CC BY
21Использование биотических индексов IMC и QIMC для оценки экологического состояния водотоков горного и предгорного кластера на примере рек на территории большого Сочи
О)
о
сч
сч
OI
о ш m
X
<
m О X X
Горбунова Татьяна Львовна
научный сотрудник, Лаборатория экономики природопользования и экологии, Институт Природно-технических Систем (ИПТС) филиал в г.Сочи, tatianashaw@mail.ru
В работе показана возможность использования биотического индекса MCI (Macroinvertebrate Community Index) и его производного QMCI (Quantitative Macroinvertebrate Community Index), основанных на изменении биоразнообразия и структуры сообществ макрозообентоса водотоков рит-рали, на реках горного и предгорного кластера Северозападного побережья Черного моря в районе большого Сочи. MCI и QMCI были разработаны и опробованы для регионов, расположенных в сходных с исследуемой территорией климатических и экологических условиях. Полученные в ходе работы значения биотических индексов сравнивались со значениями широко используемых в РФ и Европе индекса сапробности и биотического индекса Вудивиса и анализировались в совокупности с данными гидрохимических и гидрологических параметров. Установлено, что индикаторная чувствительность к изменениям качества среды индекса QMCI сравнима с показателями индекса сапробности и значительно выше чувствительности биотических индексов Вудивиса и MCI. При этом, этот метод может быть адаптирован к различным пресноводным биотопам и предполагает, при необходимости, введение сезонных коэффициентов. Биотический индекс QMCI на данном этапе исследования показал себя как эффективный биоиндикатор качества водной среды, который может быть использован в специфических условиях региона.
Ключевые слова: биотический индекс, макрозообентос, биоиндикаторы, речные экосистемы, ритраль, антропогенное воздействие
Введение
В настоящее время действующая программа экологического мониторинга вод суши на исследуемой территории, включает в себя только определение основных физико-химических параметров воды и ряда загрязняющих веществ. Однако, широкое многообразие поступающих в водоем загрязнителей и специфичность внутренних процессов в природных средах обусловливают миграцию и трансформацию веществ, эффект от которых сложно идентифицировать, используя исключительно физико-химические методы. Использование гидробиологических методов, основанных на изменениях в водных организмах и их сообществах, отражают комплексное воздействие различных биотических и абиотических факторов на поверхностные воды, позволяет прогнозирование возможных изменений качества водной среды для разработки научно обоснованных рекомендаций по улучшению состояния этих объектов [1, 145-150], [2, 92-94], [3, 235-248].
Примером использования биоиндикаторов в качестве национальных показателей здоровья речных экосистем служит использование Индекса Сообщества Макробеспозвоночных (Macroinvertebrate Community Index, MCI) и его производного Количественного Индекса Сообщества Макробеспозвоночных (QMCI -Quantitative Macroinvertebrate Community Index) в Новой Зеландии и Австралии, Африке, а также некоторых штатов Америки. Эти параметры базируются на чувствительности некоторых систематических групп речного макрозообентоса к загрязнению.
Апробация этих параметров представляет интерес для изучения рек черноморского побережья Кавказа, так как они разрабатывались для сходных с исследуемым регионом условий: субтропический климат, горные территории, типология рек и хозяйственная деятельность территорий [4], [5, 100-110],[6, 19-24], [7, 44-46]. Для апробации биотических индексов MCI и QMCI были выбраны реки на территории большого
Сочи с биотопами, характерными для горных водотоков и уникальной фауной сообщества макрозообентоса.
Индексы имеют несколько модификаций, что позволяет адаптировать их к различным донным субстратам и сезонным изменениям структуры исследуемого сообщества гидробионтов [8, 47], [9, 7-10], Индекс Сообщества Беспозвоночных может представлять собой надежный, относительно несложный и недорогой инструмент оценки качества водной среды и быть рекомендован для программы мониторинга рек Черноморского побережья.
В 2016-2017 гг. совместно с лабораторией СЦГМС ЧАМ было проведено исследование рек на территории большого Сочи, включающее как гидрохимический анализ, так и биологические методы оценки состояния сообществ макрозообентоса. Цель данной работы - апробирование новых методов биологической индикации, основанных на характеристиках биоразнообразия сообществ макрозообентоса, для рек горного типа на примере водоемов сочинского побережья и изучение влияния на них локальных биотических и абиотических факторов.
Такой подход к выбору методов экологической оценки качества водных объектов на данной территории применяется впервые. Использование интегральных биологических индикаторов, принятых в мировой практике и отвечающих требованиям предъявляемых к национальным индикаторам качества водной среды, в регионе с интенсивным развитием рекреационно-курортной деятельности обеспечит возможность сравнения экологических показателей его водных объектов на мировом уровне.
