Су қоймаларның биоиндикациясы

       Соңғы екі, үш онжылдықта су қоймаларының ішкі режимінің бұзылуы жүріп жатыр. Бұл фитопланктондардың қарқынды дамуын тудырды, соның ішінде көк-жасыл балдырлар (судың гүлденуі) дамуы, су маңы су өсімдіктерінің қарқынды өсіп, су сапасы төмендеуде (дәмі жағымсыз, иісті). Осы өзгерістердің барлығы өндіріс, ауыл шаруашылық және адамзаттардың қалдық суларынан түсетін негізгі биогенді заттардың қосылыстары-азот және фосфордың нәтижесінде. Егістік алқабынан су ағынымен тыңайтқыш құрамындағы азот 20-40%   және 1,5 % фосфор келіп түседі. Қазіргі таңда адамзаттың табиғатқа әсері төтенше құбылыспен тең. Ластаушы заттар үш негізгі топқа бөлінеді: 1) органикалық улы емес; 2) минеральды және улы; 3) аралас. Бірінші топтағы ластаушылар ағаштар және т.б. заттардың сумен ағуынан түзіледі, олар суға түсіп бұзылады, оттегі режимі өзгеріп, күкірттісутектің, метанның жиналуына т.б органикалық заттардың ыдырауына  әкеледі.

      Суларда органикалық заттар мен әртүрлі жүзіп жүрген заттар, сонымен қатар патогенді ағзалар да болады. Сулардың ластануы, ең бірінші рет су қоймаларына әртүрлі ластаушы заттардың келіп түсуіне байланысты. Ластаушы заттарға негізінен, топырақ эрозиясының өнімдері, минералдық тыңайтқыштар, улы химикаттар және тағы басқа заттар (азот, фосфор және басқа биогенді элементтер мен олардың қосылыстары, органикалық заттар, пестицидтер, тұрмыстық қалдықтар, мұнай және мұнай өнімдері) жатады [2].Су қоймасының улы заттармен ластануы кең көлемде таралған, гиробионттарға үлкен зияннын тигізуде. Бұндай ластанудан осы су жануарларын тамаққа пайдалануынан адамға да зиянын тигізеді, себебі олардың құрамында ауыр металдар (қорғасын, сынап және т.б.), пестицидтер (ДДТ), радиоактивті және басқа да заттар бар.

    Су қоймасының  улы заттармен ластануы көздері  әртүрлі. Алғашында ауадағы және  құрлықтағы улы заттар су қоймаларында  жинақталады. Өзінің улылығымен  пестицидтер айрықша, олар ауыл  шаруашылықта, орман шаруашылығында, қан соратынжәне қауіпті жұқпалы ауруларды таратушы  жәндіктерді улауда, басқа шаруашылықта қолданылады.

      Соңғы кезде  көптеген елдерде басқа пестицидтерге  қарағанда гербицидтерді көптеп  қолданылатыны байқалуда. Орман, ауыл  шаруашылық алқаптарында авиация көмегімен 25-75 % осы препараттарды шашады. Жел арқылы жүздеген, мыңдаған километр жерге тарайды. Осы қолданатын пестицидтердің құрамындағы күшті хлорорганикалық қосылыс организмдердің ұлпаларында жиналады. –детергенттер өте зиян. Сонымен қатар өте күшті әсер ететін органикалық улы заттар мұнай және мұнай өнімдері. Мұнай көп кешенді қосылыс, кейбір микроорганизмдер ғана оны ыдырата алады. Гидробионттар үшін улы заттар сынап, мышьяк, қорғасын, мырыш және т.б. Металдардың көбі дерлігі су қоймаларына атмосфералық жауын-шашын арқылы түседі.

      Су қоймасының  ластануының тағы бір түрі  термальды ластану, яғни су қоймасына  ысытылған су құю, ол атом электр  станциялары мен өнеркәсіптерден  шығады. Осындай ысытылып құйылған  судың температурасы 5-13 градус, яғни  табиғи судан жоғары, ол су қоймаларының термиялық режимін, су айналымын өзгертеді.  

