Уровни сапробности и трофности вод

Уровень сапробности	Ступень трофности	Ведущие организмы из числа инфузорий
Полисапробный: очень сильное органическое загрязнение, мало кислорода, много бактерий; видовой состав беден, численность особей высокая	Политрофная: очень большой избыток питательных веществ (гниющие воды)	Caenomorpha, Colpidium, Epalxella, Lacrymaria, Metopus, Vorticella
ά-мезосапробный: значительное органическое загрязнение, мало кислорода, видовой состав богат, численность особей высокая	Эвтрофная: много питательных веществ, много фотосинтезирующих протистов	Carchesium, Chilodonella, Paramecium, Urocentrum
β-мезосапробный: слабое органическое загрязнение, много кислорода; видовой состав богат	Euplotes, Halteria, Spirostomum, Stentor
Олигосапрробный: чистая, богатая кислородом вода; видовой состав беден, численность особей низкая	Олиготрофная: мало питательных веществ	Dileptus, Strobilidium, Thuricola

При загрязнении водоема в нем изменяются физико-хими­ческие условия. При этом одни формы гидробионтов поги­бают, другие получают преимущества для свободного разви­тия, и в результате происходит смена биоценоза на загрязнен­ном участке. Многие гидробионты способны развиваться только в воде определенного качества, и поэтому обнаружи­вают четко выраженную приспособленность к определенным зонам загрязнения.

Полисапробная зона (р) характеризуется большим содержанием нестойких органических веществ и наличием продуктов их анаэробного распада. В воде в изобилии при­сутствуют белковые вещества. БПК (биологическое потребление кислорода) составляет десятки миллиграммов на литр. Фотосинтез отсутствует. Кислород может поступать в воду только за счет атмосферной реаэрации, и так как он пол­ностью потребляется на окисление в поверхностных слоях, то в воде он практически не обнаруживается. Вода содержит метан и сероводород.

Для этой зоны характерно наличие большого числа сапрофитной микрофлоры, представленной сотнями тысяч и даже миллионами клеток в 1 мл. В донных отложениях кислород отсутствует, содержится много орга­нического детрита, протекают восстановительные процессы, железо находится в форме FeS. Ил имеет черную окраску с запахом сероводорода. В этой зоне в массе развиваются растительные организмы с гетеротрофным типом питания: сапрофитные бактерии, нитчатые бактерии, серные бактерии, из простейших – инфузории, бес­цветные жгутиковые (рис. 4).

Рис. 4. Организмы полисапробной зоны: 1 – 11 – нитчатые бактерии; 12 – 14 – жгутиконосцы; 15 – 23 – инфузории

Альфа-мезосапробная зона (а – т). В этой зоне начинается аэробный распад органических веществ с образованием аммиака, содержится много свобод­ной углекислоты, кислород присутствует в малых количест­вах. Метан и сероводород отсутствуют. Количество загряз­нения, определяемого по БПК, все еще очень велико: десятки миллиграммов на литр. Количество сапрофитных бактерий со­ставляет десятки и сотни тысяч в 1 мл.

В воде и донных отложениях протекают окислительно-восстановитель­ные процессы; железо трехвалентное и двухвалентное, ил сероватой окраски. В а – т зоне развиваются ор­ганизмы, обладающие большой выносливостью к недостатку кислорода и большому содержанию углекислоты. Пре­обладают растительные организмы с гетеротрофным и миксотрофным питанием. Отдельные организмы имеют массовое развитие. Обильно развиваются нит­чатые бактерии, грибы, водоросли. Из животных организмов обильны обрастания сидя­чими инфузориями (Carchesium), встречаются коловратки, много окрашенных и бесцветных жгутиковых (рис. 5).

Рис. 5. А льфа-мезосапробные организмы: 1 – 3 – бактерии; 4 – одноклеточная водоросль; 5 – 6 – многоклеточные водоросли; 7 – 13 – инфузории

Бета-мезосапробная зона (β – m) отмечается в водоемах, почти освободившихся от нестойких органических веществ, распад которых дошел до образования окисленных продуктов (полная минерализация).

Количество сапрофит­ных бактерий составляет тысячи клеток в 1 мл и резко уве­личивается в период отмирания водной растительности. Кон­центрация кислорода и углекислоты сильно колеблется в те­чение суток, в дневные часы содержание кислорода в воде доходит до пресыщения, и углекислота может полностью ис­чезать. В ночные часы наблюдается дефицит кислорода в воде.

В иле много органического детрита, интенсивно про­текают окислительные процессы, ил желтой окраски.

В этой зоне большое разнообразие животных и растительных орга­низмов. В массе развиваются растительные организмы с автотрофным питанием, наблюдается цветение воды многими представителями фитопланктона. В обрастаниях обычны зеленые нитчатки и эпифитные диатомеи; в иле – черви, ли­чинки хирономид, моллюски (рис. 6).

