Библиографическое описание:

Хорошеньков Е. А. Биоиндикационная оценка качества воды в некоторых степных водоёмах Кубани // Молодой ученый. — 2013. — №3. — С. 156-160.

Оценка качества среды является узловой задачей при любых действиях в области охраны природы и природопользования, эффективное решение которой возможно только при проведении системы мероприятий, объединяемых понятием «экологический мониторинг». Экологический мониторинг обеспечивает постоянную оценку условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов), а также оценку состояния и функциональной целостности экосистем [1, С.3441].

Методы биологического мониторинга, в частности биоиндикация состояния экосистемы, широко используются для определения состояния среды в целом и отдельных ее компонентов. Биоиндикация в природных сообществах дает возможность получить информацию о влиянии параметров среды и их взаимодействии. К таким параметрам относятся не только концентрации химических веществ (токсикантов), но и климатические условия, скорости переноса веществ в водной или воздушной среде, эрозионные процессы в почве, соленость воды и т. д. С точки зрения экологического нормирования факторов среды такой подход к индикации представляется наиболее обоснованным, так как предполагает учет отклика реального многовидового сообщества на реальную многокомпонентную нагрузку [2, с. 115–135].

Одним из биоиндикационных методов оценки состояния окружающей среды является метод морфогенетического мониторинга, то есть оценка уровня стабильности развития живых организмов. Она проводится по показателям флуктуирующей асимметрии животных и растений. Флуктуирующая асимметрия, то есть наличие ненаправленных различий в проявлении признака на правой и левой стороне тела, достаточно давно используется для индикации стрессирующих внешних и внутриорганизменных факторов [3, с. 19; 4, с. 115125; 5, с. 216; 6, с. 164168].

Мерой стабильности развития может служить флуктуирующая асимметрия, представляющая собой незначительные ненаправленные отклонения от строгой билатеральной симметрии вследствие несовершенства онтогенетических процессов. Она является одним из основных показателей стабильности развития, позволяющим определить нарушение развития, происходящие на основе одного и того же генотипа [7, с. 42].

Флуктуирующая асимметрия определяется как следствие несовершенства онтогенетических процессов. По феноменологии она представляет собой незначительные ненаправленные отклонения от строгой билатеральной асимметрии.

Флуктуирующая асимметрия представляет собой совершенно особый тип асимметрии, как выражение несовершенства симметрии и направленной асимметрии, реализуемых в биологических объектах. С точки зрения фенотипической изменчивости флуктуирующая асимметрия может быть охарактеризована как наиболее обычное и широко распространенное проявление внутрииндивидуального разнообразия и что, вероятно, является главным, представляет практически уникальную возможность для анализа особой формы изменчивости — случайной спонтанной изменчивости развития.

Величина асимметрии у отдельной особи может быть определена по разности значений рассматриваемого признака слева и справа. Для качественных признаков можно просто учитывать симметрично или асимметрично их проявление.

Рыбы, особенно бентосные виды, как высшее звено трофической цепи водной экосистемы, должны использоваться при определении экологического статуса природной зоны, но предпочтительно их используют в качестве организмов мониторов заражения [8, с. 27].

Мы оценивали флуктуирующую асимметрию у серебряного карася, пойманных в различных водоёмах Северо-Западного Предкавказья.

Оценка флуктуирующей асимметрии серебряного карася проводилась по стандартным методикам [Методические рекомендации…….., 2003]. Нами были использованы такие показатели как ЧАПП и ЧАПО у разновозрастных особей. ЧАПО рассчитывается как отношение числа особей, имеющих асимметричный признак, к общему числу особей. ЧАПП рассчитывается как отношение числа признаков, проявляющих асимметрию, к общему числу учтенных признаков. Также нами был посчитан критерий Пирсона и доли особей с ассиметричными признаками в различных водоёмах.

Оценку отклонения стабильности развития рыб от условно нормального состояния мы проводили по шкалам [9, с. 28], приведённым в табл. 1.

Таблица 1

Шкала для оценки отклонений состояния рыб от условий нормы

Балл

Величина показателя стабильности развития рыб (ЧАПП или ЧАПО)

1

до 0,30

2

0,30–0,34

3

0,35–0,39

4

0,40–0,44

5

0,45 и выше


Статистическая обработка данных была проведена стандартными статистическими методами [10, с. 291].

Материал для исследования мы собрали в трёх точках. Всего собрано 58 особей карася серебряного.

Первая точка для сбора материала река Понура. Берега пологие, густо поросшие травой и камышом. Рядом находится частный сектор, на берегах производится выпас скота. Поблизости нет промышленных предприятий. Удалённость от краевого центра составляет 33 км. Забор воды происходит в 4 км от станицы Старонижестеблиевская.

Вторая точка сбора оросительный канал в рисовых чеках. Берега канала отвесные, поросшие камышом. Канал протекает по территории 8 участка Кубрисводхоза. В 1,5 км от места сбора находится рыбопитомник; В 1км молочно-товарная ферма. Место удалено от федеральной трассы, рядом нет промышленных предприятий и жилого сектора. Недалеко от водоёма производится выпас скота. Удаленность место сбора материала от Краснодара составляет 60 км.

