Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Предложенная методика оценки качества воды предполагает наблюдение и измерение поведенческих реакций рыб в минимально структурированной среде и последующую оценку реактивности нервной системы. Испытания проводили с 11 мая по 7 июня 2016 г. на морской береговой станции Южного научного центра Российской академии наук (село Кагальник Ростовской области). Тест-объектами (биоиндикаторами) служили бычок-кругляк ( Neogobius melanostomus ), бычок-песочник ( Neogobius fluviatilis ) и бычок-ширман ( Neogobius syrman ). Поведение рыб оценивали по реакции на внешние раздражители, которая проявляется в увеличении или уменьшении двигательной активности. Определяли ориентировочную и фоновую активность. В качестве тест-раздражителей применяли низкочастотный звуковой удар, синусоидальный звуковой сигнал, высокочастотный звуковой удар, электрический раздражитель. Тестирование проб воды, взятых на трех станциях на акватории Таганрогского залива (устье р. Дон, средняя часть залива и часть реки близ береговой базы) показало, что методика чувствительна к изменениям загрязнителей воды в естественных водоемах. Методика может быть использована в системе мониторинга как компонента для береговых постов на тестовых участках акватории Азовского моря в части методов сопоставления данных биоиндикации для выявления источников антропогенного и естественного загрязнения.

Ключевые слова:
биологический мониторинг, рецепторный комплекс рыб, центральная нервная система, вода естественных водоемов, уровень загрязнения
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Введение Антропогенное загрязнение шельфов морей в последние годы становится проблемой для многих стран мира, в том числе и для России. Установлено, что основным источником загрязнения морской воды Таганрогского залива Азовского моря являются стоки с городских территорий. Это сточные воды промышленных предприятий и коммунальные стоки, которые в настоящее время вбрасываются в акваторию в основном без предварительной очистки [1]. Это означает, что рыба, обитающая в водах Таганрогского залива, потребляет пищу, содержащую вредные вещества, которые накапливаются в ее внутренних органах. Для оценки качества воды можно использовать биологический мониторинг - анализ влияния природных и антропогенных факторов на состояние водных источников и окружающей среды в целом. Мониторинг состояния экосистем, в том числе и водных, в настоящее время очень актуален. В ходе мониторинга используют различные способы диагностики: химические, технические и реакции живых систем на изменения естественной среды обитания [2]. Результаты мониторинга позволяют выявить причины изменения состояния окружающей природной среды и осуществить контроль над ситуацией. Целью исследования являлось создание методики мониторинга вод Таганрогского залива на основе поведенческих реакций рыб-индикаторов. Материал и методы исследований Испытания проводили с 11 мая по 7 июня 2016 г. на морской береговой станции Южного научного центра Российской академии наук (ЮНЦ РАН, с. Кагальник Ростовской области). В качестве тест-объектов (биоиндикаторов) были выбраны три вида бычков - обитателей Таганрогского залива: бычок-кругляк (Neogobius melanostomus), бычок-песочник (Neogobius fluviatilis) и бычок-ширман (Neogobius syrman). Эти объекты обитают в заливе в достаточном количестве и сравнительно легко адаптируются к искусственным условиям содержания. По сравнению с другими обитателями водоема эти виды отвечают всем требованиям, предъявляемым к тест-объектам: - обладают широкой резистентностью рецепторного комплекса (особенно боковой линии) к воздействиям внешней среды; - имеют средние размеры (10-20 см); - пригодны для искусственного содержания; - имеют широкий диапазон оптимальных температур и высокую реактивность центральной нервной системы (ЦНС) на предлагаемые тест-факторы. Отловленных рыб рассаживали по разным аквариумам (партия составляла 10-12 особей). Партию рыб сразу тестировали с помощью установки с использованием системы видеонаблюдения для получения данных о реактивности рецепторного комплекса и ЦНС на тест-раздражители. Предлагаемая методика предназначена для наблюдения и измерения поведенческих реакций рыб в минимально структурированной среде и последующей оценки реактивности нервной системы. Рыбу оценивали по реакции на внешние раздражители, которая проявляется в увеличении или уменьшении двигательной активности [3]. Определяли ориентировочную активность (ОА) и фоновую активность (ФА). В качестве тест-раздражителей применяли низкочастотный звуковой удар (РА1), синусоидальный звуковой сигнал частотой 600 Гц (РА2), высокочастотный звуковой удар (РА3), электрический раздражитель частотой 20 Гц и амплитудой 200 мВ (РА4). Раздражители предъявляли в течение 30 секунд, время отдыха рыб после раздражителя - 3 минуты. После тестирования партии рыб в аквариумы заливали очищенную воду из системы замкнутого водоснабжения для их отмывки от загрязнителей естественного водоема. Воду периодически заменяли с интервалами времени 2, 4, 6, 8 часов. Период отмывки в среднем составлял 48 часов. Через сутки после отлова рыб начинали кормить мясом сорных рыб. Если рыбы начинали питаться, то это служило показателем готовности к тестированию воды естественного водоема. Испытания методики по тестированию вод Таганрогского залива проводили следующим образом. Воду для оценки качества брали в трех местах (на трех станциях): в устье р. Дон, со средней части залива и из реки близ береговой базы, которая является рукавом р. Дон. Перед испытаниями тест-объекты отсаживали в аквариум с водой, привезенной со станций, на 2 часа. После этого осуществляли тестирование ее качества по изменениям реакций рыб на загрязнители вод естественного водоема. Методом лепестковых диаграмм определяли уровень антропогенного и естественного загрязнения вод Таганрогского залива в системе мониторинга, а также в цифровом выражении - как коэффициент экологического соответствия (КЭС). Коэффициент экологического соответствия рассчитывают по формуле: где yi - показатели тестов (ОА, ФА, РА1, РА2 и т. д.); n - количество тестов. Полученные результаты обрабатывали статистически. Значимость различий между опытом и контролем устанавливали с использованием t-критерия Стьюдента. Результаты исследований и их обсуждение Результаты тестирования рыб-индикаторов непосредственно после отлова и после отмывки и адаптации приведены в табл. 1. Таблица 1 Показатели КЭС тест-объектов до и после адаптации Номер партии тест-объектов Значения КЭС до адаптации (контроль) после адаптации (опыт) 1 0,07 0,3* 2 0 0,33* 3 0 0,35* * Статистически достоверные различия между значениями КЭС. Как видно из табл. 1, получены достоверные различия в значениях КЭС у только что отловленных и адаптированных рыб. Это означает, что методика подготовки тест-объектов к тестированию качества вод Таганрогского залива работает. По результатам реактивности на воду естественных водоемов составляли лепестковые диаграммы (рис. 1), по которым возможно судить как о качестве воды на той или иной станции, так и о степени поражения рецепторов и реактивности ЦНС тест-объектов. 27.05.2016 г. 02.06.2016 г. 05.06.2016 г. Рис. 1. Качество воды из устья р. Дон: 1 - вода из устья р. Дон; 2 - водопроводная вода По данным на рис. 1, качество воды, взятой в устье р. Дон, в период наблюдений менялось. Так, 27 мая токсичность воды из этого участка была значительной. Все реакции рыб были существенно ниже, чем в водопроводной (эталонной) воде. Расчеты показали, что качество воды из естественного водоема было в 7 раз хуже, чем качество водопроводной. Спустя 5 дней качество воды на этом участке улучшилось. Реакции тестируемых рыб на раздражители были более выраженными, хотя качество воды из устья р. Дон было ниже водопроводной в 3,9 раза. Это возможно объяснить следующим: в течение этого периода постоянно шли дожди, что существенно разбавляло воду этого участка и снижало ее токсичность. Следующая проба воды с этого участка оказалась идентичной предыдущей. Экологическая обстановка в устье р. Дон за это время не изменилась. Качество воды, взятой из реки у береговой базы ЮНЦ РАН (с. Кагальник), оказалось ниже качества водопроводной воды в 4 раза. За время наблюдений ее качество не улучшилось, хотя по некоторым поведенческим реакциям рыб отмечали статистически незначимые различия. Необходимо отметить, что это рукав р. Дон. Течение в нем меньше, чем в основном русле, следовательно, заиленность дна существенно выше. Высокая токсичность воды со временем не менялась (рис. 2). 27.05.2016 г. 30.05.2016 г. Рис. 2. Качество воды из реки у береговой базы ЮНЦ РАН (с. Кагальник) 1 - вода из реки р. Дон; 2 - водопроводная вода 02.06.2016 г. Рис. 2. Продолжение. Качество воды из реки у береговой базы ЮНЦ РАН (с. Кагальник) 1 - вода из реки р. Дон; 2 - водопроводная вода Качество воды из залива в конце мая было выше, чем качество воды в устье р. Дон, но ниже водопроводной воды в 2,9 раза. В начале июня (4 июня) было отмечено ухудшение ее качества в 1,5 раза (рис. 3). 31.05.2016 г. 04.06.2016 г. Рис. 3. Качество воды, взятой из Таганрогского залива: 1 - вода из залива; 2 - водопроводная вода Вышеприведенные данные (таблица, рисунки) подтверждают, что с помощью поведенческих реакций рыб возможна оценка качества воды в системе мониторинга. Заключение В ходе исследования были получены следующие результаты: 1. Определен уровень антропогенного загрязнения вод Таганрогского залива методом лепестковых диаграмм на основе коэффициента экологического соответствия (КЭС). В показателях КЭС получены статистически достоверные различия между только что отловленными и уже адаптированными рыбами. 2. Отработана методика отмывки рыб от загрязнителей естественной среды и подготовки их к тестированию в системе мониторинга. Установлено, что отобранные рыбы-индикаторы чувствительны к загрязняющим веществам вод естественных водоемов, легко адаптируются к условиям искусственного содержания и способны выдерживать длительные испытания при соответствующем содержании. 3. Проведено тестирование воды из трех станций на акватории Таганрогского залива. Результаты показали, что разработанная методика чувствительна к изменениям загрязнителей воды естественных водоемов, и может быть использована в системе мониторинга как компонента для береговых постов на тестовых участках акватории Азовского моря в части методов сопоставления данных биоиндикации для выявления источников антропогенного и естественного загрязнения.
Список литературы

1. Черемных М. Э., Попова О. В., Забалуева А. И. Анализ причин загрязнения вод Таганрогского залива нефтепродуктами // Инженерный вестник Дона. 2014. № 2. С. 1-8.

2. Рассадина Е. В. Биоиндикация и её место в системе мониторинга окружающей среды // Вестн. Ульян. гос. сельскохоз. акад. 2007. № 4. С. 48-53.

3. Степанова И. П., Куркембаева Б. М., Михайличенко Д. В. Тест «открытое поле» для оценки ремонтно-маточного стада тиляпии // ХII ежегод. науч. конф. студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН: тез. докл. Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2016. C. 254-255.