       Судың ластануы, кәсіптік организмдердің улануына, олардың товарлықтарының төмендеуіне әкеп соғады. Сонымен қатар газды режимді нашарлатады, оттегі концентрациясын төмендетеді, гидробионттардың өмір сүруіне әсер етеді. Сол үшін ластанумен күрес, ол үлкен табиғи өндірудің кәсіптік организмдерді сақтау болып табылады. Организм дәрежесінде физиологиялық қызметінің бұзылуында,мінез-құлықтың өзгеруінде,өсу темпінің өзгеруіне немесе әртүрлі күйзеліс жағдайларға төзімділіктің төмендеуінде байқалады.Соның ішінде особьтардың тұқым қуалаушылығының өзгеруінде байқалады-олардың генетикалық аппаратының бұзылуы және генофондтың трансформациясы. Популяция дәрежесінде биомасса мен санының өзгеруінде байқалады.Туу мен өлу,жыныстық құрылымы,динамикасы өзгереді.Бұған популяция ішілік қатынастардағы алай-түлей оның особьтардың мінездерінің өзгеруіне алып келеді. Әр токсикант өзінің белгілі механизміне ие.Ластағыш заттар клеткаға,ұлпаға,органдарға әсер етеді.Гидробионттар олардың популяциясы мен гидробиоценоздары әртүрлі сезімталдық пен төзімділіктері токсикантқа әртүрлі жауап қайтарады.Сезімталдық токсиканттың минималды концентрациясына жаууап қайтарады,төзімділік-сол ластанған ортаға төзгіштігі. Көптеген гидробионттар өздеріне улағыш заттарды бойларына сіңіреді,одан басқа олар өздері де сол ортаға қауіп төндіре бастайды. Ластағыш заттардың ішінде суға қатысты көп айтылатыны ол мұнай,пестицидтер,ауыр металлдардың қосылуы,антисептиктер.Ең қауіптісі-радионуклидтер мен радиоизотоптар. Су қоймалардың ластануына олардың экономикалық мағынасы және биосфераға қатысты қызметінің нашарлауы антропогендік факторлардың әсерінен су көздеріне зиянды заттардың енуі.Экологиялық әрекеті ластаушы заттардың организм,популяция дәрежесінде байқалады. Организм дәрежесінде физиологиялық қызметінің бұзылуында,мінез-құлықтың өзгеруінде,өсу темпінің өзгеруіне немесе әртүрлі күйзеліс жағдайларға төзімділіктің төмендеуінде байқалады.Соның ішінде особьтардың тұқым қуалаушылығының өзгеруінде байқалады-олардың генетикалық аппаратының бұзылуы және генофондтың трансформациясы. Популяция дәрежесінде биомасса мен санының өзгеруінде байқалады.Туу мен өлу,жыныстық құрылымы,динамикасы өзгереді.Бұған популяция ішілік қатынастардағы алай-түлей оның особьтардың мінездерінің өзгеруіне алып келеді. Әр токсикант өзінің белгілі механизміне ие.Ластағыш заттар клеткаға,ұлпаға,органдарға әсер етеді.Гидробионттар олардың популяциясы мен гидробиоценоздары әртүрлі сезімталдық пен төзімділіктері токсикантқа әртүрлі жауап қайтарады.Сезімталдық токсиканттың минималды концентрациясына жаууап қайтарады,төзімділік-сол ластанған ортаға төзгіштігі. Көптеген гидробионттар өздеріне улағыш заттарды бойларына сіңіреді,одан басқа олар өздері де сол ортаға қауіп төндіре бастайды. Ластағыш заттардың ішінде суға қатысты көп айтылатыны ол мұнай,пестицидтер,ауыр металлдардың қосылуы,антисептиктер. Ең қауіптісі-радионуклидтер мен радиоизотоптар.

      Органикалық қалдықтармен ластанған су қоймаларындағы тіршілік иелерін сапробты (сапрос грек сөзі, мағынасы-шіріген) деп атаймыз. Судың органикалық заттармен ластану деңгейіне қарай жіктеледі: полисапробты, мезосапробты (альфа-мезосапробты және бета-мезосапробты деп бөлінеді) және олигосапробты.

    Полисапробты  аймақта су қоймаларында органикалық заттар көп, оттегі аз. Мұнда ақуыздардың және көмірсулардың ыдырауы жүреді. Полисапробтық аймақта оттегі жоқ. Микробтар өте көп (анаэробтық бактериялар, саңырауқұлақтар, актиномицеттер), олар тез шірітіп ашытады. Осы бактериялар әсерінен күрделі органикалық заттар қарапайым заттарға ауысқанда аммиак, күкірт сутегі, индол, скатол, метан, көмірқышылы т.б. бөледі. 1 мл суда бактериялардың саны миллионнан асады. 

