Использование биотестирования для мониторинга рек

Гульдар Рафисовна Асадуллина
Башкирский Государственный Университет г.Уфа Россия
д.б.н., проф. Шкундина Ф. Б.
Использование биотестирования для мониторинга рек на территории
г. Стерлитамака ( Республика Башкортостан).
Одним из крупнейших промышленных центров на территории
Республики
Башкортостан
является
город
Стерлитамак,
где развита
химическая и легкая промышленность, а также машиностроение, что
вызывает загрязнение
проточных водоемов, находящихся на территории
города.
Целью явилась
классификация
водотоков
на
территории
г. Стерлитамака на основании использования методов биотестирования.
Биотестирование - метод анализа заключающийся в определении
действия токсикантов на специально выбранные организмы в стандартных
условиях с регистрацией различных поведенческих, физиологических или
биохимических показателей. Биотестирование широко применяется для
контроля качества
природных и токсичности сточных вод, при проведении
экологической
экспертизы
новых
технологий
очистки
обосновании
нормативов
предельно
допустимых
концентраций
загрязняющих
компонентов.
Материалом
для
послужили
работы
стоков,
при
4
индивидуальные количественные пробы автотрофного планктона водотоков
на территории г. Стерлитамака (р. Белая, р. Ашкадар, р. Стерля, р. Ольховка),
отобранные в ноябре 2011 г.
Ашкадар – река на Южном Урале, левый приток Белой. Впадает у
города Стерлитамака. Берет начало в 2,2 км к западу от села Ижбуляк
Федоровского
района
Республики
Башкортостан,
далее
течёт
по
Мелеузовскому и Стерлитамакскому районам. Длина реки — 165 км.
Общее падение отметок от истока до устья — 271 м, площадь бассейна —
3780 кв. км, средняя высота — 253 м. Верхняя часть бассейна лежит в
пределах Бугульминско-Белебеевской возвышенности, где встречаются
широколиственные леса из клена, дуба, липы. Нижняя часть бассейна реки
Ашкадар представляет низменную равнину с черноземами и степной
растительностью. Залесенность бассейна — 5 %, распаханность — 70 %.
Питание реки Ашкадар, главным образом, снеговое. Среднегодовой расход в
устье — 16, 7 куб. м/сек. Основные притоки: Сухайля — справа; М. Балыклы,
Кундряк, Стерля — слева.
Река Белая – левый приток Камы. Длина - 1420 км. Площадь бассейна 141900 км². Берет начало к востоку от г. Иремель. В верховье течет в низкой,
заболоченной долине. Ниже п. Тирлянский долина резко сужается; на
отдельных участках склоны ее круты, обрывисты, покрыты лесом. Ниже
впадения правой реки Нугуш, по мере
выхода на степную равнину, долина
постепенно расширяется; после впадения р. Уфы представляет собой типично
равнинную реку. Протекая по обширной пойме, река меандрирует и
разбивается на рукава. Правый берег более возвышен. Питание главным
образом снеговое. Средний годовой расход воды в устье 950 м ³/с. Наиболее
крупные притоки: Нугуш, Сим, Уфа, Бирь, Быстрый Таныл - справа;
Ашкадар, Дема, Демаршак, База.
Река Стерля - левый приток реки Ашкадар. Начало берет западнее
с. Стерлибашево и течет на всем протяжении на северо-восток по
Стерлибашевскому и
Стерлитамакскому районам до устья
в черте
г. Стерлитамак. Длина реки 94 км.
На юге, в районе Машзавода, город граничит с рекой Ольховка. Левый
приток реки Ашкадар. Её протяженность 8,2 км, по территории города
протекает
4
промышленные
км.
Имеет
стоки
от
много
подводных
предприятий
родников.
Инмаш
и
В
неё
Машзавод
идут
[6].
Отбор и обработка проб осуществлялись по стандартной методике.
Сгущение проб производилось осадочным методом путем отсифонивания
среднего слоя воды до объема 50 мл [2]. При исследовании был использован
метод прямого микроскопирования. Для выделения экологических групп
использовалась
методика, описанная в монографии С. С. Бариновой и др.
[1]. Просчет клеток водорослей и цианопрокариот осуществлялся в камере
Нажотта.
Нами в качестве тест-объекта была использована культура водоросли
Merídion circulare Agardh. Вид относится к Fragilariophyceae, Fragilariales,
Fragilariaceae. У этого вида клетки собраны в вееровидные колонии,
прикрепленные к субстрату или свободно плавающие. Хлоропласты
многочисленные, дисковидные, расположенные со стороны створки. Панцирь
с пояска клиновидный, гетеропольный, асимметричный относительно
поперечной оси. Створки гетеропольные, булавовидные, головной конец
более широкий. Концы створок закругленные. Один из концов иногда может
быть головчато или клювовидно оттянутым. Шва нет. Штрихи состоят из
одного ряда округлых или эллиптических ареол. Осевое поле узкое. На
створках имеются грубые поперечные ребра, разделяющие штрихи. На
головном конце створки расположена римопортула. Поясковые ободки
щелевидные, шире головного конца, с одним или несколькими рядами ареол.
