Кіріспе
Су биомониторингі – өзендер, көлдер, ағыстар мен батпақтардың экологиялық жағдайын оларда тіршілік ететін организмдерді (балықтар, омыртқасыздар, жәндіктер, өсімдіктер және балдырлар) зерттеу арқылы анықтауға арналған ғылым. Судағы биомониторинг – биомониторингтің ең көп таралған түрі болғанымен, кез келген экожүйені осы әдіспен зерттеуге болады.
Мақсаты
Судағы биомониторинг – суда тіршілік ететін организмдер мен олардың мекендеу ортасын бағалаудың маңызды құралы. Ол экожүйенің жалпы денсаулығы мен жағдайын, қоршаған ортадағы өзгерістерді және түрлі факторлардың әсерін анықтауға, сондай-ақ адамның әртүрлі қызметінің су ортасына тигізетін әсерін бағалауға мүмкіндік береді. Судың ластануы және су тіршілігіне түсетін жалпы стресс қоршаған ортаға зор әсер етеді. Мұхиттардың, өзендердің және көлдердің ластану көздері көбінесе адамның қызметінен туындайды, мысалы, канализация, мұнай төгілуі, жер бетінен ағып келетін сулар, қоқыс, теңіз кеніштері және радиоактивтік қалдықтар. Судағы тіршіліктерді бақылау жақын жердегі құрлық экожүйесін зерттеу және түсіну үшін де пайдалы. Қоршаған ортаның қарқынды өзгеруі, мысалы, ластану, экожүйелер мен түрлердің құрамын өзгертіп, суда немесе оның жанында тіршілік ететін түрлердің жоғалу қаупін тудыруы мүмкін. Көптеген су түрлері құрлықта тіршілік ететін жануарлар үшін тамақ көзі болып табылады, сондықтан су популяциясының мөлшері мен денсаулығы оларға әсер етеді.
Көрсеткіш организмдер
Суда тіршілік ететін омыртқасыз жануарлар, ең көп таралғаны – кадис құсының дернәсілдері, климаттың өзгеруіне, төмен деңгейдегі ластануға және температураның өзгеруіне сезімтал. Осы себепті, олар биологиялық мониторинг бағдарламаларында ең ұзақ мерзімді қолданылып келеді. Бұдан өзге, макроскопиялық түрлер: бақалар, балықтар және кейбір өсімдік түрлері, сондай-ақ бактериялар мен протозоалар сияқты микроскопиялық организмдердің көптеген түрлері әртүрлі салаларда, оның ішінде дауыл суларының ағынында индикаторлық организмдер ретінде пайдаланылады. Көптеген макробалдырлар (цианобактериялар да оның ішінде, бірақ техникалық тұрғыдан нағыз балдырлар емес) су және теңіз ортасын биологиялық мониторингте де қолданылады, себебі олардың қысқа өмір сүру мерзімі өзгерістерге өте жылдам реакция беруге мүмкіндік береді.
Ортақ әдістер
Биомониторингті бағалау үшін бастапқы деректер жиынтығы қажет, бұл деректер ортаны идеалды жағдайда табиғи немесе бастапқы күйінде көрсетеді. Бұл деректер кейінгі өлшемдермен салыстыру үшін қолданылады, соның нәтижесінде қандай өзгерістер немесе тенденциялар болғанын бағалауға болады. Кейбір жағдайларда, бұл деректер жиынтығы биомониторинг деректері арқылы су сапасын бағалауға арналған стандартталған құралдарды жасау үшін пайдаланылады, мысалы, Арнайы ластану индексі (SPI) және Оңтүстік Африка диатомдық индексі (SADI).
Экологиялық және биологиялық бағалаудың ортақ құралдары
Биологиялық сынақтар. Сынақ организмдері белгілі бір ортаға ұшыратылады және олардың реакциясы өлшенеді. Биологиялық сынақтарда әдетте қолданылатын организмдерге өсімдіктердің, бактериялардың, балықтардың, дафниялардың (су бүршіктерінің) және бақалардың белгілі бір түрлері жатады. Қоғамдық бағалаулар. Сонымен қатар, биозерттеулер деп те аталады. Организмдердің толық қауымдастығынан сынамалар алынып, қандай таксондар сақталғанын анықтау үшін зерттеледі. Су экожүйелерінде мұндай бағалаулар көбінесе омыртқасыздарға, балдырларға, макрофиттерге (су өсімдіктері), балықтарға немесе қосмекенділерге бағытталған. Көбінесе, басқа ірі омыртқалы жануарлар (жылқылар, құстар және сүтқоректілер) қарастырылмайды. Онлайн биомониторинг құрылғылары. Мысалы, моллюскалар мен оларға ұқсас жануарлардың хеморецепторлық жасушалары жағалау және тұщы су ортасын бақылау үшін қолданылады. Бұл мақсатта әртүрлі жануарлар зертханада немесе табиғатта қолданылады. Молюскалардың қабықшаларын ашу және жабу қызметін зерттеу – тұщы және жағалау суларының сапасын орнында бақылаудың бір жолы.
