Высшие водные растения и самоочищение водоемов. Биологический анализ воды. Показательное значение водных растений.
Рост городов и развитие промышленности привели как к повышению водопотребления, так и к увеличению сброса сточных вод. Для санитарной оценки водоемов с давних пор применяются химические и бактериологические исследования. В XX веке в практику санитарного изучения водоемов вошли биологические исследования. Применение этих методов для оценки качества воды основано на том, что между водой как средой обитания и заселяющими водоем организмами существует определенная связь, согласно которой при содержании в воде нестойких органических веществ (белки, углеводы, жирные кислоты) в ней развивается специфическая флора и фауна. По развитию в водоеме тех или иных организмов можно судить о его санитарном состоянии. α
Основы биологического анализа воды были заложены в 60 — 70-х годах прошлого столетия А. Мюллером, Ф. Коном и другими. В конце XIX века Мец впервые дал санитарно-экологическую характеристику представителям флоры и фауны пресных водоемов. Практическое применение биологического анализа началось после опубликования в 1908 — 1909 гг. Кольквитцем и Марссоном списков сапробных организмов, руководящих индикаторных форм, включающих около 1000 видов.
Конкретное понятие сапробности было дано основоположником санитарной гидробиологии в России проф. Я. Я Никитинским и Г. И. Долговым: «Сапробность — это комплекс физиологических свойств данного организма, обусловливающий его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ, той или иной степенью загрязнения. Списки сапробных организмов получили широкое применение при проведении санитарно-гидробиологических исследований. Однако предложенная система сапробности не была свободна от ряда недостатков и нуждалась в существенной доработке.
Степень сапробности определяли не специфическими сообществами, а индикаторными формами.
Система была разработана преимущественно для пресных вод и хозяйственно-бытовых стоков. В то же время несмотря на совершенствование физических и химических методов исследования, водные организмы как весьма тонкие индикаторы изменения качества воды находят все большее применение при биологическом анализе. В связи с этим система сапробных организмов получила дальнейшее развитие. Представляет интерес биологическая система классификации степени загрязнения, разработанная Вудивиссом для реки Трент. Высшие растения, обитающие в основном в сравнительно чистых водах, главным образом погруженные, мало использовали при оценке качества воды по биологическим показателям.
В «Унифицированных методах исследования качества вод» (1977) приведены списки сапробных организмов, где высшие водные растения распределены по пяти классам пробности для пресных вод с указанием степени сапробности — s, сапробного индекса — S и индикаторного значения вида — J (таблица).
Таблица. Высшие водные растения в системе сапробности.
|
Вид |
Зона |
|||||||
|
s |
x |
0 |
β |
α |
p |
I |
s |
|
|
Marchantia polymorpha |
0 |
1 |
8 |
1 |
|
— |
4 |
1,0 |
|
Riccia glauca |
0 |
— |
7 |
3 |
— |
— |
4 |
1,3 |
|
Riccia fluitans |
0 |
— |
7 |
3 |
— |
— |
4 |
1,3 |
|
Rtcciocarpus natans |
0 |
— |
8 |
2 |
— |
— |
4 |
1,2 |
|
Marsupella aquatica |
x—0 |
5 |
5 |
— |
— |
— |
3 |
0,5 |
|
Marsupella sphacellata |
x—0 |
5 |
5 |
— |
— |
— |
3 |
0,5 |
|
Drepanocladus adtincus |
0—β |
— |
6 |
4 |
— |
— |
3 |
1,4 |
|
Foniinalis antipyretica |
0—β |
1 |
5 |
4 |
— |
— |
2 |
1,35 |
|
Cinclidotus aquaticus |
0 |
1 |
7 |
2 |
— |
— |
3 |
1,15 |
|
Sphagnum sp |
0 |
— |
10 |
— |
— |
— |
5 |
1,0 |
|
Hydrohypnum ochraceum |
x—0 |
5 |
5 |
— |
— |
— |
3 |
0,5 |
|
Amblystegium riparlum |
о—β |
— |
5 |
4 |
1 |
— |
2 |
1,65 |
|
Salvinia naians |
о |
— |
9 |
1 |
— |
— |
5 |
1,1 |
|
Equisetum fluviale |
о |
2 |
8 |
— |
— |
— |
4 |
0,8 |
|
Isdetes lacustris |
x |
9 |
1 |
— |
— |
— |
5 |
0,1 |
|
Isbetes echinospora |
x—о |
5 |
5 |
— |
— |
— |
4 |
0,3 |
|
Myriophyllum spicatum |
β |
— |
2 |
8 |
— |
— |
4 |
1,8 |
|
Ceraiophyllum demersum |
β |
|
1 |
9 |
— |
— |
5 |
1,9 |
|
Potamogeton gramineus |
β |
— |
3 |
7 |
— |
— |
4 |
1,7 |
|
Potamogetori lucens |
β—о |
— |
6 |
4 |
— |
— |
3 |
1,4 |
|
Potamogeton crispus |
β |
— |
2 |
8 |
— |
— |
4 |
1,8 |
|
Potamogeton perfoliatus |
β |
— |
3 |
7 |
— |
— |
4 |
1,7 |
|
Nuphar luteum |
β—о |
— |
5 |
5 |
— |
— |
3 |
1,7 |
|
Nymphaea cdba |
β—о |
— |
7 |
3 |
— |
— |
3 |
1,4 |
|
Utricularia vulgaris |
β |
— |
2 |
8 |
— |
— |
4 |
1,8 |
|
Spirodela polyrrhiza |
β |
— |
1 |
8 |
1 |
— |
4 |
2,0 |
|
Elodea canadensis |
β |
— |
2 |
7 |
1 |
— |
3 |
1,85 |
|
Lemna gibba |
β |
— |
1 |
8 |
1 |
— |
4 |
2,0 |
|
Lenina minor |
β |
— |
1 |
6 |
3 |
— |
3 |
2,25 |
|
Lemna trlsulca |
0-0 |
— |
5 |
5 |
— |
— |
3 |
1,80 |
|
Polygonum amphibium |
0 |
— |
3 |
6 |
1 |
— |
3 |
1,75 |
|
Hydrocharis morsus ranae |
0—β |
— |
5 |
5 |
— |
— |
3 |
1,5 |
|
Sagittaria sagittifolia |
0—β |
— |
6 |
4 |
— |
— |
3 |
1,4 |
Как видно из таблицы высшие водные растения развиваются в основном в олигосапробной и бетам зосапробной зонах.
Ксенобйонтами являются только некоторые водные мхи и папоротники, имеющие достаточно высокое индикаторное значение (3 — 5). Надо признать, что оценка качества воды по высшим водным растениям может иметь лишь вспомогательное значение, поскольку биологический анализ должен учитывать население водоема и степень количественного развития слагающих биоценозы видов в целом.
Не составление обширных списков сапробных организмов, а изучение состава биоценозов, их количественного развития, их изменения под влиянием загрязнений — таким видится нам дальнейший путь развития биологического метода в исследовании загрязненных вод. Нельзя забывать, что биологический метод предъявляет к исследователю, его применяющему, весьма высокие требования как в отношении его общей научной подготовки, так и в отношении специальных познаний, приобретаемых только длительным опытом.
В условиях бета-мезосапробной и олигосапробной зон при отсутствии сколько-нибудь значительных количеств органических веществ, большом содержании растворенного кислорода и отсутствии вредных для организмов продуктов анаэробного распада создаются одинаковые возможности к развитию в этих зонах одних и тех же растительных и животных организмов. В практике санитарно-биологических исследований на многочисленных реках, имеющих признаки как бета-мезосапробной, так и олигосапробной зон, мы встречаем одни и те же организмы с той лишь разницей, что в бета-мезосапробной зоне, богатой конечными продуктами распада органических веществ, являющимися основными элементами в питании растений, организмы фитопланктона и фитобентоса достигают более интенсивного развития в сравнении с олигосапробной.
Таким образом, определяющим признаком для бета-мезосапробных и олигосапробпих зон становится общая биологическая картина водоема, а не наличие тех или иных специфичных организмов. Что касается полисапробной и а льфа-мезос; 1 пробной зон, то для них показательны некоторые организмы, приводимые в списках Кольквитца и Марссона.
Развитие специфической флоры и фауны при загрязнении водоемов — яркий пример влияния изменения внешней среды на состав биоценозов.
Вторая сторона этого процесса — влияние развития организмов на качество воды, изменение качества воды в результате жизнедеятельности гидробионтов. Таким образом, «ценность биологического анализа при одновременном выполнении химических и бактериологических исследований сама по себе очень невелика, если смотреть на водную флору и фауну лишь как на показатель, а не как на агента самоочищения»