    Мезасапробты  аймақта ақуыздар ыдырамайды, күкірттісутек, көміртегінің диоксиді және оттегі болады. Мезосапробтық аймақта (сәл ластанған аймақ) қышқылдану және нитрификация процесі басым. Құрамында азоты бар қоспалар аммиакқа дейін ыдырайды, олар қышқылданғанда нитритке, нитратқа ауысады. Микробтардың саны көп - 1 мл суда мыңдап өлшенеді. Ең алдымен нитрифицирленген бактериялар – грам (-) таяқшалар, кокктар. Олар облигатты аэробтар. Сонымен қатар, судағы Clostrіdіum туыстастығына кіретін анаэробтар, Pseudomonas, Mycobacterіum, Flavobacterіum туыстастықтарына кіретін бактериялар, Streptomyces және Candіda т.б. көмірсутегілері бар қоспалардың минерализациясына қатысады - целлюлоза, клетчатка, лигнин т.б. Альфа-мезосапробты және бета-мезосапробты аймақтардың арасында айырмашылық бар. Альфа-мезосапробты аймақта су органикалық заттармен орташа ластанған, аммиак, аминоқосылыстар бар, оттегі аз. Ал бета-мезосапробты аймақтарда органикалық заттар аз, аммиакпен қатар азот және азот қышқылы бар, оттегі көп.

    Олигосапробты  аймақтарда органикалық заттар  жоқ, оттегі көп, су таза. Жалпы су қоймалары ластану деңгейіне қарай төмендегідей болып бөлінеді:

Кесте-1

Сапробты аймақ	Тазалық класы
Полисапробты	IV
Альфа-мезосапробты	III
Бета-мезосапробты	II
Олигосапробты	I

    

   Сонымен  қатар су қоймаларының ерекше  тобы дистрофты бөліп қарайды. Дистрофты су қоймалары органикалық заттар мөлшері жоғары болса да тіршілік әрекеттері әлсіз, гидробионттардың түрлік құрамы және олардың биомассалары аз. Бұл судың ерекше құрамына байланысты, гумин қышқылы және басқа да заттар сфагнум бөлетін  антисептиктердің мөлшері жоғарылығынан, қышқылдық реакция жүріп отырады. Суға сапалық анализ жасаудан оларды төмендегідей бөлуге болатынын көреміз:

• «Таза су» олигосапробты аймаққа жақын (І класс тазалық);
• «Орташа тазалықтағы су»-бета-мезасапробты аймақ (ІІ класс тазалық);
• «Орташа ластанған су» - альфа мезасапробты аймақ (ІІІ класс тазалық);
• «Ластанған су»-полисапробты аймақ (ІV класс тазалық).

     Суға  индикаторлық организмдермен сандық  анализ жасағанда:

«қанағаттанарлықсыз» су сапасы полисапробты аймаққа сәйкес келеді;

«қанағаттанарлық»-мезосапробты аймаққа (альфа мен бетаға бөлінбей);

«жақсы» -олигосапробты аймақты.

     Полисапробты аймақ:

• Тұрақсыз органикалық заттар және олардың ыдырауынан түзілген анаэробты өнімдері едәуір көлемде;
• Ақуыздық заттар көп;
• Фотосинтез жоқ;
• Оттегі су қоймасына тек атмосфералық аэрацияның нәтижесінде түседі және барлығы тотығуға жұмсалады;
• Оттегінің жеткіліксіздігі байқалады;
• Суда күкірттісутек және метан бар;
• Су түбінде оттегі жоқ, детрит көп, түзілу процестері жүзеге асуда, темірFeS түрінде және иісі болады;
• Сапрофитті микрофлора өте көп:
• Гетеротрофты организмдер жақсы дамыған:

Жіп тәрізді бактерия (Sphaerotilus), Күкіртті бактерия (Beggiatoa, Thiothris), бактериальды зооглеи (Zoogloea ramigera), қарапайымдылар - инфузории (Paramecium putrinum, Vorticella putrina), түссіз талшықтылар, олигохеттер Tubifex tubifex,балдыр Polytoma uvella.

    Альфа -мезосапробты аймақта:

- Органикалық  заттардың аэробты ыдырауы басталып, аммиак, көмірқышқыл газы түзіледі;

-  Оттегі аз, күкіртті сутек және метан жоқ;

- Сапрофитті  бактериялар жүздеген, тіпті мыңдаған  болады;

- Темір тотыққан  түрде болады;

- Оттегісіз тіршілік  етуге бейімделген организмдер  тіршілік етеді;

- Гетеротрофты  және микотрофты өсімдіктер тән;

    Актериальды зооглеи, жіп тәрізді бактериялар, саңырауқұлақтар, балдырлардан-осциллатория, стигеоклониум, хламидомонас, эвглена кездеседі. Сонымен қатар кірпікшелі кебісше (Carchesium), коловратка (Brachionus), көптеген түссіз және әртүрлі түсті талшықтылар, тубицид (олигохаттер), хирономид дернәсілдері кездеседі.