Материалы и методы
Отбор и гидрохимические исследования проб воды проводились в 2016-2017гг. в соответствии с действующими аттестованными методиками измерений РД 52.24 [10, 1-26]. Методы биологического анализа, использованные в этой работе, основываются на анализе видового состава бентоса и перифитона, так как при значительных скоростях течений горных рек сообщество планктона обычно представлено незначитель-но[11, 161].
Для обеспечения сопоставимости данных гидрохимического и гидробиологического анализов места и время отбора проб макрозообенто-са на шести основных станциях были привязаны к многолетним точкам наблюдения СЦГМС ЧАМ, утвержденных на федеральном уровне: реки Лаура, Мзымта, Хоста, Сочи - устье и район Пластунка, выше городской черты, и Псезуапсе. В дополнение были отобраны гидробиологические пробы на водных объектах сочинского побережья, не включенных в список регулярного
фонового мониторинга Гидрометеорологической службы: участки рек Лаура, Мзымта, Сочи и Псезуапсе выше станций рутинного фонового мониторинга, для того, чтобы иметь возможность изучения условий водоемов вне интенсивного антропогенного влияния жилых поселений и туристических объектов. Все эти станции характеризовались типичным для горных рек каменистым донным субстратом и быстрым течением.
Отбор гидробиологических проб осуществлялся в соответствии с Руководством по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений [8, 52-58]. В лаборатории организмы зообентоса и перифитона определялись, после чего просчитывалась численность каждого вида и общая численность организмов в пробе [12].
На основании полученных данных рассчитывались сапробный индекс по Пантле и Букку в модификации Сладечека и биотический индекс Вудивисса. Для определения показателей толерантности каждой таксономической группы гидробионтов, определенной в пробах, был применен процесс Чессмена и Старка [13, 160-168], [14, 128-129], [15, 3-52]. В отличие от метода Пантле и Букка в модификации Сладечека, подход, предложенный Чессменом, позволяет определение индекса толерантности к загрязнению не только для отдельных видов, но и для таксономических групп, когда это целесообразно. Это делает данный метод более удобным для внедрения в практику лабораторий рутинного мониторинга среды, а также позволяет его относительно быструю адаптацию к использованию для оценки водоемов различных типов.
Встречаемость организмов каждой таксономической группы просчитывалась на участках водоемов исследуемого региона с различной степенью загрязнения. При этом за основу взята шкала Чессмена с градацией уровней загрязнения от 1 (чрезвычайно загрязненная) до 10 (очень чистая, соответствующая уровню ксено-сапробной зоны по Пантле и Букку). Было определено соответствие каждого уровня загрязнения шкалы Чессмена определенной зоне са-пробности (Таблица 1).
Таблица 1
Соответствие уровней загрязнения шкалы Чессмена зонам сапробности
Уровни шкалы загрязнения по Чессмену 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Зоны сапробности >4 3,5 -4 3-3,5 2,5-3 2-2,5 1,5-2 1-1,5 0,5-1 0,2-0,5 0
На основании полученных значений толерантности обнаруженных таксонов рассчитывался индекс MCI по формуле 1 и его производное QMCI
х
X
о
го А с.
X
го m
о
ю 2
M О
О)
о
CS
CS Ol
о ш m
X
3
<
m О X X
(формула 2), принимающее во внимание численность организмов данного таксона в пробе, t-f
MCI = У а
>1 / S х 20 , (1)
где S - общее количество видов в пробе; a - значение толерантности каждого таксона пробы (Таблица 2)
QMCI = (У Ins а)1
1=1 /N, (2)
где S - общее количество видов в пробе; n - численность таксона в пробе; a - значение толерантности каждого таксона пробы (Таблица 2);
N - общая численность организмов в пробе. Значения индексов IMC и QMCI оценивались по шкале Старка адаптированной Райтом-Стоу и Витербургом [15, 39-42], [16, 164-171] (Таблица 2). Эти показатели сравнивали со значениями сапробного индекса и индекса Вудивисса.
3. Характеристика состояния речных сообществ макрозообентоса
Выявлено, что только на трех станциях отбора среднегодовые значения биотических индексов соответствовали характеристике очень чистых водоемов или олиго- ксеносапробной зоне: р. Лаура, 1 км выше комплекса точки слияния с р. Ачип-се (1км выше фоновой станции), р. Мзымта 1 км выше моста в пос. Роза Хутор и р. Псезуапсе, выше пос. Татьяновка (Сапробные индексы - 1,21, 1,41 и 1,08; индексы Вудивисса - 9,7, 9,5 и 10; MCI - 129,6, 122,7 и 136; QMCI - 6,6, 6.3 и 6,4 соответственно). Эти участки не входят в утвержденный перечень станций СЦГМС ЧАМ, поэтому данные гидрохимических анализов проб этих станций отсутствуют (Таблица 3).
