3 СОГЛАСОВАНЫ с ФГБУ «НПО «Тайфун» 27.07.2011, и УМЗА Росгидромета 03.04.2012
4 УТВЕРЖДЕНЫ Заместителем Руководителя Росгидромета 03.04.2012
5 ЗАРЕГИСТРИРОВАНЫ ФГБУ «НПО «Тайфун» за номером Р 52.24.763-2012 от 17.04.2012
Введение
Состояние водного объекта согласно ГОСТ 17.1.1.01 представляет собой характеристику водного объекта по совокупности его количественных и качественных показателей применительно к видам водопользования. Такое определение, однако, затрагивает только аспекты водопользования и не ориентировано на сохранение экосистемы водного объекта. В то же время только нормальное функционирование и воспроизведение основных звеньев водной экосистемы, т.е. состояние ее экологического благополучия может обеспечить необходимые для различных видов водопользования характеристики качества воды.
Оценка экологического благополучия водных экосистем с выделением зон экологического бедствия и чрезвычайных ситуаций является актуальной задачей и находит отражение в действующем законодательстве (Водный кодекс РФ, глава 6, ст.67; глава 11, ст.116*).
Для определения статуса экологического неблагополучия водных объектов, испытывающих современные антропогенные нагрузки, требуется разработка комплексного, экологически обоснованного подхода с использованием широкого набора химико-биологических показателей. В процессе государственного мониторинга поверхностных вод суши в системе Росгидромета накапливается информация по качеству воды, которое оценивается по физико-химическим и биологическим показателям, что может послужить основой для более полной и общей оценки состояния экологического благополучия водных экосистем по комплексу этих показателей. Такой набор показателей положен в основу данных рекомендаций по оценке состояния пресноводных экосистем с использованием характеристик их экологического благополучия или неблагополучия
Настоящие рекомендации разработаны с целью усовершенствования нормативно-методического обеспечения мониторинга поверхностных водных объектов и получения характеристик состояния водных объектов на основе экологического подхода с использованием широкого комплекса химико-биологических показателей.
Рекомендации дополняют используемые на гидрохимической сети наблюдений (ГСН) Росгидромета методологические подходы оценкой состояния экологического благополучия экосистем поверхностных водных объектов без дополнительных затрат на получение информации.
Использование рекомендаций обеспечит определенную гармонизацию с Директивами Европейского Союза (ЕС) (экологической классификацией качества поверхностных вод суши и эстуариев по трофосапробиологическим (эколого-санитарным) критериям), а также с методическими подходами, используемыми в Украине (методике экологической оценки качества поверхностных вод по категориям), что крайне важно при решении практических вопросов, возникающих на трансграничных водных объектах и межсубъектовых участках.
1 Область применения
Настоящие рекомендации устанавливают методологический подход к оценке состояния пресноводных экосистем (в том числе трансграничных водных объектов и межсубъектовых участков водных объектов) по комплексу химико-биологических показателей.
Рекомендации предусматривают использование физико-химических и биологических (гидробиологических, микробиологических и биотестовых) показателей для оценки состояния и загрязненности поверхностных водных объектов с экологических позиций.
Рекомендации предназначены для наблюдательной сети Росгидромета, осуществляющей организацию и проведение наблюдений за состоянием поверхностных вод суши, а также могут использоваться специалистами в области мониторинга пресноводных экосистем других ведомств.
2 Нормативные ссылки
В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 17.1.1.01-77 Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения
РД 52.24.635-2002 Методические указания. Проведение наблюдений по оценке токсического загрязнения донных отложений на основе биотестирования
Р 52.24.566-94 Методы токсикологической оценки загрязнения пресноводных экосистем
РД 118.02-90* Методическое руководство по биотестированию воды
РД 52.24.309-2011 Организация и проведение режимных наблюдений за состоянием и загрязнением поверхностных вод суши
РД 52.24.643-2002 Методические указания. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям
РД 52.24.609-99 Методические указания. Организация и проведение наблюдений за содержанием загрязняющих веществ в донных отложениях.
3 Термины, определения и сокращения
3.1 В настоящих рекомендациях использованы следующие термины с соответствующими определениями:
биологическая индикация воды (биоиндикация): Оценка качества воды по наличию водных организмов, являющихся индикаторами ее загрязненности.
3.1.2 биологические показатели: Гидробиологические, микробиологические показатели и показатели, полученные при биотестировании.
биологическое тестирование воды (биотестирование): Оценка качества воды по ответным реакциям водных организмов, являющихся тест-объектами.
3.1.4 визуальные наблюдения: Метод определения состояния водного объекта путем непосредственного осмотра его [1].
водный объект: Сосредоточение природных вод на поверхности суши либо в горных породах, имеющее характерные формы распространения и черты режима.