Третья точка река Кубань. Место сбора находится в 12 км от г. Славянск-на-Кубани. Берега широкие, поросшие травой и деревьями. Ближайший населённый пункт находится в 2 км (поселок Могукоровский). По берегам производится выпас скота. В 800 метрах проходит федеральная трасса М 4«Дон».

Таблица 2

Частота асимметричного проявления на особь у разновозрастных особей карповых рыб из Бейсукского водохранилища.

Водоём

Возраст

ЧАПО

Балл

Р. Понура

4+

5+

6+

0,33 0,11

0,35 0,06

0,46 0,08

2

3

5

Оросительный канал

3+

5+

0,36 0,21

0,32 0,08

3

2

Р. Кубань

5+

6+

7+

0,46 0,16

0,42 0,09

0,36 0,18

5

4

3


Проанализировав таблицу 2 можно сделать выводы о том, что в р. Понура идёт уменьшение антропогенной нагрузки, четырёхлетние караси характеризуют водоём 2 баллом, в то время как караси пяти летнего возраста характеризуют водоём в 3, а шестилетние особи дают водоёму максимальный балл загрязнения.

[11, с. 61–64] проводила аналогичные исследования, отмечает, что у особей некоторых видов (окунь, пиленгас, серебряный карась) во всех типах водотоков в отдельные годы встречаются значительно более низкие показатели флуктуирующей асимметрии. Например, у окуня генерации 2004г., выловленного в судоходном Дону, обнаружена почти в 2 раза меньшая величина ЧАПО по сравнению с окунями 2007 г. рождения. В районе х. Рогожкино в 1,5 раза меньше величина ЧАПО у особей пиленгаса 2005 г. рождения по сравнению с рыбами этого вида 2003 г.

В р. Малый Койсуг также было отмечено это явление показатели флуктуирующей асимметрии окуней 2006 г. оцениваются вторым баллом, а 2007 г. пятым баллом. В р. Кагальник трехлетние серебряные караси имели самый низкий уровень отклонений от стабильности развития по сравнению с карасями других возрастов. И окуни, и караси не совершают длительных миграций, следовательно, экологические условия в отдельные годы меняются, а с помощью показателей ЧАПО этих рыб можно зафиксировать эти изменения.

Также нами был проанализирован ещё один показатель гомеостаза развития рыб ЧАПП, результаты приведены в таблице 3.


Таблица 3

Частота асимметричного проявления на признак у серебряных карасей

Биотоп

Возраст рыб

3+

4+

5+

6+

7+

Р. Понура

-

0,35±0,08

0,34±0,11

0,42±0,05

-

Балл

-

3

2

4

-

Оросительный канал

0,38±0,12

-

0,49±0,07

-

-

Балл

3

-

5

-

-

Р. Кубань

-

-

0,46±0,09

0,41±0,17

0,38±0,12

Балл

-

-

5

4

3

Примечание «-» рыбы соответствующего возраста не были пойманы


Сравнивая ЧАПП и ЧАПО, можно судить о незначительных различиях в их показателях, так, например, в р. Понура четырёхлетние особи карася по показателям ЧАПО соответствуют 2 баллам, о по показателям ЧАПП — 3 баллам, пяти и шести летние особи по показателям ЧАПО характеризуют водоём в 3 и 5 баллов, а по показателям ЧАПО особи — 2 и 4 баллами загрязнения. Сравнение показателей ЧАПО и ЧАПП в оросительном канале и р. Кубань показало, по обоим показателям водоём оценивается одинаковыми баллами.

Также мы рассмотрели такой показатель, как фенодевианты. Фенодевианты (от фен и лат. deviatio отклонение), фенотипы, отклоняющиеся от среднего (или нормы) для популяции (или вида) вследствие особого сочетания генов (например, крайней гомозиготности) [12].

Мы рассматривали этот показатель у особей серебряного карася из исследованных нами водотоков, определяя отдельно количество особей с отклонениями от нормы (фенодевиантами), отмеченными с обеих сторон или только с одной стороны тела.

Для серебряного карася нормальным является следующее состояние число лучей в грудных плавниках 15–16, в брюшных плавниках — 9, число чешуй, прободенных сейсмосенсорными органами, 29–31 [13].

Таблица 4

Среднее число мелких фенодевиантов у карася серебряного из различных биотопов (Числитель-правая сторона, знаменатель-левая сторона тела).

Биотоп

Признак

Количество фенодевиантов

Х m

Число лучей в грудных плавниках

Число лучей в брюшных плавниках

Число прободённых чешуй в боковой линии

Р. Понура

0,3/0,2

0,2 / 0,1

1 / 0,8

0,50 0,29 /

0,66 0,33

Оросительный канал

0,5 / 0,6

0,1 / 0

0,5 / 0,8

0,36 0,15 /

0,86 0,44

Р. Кубань

0,5 / 0,2

0 / 0

0,3 / 0,7

0,26 0,18 /

0,30 0,25


Из таблицы 4 видно, что суммарное количество мелких фенодевиантов у серебряного карася в р. Понура и в оросительном канале схожи, в р. Кубань эти показатели меньше с обеих сторон тела, но различия лежат в пределах статистической ошибки.