Значения индексов MCI, QMCI и индекса Вудивисса для реки Лаура указывают на отличное качество водной среды этого водоема, что соответствует ксеносапробной зоне, то время как индекс сапробности характеризует их лишь как олигосапробные (чистые) водоемы. Для реки Мзымта все показатели соответствуют зоне оли-госапробности, кроме индекса Вудивисса, который относит данную пробу к очень чистым. Река Псезуапсе на данном участке относится к ксено-сапробным, очень чистым водоемам, в соответствии с показателями индекса Вудивиса и MCI, тогда как значения индекса сапробности и QMCI относят эту пробу к олигосапробной зоне (хорошее качество среды) (Таблица 3).
Следующая группа исследуемых участков рек, также соответствующая характеристике ри-трона, расположена на территориях, подверженных антропогенному влиянию, в основном, воздействию сбросов бытовых сточных вод поселений, туристических объектов и ливневых смывов с дорог (Таблица 3). К ней относятся 6
исследуемых объектов: участок р. Лаура напротив кордона Лаура, р. Мзымта ниже железнодорожного моста в Адлере, р. Хоста пост СЦГМС ЧАМ в пос. Хоста, р. Сочи пост СЦГМС ЧАМ в пос. Пластунка (верхнее течение) и выше моста КСМ (среднее течение), р. Псезуапсе устье.
Таблица 2
Таблица индексов толерантности для рек на территории
№ Таксон макробеспозвоночных Индекс толерантности Коэффиц. Вариаций
Insecta
Tricoptera (Ручейники)
1 Ecnomus tennelis 6,9 0,07
2 Glossoma capitatum 7 0,08
3 Grammotalius manistee 5,8 0,14
4 Hydropsych angustipensis 5,9 0,15
5 Hydropsych pellucidilla 5,8 0,16
6 Hydroptila femoralis 5,7 0,02
7 lImnephilus dicipiens 6,6 0,03
8 lImnephilus rombicus 6,7 0,09
9 Oxiethira sp 6,7 0,07
10 Rhyacophila sp. 6,5 0,11
11 Silo proximus 6,8 0,03
Ephemeroptera (поденки)
1 Baetis rhodani 6,4 0,07
2 Caenis makrura 6 0,17
3 Cloeon sp. 6 0,12
4 Ecdonurus sp. 6,2 0,11
5 Epeoprus sp. 6,9 0,09
6 Ephemerella ignita 6,2 0,15
7 Heptagenia sulphurea 6,2 0,12
8 Leptophlebia sp. 6,3 0,11
9 Rhithrogena sp. 7,2 0,03
Plecoptera (веснянки)
1 Chloroperla sp. 6,8 0,11
2 Leuctra fusca 6,1 0,1
3 Nemoura sp. 6,8 0,09
4 Perla caucasica 7,3 0,07
5 Perla marginata 6,9 0,04
Diptera (Двукрылые)
1 Blepharocera armenica 6,7 0,1
2 Blepharocera fasciata 6,9 0,02
3 Chironomus plumosus 4 0,22
4 Criptochironomus sp. 6,2 0,04
5 Diamesa mirifor 6,8 0,08
6 Liponeura sp. 7,4 0,04
7 Oxicera sp. 7 0,09
8 Psychoda sp. 3,5 0,27
9 Simulium caucasicum 6,8 0,05
10 Simulius ornatum 5,9 0,06
11 Tabanus sp. 4,3 0,13
Odonata (стрекозы)
1 Coenagrion sp. 6 0,12
Crustacea (ракообразные)
Amphipoda
1 Asellus aquatis 4,1 0,18
Mollusca
Gastropoda (Брюхоногие моллюски)
1 Limnea auricularis 4,8 0,11
2 Limnea stagnalis 5,5 0,07
3 Ancylus fruviatilis 6,2 0,14
4 Physa fontinalis 4,6 0,2
Bivalvia (Двустворчатые моллюски)
1 Unio Fontinalis 4,7 0,05
Annelida
Hirundinea (пиявки)
1 Helobdella stagnalis 4,5 0,11
2 Haemopis sanguisuga 4,8 0,1
Oligochaeta (малощетинковые черви)
1 Tubifex tubifex 2,2 0,04
Таблица 3
Река или ее участок Средние значе миним ния би альны отичес и макс <их инд имал ьн ексов ых урс с указа звней ние их
Лаура, 1 км выше комплекса Газпром 1,21 1,46 авг. 9,7 9 авг. 129,6 120,7 авг. 6,6 6,4 авг.
Лаура, корд. Станция СЦГМС ЧАМ 1,53 2,0 авг. 7,9 7 летн. мес. 121,1 83.7 авг. 6,2 5,6 летн. мес.
Мзымта 1 км выше моста в п. Роза Хутор 1,41 1,55 авг. 9,5 9 авг. 122,7 121авг 6,3 6,2 авг.
Мзымта мост,усть е, станция СЦГМС ЧАМ 1,66 2,0 июль 7 06.июл 117,9 107,8 июль 6 5,6 июль
Хос- та,устье, станция СЦГМС ЧАМ 1,87 2,17 июль 6,6 6 летн.м ес. 118,2 112 июль 5,8 5,3 летн.м ес.
Сочи, Пласту нка, станция СЦГМС ЧАМ 1,55 1,82 сент. 7,8 7 авг.-сент. 123,2 110,9 сент 6,1 5,7 летн.м ес.
Сочи, мост КСМ, ср. течение 2,12 2,22 авг. 7 6 авг. 113,6 110 авг 5,5 5,2 авг.
Сочи, устье, станция СЦГМС ЧАМ 2,41 2,8 авг. 5,3 4 летн.м ес. 95,6 81,5 авг. 4,7 4,2 авг.
Псезуапсе выше п. Татьянов-ка 1,08 ед. отбор август 10 ед. отбор -август 136 ед. отбор август 6,4 ед. отбор -август
Псезуапсе устье, станция СЦГМС ЧАМ 1,78 2,45 сент. 6,9 5 летн.м ес. 118,3 110,3 сент. 5,8 5 сент.
Примечание: чем выше значение индекса сапробности, тем более загрязнен водоем; в противоположность, чем выше значения индексов Вудивисса, MCI и QMCI, тем чище водная среда
Станции на реках Лаура и Сочи в пос. Пла-стунка приняты СЦГМС ЧАМ как фоновые. Однако исследуемый участок нижнего течения реки Лаура располагается в зоне функционирования крупных олимпийских и туристических объектов, инфраструктура которых значительно расширилась в результате проведения зимних Олимпийских игр 2014 года. На реку оказывается значительная антропогенная нагрузка, связанная с освоением новых территорий на водосборных площадях рек. По данным лаборатории СЦГМС ЧАМ, река Лаура характеризуется как «слабо загрязненная», класс чистоты - 2, что свидетельствует о продолжающемся после олимпийского строительства воздействии внешних факторов [18]. Среднегодовое значение индекса сапробности для этого участка (1,53) от-
носит ее к категории p-мезосапробным (умеренно загрязненным) водоемам. В то же время, значения индексов Вудивиса (7,9), MCI (121,1), QMCI (6,2) характеризуют водную среду на этом участке как чистую, хорошего качества. Наблюдались значительные колебания значений индексов MCI и QMCI в течение года, достигающих худших значений в летнее время (MCI- 85,7, QMCI - 5,6), что характеризует данный участок в летнее время как умеренно-загрязненный.
Среднегодовой индекс сапробности в пробах р. Сочи - Пластунка (1,55) характеризует ее как слабо загрязненную, показатели индексов Вуди-виса (7,8) и MCI (123,3) относят этот участок к чистым, а значение индекса QMCI (6,1) указывает на пограничное состояние качества среды между хорошим и удовлетворительным (соответствующим слабому загрязнению р-мезосапробной зоны). По данным ЦГМС ЧАМ в 2016 и 2017 гг. в пробах станции р.Сочи - Пластунка отмечались превышение показателей БПК (до 1.5 ПДК), взвешенных веществ (до 2 ПДК), устойчивые превышения содержания железа (до 3 ПДК) и нефтепродуктов (до 2 ПДК). Река Сочи на этом участке характеризуется по системе службы Росгидрометеорологии как «слабо загрязненная» [17]. В настоящее время на реку оказывается антропогенная нагрузка от неочищенных хозяйственно-бытовых сточных вод поселений и туристических объектов и смывами с территорий водосбора. Это воздействие увеличивается в период курортного сезона.
Исходя из данных исследования, в настоящее время характеризовать эти участки рек как фоновые неоправданно.