водоем: Водный объект в углублении суши, характеризующийся замедленным движением воды или полным его отсутствием.
водопользование: Использование водных объектов для удовлетворения любых нужд населения и народного хозяйства.
водоток: Водный объект, характеризующийся движением воды в направлении уклона в углублении земной поверхности.
3.1.9 гидробионты: Все живые организмы, животные и растительные, развивающиеся и существующие в воде и донных отложениях водоемов и водотоков [1].
3.1.10 гидробиологические показатели качества воды: Показатели качества воды, определяемые по состоянию гидробионтов.
3.1.11 гидрохимические показатели качества воды: Показатели качества воды, характеризующие ее физические свойства и химический состав [1].
3.1.12 донные отложения: Донные наносы и твердые частицы, образовавшиеся и осевшие на дно в результате внутриводоемных физических, химических и биологических процессов, в которых участвуют вещества как естественного, так и антропогенного происхождения [1].
загрязнение вод: Поступление в водный объект загрязняющих веществ, микроорганизмов или тепла.
загрязненность вод: Содержание загрязняющих воду веществ, микроорганизмов и тепла, вызывающее нарушение требований к качеству воды.
загрязняющее воду вещество (загрязняющее вещество): Вещество в воде, вызывающее нарушение норм качества воды.
качество воды: Характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования.
3.1.17 классы качества воды: Уровни качества воды, установленные по интервалам числовых значений показателей состава и свойств воды.
контроль качества воды: Проверка соответствия показателей качества воды установленным нормам и требованиям
3.1.19 макрозообентос: Организмы, обитающие на поверхности грунта и в толще его, с размерами крупнее 2 мм [2].
3.1.20 острое токсическое действие (острая токсичность): Отклик организма на токсическое воздействие, который проявляется за относительно короткий период времени (от нескольких минут до нескольких суток) [3].
3.1.21 перифитон (обрастания): Организмы, обитающие на плотных субстратах за пределами придонного слоя воды.
3.1.22 пресноводные экосистемы: Водные экосистемы с пресной водой.
3.1.23 пресные воды: Природные воды с минерализацией до 1‰ [1].
3.1.24 результат биотестирования: Конечный вывод о токсичности водной среды, установленной при биотестировании.
самоочищение вод: Совокупность природных процессов, направленных на восстановление экологического благополучия водного объекта.
3.1.26 сообщество организмов: Совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых видов организмов в пределах естественно ограниченного жизненного пространства.
Оценка состояния среды по биологическим показателям некоторых рыб
Главная English Биологический кружок ВООП Гостю кружка Планы кружка Экспедиции и выезды Исследовательская работа Программа «Parus» История кружка Контакты кружка Полевой центр Фотогалерея Летопись биостанции Статьи о биостанции Исследовательские работы Учебные программы Полевые практикумы Методические семинары Вебинары Исследовательская работа Проектная деятельность Экспедиции и лагеря Экологические тропы Экологические игры Публикации (статьи) Методические материалы Наглядные определители Карманные определители Определительные таблицы Энциклопедии природы России Компьютерные определители Мобильные определители Учебные фильмы Методические пособия Полевой практикум Природа России Минералы и горные породы Почвы Грибы Лишайники Водоросли Мохообразные Травянистые растения Деревья и кустарники Ягоды и сочные плоды Насекомые-вредители Водные беспозвоночные Дневные бабочки Рыбы Амфибии Рептилии Птицы, гнезда и голоса Млекопитающие и следы Фото растений и животных Систематический каталог Алфавитный каталог Географический каталог Поиск по названию Галерея Природные ландшафты мира Физическая география России Физическая география мира Европа Азия Африка Северная Америка Южная Америка Австралия и Новая Зеландия Антарктика Рефераты о природе География Геология и почвоведение Микология Ботаника Культурные растения Зоология беспозвоночных Зоология позвоночных Водная экология Цитология, анатомия, медицина Общая экология Охрана природы Заповедники России Экологическое образование Экологический словарь Географический словарь Художественная литература Международные программы Общая информация Полевые центры (Великобритания) Международные экспедиции (США) Курс полевого образования (США) Международные контакты Интернет-магазин Карманные определители Цветные таблицы Компьютерные определители Энциклопедии природы Методические пособия Учебные фильмы Комплекты материалов Контакты Гостевая книга Ссылки Партнеры Наши баннеры Карта сайта
Бесплатные экскурсии в музей Пиявки! Международный Центр Медицинской Пиявки приглашает посетить музей и узнать о пользе и вреде пиявок, их выращивании, гирудотерапии, лечебной косметике и многом другом. Подробнее >>>
