27.5.2017, 21:32
» » »

Вищі водні рослини як біоіндикатори навколишнього середовища


Найбільш повно розроблена методика індикації трофічної характеристики водних об'єктів – сапробності, для визначення якої складено спеціальні шкали, що використовуються в практиці гідробіологічних досліджень.

Закономірності історичного розвитку водної флори зводяться до декількох основних моментів. Низько мінералізовані водойми мають найбільш бідний видовий склад аквафлори: загальна кількість видів тут не перевищує 10. Переважають олігосапробні види: водяний мох (фонтиналис), полушник озерний. Вельми характерні для таких водойм очерет звичайний і глечики жовті. Біомаса гідрофітів низька. Такий тип водойм зустрічався переважно в пізньольодовиковий і в післяльодовиковий час – в ранньому голоцені.


Із зростанням рівня трофності відбувається збагачення складу водної флори β-мезосапробними видами. У рослинних співтовариствах домінуючими стають так звані Елодеїди: елодея канадська, широколисті рдесники, кушир, харові водорості. Найбільш багатий (до 60 видів) видовий склад гідрофітів і висока їх біомаса характерні для мезотрофних водойм. Озера такого типу з домінуванням кальціофільної рослинності мали широке поширення в антлантичний період голоцену.

Подальше збагачення лімноекосистем поживними речовинами в процесі їх еволюції призводить до зміни видового складу гідрофітів, до зникнення з рослинних угруповань β-мезосапробних видів і появи нових α-мезосапробних видів гідрофітів, наприклад вузьколистих рдестів. У високоевтрофних озерах переважає надводна і поверхнева рослинність, в якій широко представлені рослини з плаваючим листям. Загальне число видів знижується до 30-20. Переважаюче число сучасних озер належить до цього типу.
Структурна перебудова водних рослинних угруповань закінчується з утворенням сильно замулених водойм дистрофного типу, що відрізняються майже повною відсутністю в їх складі справжніх гідрофітів і широким поширенням заростей надводних рослин.

Багаторічні спостереження, виконані в лабораторії озерознавства, дозволяють вважати, що найбільш сприятливим чинником для формування гарної якості води при достатньому водообміні є заростання акваторії до 30-40% (залежно від типу водойм) при біомасі рослин до 1,5 кг повітряно-сухої речовини на 1 м2 заростей.

У той же час надмірний розвиток водної рослинності несприятливий для водойми і може бути причиною вторинного забруднення, особливо яскраво проявляється в мілководних штучних водоймах, створених для промислового і господарського водозабезпечення та риборозведення. Розкладання відмерлих рослинних залишків вимагає значної кількості розчиненого у воді кисню і може викликати замори риб.

Гідрофіти інтенсивно поглинають біогенні елементи, мінеральні та органічні речовини, накопичують іони важких металів та радіонукліди, виступають в ролі мінералізаторів і детоксикантів, а також біофільтрів пестицидів і нафтопродуктів. У заростях водних рослин осідає велика кількість принесених з водою мінеральних та органічних суспензій. Таким чином, гідрофіти є чудовим природним біофільтром, оберігають водну масу від забруднень і обмежують надмірний розвиток фітопланктону. Ця особливість дає можливість використовувати зарості гідрофітів для поліпшення якості води, що скидається у річки та водойми.

Ефективне використання фільтраційної функції гідрофітів – один з можливих шляхів зниження біогенного навантаження на водойми. В останні роки з'явилося багато публікацій про споруди, в основу яких покладено використання очищувальних властивостей спільнот гідрофітів. Очерет, рогіз і деякі інші види водних рослин використовуються для очищення і доочищення вод тваринницьких комплексів на спеціалізованих меліоративних системах і біоінженерних спорудах, а також на ставках-відстійниках.

У гідроекосистемах водні рослини виконують ряд життєво важливих тісно пов’язаних між собою екологічних середовищоутворюючих й середовищозахисних функцій: фільтраційну, окисну, мінералізаційну, детоксикаційну, біоцидну, акумуляційну (накопичення радіоактивних та інших елементів, важких металів) та ряд інших, які не лише формують й визначають якість вод у водоймах, але і визначають накопичення й кругообіг хімічних елементів в біоті й донних відкладеннях (метаболічна функція).

 

 


Здатність вищих водних рослин накопичувати речовини у концентраціях, що перевищують фонові показники, зафіксовані в оточуючому середовищі, обумовила їх використання в системі моніторингу й контролю стану оточуючого середовища. Гідрофіти тонко реагують на зміни середовища існування, в першу чергу гідрофізичних і гідрохімічних показників – температури, прозорості, кислотності, сольового та іншого хімічного складу води, хімічного складу і типу донних відкладень, забезпечення водойми біогенними речовинами тощо.

Гідрофіти характеризуються видоспецифічними відмінностями за концентрацією поглинутих хімічних елементів. Проявляються ці відмінності навіть на рівні органів і частин однієї і тієї ж рослини, залежать вони і від сезону року, фази розвитку рослини, тривалості її вегетації й т.д. Вільно плаваючі гідрофіти (ряска, жабурник, багатокорінник тощо) отримують елементи мінерального живлення переважно з води, тому інтенсивність накопичення того чи іншого елементу в них залежить в першу чергу від концентрації даного елементу у воді, а також від рН середовища. Висока поглинальна здатність водних рослин робить їх ідеальними тестовими об’єктами для кількісного і якісного визначення антропогенних хімічних навантажень на водойму, які відбуваються під час всього вегетаційного циклу.

Успішне застосування знаходять дикорослі фітотести зокрема з родини ряскових. Ряскові – найбільш дрібні квіткові рослини, при сприятливих умовах розмножуються цілорічно (переважно вегетативно). Інтенсивність фототаксису хлоропластів в листі ряски, яка визначається за зміною кількості хлоропластів в епістрофному положенні, можна розглядати як чутливий показник, який свідчить про ступінь забруднення елементів агроландшафту. Явище негативного фототаксису послугувало основою методу фітотестування. Завдяки цим перевагам ряску можна назвати "екологічною дрозофілою". Ряска мала (Lemna minor L.) і ряска трійчаста (Lemna trisulcs L.) чутливі до забруднення води при вмісті в ній до 10 мкг/мл іонів Ba, Cu, Mg, Fe, Co. На кожен забруднювач у видів ряски проявляється специфічна реакція. На мідь (0,1-0,25 мг/мл) листя реагує повним роз’єднанням з груп і зміною забарвлення з зеленої на блакитну; реакція проявляється через 4 години після впливу. На цинк (0,025 мг/мл) реакція виявляється в зміні забарвлення листя: з насичено зеленої до безбарвної, де зеленими залишаються лише точки росту; барій (0,1-0,25 мг/мл) викликає повне роз’єднання листя, відпадання коріння й зміна забарвлення з зеленої на молочно-білу; кобальт (0,25-0,0025 мг/мл) – повне припинення росту й втрата забарвлення.

Гідрофіти з плаваючим листям, що укорінюються, (глечики жовті, латаття біле і т.д.) окрім водної маси отримують значну частину хімічних елементів з донних відкладень. Наявність розвиненої кореневої системи й активного транспорту з коренів до листя дозволяє використовувати їх для визначення антропогенних хімічних навантажень, які відбулись протягом не лише поточного сезону (за хімічним складом листя), але і попередніх (за хімічним складом кореневища і коренів).

Повністю занурені гідрофіти, як ті, що вкорінюються, так і ті, що не вкорінюються, протягом вегетаційного сезону можуть змінювати джерела надходження хімічних речовин в свої тканини. Для рослин з потужною кореневою системою донні відкладення є основним джерелом надходження речовин при значній ролі водної маси. Для рослин, які не мають зв’язку з ґрунтом, джерелом надходження хімічних речовин в тканини є вода. Це підвищує ефективність їх використання в якості індикаторів антропогенної трансформації гідрохімічного режиму водойми при значному рівні забруднення водного середовища.

Узагальнено можна стверджувати, що рослини одного виду накопичують в тканинах тим більше хімічних елементів, чим більше їх міститься у воді в доступному для рослини вигляді.

Для індикації біогенного навантаження в першу чергу пропонується використовувати плаваючі на поверхні води, а також занурені у воду гідрофіти: ряску малу, жабурник звичайний, глечики жовті, штукенію гребінчасту і нитковидну, рдести курчавий, Фриза, стиснутий, елодею канадську, кушир темно-зелений, шовковники.

 

 

 

 

Валентина Кривоніс,
зав. відділом екології СЮН м. Шостки

 

 

Сергій Корніенко
Категорія: Біоіндикатори | (26.06.2012) Автор: |
Переглядів: 3715 | Рейтинг: 5.0/5| Оцінили: 4
Ім`я *:
Email *:
Код *: