CC BY
197
УДК 639.312:639.371.5:591.531.1
ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОБОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ В МОНИТОРИНГЕ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
©2009 И.Ю. Киреева Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, г. Киев
Представлены материалы по оценке эколого-санитарного состояния рыбохозяйственных водоемов на основе использования микробиологических показателей (численности тотального бактерио-планктона, морфологическому составу, количеству сапрофитов и олигокарбофилов).
Ключевые слова: мониторинг, микробиология, водные объекты
В условиях высокого антропогенного воздействия как на биосферу в целом, так и на отдельные «среды жизни» (гидросферу, литосферу, наземно-воздушную), возникла проблема их загрязнения, которая влечет за собой серьезное изменение параметров среды обитания, ухудшения ее экологического состояния, снижение численности и видового разнообразия живых организмов. Гидросфера получает двойной антропогенный удар: непосредственный (загрязнение водоемов и водотоков в результате сброса стоковых вод, включающие и токсичные вещества, аварий нефтяных танкеров, ацидификации, «цветение» и т. д.) и опосредствованный (через стоки из водосборной площади, подземных и грунтовых вод). К рыбохозяйственным водоемам предъявляется особые требования, поскольку в них решение проблемы качества воды для безопасности здоровья человека проходит за двумя ключевыми направлениями: качество воды и качество рыбы.
При оценке экологического состояния водоемов необходимо использовать основные и интегральные показатели качества воды, учитывать соответствующие реакции гидробионтов разных трофических уровней организации и разнообразные внутриводоемные процессы, которые происходят в толще воды в конкретных зонах (вода-атмосфера, вода-дно, вода-суспензия). Микроорганизмы еще с
Киреева Ирина Юрьевна, кандидат биологических наук, доцент кафедры гидробиологии. E-mail: [email protected]
прошлого века используются в качестве объекта, с помощью которых характеризуют санитарное состояние водоемов, качество воды, процессы самоочищения, так как они являются одними из наиболее информативных компонентов экосистемы, которые способны быстро реагировать на наименьшие смены в экологических условиях (Брагинский, Крайнюкова, 1989). Поэтому для определения степени загрязнения водоема, а также при оценке качества воды для рыбохозяйственных целей наряду с химическими и биологическими методами, применяют и бактериологический.
Целью наших исследований являлось изучение эколого-санитарного состояния рыбохозяйственных водоемов на основе использования различных микробиологических показателей: сезонной динамики тотального бактериопланктона, его морфологического состава, численности сапрофитных, в том числе и олиготрофных бактерий.
Объект исследования - производственные вырастные пруды с разным уровнем антропогенной нагрузки (технология кормления - экстенсивная, полуинтенсивная, интенсивная) на Чаганском рыбопитомнике Астраханской области.
В системе бактериологической индикации санитарного состояния вод из трех групп микробиологических показателей нами были выбраны две - основные и интегрированные. К основным относятся: общее количество водных бактерий, их морфологический состав, которые дают возможность судить о концентрации органического вещества в водоеме, а также
оценить его эколого-санитарное состояние. Интегрированными показателями функциональной активности бактериопланкто-на и эколого-санитарного состояния рыбо-хозяйственных водоемов являются индекс чистоты воды (К) и индекс трофности (I). Оба этих показателя рассчитывались нами по структурным характеристикам бактери-опланктона - его общей численности, числу гетеротрофных (сапрофитных) бактерий и числу олигокарбофилов. Индекс чистоты воды (К) по С.И.Кузнецову [1] - это отношение общего числа бактерий к числу ге-теротрофов [1]. Индекс трофности (I) по Н. А. Гавришовой [2] - это отношение числа олигокарбофильных бактерий, растущих на разбавленном МПА (1:10), к числу са-профитов, растущих на МПА.