АгроБиоФерма «Велегож» в Подмосковье приглашает! Принимаются организованные группы школьников и родители с детьми (от 12 до 24 чел.) по учебно-познавательной программе «Введение в природопользование» Подробнее >>>
Зимние учеты птиц России! Приглашаем биологические кружки, профессиональных орнитологов и просто любителей птиц принять участие в программах зимних учетов птиц «Parus» и «Евроазиатские Рождественские учеты» в зимний сезон 2020-2021 годов. Подробнее >>>
Биологический кружок ВООП приглашает! Биологический кружок при Государственном Дарвиновском музее г.Москвы (м.Академическая) приглашает школьников 5-10 классов на занятия в музее, экскурсии по вечерам, учебные выезды в природу по выходным и дальние полевые экспедиции в каникулы! Подробнее >>>
Соревнования по полевой ботанике «ВЕСЕННЯЯ ФЛОРА» пройдут в мае-июне 2020 года в онлайн-формате (определение растений по фотографиям). К участию в соревновании приглашаются школьники и взрослые любители природы, проживающие в средней полосе Европейской части России. Подробнее >>>
Международные дни наблюдений за птицами! Союз охраны птиц России приглашает российских любителей птиц принять участие в акции и загрузить результаты своих наблюдений на www.biodat.ru Подробнее >>>
Здесь может быть бесплатно размещено Ваше объявление о проводимом Всероссийском конкурсе, Слёте, Олимпиаде, любом другом важном мероприятии, связанном с экологическим образованием детей или охраной и изучением природы. Подробнее >>>
Мы публикуем на нашем сайте авторские образовательные программы, статьи по экологическому образованию детей в природе, детские исследовательские работы (проекты), основанные на полевом изучении природы. Подробнее >>>
Пожалуйста, ставьте гиперссылку на сайт www.ecosystema.ru если Вы копируете материалы с этой страницы! Во избежание недоразумений ознакомьтесь с правилами использования и копирования материалов с сайта www.есоsystеmа.ru
Пригодилась эта страница? Поделитесь ею в своих социальных сетях:
Биоиндикация водной фауны по анатомическим и физиологическим показателям
Мониторинг биологических переменных
Для биоиндикации могут использоваться показатели биосистем всех рангов. Обычно, чем ниже ранг биосистемы, используемой в качестве биоиндикатора, тем более частными могут быть выводы о воздействиях факторов среды и наоборот. Организмы и суборганизменные структуры. K биосистемам суборганизменных рангов относятся молекулы и молекулярные комплексы (белки, нуклеиновые кислоты и др.), клеточные органоиды, клетки, ткани, органы и системы органов. Для биоиндикации наиболее показательны следующие характеристики
• химический состав клеток; • состав, структура и степень функциональной активности феноменов; • структурно-функциональные характеристики клеточных органоидов; • размеры клеток, их морфологические характеристики, уровень активности; • гистологические показатели; • концентрации поллютантов в тканях и органах; • частота и характер мутаций, канцерогенеза, уродств.
Биологических переменных, характеризующих состояние отдельных особей, группы организмов, целых попуцляий и экосистем, теоретически может быть бесконечное число. Но среди них имеется относительно немного параметров, тесно связанных с важнейшими показателями состояния группы организмов или отдельных особей. K важнейшим показателям относятся прежде всего, признаки предетального состояния организма или группы организмов, нарушение репродуктивных способностей, жизненного цикла и некоторые другие. Наиболeе пoлнo вопросы мониторинга биологических переменных были обсуждены весной 1979 г. нa семинаре в США. На семинаре было выделено семь секций: биохимия, физиология, паталогия, поведение, генетика, экология и биотестирование. B опубликованных тpудаx семинара приводятся списки биологических параметром, рекомендуемых для включения в программы биологического мониторинга, и методы их определения. Эти методы в сочетании с классическими позволяют наиболее полно описать состояние наблюдаемых экосистем, если известны критерии оценки полезности биологических переменных для мониторинга загрязнения, и определен диапазон изменений биологических переменных.
Прицнипы отбора биологических переменных.
Возникновение потребности в разработке конкретных программ биологического мониторинга привело к необходимости составления приоритетных списков структурных и функциональных переменных по уровням организации. На пути преодоления этих трудностей за основу было взято несколько существующих в литературе схем уровней организации живого B соответствии со схемой Ю. Одума (1975),спектр уровней организации изображается в виде горизонтального ряда. По мнению Одума, все уровни в равной степени заслуживают внимания исследователей. Двигаясь слева направо, от генетических сисистем до экосистем, одни переменные становятся более важными и изменчивыми, в то время как важность других становится пренебрежительно малой, a их изменчивость едва заметной. Если в основу наложить схему уровней организации, предложенную H. П. Наумовым (1972), то картина будет иная (табл. 1).