Для определения степени антропогенного воздействия на реку Сочи были отобраны пробы на двух станциях, располагающихся ниже по течению от участка Сочи -Пластунка. Станция отбора проб выше моста КСМ не входит в перечень программы мониторинга СЦГМС ЧАМ, и включена в данную работу как промежуточная между участком, принятым как фоновый, и устьем реки. Отмечалось значительное заиление субстрата и обильные слизистые обрастания, особенно в летнее время. Среднегодовые показания индекса сапробности и индекса QMCI (2,12 и 5,5 соответственно) относят этот участок к умеренно загрязненным (p-мезосапробная зона) с удовлетворительным качеством среды по Чессмену и Старку. Среднегодовой индекс Вудивисса (7) и MCI (113,7) характеризуют его как чистый. Однако, в летний период, по всем показателям качество среды показано как удовлетворительное (умеренное загрязнение).
Станция на р. Мзымта в г. Адлер ниже железнодорожного моста отражает комплексное антропогенное влияние, которому подвержена река, от поселений и курортов в пос. Красная
х
X
о
го А с.
X
го m
о
ю 2
M О
О)
о
сч
сч
OI
о ш m
X
3
<
m О X X
Поляна и Роза Хутор до сельскохозяйственных и урбанизированных территорий в ее нижнем течении. Вода р. Мзымта на этом участке оценивается службой Росгидрометеорологии как «слабо загрязненная». Значение среднегодового сапробного индекса (1,66) относит данный участок реки к p-мезосапробной зоне, в то время, как средние значения других индексов (Ву-дивисса- 7, MCI - 117,9, QMCI- 6), определяют данный участок как чистый. В течение года наблюдались значительные колебания значений количественных гидробиологических показателей. Индекс сапробности (2,0), Вудивиса (6), MCI - (101,8), QMCI - 5,6 были минимальны в июне, что характеризует состояние среды данного водоема в этот период как удовлетворительное, соответствующее умеренному загрязнению и p-мезосапрбной зоне. Ухудшение показателей гидрохимических анализов в июне, в частности чрезвычайно высокое содержание взвешенных веществ, в июне соответствует показаниям гидробиологического анализа.
Статус устьевого участка реки Псезуапсе оценивался системой службы Росгидромета как пограничный между «условно чистой» и «слабо загрязненной». Среднегодовой индекс сапроб-ности (1,78) характеризовал реку на данном участке как умеренно загрязненную, соответствующую p-мезосапробной зоне. Индексы Вудивисса (6,9) и MCI (118,3) относили данный участок водоема к «чистым». Однако, индекс Вудивисса в период летней межени снизился до 5, что также характеризовало водоем как умеренно загрязненный. Значения среднегодового индекса QMCI (5,8) оценивали качество водной среды на исследуемом участке как пограничные между «хорошими» и «удовлетворительными» -соответствующими p-мезосапробной зоне по Пантле и Букку.
Река Хоста, характеризующаяся как «загрязненная», в ходе данного исследования изучалась только на станции рутинного мониторинга СЦГМС ЧАМ на ее устьевом участке. В нижнем течении река проходит через пос. Хоста и подвержена влиянию сбросов не очищенных хозяйственно-бытовых сточных вод и ливневой канализации. Отмечалось сильное заиление каменистого донного субстрата. Река Хоста характеризуется как умеренно загрязненный р-мезосапробный водоем по показаниям индексов сапробности (1,87), индекса Вудивисса (6,6) и QMCI (5,8). Наихудшие показатели качества водной среды на этом участке были определены в июле. Индекс MCI характеризовал данный участок водоема как удовлетворительный.
Устьевой участок реки Сочи характеризуется системой службы Росгидромета как «загрязненный». Долина р. Сочи в среднем и нижнем течении густо заселена, река протекает через ряд
крупных населенных пунктов и центральную часть города. Река подвержена влиянию нечищеных хозяйственно-бытовых стоков и ливневой канализации. Кроме того, в нижнем течении река Сочи частично зарегулирована, что препятствует ее естественному самоочищению. В устьевой зоне реки обнаружены массивные иловые отложение. Биотоп устья реки Сочи существенно отличается от описанных выше сообществ ритрали, в том числе и от участков той же реки выше по течению (Таблица 2).
Основными загрязняющими веществами для вышеописанных участков водоемов являются превышение по бихроматной окисляемости и БПК (в 2-3 раза), нефтяные углеводороды (до 2 ПДК), взвешенные вещества (до 400 мг/л после выпадения осадков), железо (до 3 ПДК), цинк (до 9 ПДК), медь (до 6 ПДК), алюминий (2,5 ПДК) [17]. Среднегодовые показатели индексов сапробности (2,41), Вудивисса (5,3), MCI (95,6) характеризуют этот участок реки как умеренно загрязненный, соответствующий р-мезосапробной зоне, а среднегодовой индекс QMCI (4,7) относит его к неудовлетворительным. Все биотические индексы показывают их худшие значения в августе, когда по всем показателям река относится к загрязненной, а-мезосапробной зоне.