Анализ полученных данных показал, что в начале вегетационного периода во
Морфологический состав бактерио-планктона был представлен кокками и палочками. Средние размеры палочек - 0,22,0 мкм, кокков - 0,6 мкм. В начале периода исследования доля кокковых форм составляла 76,3%, палочковидных - 11,5%,
всех обследованных водоемах количество тотального бактериопланктона отличалось незначительно и в среднем не превысило 819 млн. кл/мл (табл. 1). Динамика общей численности бактерий характеризовалась одновершинной кривой с пиком, приходящимся на август, когда вода в прудах сильно прогрелась, накопились остатки несъеденных кормов, что привело к накоплению неразложившегося органического вещества. Общая численность микроорганизмов колебалась от 0,7 до 19,8 млн. кл/мл при этом максимальное количество бактериопланктона наблюдалось в пруду с интенсивной технологией выращивания рыбы. По общей численности микроорганизмов пруды с полуинтенсивной и интенсивной технологией выращивания рыбы относились к категории грязных.
спор - 3,8%. По мере внесения кормов количество палочковидных бактерий возрастало и в среднем за сезон составило 66%. Кроме того, в составе бактериопланктона отмечалось наличие железобактерий (ОаНопеПо Гегги§еша) в количестве 0,1% от общего
Таблица 1. Микробиологические показатели санитарного состояния рыбохозяйственных водоемов (среднемноголетние)
Месяцы Бактерии, тыс. кл./мл К I
Общее число МПА МПА 1:10
П [руд № 1
VI 900,0 5,0 13,5 180,0 2,7
VII 9 995,0 127,0 320,0 78,7 2,5
VIII 15 975,0 450,0 770,0 35,5 1,7
IX 8 009,0 285,0 390,0 28,1 1,4
Среднее 8 720,0 216,7 360,0 80,5 2,0
П [руд № 2
VI 700,0 4,2 9,9 166,4 2,4
VII 11291,1 183,0 430,0 61,7 2,3
VIII 15001,0 560,0 730,0 26,8 1,3
IX 7 650,0 300,0 360,0 25,5 1,2
Среднее 8 660,5 261,8 382,3 70,1 1,4
П [руд № 3
VI 858,0 5,5 12,0 156,0 2,2
VII 14184,0 360,0 580,0 39,4 1,6
VIII 19802,0 870,0 770,5 21,1 0,9
IX 16443,0 870,0 670,0 18,9 0,7
Среднее 2 821,8 476,0 508,0 58,2 1,4
числа. Необходимо указать, что по мере усиления кормовой нагрузки на водоемы размеры кокковидных клеток уменьшались, а палочковидных возрастали. Такие изменения в морфологической структуре бактериопланктона, регистрируемые в сезонной и многолетней динамике, могут служить косвенным показателем внутри-водоемных процессов и антропогенного воздействия на них.
Анализ численности сапрофитных бактерий в воде обследованных водоемов выявил широкий диапазон их колебаний -от 1,0 до 950 тыс. кл./мл. Для всех водоемов было характерным постепенное увеличение количества этой группы микроорганизмов от начала периода вегетации к его середине (август) с дальнейшим снижением. Динамика численности сапрофи-тов повторила динамику общей численности бактериопланктона. Пики их количества совпали с максимальными величинами перманганатной окисляемости воды (пруд № 1 - 12,8 мг О/л; пруд № 2 - 19,4 мг О/л; пруд № 3 - 31 мг О/л). Это явление закономерно, поскольку перманганатная окис-ляемость характеризует наличие легкораз-лагаемого органического вещества, а сапрофитные бактерии играют основную роль в его трансформации [3, 4].
Рассчитанный нами коэффициент К указывал на относительно равную степень чистоты воды всех опытных водоемов только в начале лета (К=156-180), наличие достаточного количества лабильного органического вещества и принадлежность воды этих водоемов к Р-мезосапробной. По мере увеличения интенсивности рыбоводного процесса и прогревания воды (июль -август) анализируемый показатель снижался в 3-6 раз, что могло указывать на переход водоемов в категорию полиса-пробных. В конце вегетационного периода значения коэффициента К достигли минимальных величин, поскольку в водоемах накопилось большое количество органического вещества в виде экскрементов рыб, остатков несъеденных кормов и отмирающего фитопланктона. Выявленная закономерность свидетельствует о значительном накоплении органического вещества в водоемах в результате антропогенной нагрузки.