Рис. 6. Бета-мезосапробные организмы: 1 – 3 – нитчатые бактерии; 4 – зеленые водоросли; 5 – 6 – водоросли; 7 – 8 – жгутиковые; 9 – 10 – инфузории; 11 – 12 – водоросли; 15 – кольчатые черви: 18 – 19 – грибы

Олигосапробная зона (о) характеризует практи­чески чистые водоемы с незначительным содержанием не­стойких органических веществ и небольшим количеством про­дуктов их минерализации.

Содержание кислорода и углекислоты не претерпевает заметных колебаний в дневные и ночные часы суток. Цветение водорослей, как правило, не на­блюдается. В донных отложениях содержится мало органиче­ского детрита, автотрофных микроорганизмов и бентосных животных (червей, личинок хирономид и моллюсков).

Пока­зателями большой чистоты воды в этой зоне являются неко­торые красные водоросли и водные мхи (рис. 7).

Рис. 7. Олигосапробные организмы: 1, 2, 3, 6, 10, 13, 14 – водоросли; 4, 8, 12 – инфузории; 7 – кишечнополостные; 11 – личинка

По мере развития процесса биологического самоочищения возрастает видовое разнообразие, но численность каждого отдельного вида уменьшается:

• в олигосапробной зоне разнообразие видов достигает максимума, зато численность отдельных видов невелика.

• для полисапробной зоны характерны небольшое число видов и очень высокая численность каждого отдельного вида.

Система сапробных организмов полностью отвечает экологическому принципу Тинеманна: «Чем больше условия существования данного местообитания отличаются от оптимальных для большинства видов, тем беднее по видовому разнообразию становится биоценоз и тем характернее и многочисленнее – каждый отдельный вид» (Основы экогеологии…, 2004).

Система Кольквитца и Марссона сразу получила широкое распространение и была использована для оценки санитарного состояния водоемов, особенно в Европе и России. В нашей стране создалась школа санитарных гидробиологов (Я. Я. Никитинский, Г. И. Долгов, С. Н. Строганов, С. М. Вислоух и др.), успешно применявших и развивавших систему санитарно-биологического анализа, т. е. состояние водоема определялось на основе животных и растительных организмов.

Кольквитц и Марссон подчеркивали, что основное значение следует придавать не отдельным видам, а биоценозам, т. е. сообществу показательных организмов.

Очень чистые водоемы практически не несут следов воз­действия человека. В России к таким водоемам могут быть отнесены многие озера и реки Сибири, севера Дальнего Востока, а на европейской территории – Ладожское и Онежское озера, Рыбин­ское водохранилище, некоторые северные реки. В этих водое­мах насыщение воды кислородом достигает 95 %, БПК не пре­вышает 1 мг/л, а взвешенные вещества – 3 мг/л. Вода в очень чистых водоемах пригодна для всех видов водополь­зования.

Водоемы, относимые к категории чистых, по химическим показателям почти не отличаются от очень чистых, но следы влияния деятельности человека проявляются, прежде всего, в увеличении количества сапрофитной микрофлоры в воде. Воды водоемов второго класса также пригодны для всех видов водопользования.

Умеренно загрязненные воды характеризуются повышен­ным содержанием органических веществ, ионов хлора и солей аммония. Они несут в себе признаки загрязнения поверхност­ным стоком и бытовыми водами. Умеренно загрязненные воды после соответствующей очистки пригодны для хозяйст­венно-питьевого использования, разведения некоторых видов рыб и для прочих видов водопользования.

К категории загрязненных отнесены реки и озера, природные свойства которых значительно изменены в результате поступления в них сточных вод. В зимний период при обра­зовании ледяного покрова на загрязненных участках водоема могут создаваться анаэробные условия. Загрязненные воды не пригодны для питьевого, хозяйственно – бытового и спортив­ного назначения, а также для рыбоводства. Они могут быть использованы, да и то с ограничениями, в некоторых произ­водственных процессах, для орошения и судоходства. В стра­нах Западной Европы, при остром дефиците воды, загряз­ненные воды используют для хозяйственно-питьевого назна­чения, применяя при этом сложные способы очистки.

В грязных и очень грязных водоемах природные свойства воды сильно изменены. В летний период вода этих водоемов издает неприятные запахи. Повышенное содержание агрес­сивной углекислоты и сернистых соединений в воде грязных водоемов оказывает вредное воздействие на обшивку судов и портовые сооружения, вследствие чего эти водоемы огра­ниченно пригодны для судоходства. Для орошения воды грязных водоемов могут быть использованы с ограничениями, не под все культуры.

Для оценки степени загрязнения водоема необходимо пользоваться средними данными, собранными в период наиболее критического состояния водоема. Например, наимень­шая концентрация растворенного кислорода наблюдается летом или в период ледостава, температура наиболее высо­кая – летом. По многим показателям наиболее неблагоприят­ные условия создаются зимой. Пока­затели в этот период и принимаются за основу при оценке степени загрязненности водоема.

Дата добавления: 2014-11-06