Су сапасы
Су сапасы сыртқы түрі, мысалы: мөлдір, бұлыңғыр, балдырға толы, және химиялық құрамы бойынша бағаланады. Судағы ферменттердің, бактериялардың, металдардың және минералдардың нақты деңгейін анықтау өте маңызды. Кейбір ластағыштар, мысалы металдар және белгілі бір органикалық қалдықтар, жеке тіршілік иелері үшін өлімге себеп болуы мүмкін, соның салдарынан кейбір түрлердің жойылуына әкелуі мүмкін. Салмon шағылысуы температураға байланысты: жұмыртқадан жарылу үшін алдымен белгілі бір жылу жинақталу шегіне жету керек. Жұмыртқадан шыққаннан кейін, салмon температураның белгілі бір шегіндегі суда өмір сүреді, ал осы шектен тыс температураға ұшырау қауіпті болуы мүмкін. Осы сезімталдық оларды су температурасының өзгеруінің пайдалы көрсеткіші етеді, сондықтан оларды климаттың өзгеруін зерттеуде пайдаланады. Сол сияқты, климаттың өзгеруі Daphnia популяциясына теріс әсер ететіні дәлелденді, себебі ерте көктемдер ұрықтану кезеңдерінің азық-түлік қорының ең жоғары деңгейімен сәйкес келмейтін уақытта болуына себеп болады.
Қоғамдық құрам
Түрлер қауымдастығының құралуы мен ондағы өзгерістер зерттеушілерге экожүйенің денсаулығындағы өзгерістерді болжауға көмектеседі. Еуропа мен Солтүстік Американың табиғи, ластанбаған орташа температуралы ағыстарында белгілі бір жәндіктер тобы басым болады. Бұл бұзылмаған ағыстардағы ең көп кездесетін жәндіктер – майлы құс (Ephemeroptera), қабықты құс (Trichoptera) және тас құс (Plecoptera). Ал қала құрылысы, ауыл шаруашылығы, орман шаруашылығы және басқа да факторлардың әсерінен бұзылған өзендерде көбінесе шыбықтар (Diptera), әсіресе кірпіктер (Chironomidae тұқымдасы) басым.
Жергілікті геология
Жер бетіндегі су жергілікті геологияның әсеріне түсуі мүмкін, себебі жер астындағы тау жыныстарынан сіңіп шыққан минералдар су объектілеріне еніп, су химиясына әсер етеді. Мысалы, Тигр (Эфиопия) аймағындағы Вэри өзенінде ауыр металдардың жоғары концентрациясы негізгі тақтамен байланысты, ал Аляска штатындағы Анкоридж қаласының жанындағы халықтардың ішетін су құдықтарында арсениктің жоғары деңгейі МакХью кешені тау жыныстарымен байланысты.
Шектеулер
Түрлерді дәл анықтау маңыздылығы Далалық визуалды анықтау қолданылғанда түрлерді қате анықтау мүмкіндігі бар, бұл дұрыс емес талдаулар мен қорытындыларға әкелуі мүмкін. Мұндай қателердің ықтималдығын азайту үшін көптеген мониторингтік ұйымдар сапаны бақылау мақсатында үлгілерді зертханада тексеруді пайдаланады. Түрге қатысты ерекшеліктер Әр түрдің өзіндік экологиялық нишасы мен оған сәйкес жағдайлары болғандықтан, әрбір зерттеуде бірдей индикаторлық организм қолданылмаса, нәтижелерді салыстыру қиын болуы мүмкін. Тіпті таксономиялық немесе экологиялық жағынан ұқсас түрлердің де әртүрлі реакциялары мен өзгеріс шегі болуы мүмкін. Сыртқы факторлар Сыртқы факторлардың салдарынан халық санының немесе денсаулығының өзгеруі қоршаған ортаның өзгеруінен туындаған деп қате түсіндірілуі мүмкін. Мысалы, ауруға байланысты халық санының азаюы, қоршаған ортаның өзгеруімен бір уақытта болса, соңғы өзгерістің салдары деп жаңылыстырылуы мүмкін. Қате нәтижелер Әдетте "сезімтал" деп есептелетін түрлердің тіршілік етуі қоршаған ортаның аз өзгергені немесе ластанғаны туралы дұрыс емес қорытындыға әкелуі мүмкін. Амфибиялар осыған жақсы мысал: олар дәстүрлі түрде қоршаған ортаның өзгеруіне өте сезімтал топ деп саналған, бірақ кейбір зерттеулер бұл фенолдарға ғана қатысты болуы мүмкін екенін көрсетеді. Амфибиялар басқа ластағыштарға (мысалы, ауыр металдарға) басқа су таксономиялық топтарына (мысалы, екі жақтаулылар) ұқсас сезімталдыққа ие болуы мүмкін.