4. Анализ и сравнение показателей биотических индексов
Биотические индексы MCI и QMCI изначально были предложены для определения уровня эфтрофикации в водоемах с каменистым грунтом, в которых обычно наблюдается значительное разнообразие таксономических групп макро-зообентоса чувствительных к загрязнению органикой [18, 57-63]. Позже были разработаны модификации этих индексов для других типов водоемов [19, 44-46]. В данном исследовании эти индексы были опробованы для наиболее типичных типов водоемов на территории большого Сочи - горных реках с каменистым дном и быстрым течением. Различия исследуемых участков рек между собой определены главным образом видами землепользования в зонах их водосборов, водностью рек и степенью заиления донного субстрата.
На участке р. Сочи устье индекс QMCI показал наибольшую из всех анализируемых параметров чувствительность к эфтрофикации. В то же время индекс MCI практически во всех пробах указывал на изменения среды позже, чем индексы сапробности и QMCI. Обычно значения индекса MCI по чувствительности были сравнимы с индексом Вудивисса. В пробах, где по результатам индекса MCI участок реки был отнесен к чистым, значения индекса QMCI и сапроб-ности указывали на проблему эфтрофикации водоема (Таблица 3).
Следует отметить, что значения индекса MCI реагируют на изменения среды значительно позже (1-2 месяца), чем показатели сапробности и QMCI. Это может объясняться тем, что численная структура таксонов гидробионтов, принимаемая во внимание при расчете QMCI, начинает изменяться раньше, чем видовой состав сообщества. В течение времени чувствительные к загрязнению виды замещаются более толерантными, что отражают снижение значений индексов MCI. Поэтому, для рутинного мониторинга более соответствует производный от MCI количественный индекс сообщества макробеспозвоночных (QMCI).
5. Заключение
Биотический индекс MCI и его модификация, учитывающая количественный состав пробы, QMCI, были впервые апробированы на реках горной ритрали черноморского побережья в качестве возможного индикатора состояния речной среды. Показатели этих биотических индексов сравнивались со значениями показателей, утвержденных и рекомендованных к использованию для мониторинга водных объектов службой Росгидромета.
Первоначально индексы MCI и QMCI были разработаны для водоемов горного и предгорного типа с каменистым дном. Однако, при необходимости, модификация расчета индексов и таблицы индивидуальной толерантности таксономических групп, могут быть разработаны для каждого значимого биотопа, учитывая его сезонную динамику. В отличие от индекса сапробности, при расчете индексов MCI и QMCI не всегда требуется приводить определение организмов до вида, что может снизить время камеральной обработки рутинных проб. Кроме того, таблицы индивидуальных индексов толерантности важных индикаторных таксонов могут пополняться новыми данными, включая редкие и эндемичные для региона группы и, что увеличит точность и чувствительность метода.
Установлено, что индекс QMCI показал большую чувствительности к изменениям, происходящим в составе сообществ речного макро-зообентоса, чем индекс MCI и Вудивисса. Его индикаторная чувствительность была сравнима с показаниями индекса сапробности. Индексы MCI и Вудивисса реагировали на происходящие изменения позже QMCI (обычно, с интервалом 1-2 месяца). Индекс Вудивисса, основанный, так же как и MCI исключительно на наличии или отсутствии чувствительных к загрязнению таксонов в сообществе без их количественной оценки, обычно используется только как экспресс-метод. В исследуемых водоемах, включая те, которые в настоящее время используются как фоновые, наблюдалось развитие устойчивой к
загрязнению водной фауны в летний период. В то же время, олигосапробные таксоны исчезают из сообществ полностью только при продолжающемся влиянии эфтрофицирующего фактора. Таким образом, изменение значений индексов Вудивисса и MCI наблюдается только в течении значительного времени воздействия фактора влияния.
Индекс QMCI, принимающий во внимание численность каждого определенного в пробе таксона-индикатора, при такой ситуации демонстрирует изменение своих значений, так как относительная численность олигосапробных организмов в пробах снижается, а плотность устойчивых к загрязнению гидробионтов растет. Следуя этим результатам, установлено, что биотический индекс QMCI обладает большей чувствительностью к изменениям среды водоемов и является более надежным биологическим индикатором, чем индексы Вудивисса и MCI, он также менее трудоемок, чем определение сапроб-ного индекса по методу Пантле и Бука. Таким образом, биотический индекс QMCI показал себя как эффективный индикатор качества водной среды, который может быть адаптирован к специфическим условиям региона.
Литература
1. Залихан-Будаева, Л. М. Методы гидробиологического анализа состояния поверхностных вод центрального Кавказа Сб. Приоритеты мировой науки: эксперимент и научная дискуссия. Материалы X международной научной конференции. 2016. - США, Северный Чарльстон (Южная Каролина) cc. 144 -154.