Увеличение сапробности в дальнейшем могло привести к возникновению в водоемах заморных ситуаций, особенно в период высоких температур воды, что подтверждается оценкой санитарного состояния прудов, рассчитанной по индексу трофности (I). Данные по численности олиготрофных бактерий показали, что хотя их абсолютное число и возрастало по мере увеличения интенсивности кормления рыбы, но их доля в общем количестве сапро-фитов снижалась. В конце вегетационного периода в пруду № 3 отмечалось уменьшение числа сапрофитных бактерий, что также являлось косвенным показателем увеличения общего содержания органических веществ.
Оценку экологического состояния водоемов мы проводили по индексу троф-ности (I), который снижался пропорционально увеличению в воде количества са-профитов, достигая минимальных показателей (0,7) к концу периода выращивания рыбы, хотя начале вегетационного периода все пруды характеризовались высокими показателями индекса трофности (2,2-2,7). Фактор снижения индекса трофности необходимо учитывать при планировании плотностей посадки рыбы и расходов кормов на ее выращивание.
В результате проведенных исследований нами выявлено, что полученные данные по структурно-функциональным и морфологическим характеристикам бакте-риопланктона изменялись в зависимости от уровня антропогенной нагрузки на водоем, что позволяет отличить цикличность естественных биологических процессов от направленных изменений формирования качества воды, обусловленных воздействием антропогенного фактора. Полученные результаты подтвердили мнение, что пруд, как замкнутая непроточная система, обладает определенной, но ограниченной способностью к самоочищению [1, 4, 5, 7], а изучение структурных и морфологических показателей тотального бактерио-планктона позволяет выявить закономерности формирования и особенности функционирования рыбохозяйственных водоемов во времени и являются неотъемлемой частью характеристики их эколого-санитарного состояния.
Вывод: оценка состояния рыбохо-зяйственных водоемов по основным и интегрированным микробиологическим показателям позволяет выявить их пограничное в экологическом аспекте состояние, требующее принятия срочных мер по нормализации микробиологического режима и условий выращивания рыбы с целью исключения заморных ситуаций.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Кузнецов, С.И. Применение микроскопических методов к изучению органического вещества в водоемах // Микробиология. -1940, ХУ111, 3. - С. 203-214.
2. Гавришова, Н.А. Распространение гетеротрофных и олигокарбофильных бактерий в водоемах и водотоках Украины // Структура и функционирование сообществ водных
микроорганизмов. Новосибирск: Сиб. отд. АН СССР, 1986. - С. 211-215.
3. Винберг, Г.Г. Биологические процессы и самоочищение на загрязненных участках реки (на примере верхнего Днепра) // Минск: Изд. Бел. у-та, 1973. - С. 12-13.
4. Разумов, А. С. Применение фазовоконтра-стной микроскопии для подсчета бактерий прямым методом при изучении качества воды / А. С. Разумов, Л.Е. Корш // Микробиология. - 1962, № 2. - С. 257-361.
5. Антипчук, А.Ф. Микробиология рыбоводных прудов // М.: Легкая и пищевая пром-ть, 1983. - 145 с.
6. Корш, Л.Ж. Прямой метод определения бактерий при санитарном изучении водоемов // Гигиена и санитария. - 1969, № 9. -С. 85-87.
7. Романенко, В.И. Экология микроорганизмов пресных водоемов / В. И. Романенко, С.И. Кузнецов // Л.: Наука, 1974. - 288 с.
APPLICATION OF MICROBIOLOGICAL PARAMETERS IN MONITORING AQUEOUS ENTITIES
© 2009 I.Yu. Kireeva National university of bioresources and wildlife management of Ukraine, Kiev
Materials according to a ecologо-sanitary condition fishing-facilities reservoirs on the basis of usage of microbiological parameters (are presented to number total bacterial plankton, to morphological structure, quantity of saprophytes and oligocarbophytes).
Key words: monitoring, microbiology, aqueous entities
Irina Kireeva, Candidate of Biology, Associate Professor at the Gydrobiology Department. E-mail: [email protected]