Meridion встречается в планктоне пресных и солоноватых водоемов [3, 5, 4].
Известен один вид — M. circulare Agardh. Распределение Meridion circulare:
Европа - Великобритания, Румыния, Испания , Турция.Северная Америка Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки.Юго-западная Азия - Иран,
Израиль, Турция .Азия - Китай. Австралия и Новая Зеландия - Новый Южный
Уэльс, Квинсленд, Виктория [7]. Нами взята культура из коллекции The
University of Texas at Dallas.
Чистая культура Meridion circulare была выращена в среде Громова
следующего состава (г/л): KNO3 - 1. 0, K2HPO4 — 0. 2, MgSO4 × 7H2O — 0. 2,
CaCl2 -
0. 15, NaHCO3 — 0. 2, раствор микроэлементов 1. 0 мл, вода
дистиллированная до 1.0 литра.
Экспозиция колб осуществлялась в люминостате. Была выращена
естественная культура водорослей на основании воды 4-х исследованных рек.
Колбы с водой из рек были объемом по 100 мл. В воду исследованных рек
было добавлено по 10 мл чистой культуры Meridion circulare. Контролем
являлась чистая культура. Просмотр осуществлялся 4 раза с интервалом в 10
дней.
При биотестировании в естественной культуре водорослей было
выявлено 37 видов водорослей и цианопрокариот, из них: Bacillariophyta —
11,
Chlorophyta
—
17,
Cyanobacteria
—
8
и
Наиболее часто встречающиеся виды: Chlorella vulgaris Beijer.,
circulare Agardh., Microcystis pulverea
—
Euglenozoa
1.
Meridion
(Wood) Forti emend. Elenk.,
Ankistrodesmus arcuatus Кorsch.
При изучении динамики развития Meridion circulare Agardh в
естественной культуре водорослей, полученной из рек Ашкадар, Стерля,
Белая и Ольховка были выявлены отделы: Bacillariophyta – 11 видов,
–
Chlorophyta
17,
Cyanobacteria
–
8,
–
Euglenozoa
1.
Кластеризация по сапробности и по результатам биотестирования с
использованием культуры Meridion circulare Agardh выделяла реку Ашкадар,
которая является наиболее чистой.
На
выделяется
рисунке
представлены
река Ашкадар.
результаты
биотестирования.
Четко
Meridion circulare Ag. хорошо развивается в
чистой воде, где отмечается низкое количество питательных веществ. В воде
р. Белой мы наблюдаем минимальные значения численности
circulare при
Вероятно,
Meridion
наибольшая численность видов автотрофного планктона.
здесь
наблюдаются
увеличение
концентрации
биогенных
элементов, которые стимулируют развитие фитопланктона в реке и
подавляют развитие Meridion circulare Ag. В рр. Белой, Ашкадар и Стерля в
процессе эксперимента наблюдается возрастание численности, т. к. на рост
расходуются избыточные биогенные элементы. В р. Ольховка, вероятно,
присутствует какой-то специфический компонент, который вызывает резкое
уменьшение численности во второй срок просмотра.
9000
численность, тыс. кл/л
8000
7000
р. Белая
р. Ашкадар
р. Стерля
р. Ольховка
Культура
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
10 дней
20 дней
30 дней
Классификация рек на территории г. Стерлитамака по показателям
численности Meridion circulare Ag.
Список использованных источников
1.
Баринова С. С., Анисимова О. В., Медведева П. А. Биоразнообразие
водорослей-индикаторов окружающей среды. Тель-Авив, 2006. - 500 с.
2.
Вассер С. П., Кондратьева Н. В., Масюк Н. П., и др. Водоросли.
Справочник // Наукова думка, 1989. - 608 с.
3.
Aboal M., Alvarez Cobelas M., Cambra J. & Ector, L. Floristic list of
nonmarine diatoms (Bacillariophyceae) of Iberian Peninsula, Balearic Islands and
Canary Islands. Updated taxonomy and bibliography // Diat. Monogr. 2003. - 639p.
4. Passy S. I. Diatom community dynamics in streams of chronic and episodic
acidification: the roles of environment and time // Journal of Phycology 42. 2006. P. 312-323.
5. Rhode K. M., Pappas J. L. & Stoermer E. F. Quantitative analysis of shape
variation in type and modern populations of Meridion (Bacillariophyceae) //
Journal of Phycology 37. 200. – P. 175-183.
6. http://ru.wikipedia.org
7. http:/www.algaebase