Иерархия структуры органического мира. (табл. 1)
Уровни
Ступени
Молекулярно-клеточная
Организменная
Надорганизменная
Низший
Молекулы однго класса
Ткани
Популяции
Средний
Органоиды, клетки
Органы, их системы
Биоценотические комплексы
Высший
Клетки
Организмы
Биоценозы
Первая группа охватывает следующие критерии:
1. существование связи между выбранной переменной и такими показателями, как рост, воспроизводство, выживаемость особей, популяции, сообщества и экосистемы; 2. характер связи между наблюдаемой переменной и откликами на низших и высших уровнях организации; 3. специфичность отклика переменной к фактору, его вызывающему; 4. возможность возврата переменной к своему первоначальному значению после прекращения действия возмущающего фактора; 5. специфичность действия фактора для определения группы организмов.
Вторую группу составляют следующие критерии:
1. характер связи отклика переменной с действующим загрязнением; 2. интенсивность действующего фактора, вызывающего наблюдаемый отклик переменной; 3. пределы изменения величины действующего фактора, вызывающие наблюдаемый эффект; 4. величина отрезка времени, в течение которого формируется отклик (часы, дни, годы); 5. легкость обнаружения превышения “сигнала” отклика над природным фоном (шумом”); 6. точность измерения наблюдаемого отклика переменной.
B третью группу критериев входят:
Рассматривая два организма на молекулярном уровне, принадлежащие к одному семейству или отряду, a иногда и к разным таксонам, мы видим больше сходства, чем различия. Высокая степень сходства молекулярно-клеточной организации и биохимических превращений по сравнению с более высокими уровнями организации не может не удивлять. Это удается проследить при переходе от самого низкого уровня организации живого к высшему. И, несмотря на то, что различие удается установить только на молекулярном уровне организации, атомный, т. е. домолекулярный, уровень не входит в иерархическую структуру живого органического мира; оказывается, что именно здесь обеспечивается высокая степень универсализма как структуры и функции молекул, так и биохимических реакций. Заметные различия обнаруживаются даже у близкородственных видов только при переходе на более высокие уровни организации (ткань, органы, организм).
Эти соображения позволяют предположить, что ответные реакции разных организмов, относящихся к одному семейству или роду, при действии токсических веществ на молекулярном уровне не будут сильно различаться. Это в свою очередь дает возможность экстраполировать результаты, полученные в опытах с одними организмами на тканевом или организменном уровне. B настоящее время имеется большой выбор переменных, используемых в биохимии и молекулярной биологии, которые могут быть включены в программы мониторинга, осуществляемого для молекулярного уровня. B соответствии с ранее описанными критериями к молекулярному уровню отнесены следующие биологические переменные: отношение концентраций таурин/глицин, концентрация металлотионеинов, содержание стероидов, содержание оксигеназы со смешанной функцией, энергетический заряд, хромосомные нарушения. Перечисленные биологические переменные можно разделить, на две группы: специфические, реагирующие на определенные вещества, и неспецифические, реагирующие на любые воздействия, включая загрязняющие и биогенные вещества.
Оксигеназы со смешанной функцией.
Процессы детоксикации некоторых тяжелых металлов у многих видов морских рыб, моллюсков и ракообразных идут путем их связывания с металлотионеиновыми белками. Так, например,при действии ртути в концентрации 5 мкг/л на лосося было обнаружено значительное увеличение концентрации ртути в тканях, связанное с ферментно-белковым аулом, и снижение значений показателя роста (Сариххо, 1981). При действии ртути в концентрации 1 мкг/л подобного эффекта не наблюдалось, по-видимому, потому, что весь металл образовывал комплексы с металлотиопеинами. B таких случаях о токсическом действии по концентрации металлов в тканях морских организмов можно судить с определенной осторожностью. Однако не все тяжелые металлы могут подвергаться детоксикации путем образования комплексов с металлотионеиновыми белками. Несмотря на это ограничение, содержание металлотионеинов в организмах, взятых из загрязненных экосистем, следует отнести к перспективным специфическим переменным, которые могут занять достойное место в системе мониторинга загрязнения морской среды тяжелыми металлами.
Показатель энергетического состояния организма позволяет оценивать количество химически связанной энергии, запасенной в пуле адениновых нуклеотидов и доступной в данный момент для метаболических процессов в организме. Энергетический потенциал определяется по формуле
ЭП= (АТФ+1/2АДФ) / (АТФ+АДФ+АМФ)
Установлено, что активность одних ферментов зависит от концентрации АТФ, активность других определяется концентрациями АДФ, АМФ или соотношениями АТФ/АМФ; АТФ/АДФ. Энергетический потенциал, являясь показателем энергетического состояния клетки, отражает общее регуляторное воздействие адениновых нуклеотидов на уровень клеточного метаболизма. Энергетический потенциал может измениться под действием внешних факторов. Снижение его значения до 0,5-0,75 означает, что процессы потребления и аккумулирования энергии разбалансированы под влиянием неблагоприятных факторов. 13 стрессовых условиях значения энергетического потенциала ниже 0,5 (Chapman et a1., 1971).