2. Горбунова, Т. Л. Биоиндикация в системе мониторинга состояния водной среды на территориях рекреационно-курортной специализации Успехи современной науки. 2017. Т.9, -№ 3. Cc. 8993.
3. Harding, J., Quinn, J., Hickey, C. Effect of mining and production forestry New Zealand stream invertebrates: ecology and implications for management New Zealand. Christchurch.2000. pp. 230-259.
4. New Zealand Ministry for the environment. Macroinvertebrate Community Composition (MCI) Электронный ресурс Ministry for the Environment. Government of New Zealand 24 August 2016. 2016. Режим доступа: www.lawa.org.nz, свободный (дата обращения 18.09.2017)
5. Collier, K. J. Wood decay rates and macroinvertebrate community structure along contrasting human pressure gradients (Waikato, New Zealand) New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research. 2014. №.48:1 pp. 97-111.
6. Olomukoro, J. O., Dirisu, A. Macroinvertebrate Community and Pollution Tolerance Index in Edion
x x О го А С.
X
го m
о
ю 2
M О
to
О)
о
сч
сч
OI
о ш m
X
3
<
m О X X
and Omodo Rivers in Derived Savannah Wetlands in Southern Nigeria Jordan Journal of Biological Sciences. 2014. Vol. 7:1 pp. 19-24.
7. Bennett, H. H. Development of an Invertebrate Community Index for an Alabama Coastal Plain Watershed Journal of the American Water Resources Association. 2004. № 40:1 pp. 43-51.
8. Абакумов В А 1983 Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений Государственный комитет СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды Л. Гидрометеоиздат cc 240
9. Stark, J. D., Phillips, N. Seasonal variability in the Macroinvertebrate Community Index: Are seasonal correction factors required? New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research New Zealand. The Royal Society of New Zealand. 2009. Vol. 43 pp. 8-11.
10. РД 52.24.309-2011 Организация и проведение режимных наблюдений за состоянием и загрязнением поверхностных вод суши. - Взамен Р 52.24.309. 2004; введ. 1 июня 2012.-Ростов-на-Дону. 2011. Гидрометеоиздат c 26.
11. Горбунова, Т. Л. Использование биоиндикаторов для оценки и мониторинга экологического состояния рек прибрежной зоны Черного моря Сб. Крым - эколого-экономический регион. Пространство ноосферного развития Материалы I Международного экологического форума в Крыму (г. Севастополь, июнь, 2017). 2017. Севастополь. Cc. 159-163.
12. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий: в 6-и т. 1997-2000 ред. С Я Цалолихин С.- Петербург. Наука.
13. Chessman, B. C., Growns, J. E., Kotlash, A. R. Objective derivation of macroinvertebrate family sensitivity grade numbers for the SIGNAL biotic index: application to the Hunter River system, New South Wales Marine and Freshwater Research. 1997. Vol. 48 pp 159-172.
14. Chessman, B.C. Family and species level biotic indices for macroinvertebrates of wetlands on the Swan Coastal Plain Western Australia Marine and Freshwater Research. 2002. № 53 pp. 919-930.
15. Stark. J. D. A macroinvertebrate community index of water quality for stony streams Water & Soil Miscellaneous Publication National Water and Soil Conservation Authority New Zealand. Wellington. 1985. № 87 c 53
16. Wright-Stow, A. E., Winterbourn, M. J. How well do New Zealand's stream-monitoring indicators, the Macroinvertebrate Community Index, and its quantitative variant, correspond? New Zealand Journal of Marine and Freshwater ResearchVol. 2003. 37 pp. 461-470
17. ФГБУ «ГХИ» Ежегодник качества поверхностных вод Российской Федерации.- 2016. 2016. [электронный ресурс] Режим доступа:
www.gidrohim.com, свободный (дата обращения 17.11.2017)
18. Stark, J. D. QMCI: a biotic index for freshwater macroinvertebrate coded abundance data New Zealand journal of marine and freshwater research. 1998. Vol. 32 pp. 55-66
19. Stark, J. D., Maxted. J. R. A biotic index for New Zealand's soft-bottomed New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research. 2007. Vol. 41(1) pp. 43-61
Biotic indices IMC and QIMC application for ecological state assessment of mountain and foothill clusters streams on the example of the rivers located on the territory of greater Sochi
Gorbunova T.L.
