В.Д. Романенко. Основи гідроекології.
Глава 22. Токсичне забруднення та його наслідки для водних екосистем
Біологічна індикація та моніторинг токсичних забруднень водних екосистем
Зміни, які відбуваються під впливом токсичних речовин, відбиваються на видовому різноманітті та структурі гідробіоценозів. Лише в умовах критичних ситуацій життя водойм призупиняється повністю, і тільки на короткий період. Виживають і процвітають види, найбільш пристосовані до нових умов середовища. Така пристосованість виникає внаслідок більш-менш швидких адаптацій, до яких найбільше здатні види з коротким життєвим циклом і швидкою зміною поколінь. У нових умовах протікають процеси природного добору, виникають мутантні раси. Найлегше адаптуються водорості, бактерії, у яких відсутній диференційований обмін речовин. Здатність до адаптації в умовах токсичного середовища тим нижча, чим вища організація виду. Тому від токсичних забруднень найбільше потерпають популяції вищих ракоподібних і риб, що займають вершину трофічної піраміди.
Серед токсикантів переважають ксенобіотики - речовини створені людиною, які ніколи в природі не існували. За короткий час, що минув з початку застосування таких речовин, популяції, які пристосувалися до життя в отруєному середовищі, не сформувалися. Серед гідробіонтів є лише поодинокі види з підвищеною стійкістю до токсичних речовин, але типових індикаторів токсичного забруднення немає. З цієї причини у водній токсикології не створена система, яка б давала змогу оцінювати рівень токсичного забруднення вод подібно до оцінки рівня сапробності за видовим складом флори і фауни.
Перспективним підходом до індикації токсичних забруднень є біоценотичний, який враховує зміни структури планктонних угруповань гідробіонтів. Так, при токсичних забрудненнях зі складу зоопланктону можуть випадати одні популяції ракоподібних (гіллястовусих), менш захищених від проникнення токсикантів з води, в той час як інші популяції (веслоногі) тривалий час не змінюються. Це може бути пов'язаним з наявністю у них хітинового покриву та особливостями живлення. Такі тварини не засвоюють токсиканти через зовнішні покриви тіла і не фільтрують воду в процесі живлення, отримують їх тільки через трофічні ланцюги.
Тому біоценотичні зміни полягають перш за все у випаданні окремих видів. Так, відсутність гіллястовусих вказує на наявність значного токсичного забруднення, а загальне збіднення біомаси в поєднанні зі зміною структури домінування - на ступінь пригнічення планктону. Такі зміни досить наглядно ілюструються на ценограмах.
Поряд з методами біоіндикації, які дають змогу виявляти наявність токсичних забруднень за змінами видового складу і структури гідробіоценозів, велике значення у контролі токсичності забруднених вод набуває комбінований спосіб, який базується на аналітичному визначенні вмісту окремих токсикантів в органах і тканинах видів-концентраторів.
Здатність до накопичення токсичних речовин характерна для багатьох гідробіонтів. Зокрема, вона притаманна макро- і мікроводоростям, форамініферам, губкам, кишковопорожнинним, ракоподібним, молюскам. Останні найбільше показові, бо накопичують важкі метали і мікроелементи в рідині мантійної порожнини та черепашці (двостулкові молюски). Виходячи з цих властивостей молюсків для контролю токсичного забруднення морських вод застосовується метод, який базується на систематичному визначенні вмісту важких металів, мікроелементів і рідкоземельних елементів в органах і тканинах мідій ("мідієвий дозір"). Вищі водяні рослини (очерет, рогіз) накопичують органічні токсиканти, зокрема пестициди, в кореневищах. Токсичні речовини можуть накопичуватися і у рибах, в основному в гепатопанкреасі, селезінці, кістках, лусці.
Організми-концентратори, які використовуються як індикатори токсичного забруднення водних екосистем, отримали назву моніторів, а їх накопичувальна здатність кількісно характеризується коефіцієнтом накопичення КН - відношенням аналітично визначених речовин в досліджуваних гідробіонтах до їх вмісту у воді.
Ступінь накопичення токсикантів у донних організмах визначається за його відношенням до вмісту токсикантів у донних відкладах (коефіцієнт донної біологічної акумуляції - КДБА). Для оцінки співвідношення концентрацій в донних вілкладеннях і у воді використовується коефіцієнт донної акумуляції (КДА). Три вказаних коефіцієнти - КН, КДА і КДБА - в достатній мірі характеризують рівень токсичного забруднення водної екосистеми в цілому. Причому ці коефіцієнти відображають не випадкову (одноразову) картину, а характеризують тривалу хронічну токсифікацію водного об'єкта.
Таким чином, для оцінки токсичності хімічних речовин для гідробіонтів, індикації токсичних забруднень і загального рівня токсифікації водних екосистем існують три основні мнтоди: індикація за шкалою токсобності, біотестування і використання організмів-моніторів. Найбільш повна оцінка токсичності водних екосистем може бути отримана при застосуванні усіх трьох методів. Серед них найбільш доступним і досить інформативним методом контролю токсичності є біотестування.