БИОИНДИКАЦИОННАЯ ОЦЕНКА ВОДНОЙ СРЕДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗЕМНОВОДНЫХ

BIOINDICATION ASSESSMENT OF AQUATIC ENVIRONMENT WITH THE USE OF AMPHIBIA

Alexandra Khasanova

student, Department of Biology and Soil Science, Orenburg state University,

Russia, Orenburg

Elena Sizova

doctor. biol. Sci., Assoc., Orenburg state University,

Russia, Orenburg

АННОТАЦИЯ

Реки Оренбургской области испытывают колоссальную техногенную и антропогенную нагрузку. На данный момент довольно часто для определения загрязнения водоемов, используются биологические методы оценки состояния окружающей среды, при помощи которых можно выявить состояние водной среды. Реализовать биологическую оценку можно, если использовать организмы-биоиндикаторы. В данной работе таким организмом является Rana lessone. Анализ устойчивости развития морфологического строения организма позволяет установить класс качества воды, исследуемого водоема на основании индекса ЧАПП (число асимметричных проявлений на признак).

В ходе работы по определению качества воды была использована методика флуктуирующей асимметрии. Отбор земноводных осуществлялся на р.Урал в Оренбургской области: точка 1 – участок р. Урал в городе Оренбург в Ленинском районе (51.751984, 55.095349); точка 2 – участок р. Урал в Оренбургской области, близлежащее село Черноречье (51.780299, 54.852393); точка 3 – участок р. Урал в Оренбургской области, в Илекском районе, село Илек (51.509714, 53.370451). 

Таким образом, на трёх исследуемых участках были получены разные результаты качества воды: участок р. Урал в городе Оренбург рядом с автомобильным мостом в Ленинском районе показал 5 класс качества (очень грязно) с индексом ЧАПП 0,76; участок р. Урал в Оренбургской области в точке отбора №2 в Оренбургском районе охарактеризован 3 классом качества (загрязнено) с индексом ЧАПП 0,58; участок р. Урал в Оренбургской области, в Илекском районе, село Илек имеет 1 класс качества (чисто) с индексом ЧАПП 0,48.

ABSTRACT

The rivers of the Orenburg region are experiencing a colossal technogenic and anthropogenic load. At the moment, quite often to determine the pollution of water bodies, biological methods for assessing the state of the environment are used, with the help of which it is possible to identify the state of the aquatic environment. Biological assessment can be realized if organisms-bioindicators are used. In this work, such an organism is Rana lessone. Analysis of the stability of the development of the morphological structure of the organism makes it possible to establish the class of water quality of the studied reservoir based on the NAPP index (the number of asymmetric manifestations per character).

In the course of work to determine the quality of water, the method of fluctuating asymmetry was used. The selection of amphibians was carried out on the Ural river in the Orenburg region: point 1 - section of the Ural in the city of Orenburg in the Leninsky district (51.751984, 55.095349); point 2 - section of the river. Ural in the Orenburg region, the nearby village of Chernorechye (51.780299, 54.852393); point 3 - section of the river. Ural in the Orenburg region, in the Ilek district, the village of Ilek (51.509714, 53.370451).

Thus, different results of water quality were obtained in the three study sites: The Urals in the city of Orenburg near the automobile bridge in the Leninsky district showed the 5th quality class (very dirty) with the CHAPP index 0.76; section of the river The Urals in the Orenburg region at the sampling point No. 2 in the Orenburg region are characterized by the 3rd quality class (polluted) with the CHAPP index of 0.58; section of the river Ural in the Orenburg region, in the Ilek district, the village of Ilek has 1 quality class (pure) with a CHAPP index of 0.48.

Ключевые слова: биоиндикация, земноводные, флуктуирующая асимметрия, стабильность развития, река Урал.

Keywords: bioindication, amphibians, fluctuating asymmetry, developmental stability, Ural river.

Водная экологическая система Оренбургской области на сегодняшний день является недостаточно чистой. Существует множество способов для мониторинга состояния водных экосистем, одной из которых является биоиндикация. С помощью данного метода можно определить на организме биоиндикаторе на сколько загрязнен природными или антропогенными элементами данная водная экосистема. Биоиндикаторы – организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания [3]. Их индикаторная значимость определяется экологической толерантностью биологической системы.

Повышенная асимметрия билатеральных структур проявляется в условиях стресса, а это свидетельствует о том, что особь не способна нормально развиваться. Существует метод, благодаря которому можно легко и доступно определить экологическую нагрузку на организм. Именно с помощью флуктуирующей асимметрии определяют интегральную экспресс оценку качества среды обитания живых организмов. Выступая в качестве меры стабильности развития, флуктуирующая асимметрия характеризует состояние морфогенетического гомеостаза – способности организма к формированию генетически детерминированного фенотипа при минимальном уровне онтогенетических нарушений.

Материалы и методы

Данное исследование было выполнено с помощью метода флуктуирующей асимметрии, используя в качестве биоиндикатора Rana lessonae. Была исследована река Урал в Оренбургской области. Сбор образцов земноводных проводился на 3 участках данной реки (см. рис. 1). Точка 1 была выбрана для того, чтобы убедиться на сколько сильна антропогенная нагрузка в пределах города, а точка 2 для того, чтобы узнать действительно ли выбросы гелиевого завода могут влиять не только на воздушную, но и на водную среду. В районе точки 3 всегда была спорная экологическая ситуация водоема, многие факторы указывали на то, что река Илек загрязняет реку Урал поллютантами разного происхождения и это должно оказывать мощное влияние на экологическую обстановку бассейна р. Урал, но есть эксперты, которые опровергали вышесказанное. Именно поэтому были выбраны данные точки исследования.