На рисунках 1–3 приведены сведения о распределении карасей с различным числом асимметричных признаков в исследованных водоемах.

Рис. 1. Доли ассиметричных признаков (%) у особей карася серебряного в р. Понура.


Рис. 2. Доли ассиметричных признаков (%) у особей карася серебряного в оросительном канале.


Рис. 3. Доли ассиметричных признаков (%) у особей карася серебряного в р. Кубань.


Из рисунка 1 видно, что в р. Понура наибольшая доля особей имеет асимметричность по трём признакам, не было встречено нами карасей с асимметричностью по одному признаку. Нами уже проводились аналогичные исследования в реке Кубань (дальше от г. Краснодара) там больше половины учтённых нами особей имели асимметричность по трём признакам, также были отмечены особи с асимметрией по двум и четырем признакам, асимметричных по одному и пяти признакам нами встречено не было.

Как и в р. Кубань большинство особей было асимметричны по трём признакам (65 %), полностью асимметричных особей или полностью симметричных особей здесь нами встречено не было.

[11, с. 65–68] проанализировала характер варьирования флуктуирующей асимметрии по отдельным признакам у рыб разных видов, пойманных в рукавах р. Дон. Автор, также отмечает, что во всех исследованных водотоках не было отловлено рыб, характеризующихся полной симметрией или полной асимметрией (по всем шести признакам).

У леща и белого толстолобика из обоих типов рукавов р. Дон, как и у серебряного карася, подавляющее большинство особей асимметрично по трем или четырем признакам (92,3100 %). У других карповых рыб (густеры и шемаи) большинство рыб асимметрично по двум или трем признакам 81,8 %.

У окунеобразных рыб не менее 45 % особей асимметричны по трем признакам. Особи с асимметрией одного, двух, четырех или пяти признаков встречаются значительно реже. Пойманные щуки отличались низким разнообразием асимметрии, подавляющее большинство особей (8085.7 %) было асимметрично по двум признакам, единичные особи — по одному или трем признакам. Наибольшая вариабельность в распределении рыб по степени флуктуирующей асимметрии отдельных признаков характерна для пиленгаса из обеих точек облова.

В р. Кубань распределение между особями карася асимметричными по двум и трём признакам примерно одинаково, совсем небольшая часть приходиться на особей асимметричных по четырём признакам. Карасей асимметричных по одному или пяти признакам нами встречено не было.

В конце стоит отметить, что карповые рыбы, а именно карась серебряный является отличным биондикатором среды. Этот вид отвечает всем требованиям при выборе биоиндикаторов. Проанализировав показатели стабильности развития можно дать оценку состояния водоёму за несколько лет, при этом надо брать разновозрастных особей. К плюсам можно отнести то, что не нужно умерщвлять и изымать особь из популяции.


Литература:

  1. Стрельцов В. Б., Захаров В. М. Региональная система биологического мониторинга на основе анализа стабильности развития // использование и охрана природных ресурсов в России. 2003. № 4–5. С.3441.

  2. Булгаков Н. Г. Индикация состояния природных экосистем и нормирование факторов окружающей среды. Обзор существующих подходов // Успехи современной биологии. 2002. Т.122. № 2. С.115–135.

  3. Захаров В. М. Флуктуирующая асимметрия билатеральных структур животных в природных популяциях: автореф. дисс. канд. биол. наук. М., 1979. 19 с.

  4. Захаров В. М. Асимметрия морфологических структур животных, как показатель незначительных изменений состояния среды // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л.: Гидрометиздат, 1981. С.115125.

  5. Захаров В. М. Асимметрия животных: популяционно-феногенетический подход. М.: Наука, 1987. 216 с.

  6. Захаров В. М. Онтогенез и популяций (стабильность развития и популяционная изменчивость) // Экология, 2001. № 3. С.164168.

  7. Захаров В. М. Здоровье среды: концепция. М., 2000. 42 с.

  8. Кабыш Н. Ф. Современное эколого-токсикологическое состояние реки Терек и Дагестанского побережья Среднего Каспия). Автореф. дис.... канд. биол. наук. Махачкала, 2004. 27 с.

  9. Методические рекомендации по выполнению оценки качества среды по состоянию живых существ (оценка стабильности развития живых организмов по уровню асимметрии морфологических структур). М., 2003. 28 с.

10. Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Наука, 1980. 291 с.

11. Костылева Л. А. Оценка экологического состояния устья реки дон по стабильности развития позвоночных гидробионтов // Диссертация. Краснодар, 2012. С.6168.

12. Дедю И. И. Экологический энциклопедический словарь // Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. Кишинев, 1989.

13. Оценка здоровья среды в регионе при радиационном загрязнении: последствия Чернобыльской катастрофы (Брянская область) // Электронный ресурс. Режим доступа www.healthofenvironment.org. (Дата обращения 08.02.2013.)

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle