Су қоймаларның биоиндикациясы

2.1 Зерттеу әдістері

Гидробиологиялық сынамалар алу В.И.Жадин (1960) мен А.С. Константинов (1986) ұсынған әдістер бойынша жүргізілді.

Экологиялық мониторингтің маңызды құралдарының бірі-биоиндикация.       Қоршаған ортаның ластануын бағалау үшін тек физико-химиялық әдістерді ғана емес, сонымен қатар биологиялық индикация әдістерінде қолданады. Биологиялық индикация дегеніміз ортаның өзіне тән ерекшеліктерін әр түрлі тірі ағзалардың көмегімен анықтау. Биоиндикация-қоршаған орта жағдайын бақылауда осы ортадағы өзгерістер мен зиянды заттардың пайда болуына аса сезімтал кейбір ағзаларды қолдануға негізделген.

     Су жүйелерінде  биоиндикаторлар ретінде жануарлар  немесе олардың топтары қолданылады. Биологиялық индикация биотестер әдісімен жүргізіледі.  Су экожүйесінде тест объектілері ретінде: бактериялар, омыртқасыздар (инфузориялар), дафния, былқылдақденелілер,  сүліктер, шаянтәрізділер, балдырлар, кейбір балықтар қолданылады. Зерттелетін көрсеткіштер ретінде тірі ағзалардың қозғалу белсенділігі, тіршілік ететін омыртқасыздардың саны, жарық шығаратын бактериялар мен балдырлардың люминисценциясы, балдырлардың электрлік радиациясы, балықтардың тыныс алу және жүрек қызметінің белсенділігі есепке алынады. Биотесттердің көмегімен барлық ластаушы, зиянды заттардың спектрін анықтау мүмкін емес. Бірақ ол ортаның ластау фактісін жылдам анықтауға мүмкіндік береді. Кейбір жағдайда әртүрлі тест объектілерді қолдана отырып, ластаушы қосылыстардың құрамын анықтауға болады. Әрбір топ тірі организмдер биологиялық индикатор ретінде өзінің артықшылығы мен кемшілігі бар [25].    

Су сапасын биоиндикация (индикаторлық ағзаларды қолдану) әдісімен  бағалау Р.Пантле мен Г.Буктің Сладечек модификациялаған әдістемесі, биологиялық индексті есептеу Ф. Вудивисс және Майер бойынша жүргізілді.

Ақтөбе су қоймасының гидрофаунасының түрлік таксономиялық құрамын анықтау үшін М.В.Чертопруд, Е.М.Хейсин, Р.Ласуков, Б.М.Мамаев және В.И.Жадиндердің  анықтамалықтары қолданылды.          

      Биоиндикация әдісі өсімдік және жануар организмдеріне техногенді ластаушы заттардың әсері арқылы табиғат жағдайын білуге мүмкіндік береді. Биоиндикация тірі организмдердің қоршаған орта жағдайларымен байланысына негізделген. Осы жағдайлардың өзгерісі, мысалы судың рН-ң өзгерісі  немесе тұздылықтың жоғарлауы ондағы тірі организмдердің жойылуына әкеледі.

    Биологиялық индикация  белгілі уақытта орта жағдайын  сипаттап қана қоймайды, ондағы  өзгерістерді байқатады, осы зиянды  әсерлерден табиғатты қорғау керектігін алдын-ала білдіртеді. Биологиялық индикация экологиялық мониторингінің негізгі бөлігі.

     Сапрофитті  организмдерді кешенді зерттеу  судың ластану деңгейін анықтауға  мүмкіндік береді. Тек таза суда  ғана мүктер, ручейниктердің дернәсілдері кездеседі. Ал күкірт бактериясы, хирономид дернәсілдері тек қатты ластанған су қоймаларында ғана кездеседі. Әлсіз ластанған суларда көптеген насекомдар, бір клеткалы жасыл балдырлар, шаянтәрізділердің алуан түрлері болады. Судың жағалауыларында инеліктер ұшып жүрмеуі, бұл су қоймасының фауналық құрамының аз екендігін, ал инеліктер ұшып жүрсе, су қоймасының фауналық құрамының бай екендігін білдіреді. Сонымен қатар мысалы қамыштың ұзындығы 4 метр, бірақ егер судың тұздылығы жоғары болса, онда бұл өсімдік 0,5 метрден артық өспейді.

      Табиғатта судың тазалығын онда тіршілік ететін жануарларға қарап, анықтауға болады. Таза суларға моллюскалар, веснянка дернәсілдері, поденок, вислокрылок и ручейников тіршілік етеді. Бұл жануарлар су ластанғанда тез жойылып кетеді. Су қоймалары орташа деңгейде ластанған кезде, ол су қоймаларында су есек құрты, бүйіржүзгіш, мошкалардың дернәсілдері, қос жақтаулы моллюскалар, инеліктердің дернәсілдері  битинии, лужанки, сүліктер тіршілік етеді.

