Глава 2. Биотестирование вод рек города Зеленокумска

2.1. Методы биотестирования состояния водоёмов с помощью растений и животных

Современные методы контроля качества природных вод, полноты очистки сточных вод, влияния их на природные воды включают лишь химические показатели БПК и ХПК, а также содержания различных форм азота, фосфора и других химических веществ, на которые установлены ПДК. Ни один из этих показателей, ни все вместе взятые не могут непосредственно характеризовать токсичность воды для водных организмов. Это возможно лишь с помощью токсикологических опытов с использованием водных организмов- биоиндикаторов. Гидробионты реагируют на действие целого комплекса веществ, содержащихся в сточных водах. Нередко токсичность воды обусловлена присутствием веществ в столь низких концентрациях, что их невозможно идентифицировать из-за недостаточной чувствительности или отсутствия аналитического метода.

Вместе с тем установлено, что даже после полной биохимической очистки (до БПК- 10-15 мг/л О2) сточных вод различных предприятий промышленности, очищенная вода может оставаться токсичной для гидробионтов (рыб, их икры, мальков, кормовых беспозвоночных, водорослей и других организмов).

Следовательно, информацию о качестве сточных вод и их влияния на природные воды и гидробионтов можно получить лишь при использовании одновременно данных гидрохимических анализов и токсикологических экспериментов на водных организмах, т.е. результатов биотестирования.

Действие токсических веществ по влиянию на организмы можно разделить на острую и хроническую токсичность. Различают также прямую токсичность, косвенную, общую, избирательную и остаточную токсичность. В данной работе проводилось биотестирование на определение острой прямой токсичности (Федорова А. И., 2001).

Для биотестирования используются самые различные организмы (водные растения, водоросли, ракообразные, моллюски и рыбы). Методика проведения различных видов биотестирования описана в работах А.И. Федоровой, А.Н. Никольской (тестирование с рачком дафнией, ряской, элодеей), С.В. Алексеева, Н.В. Груздевой (тестирование с ряской) и др. В данной работе в качестве тест-объектов использовались растения: элодея (Elodea Canadensis Rich), ряска малая (Lemna minor L.); животные: дафния магна (Daphnia magna Straus).

Элодея – пускает длинные, сильно разветвленные стебли, растущие чрезвычайно быстро и достигающие нередко длины более двух метров(Приложение 1). Стебель, сначала плавающий, легко укореняется, пуская длинные, до 40 см, белые корни. Стебли эти очень длинны, тонки, ломки и покрыты продолговато-линейными листочками, которые расположены довольно густыми мутовками, по три листа в каждой.

Листочки ярко-зеленые, прозрачные, от продолговато-яйцевидных до линейно-ланцетных, слегка курчавые, острые, по килю мелкопильчатые. В макушечных частях стебля листочки бывают всегда светлее окраской, нежели в нижних. Двудомное.

Ряска — крохотные многолетние растеньица, плавающие обыкновенно в большом количестве на поверхности стоячих вод (Приложение 1). Между цветковыми растениями ряски наиболее редуцированы: у них нет расчленения на стебель и лист, и всё тело их представлено зелёной пластинкой, несущей снизу один корень, а по бокам сзади боковые такие же пластинчатые побеги, сидящие в особых углублениях, так наз. кармашках. Побеги разрастаются, обособляются, и таким образом происходит размножение ряски. Цветут они крайне редко. Цветки мелкие, невзрачные, однополые, появляются в кармашке. Они собраны в мелкие соцветия, состоящие из двух мужских цветков, низведённых до 2 тычинок, и одного женского цветка, представленного лишь пестиком. Соцветие снабжено небольшим листовым придатком. Завязь одногнёздная с 1—4—6 семяпочками. Плод — мешочек. Семя имеет толстую кожуру и небольшой белок; при прорастании оно вскрывается крышечкой.

Дафния магна (дафния большая) – мелкое ракообразное, постоянный обитатель стоячих и слабопроточных водоемов с содержанием кислорода в воде от 2 мл/л и более. (Приложение 1). По способу питания активный фильтратор, питающийся взвешенным в воде планктоном и детритом. Самки достигают 3 мм в длину, а самцы в 1,5-2 раза меньше. Конец туловища рачка имеет характерную выемку (эфиппиум), наличие которой является видовым признаком. В природе в летнее время дафнии размножаются парногенетически, причем рождаются только самки. В связи с этим, данную работу проводили в июне-июле. При резком изменении условий существования (недостаток пищи, перенаселенность, понижение температуры и т.д.) в популяции дафний появляются самцы и дафнии переходят к половому размножению, откладывая после оплодотворения «зимние яйца» (1-2 шт.), которые размещаются в специальном седлышке(эфиппиуме). Весной из яиц появляются самки, которые в дальнейшем вновь дают партеногенетические поколения дафний. Период созревания рачков при оптимальной температуре (+20±2ºС) и хорошем питании -5-8 дней(до 10 дней) наступление половозрелости отмечают по моменту выхода яйцеклеток в выводковую камеру, для чего самок просматривают в микроскоп. Длительность эмбрионального развития – 3-4 дня, а при повышении температуры до +25ºС – 46 часов. По истечении этого времени происходит вымет молоди. Парногенетические поколения следуют одно за другим каждые 3- 4 дня. Вначале число яиц в кладке - 10-15 шт., а затем возрастает до 30-40 и более, затем снова снижается до 3-8 шт.; кладка яиц прекращается за 2-3 дня до смерти особи. В природе дафнии живут в среднем 20-25 дней, а в лаборатории при оптимальном режиме – 3-4 месяца и более. При высоких температурах (свыше +25ºС) продолжительность жизни сокращается до 25 дней. Дафния светолюбива и концентрируется в освещенных местах. Дафния магна устойчива к изменению кислородного режима, что связано со способностью синтезировать гемоглобин. При понижении концентрации растворенного кислорода(что является биоиндикационным признаком)наблюдается повышенное содержание гемоглобина у дафний. Они становятся ярко-красными и их численность увеличивается. При оптимальном же содержании в воде растворенного кислорода рачки становятся розовато-желтыми.