Основные достоинства метода с использован нем энергетического потенциала в качестве показателя воздействия загрязняющих веществ на биоту заключаются в следующем:
1. разность между значениями энергетического потенциала в нормальных и стрессовых условиях есть величина постоянная для данного организма; 2. внутривидовые различия значений энергетического потенциала очень малы, что позволяет работать с выборкой небольшого объема; 3. ответ на стрессовое воздействие может быть зарегистрирован быстрее, чем при использовании других показателей, к недостатку этого показателя относится, прежде всего, то, что при постоянном значении энергетического потенциала время обращения может значительно варьировать (Кпоw1ев, 1977). Поэтому стрессовые воздействия, влияющие на время обращения пула адениновых нуклеотидов, зарегистрировать трудно.
Исследования метаболизма стероидных гормонов у морских рыб и млекопитающих свидетельствуют о том, что сублетальные концентрации загрязняющих веществ могут повлиять на ферментные системы, ответственные за стероидогенез, который в свою очередь определяет функционирование гомеостатического механизма животных. Обнаружена достоверная корреляция между влиянием сублетальных концентраций некоторых загрязняющих веществ и метаболизмом стероидных гормонов у птиц, рыб и морских млекопитающих. Однако эти данные были получены на небольшом экспериментальном материале и лишь в нескольких лабораториях. Поэтому показатель активности метаболизма стероидных гормонов сможет найти место в программах мониторинга на молекулярном уровне лишь мосле дополнительных исследований на широкой группе позвоночных и беспозвоночных животных. Именно по этой причине этот показатель не может быть рекомендован для включения в ныне действующие программы мониторинга.
Хромосомные нарушения.
Хроническое или случайное присутствие загрязняющих веществ антропогенного может привести, к различным нарушениям генетического плана (рис. 1). Например, присутствие загрязняющих веществ может изменить состав генетического пула, что в условиях генетической изменчивости в пределах популяции приведет в результате адаптации к изменению усредненного фенотипа популяции. Загрязняющее вещество может непосредственно влиять на генетический материал или вызывать различного рода мутации. При наличии специальной системы лабораторных тестов на мутагенность генетик может определить, какие вещества, поступающие в среду, обладают мутагенными свойствами.
Рис. 1. Генетические последствия влияния загрязнения на популяцию
Лизосомы во многих отношениях являются идеальной клеточной органеллой для исследований интегрального отклика на воздействие неблагоприятных факторов среды. Лизосом-фагосомный комплекс образует вакуолярную внутриклеточную пищеварительную систему, которая способна катаболизировать как эндогенные клеточные компоненты, так и экзогенные вещества. Считают, что в норме основной функцией лизосом является расщепление цитоплазматических компонент внутри вакуоли. В стрессовых условиях лизосомы могут перейти на гетерофагию, которая включает эндоцитоз (пиноцитоз и фагоцитоз). Главным образом питательных веществ из внеклеточной среды и их последующий транспорт в лизосом-вакуолярную систему. Таким путем может происходить внутриклеточное потребление внеклеточных веществ.
Одним из фундаментальных биохимических свойств лизосом является изоляция обладающих огромной разрушительной силой гидролитических ферментов. При нарушении стабильности мембран при определенных условиях возможны активизация гидролитических ферментов и в некоторых случаях выход их в цитоплазму, приводящий к частичному или полному цитолизу. Обнаружено, что лизосомы некоторых позвоночных, моллюсков и рыб способны накапливать ароматические углеводороды, асбест, кремнезем, производные аминоазобензина, бериллит, металлические порошки и вирусы, a также ионы меди, железа, свинца, цинка, никеля, серебра, ртути и плутония. Когда накопление этих веществ в лизосомах превышало некоторый уровень, мембраны лизосом разрушались и, как следствие, наблюдалась активация н выход ферментов в цитоплазму.
Имеется ряд работ, в которых связь между загрязнением и повреждением клетки эпидермы и гиподермы ракообразных установлена электронно-микроскопическим методом. Использование этого показателя, несмотря на дорогостоящую, сложную методику и аппаратуру, в ряде случаев считается оправданным в системах мониторинга для выявления ранних повреждений, вызванных загрязнением (Sindermann et a1., 1980).
O наличии в морской среде загрязняющих веществ можно судить no морфологическим аномалиям или заболеваниям животных жгли растений. На сегодняшний день описан ряд болезней и патологических изменений у морских и эстуарных рыб, растений и беспозвоночных, возникающих при загрязнении. Однако в практику биологического мониторинга загрязнения морской среды можно внедрить лишь небольшое число патологических проявлений.