Рисунок 1. Точки сборов образцов Rana lessonae: точка 1 – участок р. Урал в городе Оренбург в Ленинском районе; точка 2 – участок р. Урал в Оренбургской области, близлежащее село Черноречье; точка 3 – участок р. Урал в Оренбургской области, в Илекском районе, село Илек

Анализ флуктуирующей асимметрии амфибий проводился по методике биологической диагностики окружающей среды Е.И. Егоровой. Оценка стабильности развития Rana lessonae выполнялась по 11 признакам (1-число полос на бедре; 2- число пятен на бедре; 3-число полос на голени; 4-число пятен на голени; 5- число полос на стопе; 6-число пятен на стопе; 7-число пятен на спине; 8- число пятен на вентральной стороне второго, 9- третьего, 10 – четвертого пальцев; 11-число пор на вентральной стороне третьего пальца) [1].

В исследовательской работе использовались такие показатели, как частота асимметричных проявлений на признак (ЧАПП) и частота асимметричных проявлений на особь (ЧАПО) [5]. ЧАПП рассчитывалось как отношение числа особей, имеющих асимметричный признак, к общему числу учтенных признаков, а ЧАП – как отношение числа признаков, проявляющих асимметрию, к общему числу признаков умноженное на общее число особей в одной выборке.

Благодаря полученным показателям, была проведена бальная оценка качества среды обитания в соответствии с таблицей 1 для того, чтобы определить класс качества воды р. Урал [2].

Таблица 1.

Оценка качества окружающей среды в баллах по интегральному показателю стабильности развития животных (по В.М. Захарову, 1996).

Результаты исследования

При помощи полученных результатов смогли не только оценить стабильность развития Rana lessonae на 3 исследуемых участках р. Урал, но также и оценить степень загрязнения воды в данной исследуемом водоеме (табл. 2) [4].

По бальной системе качества воды было определено, что самый загрязненный участок, что соответствует 5 классу качества (очень грязно) воды р. Урал находится в городе Оренбург в Ленинском районе в точке 1. Такое значение показателя может быть связано с воздействием на реку сточных вод жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ). Раннее экспертами было обнаружено, что необеззараженные сточные воды выпускаются на поверхность земли на улице Максима Горького — в водоохранной зоне реки Урал, что может свидетельствовать о загрязнении реки Урал тяжелыми металлами и другими органическими соединениями. Также рядом с точкой 1 имеется автомобильный мост, а как известно, вместе с отработавшими газами двигателей в воду проникают масло, несгоревшее топливо, сернистые соединения, свинец, нефтепродукты и другие вещества [6].

Показатель стабильности развития Rana lessonae в точке 2, вблизи расположено село Черноречье в Оренбургском районе охарактеризован 3 классом качества - загрязнено. В селе Черноречье находится Оренбургский гелиевый завод ООО «Газпром добыча Оренбург». Ежегодно экспертами проводится мониторинг поверхностных вод р. Урал с притоками и пойменными озерами. В пробах воды определяется общая минерализация, водородный показатель, содержание основных ионов, сухого остатка, соединение азота, железа нефтепродуктов и некоторых тяжелых металлов. Данные показатели превышают норму, но не существенно. Таким образом, можно сделать вывод, что гелиевый завод все же оказывает антропогенную нагрузку на водоем.

Бальная оценка флуктуирующей асимметрии по отклонениям в стабильности развития морфологических структур Rana lessonae в Илекском районе село Илек в точке 3 показал 1 класс качества воды – чисто. Точка исследования довольно интересная, потому что рядом в реку Урал впадает река Илек, которая характеризуется превышением предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ. Но судя по результатам исследования можно сделать вывод, что поллютанты оседают на дне р. Илек и не попадают в р. Урал.

Таблица 2.

Показатели частоты асимметричного проявления на признак (ЧАПП) и среднее число асимметричных признаков в исследуемых точках отбора проб на реке Урал

Вывод

Проведенная оценка качества водной среды р. Урал показала, что именно в городе происходит колоссальная антропогенная нагрузка на водоем, в отличии от сельской местности.

Список литературы:

1. Егорова Е.Н. Биотестирование и биоиндикация окружающей среды: Учеб. пособие по курсу "Биотестирование". - Обнинск: Обнин. ин-т атом. энергетики, 2000. – 78 с.
2. Захаров В.М. Асимметрия морфологических структур животных, как показатель незначительных изменений состояния среды // Проблемы экологического мониторинга и моделирование экосистем, 1981. – 115 с.
3. Мелехова О.П. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование. – М.: Академия, 2007. – 13 с.
4. Мухамеджанова Е.Я. Мониторинг среды обитания. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2015. – 110 с.
5. Relyea R.A. The lethal impact of roundup on aquatic and terrestrial amphibians // Ecological application, 2005. – №15. – 1118- 1124 p.
6. Сизова, Е. А. Источники поступления наноматериалов в окружающую среду [Электронный ресурс] / Сизова Е. А., Кожевникова Е. А., Леднева С. А. // Образование и наука в современных условиях, 2016. - № 2-1 (7). - 14-15 с.