосапробных видов животных, в результате чего возрастает относительная доля эврибионтных и сапробионтных видов. О.М. Кожова [1986] разделила виды гидробионтов на четыре группы: 1 – чувствительные и устойчивые, 2 – чувствительные и неустойчивые, 3 – нечувствительные и неустойчивые, 4 – нечувствительные и устойчивые. Группа 1 – лучшие индикаторы загрязнения; при усилении загрязнения виды группы 2 обычно мигрируют (при наличии соответствующей способности), а группы 3 – погибают. При дальнейшем загрязнении начинают доминировать представители группы 4.

Для оценки изменения биоразнообразия под влиянием загрязнений Дж. Кернсом с соавт.[Cairns еt al., 1968^Б, 1971^М] предложен простой индекс последовательного сравнения (SCI). Для его расчета не нужно определять организмы до вида, а достаточно лишь улавливать их различие по форме, окраске и величине.

Т. Ватанабе [Watanabe, 1962^М] для расчёта индекса загрязнения использует соотношение видов диатомей, которые автор считает в разной мере устойчивыми к загрязнению:

, где А – число видов, устойчивых к загрязнению, В – безразличных и С – встречающихся только в загрязненных водах.

В.6. Интегральные критерии: оценка качества экосистем по нескольким показателям

Классы качества воды по гидробиологическим и микробиологическим показателям определяются "Правилами контроля качества воды водосливов и водотоков" [ГОСТ 17.1.3.07–82], которые регламентируют содержание программ контроля гидрологических, гидрохимических и гидробиологических показателей, периодичность контроля, а также назначение и расположение пунктов отбора проб (табл. 13.7).Согласно этому документу, степень загрязненности воды оценивается с учетом индекса сапробности по Пантле и Букку в модификации Сладечека, олигохетного индекса Гуднайта–Уитлея и Пареле, биотического индекса Вудивисса и традиционного набора микробиологических показателей

Интегральный показатель по Е.В. Балушкиной [1997] разработан и используется для оценки состояния экосистем водоемов, подверженных смешанному органическому и токсическому загрязнению. Прошел широкое тестирование в системе Ладожское озеро – р. Нева – восточная часть Финского залива [Балушкина с соавт.,1996]. Интегральный показатель IP рассчитывается по формуле:

IP = K₁ * S_t + K₂*OI + K₃*K_ch + K₄ / BI ,

где S_t – индекс сапротоксобности В.А. Яковлева (K₁ = 25); OI – олигохетный индекс Гуднайта и Уитлея, равный отношению численности олигохет к суммарной численности зообентоса в процентах (K₂ = 1); K_ch – хирономидный индекс Балушкиной (K₃ = 8.7); 1 / BI – величина, обратная биотическому индексу Вудивисса (K₄ @ 100).

Е.В. Балушкина полагает, что полученный ею интегральный показатель включил в себя все лучшие черты родительских индексов и максимально учитывает характеристики донных сообществ: наличие видов-индикаторов сапроботоксобности, соотношение индикаторных групп животных более высокого таксономического ранга, степень доминирования отдельных групп и структуру сообщества в целом.

Комбинированный индекс состояния сообщества по А.И. Баканову. При оценке состояния донных сообществ ряда рек, озер и водохранилищ России для количественной характеристики состояния бентоса автор использовал следующие показатели: численность (N), экз./м²; биомассу (B), г/м²; число видов (S); видовое разнообразие по Шеннону (Н), бит/экз.; олигохетный индекс Пареле (ОИП, %), равный отношению численности олигохет-тубифицид к общей численности бентоса, среднюю сапробность (СС), рассчитываемую как средневзвешенную сапробность трех первых доминирующих по численности видов бентосных организмов. Для объединения значений перечисленных показателей и замене их одним числом предлагается результирующий показатель – комбинированный индекс состояния сообщества (КИСС; [Баканов, 1997]), находимый по обычной методике расчета интегральных ранговых показателей:

, (50)

где R_i – ранг станции по i-му показателю, Р_i – "вес" этого показателя, k – число показателей.

Вначале все станции ранжируются по каждому показателю, причем, ранг 1 присваивается максимальным значениям N, B, Н и S. Если на нескольких станциях значения какого-либо показателя были одинаковыми, то они характеризовались одним средним рангом. В статье приводятся разные версии итоговой формулы (4.22) (подчеркнем, что в формулы входят не абсолютные значения показателей, а их ранги):

• КИСС = (2B + N + Н + S)/5, где биомассе придан "вес", равный 2, поскольку с ней связана величина потока энергии, проходящей через сообщество, что чрезвычайно важно для оценки его состояния;

• КИСС = (2СС + 1.5ОИП + 1.5B + N + Н + S)/8, где считается, что с загрязнением наиболее тесно связана средняя сапробность.

Чем меньше величина КИСС, тем лучше состояние сообщества.

Поскольку состояние сообщества зависит как от естественных факторов среды (глубины, грунта, течения и т.п.), так и от наличия, характера и интенсивности загрязнения, дополнительно рассчитывается комбинированный индекс загрязнения (КИЗ; [Баканов, 1999]), включающий ранговые значения трех показателей:

КИЗ = (СС + ОИП + B)/3 . (51)

Ранжирование показателей здесь проводится в обратном порядке (от минимальных значений к максимальным)

КИСС и КИЗ – относительные индексы, ранжирующие станции по шкале, в которой наилучшее по выбранному набору показателей состояние сообщества характеризуется минимальными значениями индексов, наихудшее – максимальными. Кроме значений, характеризующих величины показателей на конкретной станции, рассчитывают их средние значения для всего набора станций. Варьирование величин индексов на отдельных станциях относительно среднего позволяет судить, хуже или лучше обстоят на них дела по сравнению с общей тенденцией.

Вычисление коэффициента ранговой корреляции по Спирмену между значениями КИСС и КИЗ показывает, насколько загрязнение влияет на состояние сообществ зообентоса. Если между значениями этих индексов существует достоверная положительная корреляция, то состояние сообществ донных животных в значительной степени определяется наличием загрязнений (в противном случае оно определяется естественными факторами среды).

Обобщенный критерий оценки качества воды. Подробно освещены в работе

[ Зәуірбек, 2014].

Приложение Г. Ценность воды [http://vodovoz.blogspot.com/2008/07/blog-post_2475.html]. Вода является важным фактором жизнедеятельности всех живых организмов на Земле. В Центральной Азии, где климат суше, значимость воды была несравнимо больше. Будь вы хоть весьма богатым человеком на свете все ваше богатство не окажет помощь вам, если вы окажетесь в пустыне и ваш запас воды иссякнет. Каковы наши познания в области происхождения воды? Познали ли мы ее смысл? Познать в точности что-либо до конца - не всегда значит узнать суть, в связи с этим процесс усвоения и познания воды, ее качеств и возможностей еще не завершен. Уже очень много написано о воде. Процесс ее изучения не окончен, следовательно о ней написано будет еще много. Не первый год ученые и исследователи занимаются изучением роли пресной воды в жизни человечества и всего живого на земле. К изученным и открытым характеристикам воды со времен ее определение с точки зрения химии как два атома водорода и один атом кислорода немецким естествоиспытателем А. Гумбальтом, в наше время добавилось множество других ее физико-химических параметров и ролей в жизни всего живого. Процесс исследования параметров и познания сути и значения воды длился на протяжении многих столетий. Еще в ХVIII веке никто не подозревал о том, что воду можно отнести к химическому соединению. Воду считали простым химическим элементом. Весь мир знал, что вода - химическое соединение, формула которого Н2О. Молекулы тяжелой воды были впервые обнаружены в природной воде Гарольдом Юри в 1932 году. Если до XIX века воду воспринимали как химический элемент, в последствии как соединение, то в теперешнее время науке известно 135 изотопных разновидностей воды. Внешне тяжёлая вода смотрится как обыкновенная, однако ее состав непрост и многообразен. Вода - одно из бесчисленных химических соединений, с, казалось бы, легкой и ничем непримечательной формулой, но в то же время - такой сложный смысл сокрыт в ней.

Процессы при взаимодействии воды и разных веществ довольно интересны по их химическому определению и протеканию. Она проявляет себя, как универсальный растворитель. Вода играет исключительную роль в жизненных процессах: как составляющая клеток, как среда, в которой протекают химические превращения, кроме того, вода выступает не только как среда жизнеобеспечения, но и как растворитель твердых тел, жидкостей и даже газов. Чуть ли не все физико-химические возможности воды - исключение в природе, потому и физики и химики ее относят к одному из сложнейших веществ. Химический состав вод имеет возможность быть одинаков, а их воздействие на организм - разным. Любой вид воды формируется в своих специальных обстоятельствах. Вода - знак бессмертия и плодородия, многогранна и непокорна. Энергия воды в настоящее время с успехом применяется в обрядах исцеления человека от заболеваний. Исходя из многих высказываний, имеющих отношение к воде: «много воды утекло», «воды не замутит», можно вообразить, что раньше люди знали о воде больше, чем мы и использовали ее силу на благо себе. Хоть мы и представляем себе достоверную ценность воды в нынешнем мире для нас, но не предполагаем, что наши определение не полны. Что было бы, если на Земле не имелось бы рек, морей и океанов? Как бы все живое развивалось в таком случае? В данном случае жизнь на нашей планете не имела способность бы даже появиться. Собственно воде Земля обязана появлением и развитием жизни, в таком случае, не будь ее, не было бы и нас. В таком случае ни один живой бы организм не выжил бы, а жизнь бы не появилась. Не будь воды, не знали бы мы ее строения, ее свойств, ее значимости, ее особенностей, не узнали бы мы что есть жизнь. Трудно не согласиться с А. де Сент-Экзюпери, который сказал о воде: «Нельзя сказать, что ты необходима для жизни, ты - сама жизнь… Ты - самое большое богатство на свете…» И в таком случае наша голубая от воды планета Земля останется в ответственных руках.