Для отбора показателей предлагается ввести дополнительные критерии:
1.наличие данных, показывающих связь заболевания с загрязнением; 2.изменчивость аномалии в зависимости от места, сезона, a также возраста и размера организма; 3.легкость и точность измерения аномалии; 4.относительная устойчивость аномалии; 5.затраты времени и стоимость получения данных; 6.соответствие специфичности аномалии в загрязнения; 7.виды, для которых характерна данная аномалия; 8.наличие данных о биологии и экологии используемых видов.
Язвы на коже, наблюдались у многих видов рыб, отловленных вблизи побережья и вдали от него. У трески обитающей в водах Северной Европы, частое появление этих язв получило название “ язвенного синдрома”. Недавнее исследования продемонстрировали связь между сезонными изменениями этого синдрома, степень о загрязнения вод углеводородами и увеличением в воде популяций, потенциально патогенных для рыб. Весной процент больных рыб у побережья выше, чем вдали, но к лету эта зависимость становится менее очевидной. Поэтому при отлове рыб с целью мониторинга нужно учитывать сезон года. Кроме того, следует проводить микробиологические тесты проб, взятых из донных осадков и водной толщи.
3a последние годы увеличилось число случаев аномалии скелета у рыб. Приводится множество примеров спинных фузий и искривлений, позвоночного сжатия (уплощение), аномалий головы и плавника. Такие нарушения встречаются и у большинства природных популяций, no чаще всего они наблюдаются в загрязненных акваториях. Связь между частотой появления аномалий скелета водных позвоночных и загрязнением была подтверждена экспериментально. Хлорорганический пестицид Кепон, например, вызывал сколиоз у миног, при действии тяжелых металлов у рыб наблюдались искривления и разрывы позвоночника. Таким образом, мониторинг морских позвоночных на тканевом уровне включает тщательный осмотр рыб для выявления явных аномалий с последующей рентгеноскопией для обнаружения скрытых деформаций, например позвоночных спаек. He представляет особых трудностей обследование жаберных тычинок и спинных плавников. Большую пользу могут оказать планктонные и планктоновые пробы с целью обнаружения уродливых личинок и аномалий у ранней молоди.
Опухоли были обнаружены у представителей всех классов холоднокровных позвоночных, у двустворчатых моллюсков и насекомых. У 60 морских видов животных из разных групп и местообитаний были обнаружены инфекционные опухоли. Опухоли у рыб и моллюсков являются потенциально полезными показателям для мониторинга морской среды, по ограниченное географическое распространение видов, имеющих опухоли, и отсутствие опухолей у видов, имеющих широкое географическое распространение, a также недостаток данных о причинах; вызывающих опухоли, исключают возможность использования какого-то одного вида морской рыбы в качестве универсального индикатора. Использование двустворчатых моллюсков для мониторинга химических карциногенов в окружающей среде имеет значительные преимущества, так как они, в отличие от рыб, например, профильтровывают большие количества воды в течение длительного времени. Важно также то, что относительно небольшое число видов обитает почти во всех эстуариях Мирового океана.
Более того, рак крови у двустворок описан для четырех континентов, и, хотя имеются доказательства в пользу как вирусной, так и химической этиологии этого заболевания, его появление, по-видимому, связано с присутствием загрязняющих Методика определения рака крови у моллюсков чрезвычайно проста и состоит в наблюдении за мутностью 0,5 смз жидкости, полученной из тела. Нормальные гемоциты прилипают стеклу, и капля быстро становится прозрачной. Раковые клетки становятся круглыми, не прилипают к стеклу, и сама капля очень похожа на каплю молока.
Современными иммунологическими исследованиями показано, что рыбы в противоположность беспозвоночным вырабатывают высоко специфические антитела. Оказалось, что антитела, патогенные для человека, встречаются в 1,5-6% рыб мороне обитающих в заливе Чесапик. Это было отмечено преимущественно в эстуарных районах вблизи крупных поселений, причем кросскорреляция среди антител небольшая. Имеется очень мало доказательств подавления иммунных реакций непосредственно загрязнениями. Так, при действии кадмия на рыб обнаружено снижение эффективности реакции фагоцитов. Были получены данные о генетическом отборе рыб с более высокими уровнями антител. Таким образом, тест на присутствие у рыб антител, патогенных для человека, может стать важной частью мониторинга, особенно ценной для тех видов рыб, которые имеют строго ограниченный ареал обитания.
Рыба может реагировать на химические вещества гиперплазией (клеточной пролиферацией) жаберного эпителия. Но количественная связь “причина-эффект” не известна, и ее еще предстоит выявить. Получить жаберные пробы не представляет особого труда.
Изменение ткани печени
Известно, что печень играет важную роль в детоксикации выведении загрязнении. Имеются экспериментальные данные том, что под действием загрязнения происходят различные паралогические изменения в ткани печени, в том числе образование, опухолей.