Institute of Technical and Natural Systems, branch in Sochi
This work covers aspects of using the biotic indices MCI (Macroinvertebrate Community Index) and its modification QMCI (Quantitative Macroinvertebrate Community Index), based on variations in macroinvertibrates communities' biodiversity and composition in the mountain and hill-foot cluster's rivers of North-Western Black sea coast in greater Sochi's area. MCI and QMCI were developed and tested for the regions, with similar to the studied in this research territory by its climatic and environmental conditions. Obtained during this work the biotic indices values were compared to the saprobe and Woodiwiss indices, which are widely used on the Europe and RF, and were analysed in complex with hydrochemical and hydrological parameters. There were determined that indication sensitivity of the QMCI to environment quality changes is comparable to the one of saprobe indices and significantly higher than sensitivity of the Woodiwiss and MCI indices. Herewith, this method can be adapted to different freshwater biotopes and allows, if necessary, the introduction of seasonal coefficients. Biotic index QMCI at this stage of the study proved to be an effective bioindicator of water quality, which can be used in specific conditions of the region.
Key words: biotic index, macro - benthic invertebrates, bioindicators, river ecosystems, ritral, anthropogenic impact
References
1. Zalikhan-Budaeva, L.M. Methods of hydrobiological analysis
of the state of the surface waters of the central Caucasus Sb. Priorities of world science: experiment and scientific discussion. Proceedings of the X International Scientific Conference. 2016. - USA, North Charleston (South Carolina) cc. 144 -154.
2. Gorbunova, T. L. Bioindication in the system of monitoring the
state of the aquatic environment in the territories of recreational and resort specialization Advances in modern science. 2017. V.9, -№ 3. Cc. 89-93.
3. Harding, J., Quinn, J., Hickey, C. Effects of mining and production of New Zealand. Christchurch.2000. pp. 230-259.
4. New Zealand Ministry for the environment. Macroinvertebrate
Community Composition (MCI) Electronic Resource Ministry for the Environment. Government of New Zealand August 24, 2016. 2016. Access: www.lawa.org.nz, free (appeal date 09/18/2017)
5. Collier, K. J. Wood decay rates and macroinvertebrate community structure along with human pressure gradients (Waikato, New Zealand). 2014. No. 48: 1 pp. 97-111.
6. Olomukoro, J. O., Dirisu, A. Macroinvertebrate Community and Polynomial Tolerance Index. Jordan Journal of Biological Sciences. 2014. Vol. 7: 1 pp. 19-24.
7. Bennett, H. H. Development of the Alabama Coastal Plain Watershed Journal of the American Water Resources Association. 2004. No. 40: 1 pp. 43-51.
8. Abakumov VA 1983 Guidance on the methods of hydrobiological analysis of surface waters and bottom
sediments USSR State Committee on Hydrometeorology and Environmental Control L. Hydrometeoizdat cc 240
9. Stark, J. D., Phillips, N. Seasonal variability in the Macroinvertebrate Community Index: Are seasonal correction factors required? New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research New Zealand. The Royal Society of New Zealand. 2009. Vol. 43 pp. 8-11.
10. RD 52.24.309-2011 Organization and conduct of regime observations on the state and pollution of surface waters of land. - Instead of R 52.24.309. 2004; enter June 1, 2012.-Rostov-on-Don. 2011. Hydrometeoizdat c 26.
11. Gorbunova, T. L. Use of bioindicators for assessing and monitoring the ecological status of rivers in the coastal zone of the Black Sea Sb. Crimea is an ecological and economic region. Space of noospheric development Materials of the I International Ecological Forum in Crimea (Sevastopol, June, 2017). 2017. Sevastopol. Cc. 159-163.
12. Determinant of freshwater invertebrates in Russia and adjacent territories: in the 6th and 1997-2000 ed. C I Tsalolikhin S.- Petersburg. The science.
13. Chessman, B.C., Growns, J.E., Kotlash, A.R. Objective derivation of the family signs and the Hunter River system, New South Wales Marine and Freshwater Research. 1997. Vol. 48 pp 159-172.
14. Chessman, B.C. Swan Coastal Plain Western Australia Family and Bacteria species. 2002. No. 53 pp. 919-930.
15. Stark. J.D. Water Contamination Authority New Zealand. Wellington. 1985. № 87 c 53
16. Wright-Stow, A.E., Winterbourn, M.Ch. New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research Vol. 2003. 37 pp. 461470
17. Federal State Budgetary Institution "GHI" Yearbook of the Quality of Surface Waters of the Russian Federation
18. Stark, J. D. QMCI: a biotic index for freshwater. 1998. Vol. 32 pp. 55-66
19. Stark, J. D., Maxted. J. R. A biotic index for New Zealand's soft-bottomed New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research. 2007. Vol. 41 (1) pp. 43-61
X X О го А С.
X
го m
о
ю 2
М О
to