   Бета-мезосапробты аймақта:

- Тұрақты органикалық  заттар жоқ, барлығы минерализацияланған;

- Өсімдіктер  өлген кезде сапрофиттердің саны  күрт өседі;

- Оттегі мен  көмірқышқыл газдар мөлшері өзгермелі, күндіз оттегі жеткілікті, көмірқышқыл газ жеткіліксіз болса, ал түнде керісінше;

- Тотығу процесі  жүреді, детрит көп;

- Автотрофты  қоректенетін организмдер көп, суда  фитопланктондар көбейіп, гүлденуі  байқалады;

- Кездесетін  түрлер:

Диатомды балдырлар Melosira vaians, Diatoma, Navicula;

Жасыл балдырлар Cosmarium, Botrytis, Spirogira crassa, Cladophora;

Протококты балдырлар;

- Тамыраяқтылар, күн тәрізділер, құрттар, моллюскалар, хирономид дернәсілдері көпаяқтәрізділер, балықтар кездеседі, бірақ саны мен биомассасы аздау.

    Олигосапробты аймақ:

- Бұл негізінен  таза су қоймасы. Гүлденуі тіпті  болмайды, оттегі мен көмірқышқыл  газының мөлшері өзгермейді.

- Су түбінде  детриттер, автотрофты организмдер, бентосты жануарлар (құрттар, моллюскалар, хирономид дернәсілдері) аз;

- Кездесетін  түрлер: балдырлар Melosira itallica, Draparnaldia glomerata және Draparnaldia plumosa, коловратка Notholea longispina, бұталы мұртты шаянтәрізділер Daphnia longispina, Bythotrophes longimanus, біркүндіктер, көктемдіктер, моллюска Dreissena polymorpha, балықтар.

   Су қоймаларының улы заттарға биоиндикациясын көрсететін тест организмдер: дафния-Daphnia magna, артемия-Artemia salina, инфузория-туфелкасы, қоңыр балдырлар, валлиснерия. Тест-организмдердің тіршілік етуіне, тыныс алуына, т.б. көрсеткіштеріне қарап бағалауға болады. Балдыршөптің көмегімен ауыр металдардың иондарының бар екендігін екі жолмен анықталады:

1. Хлоропластарының қозғалысы бұзылып, клетканың жарық жағында шоғырланбай, берекетсіз қозғалады.
2. Жапырақ клеткалары өледі, арнай бояу пайдаланылса өлі клеткалар боялады, ал тірі клеткалар боялмайды. Өлі клеткалардың саны судағы ауыр металдардың концентрациясына пропорциональды.

       Су құрамындағы  биогендері бойынша келесі трофикалық  типті су қоймаларына бөледі: олиготрофты (биогенге кедей), эвтрофты (биогенге бай) және аралық мезотрофты. Олиготрофты су қоймаларында биогендердің жеткіліксіздігі фитопланктонның дамуына жол бермейді, бірақ бентостық өсімдіктер жақсы дамиды.  Мұндай экожүйе алуан түрлі және төзімді. Эвтотрофты су қоймаларында фитопланктондардың жаппай дамуы байқалады, су лайланады, жарықтың жеткіліксіздігінен бентостық өсімдіктер аз, тереңдеген сайын оттегінің жеткіліксіздігі күшейеді, түрлер алуантүрлілігі шектеулі. Экожүйеде көп түрлер жойылады, кедейленеді, тұрақсызданады. Су қоймаларының трофтылығын биоиндикаторлар арқылы анықтауға болады. Эвтотрофты су қоймаларында жұмыр құрттарға жататын коловратка түрлері, бұталы мұрттылар дафния,  олиготрофтыда ескек аяқтылар-циклоп көптеп кездеседі. Су қоймаларының эвтрофикациясының көрсеткішін анықтау үшін, биологиялық, химиялық және физикалық көрсеткіштерді пайдаланамыз.  Антропогендік эвтрофикацияның көрсеткіші – су қоймаларының гүлденуімен, балдырлардың су бетіне шығуымен және гидрофиттер қалдықтарымен ластанады. Балдырлардың көбеюі судың сапасын төмендетеді. Цианобактериялар судың бетіне көтеріліп бір тегіс көлемді пайда етеді. Ол судың аэроциалануына әсер етеді, газ алмасу төмендейді. Антропогендік эвтрофикацияны алдын алу үшін – су қоймаларына биогендер түсімін азайту қажет, әсіресе фосфор мен азотты заттарын. Ол үшін жер шаруашылығында жұмыс жақсару қажет. Тыңайтқыштарды құрамына қарай пайдалану қажет болады. Үлкен су қоймаларында биогендер ұстап тұрады. Ол үшін үлкен арнайы гидрографиялық құрылыстар жүргізеді. Биогенді заттарды ұстау мақсатында - кіші гірім су қоймаларының жағалауларына ормандарды өсіру қажет. Биогендердің коммуналдық жүйелермен түсуін екі жолмен алдын алу қажет:  
1. құйылатын суды биогендерден тазарту (әсіресе фосфордан). Оны тұнбаға түсіру үшін (алюминии, темір, әк және тұздарды пайдалану керек).