Уровень органов и систем органов
Мониторинг загрязнения на тканевом уровне, как уже было описано выше, большей частью связан с поражением того или иного органа или систем органов. Состояние органов оценивают по морфологическим и функциональным показателям.
для морских животных характерны разнообразные способ питания травоядность, питание детритом и седиментами фильтрация, некрофагия и хищничество. Процесс питания сложный и включает не только непосредственно пищеварение, но и поведенческие компоненты: поиск пищи, выбор и поимку жертвы, фильтрацию пищи из водного столба, завывание в донных осадках и др. Изменение скорости питания взвесью или осадками и образование фекалий служат показателями физиологического состояния в условиях загрязнения. Показатель скорости питание в естественных условиях изменяется в широких пределах. Он весьма чувствителен даже к небольшим изменениям количества доступной пищи, что сильно усложняет задачу определения фонового уровня.
Скорость потребления кислорода. По этому показателю можно судить о физиологическом состоянии как целого организма, а так и изолированных тканей.Однако интерпретация данных измерений по потреблению кислорода затруднена из-за того, что обычно не учитывается влияние других экологических факторов, таких, как соленость, температура, время года и др. Респираторная активность. B программах мониторинга используются три показателя активности дыхания главным образом у пресноводных рыб: частота кашля, частота оперкулярного движения и частота сердцебиений. Частота кашля изменяется под действием физических (например, взвешенные твердые частицы) или химических (например, тяжелые металлы) факторовна эпителий жабр. Измерения частоты оперкулярного движения проводились на многих видах рыб в присутствии разных загрязнителей изменение обычно связано с уровнем потребления кислорода, хотя последний может быть сбалансирован за счет регуляции амплитуды движений. Изменение частоты сердцебиения также связано с изменениями потребления кислорода, хотя и в этом случае компенсация может быть достигнута путем изменения глубины дыхания. Из трех показателей частота кашля, по-видимому, наиболее чувствительный и удобный для исследователя отклик на широкий круг загрязнений.
Выделение и азотный баланс
Продукты выделения морских животных включают аммиак, мочу, аминокислоты и пурины. Баланс между поступающими в организм веществами с пищей и их выделением с продуктами жизнедеятельности обычно рассчитывают с помощью уравнения энергетического баланса и показателей роста. В тех случаях, когда содержание азота в пище лимитировано, потеря азота в выделениях может свидетельствовать об азотном нарушении баланса. Скорость выделения, превышающая значения нормы, может свидетельствовать о стрессовой ситуации, вызванной серьезным нарушением питания под влиянием загрязнения. Скорость выделения азота может дать больше информации о состоянии животного, если ее рассматривать наряду с другим физиологическими показателями. Отношение потребленного кислорода к выделенному азоту (отношение O/N) является индексом катаболического баланса белка, углеводов и липоидов, там как атомные эквиваленты потребленного кислорода при катабализме и выдeленного азота колеблются. Высокое значение индекса O/N указывает на преобладание липидного или угле водного катаболизма над распадом белков. Теоретическое минимальное значение O/N при исключительно белковом катя холизме равно приблизительно 7.
Рост – один из важнейших параметров, характеризующих состояние популяции в конкретных условиях окружающей среды. Поскольку снижение скорости роста животных является неспецифическим откликом на любые стрессовые воздействия, следует быть очень внимательными при использовании этого показателя и интерпретации получаемых данных. 3амедление роста может наступить из-за снижения интенсивности питания или увеличения расхода энергии, связанного с дыханием или выделением, под действием разных экологических факторов – температуры, солености, концентрации 02, концентрации пищи, ионов металлов, нефти, скорости движения воды и др. Рост отдельных особей можно измерять прямым методом или косвенно. Непрямой метод, или физиологическая оценка роста является интегральным, поскольку включает измерение таких физиологических переменных, которые отдельно и вместе характеризуют состояние особи. Несмотря на то, что лабораторные и полевые исследования по влиянию загрязнения на показатели роста в основном выполнены на ракообразных и двустворчатых моллюсках, a для рыб имеются данные только лабораторных опытов, этот показатель следует активно использовать в программах мониторинга.
При оценке состояния рыб и их откликов на изменение окружающей среды в последние годы стали чаще использовать гематологические методы. Исследования крови беспозвоночных в связи с влиянием фактора окружающей среды немногочисленны.
Показатели поведения организмов
Морские организмы реагируют на присутствие в воде естественных и искусственных веществ и очень небольших концентрациях. Более сложные поведенческие реакции, такие, как поиск пищи или спаривание, меньше пригодны для программ мониторинга. Их использование оправдано только в том случае, если биология тест организма и особенно его поведенческая реакция достаточно хорошо изучены. Таким образом, причиной изменения в поведении животных под действием загрязняющих веществ могут быть как изменение чувствительности хеморецепторов, Так и общее изменение их ответной реакции. Для того чтобы установить причины изменения поведенческой реакции, необходимо проводить нейрофизиологический контроль состояния хеморецепторов.
