Биотические идентификаторы в оценке качества воды эталонной реки: сравнительный анализ биоиндикационных индексов реки Байтуган (Высокое Заволжье)

Л.В. Головатюк, Т.Д. Зинченко

Самарский федеральный исследовательский центр РАН,

Институт экологии Волжского бассейна РАН, г. Тольятти, 445003, Россия

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2020.1.134-150

Для цитирования: Головатюк Л.В., Зинченко Т.Д. Биотические идентификаторы в оценке качества воды эталонной реки: сравнительный анализ биоиндикационных индексов реки Байтуган (Высокое Заволжье) // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2020. – Т. 162, кн. 1. – С. 134–150. – doi: 10.26907/2542-064X.2020.1.134-150.

For citation: Golovatyuk L.V., Zinchenko T.D. Biotic indices in water quality assessment for reference rivers: A comparative analysis of bioindication indices of the Baitugan River (High Transvolga Region). Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2020, vol. 162, no. 1, pp. 134–150. doi: 10.26907/2542-064X.2020.1.134-150. (In Russian)

Аннотация

В статье приводятся результаты сравнительного анализа биоиндикационных индексов и показателей для оценки качества воды малых рек. Малая река Байтуган лесостепной зоны Высокого Заволжья, исследованная в рамках проведения экологического мониторинга, выбрана в качестве эталонного водного объекта на основе гидрохимических показателей. Согласно расчету удельного комбинаторного индекса загрязненности воды было установлено, что качество воды р. Байтуган на всех обследованных створах соответствует II классу – «слабо загрязненная».

Для сравнительного анализа эффективности биотических показателей использованы методы и метрики, предлагаемые Водной рамочной директивой Европейского Союза и тра­диционно применяемые в регионах Российской Федерации. Проведенный статистический анализ индикаторной значимости индексов в различных створах р. Байтуган показал, что индексы TBI (Trent Biotic Index) и BMWP (Biological Monitoring Working Party Index) являются наиболее эффективными для целей биоиндикации вследствие их низкой вариабельности при оценке качества воды, согласующейся с данными гидрохимического анализа.

Эффективность установленных для эталонной реки индексов позволяет использовать их в гидробиологическом мониторинге малых рек лесостепной зоны бассейна Нижней Волги.

Ключевые слова: малая река, эталонный створ, макрозообентос, биоиндикация, биотические индексы, Водная рамочная директива Европейского Союза

Благодарности. Работа выполнена в рамках государственного задания «Оценка современного биоразнообразия и прогноз его изменения для экосистем Волжского бассейна в условиях их природной и антропогенной трансформации» (АААА–А17-117112040040-3) и при частичной поддержке РФФИ (проект № 15-04-03341).