     Су қоймалары шамадан артық ластанғанда онда сирек қылтанды құрттар таяқшалар, ызылдақ масаның дернәсілдері (мотыли), ильной мухи (крыска).

     Су сапасының  көрсеткіші зерттелетін су қоймасының  негізгі және ілеспелі омыртқасыз  жануарлар бойынша анықталатын  биотикалық индекс. Ең жоғары биотикалық индекс  10 санымен анықталады, бұл биогенді элементтер мен оттегі оптимальды  жағдайда, зиянды газдар мен химиялық қосындылар жоқ, омыртқасыз жануарлардың тіршілік етуі шектеулі экологиялық таза су қоймасының сапасын көрсетеді. Сонымен су қоймасының ластануын анықтайтын басқа әдістер бар, олар трофтық негізде (биогенді элемнттер азот, фосфор, калий бар жағдайда фотосинтез процесінің нәтижесінде органикалық заттардың түзілу мөлшері) Гуднайт және Уотлей индекстері. Бұл кезде биоиндикатор ретінде дергун-масалардың немесе хиромустардың дернәсілдері аз қылтанды құрттар түтікшелер атқарады. Олардың саны су қоймасының эвтрофикациялық деңгейін көрсетеді.

     Табиғи сулардың ластаушы заттармен ластануын биоиндикатор дафнияның көмегіменде анықтауға болады.

      Су қоймасын зерттеуде Майер индексі қолданылды (Кесте-2). Майер Индексі-биоиндикацияның ең қарапайым әдісі, су қоймасында тіршілік ететін омыртқасыздарды түріне дейін дәл анықтауды қажет етпейді және де барлық су қоймаларына жарамды. Бұл әдісті белгілі деңгейде ластанған су қоймаларына бейімделген әртүрлі су омыртқасыздар топтарын  қолдана отырып, жүргізіледі. .

      Ол үшін әртүрлі ластану деңгейіне бейімделушіліктегі су омыртқасыздарының топтарын, яғни индикаторлық-организмдер-кестеде көрсетілген үш бөлімнің біреуіне сәйкестеледі (1-таза суда тіршілік ететіндер, 2- орташа сезімтал организмдер, 3- лас су қоймаларында тіршілік ететіндер).

Кесте-2 Майер Индексі

   Алынған үлгіде анықталған гидробионттар осы кестеде көрсетілген топтың қайсысына жатады, соны белгілеу керек. Табылған бірінші бөлімдегі топтың санын 3-ке көбейтеміз, ал екінші бөлімді 2-ге, үшінші бөлімді-1-ге көбейтеміз. Алынған сандар қосылады: 

X x 3+Y x 2+Z x 1=S

     Шыққан сан S (балл есебінде) су қоймасының ластану деңгейін бағалайды: 22 балдан жоғары-су қоймасы таза 1 классқа жатады; 17-21 балл- сапасы 2 класс; 11-16 балл-орташа ластанған, 3 класс сапасы; 11 балл-су қоймасы ластанған, 4-7 класс сапасы. 

     Майер әдісінің  қарапайымдылығы мен әмбебаптағы зерттелетін су қоймасының жағдайына тез баға беруге мүмкіндік береді.

     Майер индексі  әдісімен қатар Вудивисса биотикалық индексі де қолданылды. Бұл әдіс ағылшын гидробиологы Вудивисс ашқан. Су сапасын бағалауда дүние жүзінде көптеп қолданылатын сенімді әдістің бірі. Индекс Майермен салыстырғанда күрделі, бірақ алынған нәтиже дәлме-дәл болады. Индекс Вудивисс әдісінде негізінен бентостық бірлестіктердің екі параметрі алынады, омыртқасыздардың алуантүрлігі және «индикаторлық» топтарға жататын организмдердің су қоймаларында кездесуі. Қатты ластанған су қоймаларында бұндай организмдер түгел жойылып кетеді. Сонымен тек макрозообентостар қолданылады, яғни ірі көзге көрінетін организмдер. Бұл әдіс сапалы зообентос сынамалары негізінде жүргізіледі, сондықтан су қоймасының ластану деңгейіне баға бере алады. Вудивисса әдісі бойынша сынама су түбіне жақын жерден сүзгімен алынған болуы тиіс. Су қоймасының суының сапасын бағалау үшін Вудивисса әдісі үшін мыналар анықталған жөн:

1. Зерттелетін су қоймаларында қандай индикаторлық организмдер бар.

Ластануға аса сезімтал индикаторлық топтарды іздеуден басталады: көктемдіктер, сосын біркүндіктер, жылғалықтар т.с.с, дәл осы қатар бойынша индикаторлық топ кестеде орналасқан. Егер зерттелетін су қоймаларында көктемдіктердің нимфасы (Plecoptera)-өте сезімтал организм кездессе, келесі жұмыс кестедегі бірінші немесе екінші жол бойынша жүргізіледі. Бірінші бойынша көктемдіктердің бірнеше түрлері, ал екінші бойынша тек біреу табылса. Егер көктемдіктердің нимфасы сынамада болмаса, онда біркүндіктердің нимфасы (Ephemeroptera)-келесі өте сезімтал организм ізделеді. Егер олар табылмаса, жұмысты кестенің үшінші және төртінші жолына қарап жалғастырамыз. Біркүндік нимфасы табылмаса, жылғалықтардың дернәсілін (Trichoptera) іздейміз т.с.с.