Отбор подходящих видов
Для отбора видов необходимы подробные данные о бите изучаемого района. Объектом наблюдения может быть любая группа организмов: от микрофлоры до мегафауны и морских птиц. B тех случаях, когда программой предусмотрено использование относительно малоизученных видов, исследование их физиологии и экологии должно рассматриваться как фундаментальная часть программы. При отборе видов следует учитывать их пространственное распределение. B литоральной зоне находится наиболее доступная часть морских обитателей, и их использование особенно выгодно в случае наблюдения за антропогенными веществами, поступающими в море с поверхности, например нефти. C глубиной доступность к объектам ухудшается, и заметно возрастает стоимость отбора проб. Ограниченная доступность может вы звать необходимость многократного отбора проб, например в глубоководных районах, a это в свою очередь вынуждает разрабатывать соответствующие требования в отношении объема выборки и частоты их взятая. Предпочтение следует отдавать видам, чувствительным к потенциальным загрязнением, даже если они имеют ограниченное экологическое и промысловое значение.
Показатели популяционного уровня
Использование показателей популяционного уровня зависит от выбранных видов и целей программы мониторинга. Ростовые показатели. Данные об абсолютной или относительной скорости роста можно получить, изучая структуру популяции или видов известного возраста. Поскольку маркировку организмов проводить очень трудно, лучше всего использовать такие виды, у которых образуются ежегодные метки.
Изменение плодовитости особей, входящих в популяцию, может свидетельствовать о нарушении репродуктивного процесса. Этот показатель целесообразно использовать для видов, которые: откладывают относительно небольшое число яиц. Распределение и обилие видов. Распределение и обилие являются особо ценными показателям состояния популяции оседлых видов, особенно при изучении градиента загрязнения. B ряде случаев можно использовать искусственные субстраты для наблюдений за скоростью появления обрастателей, их распределением и обилием. Однако показатель обилия для подвижных форм обладает больной изменчивостью и низкой разрешающей способностью, поэтому его ценность для мониторинга Сравнительно невелика. Структура популяции. Для оценки этого показателя можно использовать методы определения возрастных групп, которые в ОСНОВНОМ Хорошо разработаны для двустворчатых МОЛЛЮСКОВ. Виды с растянутым периодом икрометания или с резкими изменениями скоростей роста малопригодны для мониторинга. Максимальная чувствительность структурного показателя популяции достигается при наблюдении за изменениями динамики популяции.
Величина обилия меняется в больших пределах, чем биомасса, если она рассматривается для определенных размерных классов. Суммарное значение обилия, по-видимому, менее изменчиво, чем обилие отдельных популяций, по крайней мере, это справедливо для мейофауны.
Число видов в данном таксоцене обычно сильно зависят от числа и размера взятой пробы. Измерение разнообразия основано на суммарном числе видов и особей и относительном обилии особей данного вида.
Число высших таксонов.
Простым методом мониторинга может быть регистрация числа особей c определением их до рода, семейства или порядка. Например, обнаружено постепенное снижение числа таксономических групп мейофауны в направлении от открытого моря к загрязненным прибрежным возам Южной бухты северного моря: на некоторых станциях оказалась всего одна группа (нематоды) или две (нематоды и копеподы) по сравнению c десятью группами на незагрязненных станциях прибрежных вод. Эти группы мейофауны легко определяются, и их число может служить в качестве полезного показателя для мониторинга антропогенных изменений.
Трофическое положение вида имеет важное значение для таких процессов, как биоаккумуляция и общий поток энергии в сообществе. Соотношение первичных продуцентов или консументов может быть связано c сукцессией и стабильностью сообщества, a соотношение видов c различными типами питания может указывать на преобладающий вид энергии, доступный сообществу.
Методы сравнения сообществ в пространстве и времени по своей природе носят статистический характер. Многие методы сейчас широко используются и уже имеются в виде стандартных вычислительных программ.
Оценка воздействия загрязняющих веществ на экосистемном уровне, как показывает опыт, сводится к использованию данных, полуученых для уровней популяции или сообществ, из которых оно состоит. Структурной основой экосистемы являются неорганические и органические вещества, факторы среды (температура, свет, ветер и др.), продуценты, консументы и, редуценты. Сложные взаимозависимые процессы функционирования экосистемы осуществляются за счет потока энергии, пищевых цепей, круговорота питательных веществ, изменения разнообразия, развития и эволюции во времени и пространстве, продуктивным оказалось предварительное выяснение чувствительных звеньев экосистем, по которым можно судить о состоянии экосистем.
Главная 
Гостю кружка 
Хромосомные нарушения.