Литература

1. Биоиндикация экологического состояния равнинных рек / Под ред. О.В. Бухарина, Г.С. Розенберга. – М.: Наука, 2001. – 403 с.
2. Birk S., Bonne W., Borja A., Brucet S., Courrat A., Poikane S., Solimini A., van de Bund W., Zampoukas N., Hering D. Three hundred ways to assess Europe’s surface waters: An almost complete overview of biological methods to implement the Water Framework Directive // Ecol. Indic. – 2012. – V. 18. – P. 31–41. – doi: 10.1016/j.ecolind.2011.10.009.
3. Pander J., Geist J. Ecological indicators for stream restoration success // Ecol. Indic. – 2013. – V. 30. – P. 106–118. – doi: 10.1016/j.ecolind.2013.01.039.
4. Barinova S. Essential and practical bioindication methods and systems for the water quality assessment // Int. J. Environ. Sci. Nat. Resour. – 2017. – V. 2, No 3. – Art. 555588, P. 0079–089. – doi: 10.19080/IJESNR.2017.02.555588.
5. Розенберг Г.С., Павлов Д.С., Захаров В.М., Гелашвили Д.Б., Шитиков В.К. Биомониторинг для устойчивого эколого-экономического развития территорий Волжского бассейна // Экология и промышленность России. – 2010. – № 11. – С. 4–9.
6. Barbour M.T., Stribling J.B. Use of habitat assessment in evaluating the biological integrity stream communities // Proc. Symp. “Biological Criteria: Research and Regulation”. Dec. 12–13, 1990. Hyatt Regency Crystal City, Arlington, Virginia. – Washington, D.C.: U. S. Environ. Prot. Agency, 1991. – P. 25–38.
7. Leeds-Harrison P.B., Quinton J.N., Walker M.J. Harrison K.S., Tyrrel S.F., Morris J., Mills H.T. Buffer zones in headwater catchments: MAFF-English Nature Buffer Zone project CSA 2285. – Silsoe: Cranfield Univ., 1996. – 22 p.
8. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 establishing a framework for Community action in the field of water policy // Off. J. Eur. Communities. – 2000. – Dec. 22. – L 327, P. 1–73.
9. Johnson R.K. Defining reference condition and setting class boundaries in ecological monitoring and assessment: REFCOND background document. – Uppsala: Swedish Univ. of Agric. Sci., 2001. – 13 p.
10. Kaika M. The Water Framework Directive: A new directive for a changing social, political and economic European framework // Eur. Plann. Stud. – 2003. – V. 11, No 3. – P. 229–316. – doi: 10.1080/09654310303640.
11. Бухарин О.В., Захаров В.М., Зинченко Т.Д., Немцева Н.В., Розенберг Г.С., Шитиков В.К. Методы биомониторинга для оценки состояния антропогенно-нагруженной равнинной реки // Экология и промышленность России. – 2010. – № 11. – С. 10–15.
12. Головатюк Л.В., Зинченко Т.Д. Биотические индексы и метрики в оценке качества воды малых рек Нижнего Поволжья (на примере рек Байтуган, Камышла, Сосновка) // Особенности пресноводных экосистем малых рек Волжского бассейна / Под ред. Г.С. Розенберга, Т.Д. Зинченко. – Тольятти: Кассандра, 2011. – С. 160–170.
13. Розенберг Г.С. Волжский бассейн: на пути к устойчивому развитию. – Тольятти: Ин-т экологии Волжского бассейна РАН, 2009. – 476 с.
14. Семенченко В.П., Разлуцкий В.И. Экологическое качество поверхностных вод. – Минск: Беларус. навука, 2011. – 329 с.
15. Семенченко В.П., Мороз М.Д. Сравнительный анализ биотических индексов в системе мониторинга текучих вод биосферного заповедника // Водные ресурсы. – 2005. – Т. 32, № 2. – С. 223–226.
16. Whittier T.R., Hughes R.M., Stoddard J.L., Lomnicky G.A., Peck D.V., Herlihy A.T. A structured approach for developing indices of biotic integrity: Three examples from streams and rivers in the western USA // Trans. Am. Fish. Soc. – 2007. – V. 136, No 3. – P. 718–735. – doi: 10.1577/T06-128.1.
17. Абакумов В.А., Тальских В.Н., Попченко В.И., Булгаков Г.П.,  Свирская Н.Л.,  Кринева С.В., Попченко И.И., Семин В.А., Хромов В.М., Распопов И.М., Марголина Г.Л., Воронова Л.Д., Пушкарь И.Н. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. – 320 с.
18. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. – 463 c.
19. Семенченко В.П. Принципы и системы биоиндикации текучих вод. – Минск: Орех, 2004. – 125 с.
20. Зинченко Т.Д., Розенберг Г.С. Большие проблемы малых рек // Самарская Лука. – 2012. – Т. 21, № 4. – С. 209–215.
21. Зинченко Т.Д. Унифицированные методы для оценки качества поверхностных вод Волжского бассейна // Сб. тр. VIII Междунар. конгресса «Чистая вода». – Казань: Новое знание, 2017. – С. 119–122.