      Су қоймасының әртүрлі нүктелерінен гидробиологиялық сүзгінің көмегімен сынама алынды. Жұмыстың бірінші стадиясында-сынамалар талдаудан өткізілді және табылған түрлер анықтауыштардың көмегімен анықталды. 3-кестеде көрсетілгендей топтарды анықтау  барлық организмдерді түрге дейін анықтауды қажет етпейді.

3-Кесте Вудивисса биотикалық индекс

      Келесі жұмыс-биотикалық индексті анықтау. Бұл үшін сынамадан табылған жалпы топты санау керек. Содан кейін сол немесе басқа индикаторлардың бар екеніне көз жеткізіп, биотикалық индексті анықтау. Мысалы, бізде егер 9 организм тобы бар болса (топ деген көп жағдайда түр деген емес, кейде ауланған буылтық құрттар санына байланысты емес бір топқа жатады, ал әрбір қоңыз немесе біркүндіктер жеке-жеке топқа жатады) 6-10 деген жолдағы индикатор организмінің сәйкестілігін табамыз. Егер поденканың бір ғана дернәсілін тапсақ, онда биотикалық индекс 6-ға тең болады; ал сынамадан екі немесе одан да көп веснянокты тапсақ, онда биотикалық индекс 8-ге тең, т.с.с.

     Қосымша Гуднайта  және Уитлея индекстерін де қолданылды. Олигохет (буылтық құрттар) саны / зообентостағы тарлық омыртқасыздардың санына бөліп х100%. Егер индекс J = 60% - су қоймасының жағдайы жақсы, 60-80% -жағдайы күмән тудырады, 80 % жоғары болса – жағдайы нашар.

     Су қоймасында  тіршілік ететін өсімдіктер мен жануарлар зат алмасу нәтижесінде су қоймасының жағдайына және су құрамына бірден-бір әсер етеді.

     Гидробионттар  үлгісін сүзгінің көмегімен жинадық. Сүзгіні шөп орған тәрізді судың ағысына қарама-қарсы су түбінен сүзіп аламыз. Сүзгіге түскен организмдерді кюветкаға сілкіп саламыз. Зерттелетін су қоймасынан 8-10 нүктеден үлгі алынды. Әрбір нүкте сайын сүзгіні 10 рет суға салып, сүздік. Осы ауланған организмдерді лабораторияға әкеліп анықтадық. Көбінесе су омыртқасыздары өте ұсақ, қозғалыссыз отырады, оларды байқау өте қиынға соғады. Ал көрінген жануарларды пинцетпен алып басқа банкаға салдық, себебі олар жыртқыш басқа омыртқасыздарды жеп қоюы мүмкін. Ал ұсақ омыртқасыздарды аулау үшін пипеткамен заттық шыныға тамшы тамызып, бинокулярлы микроскоппен қарап, олардың түрлері анықталды. Су қоймаларының түрлерін анықтай алу үшін жануарлардың систематика, морфология, физиология және экология білу керек. Өте кең тараған түрлер инеліктердің, біркүндіктер, көктемдіктер, қосқанатылар, жылғалықтардың дернәсілдері және су кандалалары мен қоңыздары. Омыртқасыздардың гидрофаунасы-су экожүйесінің трофтық деңгейін сақтауда негізгі рол атқаратын  су қоймасының ең негізгі компоненті. Шаянтәрізділердің көп түрлері; дафния, циклоп, өзен шаяны негізінен фильтраттар, суды өздерінен өткізіп, желбезектерінен суды қайта шығарғанда төменгі сатыдағы омыртқасыздармен қоректеніп ғана қоймай, су ортасын әртүрлі микроорганизмдерден тазалап, ал өздері басқа су жануарына қорек болады. Сонымен қатар қосжақтаулы моллюскаларда фильтраттар, судың көп бөлігін тазалап, өздері жыртқыш балықтарға қорек. Вегетациялық кезеңде олардың популяциясы судың көп бөлігін филтрлейді, су қоймасынан 2-3 есе артық мөлшерде. Наядалар тәулігіне 40-50 литр суды филтрлейді. Моллюскалар тәулігіне 3м3 суды филтрлеп, ластануды 0,2 г азайтқан. Ал адамға бір тәулікте тұрмысқа 400 л су қажет. Ондай суды 20-25 айқұлақ тазалай алады. Көптеген су омыртқасыздары жыртқыштар (инеліктер, қоңыздар, кандалалардың дернәсілдері) әлсіз немесе өліп қалған жәндіктермен қоректенеді.