22. Матвеев В.И., Горелов М.С., Рыбин Б.А. Памятники природы Куйбышевской области. – Куйбышев: Куйбышев. кн. изд-во, 1986. – 156 с.
23. Ульяновско–Байтуганское междуречье // Реестр особо охраняемых природных территорий регионального значения Самарской области. – Самара: Экотон, 2010. – С. 96–98.
24. Промахова Е.В., Зинченко Т.Д., Головатюк Л.В., Абросимова Э.В. Белозеров Е.В. Особенности гидрологического режима рек лесостепной зоны бассейна Волги на примере Кондурчи и Байтугана в период экстремального маловодья // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5: География. – 2017. – № 5. – С. 81–89.
25. Методические рекомендации по сбору и определению зообентоса при гидробиологических исследованиях водотоков Дальнего Востока России: Методическое пособие / Отв. ред. Т.М. Тиунова. – М.: Изд-во ВНИРО, 2003. – 95 с.
26. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов / Под ред. Ф.Д. Мордухай-Болтовского. – М.: Наука, 1975. – 240 с.
27. РД 52.24.643-2002. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям. – Ростов н/Д, 2002. – 54 c.
28. Woodiwiss F.S. The biological system of stream classification used by the Trent Board // Chem. Ind. – 1964. – V. 11. – P. 443–447.
29. Hawkes H.A. Origin and development of the biological monitoring working party score system // Water Res. – 1997. – V. 32, No 3. – P. 964–968. – doi: 10.1016/S0043-1354(97)00275-3.
30. AFNOR NF T90-350. Qualité de l'eau – Détermination de l'indice biologique global normalisé (IBGN). – Décembre, 1992.
31. Goodnight C.Y., Whitley L.S. Oligochaetes as indicators of pollution // Proc. 15th Ind. Waste Conf. (Eng. Ext. Ser. V. 106). – Purdue Univ., 1961. – P. 139–142.
32. Балушкина Е.В. Функциональное значение личинок хирономид в континентальных водоемах. – Л.: Наука, 1987. – 179 с.
33. Shannon C.E., Weaver W. The Mathematical Theory of Communication. – Urbana: Univ. of Ill. Press, 1949. – 117 p.
34. Яковлев В.А. Оценка качества поверхностных вод Кольского Севера по гидробиологическим показателям и данным биотестирования (научно-практические рекомендации). – Апатиты: Изд-во Кол. науч. центра РАН, 1988. – 27 с.
35. Wallace J.B., Grubaugh J.W., Whiles M.R. Biotic indices and stream ecosystem processes: Results from an experimental study // Ecol. Appl. – 1996. – V. 6, No 1. – P. 140–151. – doi: 10.2307/2269560.
36. Семенченко В.П., Мороз М.Д., Тищиков И.Г. Использование структурных показателей сообществ макрозообентоса для биоиндикации качества текучих вод // Гидробиол. журн. – 2006. – Т. 42, № 5. – С. 57–65.
37. Зинченко Т.Д., Головатюк Л.В. Структура реофильных сообществ макрозообентоса малой реки Байтуган (бассейн Нижней Волги) // Изв. СамНЦ РАН. – 2007. – Т. 9, № 4. – С. 1020–1035.
38. Cota L., Goulard M., Moreno P., Callisto M. Rapid assessment of river water quality using an adapted BMWP index: A practical tool to evaluate ecosystem health // Verh. – Int. Ver. Theor. Angew. Limnol. – 2002. – Bd. 28, H. 4. – S. 1713–1716. – doi: 10.1080/03680770.2001.11901915.
39. Duran M. Monitoring water quality using benthic macroinvertebrates and physicochemical parameters of Behzat Stream in Turkey // Pol. J. Environ. Stud. – 2006. – V. 15, No 5. – P. 709–717.
40. Rohasliney H., Jackson D.C. Lignite mining and stream channelization influences on aquatic macroinvertebrate assemblages along the Natchez Trace Parkway, Mississippi, USA // Hydrobiologia. – 2008. – V. 598, No 1. – P. 149–162. – doi: 10.1007/s10750-007-9147-5.

Поступила в редакцию

25.03.2019

Головатюк Лариса Владимировна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории экологии малых рек

Самарский федеральный исследовательский центр РАН, Институт экологии Волжского бассейна РАН

ул. Комзина, д. 10, г. Тольятти, 445003, Россия

E-mail: gollarisa@mail.ru

Зинченко Татьяна Дмитриевна, доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории экологии малых рек, и.о. заведующего лабораторией экологии малых рек

Самарский федеральный исследовательский центр РАН, Институт экологии Волжского бассейна РАН

ул. Комзина, д. 10, г. Тольятти, 445003, Россия

E-mail: zinchenko.tdz@yandex.ru

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.