Введение к работе
Актуальность работы. Река Ишим, являющаяся одним из крупных водотоков юга Тюменской области, широко используется в самых разнообразных целях: для водоснабжения и бытовых нужд населения, и в хозяйственно-промышленных целях (В.А. Лезин, 1995, 1999). Развитие г. Ишима, расположенного по берегам одноименной реки, привело к существенным неблагоприятным изменениям гидрологических, гидрохимических и гидробиологических условий реки (С.Ф. Лихачев и др., 2009; А.С. Красненко, Н.Е. Суппес, 2009; Экологическое состояние…, 2009; А.Ю. Левых и др., 2010). Для г. Ишима одноименная река является практически единственным источником питьевого водоснабжения – р. Ишим, что не может не сказываться на качестве питьевой воды и, в конечном итоге на здоровье населения города. Поэтому, состояние р. Ишим и качество ее воды в пределах г. Ишима нуждается в постоянном экологическом мониторинге. Наряду с гидрологическими и гидрохимическими методами мониторинга, необходимо проводить и гидробиологический мониторинг, используя в этих целях методы биоиндикации и изучать состояние популяций организмов-индикаторов (В.К. Шитиков и др., 2003; Е.Н. Крылова, 2009). Для рек важнейшими организмами-индикаторами качества воды являются обитатели зообентоса, которые отличаются стабильной локализацией на определенных местах обитания в течение длительного времени. В состав зообентоса входят наиболее долгоживущие гидробионты – моллюски и олигохеты, поэтому представители зообентоса являются универсальными тест-объектами для мониторинга антропогенных сукцессий и процессов самоочищения водных экосистем (А.Ф. Алимов и др., 1996; А.Ф. Алимов, 2000; В.А. Гусакова, 2007). Одной из важнейших групп зообентоса являются олигохеты (Annelida, Oligochaeta), донные кольчатые черви, которые давно и успешно используются в качестве организмов-индикаторов загрязнения природных и сточных вод (R.Kolkwitz, M. Marsson, 1909; V. Slбdeиek, 1973; А.В. Макрушин, 1974; R.G. Wetzel, G.E. Likens 2000; Семенченко В. П, 2004; Д.М. Безматерных, 2008).
Анализ литературы показал, что исследования качества воды реки Ишим с использованием организмов-индикаторов активно проводятся в последние годы (А.С. Красненко, 2007, 2008, 2009; Н.Е. Суппес, 2008, 2009; Н.Е. Суппес и др., 2009; А.С. Красненко, Н.Е. Суппес, 2009; А.Ю. Левых и др., 2010). В биоиндикации были задействованы и представители зообентоса, но содержащиеся в литературе данные, носят предварительный характер и требуют дополнительных исследований. Тем более, что питьевая вода централизованной системы хозяйственно-питьевого водоснабжения г.Ишима не соответствует гигиеническим требованиям и состав воды не сбалансирован по биогенным элементам, определяющим её физиологическую полноценность: кальцию, фтору, йоду, магнию.
Таким образом, изучение состояния сообщества олигохет р. Ишим в пределах г. Ишима, как представителей зообентоса в целях биоиндикации, позволит проводить мониторинг санитарно-гигиенического состояния реки и качества воды данного важнейшего для города водотока. Поэтому, проведенное нами исследование является важным с теоретической и практической точек зрения.
Целью нашей работы явилась экологическая оценка качества воды реки Ишим в пределах города Ишима Тюменской области с помощью организмов-индикаторов загрязнения – донных малощетинковых червей (Annelida, Oligochaeta).Для достижения указанной цели решались следующие задачи:
1. Изучить видовой состав зообентоса в целом и олигохет в частности р. Ишим в пределах г. Ишима, определить долю олигохет в общем видовом составе зообентоса.
2. Проанализировать степень количественного развития олигохет на разных станциях взятия проб.
3. Проследить характер сезонной и годовой динамики качественных и количественных показателей олигохет; на основании количественных данных определить значение олигохет как структурообразующей группы зообентоса.
4. Выявить индикаторные особенности олигохет, определить качество воды р. Ишим на обследованных станциях и ее изменение по годам исследования и сезонам года.
5. Провести анализ гидрохимического состояния р. Ишим.
6. Провести анализ вероятного влияния качества воды р. Ишим на здоровье населения г. Ишима.
Научная новизна исследования. Впервые для бентосного сообщества р. Ишим в пределах г. Ишима отмечено 52 вида беспозвоночных, относящийся к 5 типам царства Animalia (Spongia, Bryazoa, Annelida, Mollusca, Artropoda), к 6 классам (Demospongia, Bryazoa, Oligochaeta, Gastropoda, Crustacea, Insecta) и к 42 родам. Впервые для р. Ишим отмечено 8 видов малощетинковых червей (Annelida, Oligochaeta), относящихся к 6 родам. Изучен характер распределения и встречаемости видоволигохет на разных станциях р. Ишим. Выявлены сезонная и годовая динамики численности видов. Для сообществ олигохет всех станций рассчитаны: видовое богатство (R), индексы видового разнообразия Симпсона (D) и Шеннона (Н), индекс доминирования Симпсона (С). Выявлены доминирующие виды олигохет. На основании качественных и количественных данных с применением олигохетного индекса Гуднайта-Уитли (J), олигохетного индекса Э.А. Пареле (Д2) и индекса сапробности олигохет В.И. Попченко (Is), выявлены индикаторная значимость видов олигохет, качество воды на обследованных станциях р. Ишим и его годовая и сезонная динамики.
Теоретическая и практическая значимость диссертации. С теоретической точки зрения, исследования таксономического состава макрозообентоса и, прежде всего, олигохет р. Ишим, расширяют представления о многообразии донных организмов в водотоках юга Тюменской области. Полученные результаты могут послужить основой для перспективного прогнозирования качества пресных вод в зависимости от направленности развивающихся антропогенных процессов, для разработки необходимых мероприятий по охране окружающей среды г. Ишима и его пригородов, для оптимизации мест расположения основных хозяйственных объектов, для принятия управленческих решений относительно природных ресурсов г. Ишима. С практической точки зрения, материалы по биоиндикации позволяют проводить мониторинг состояния водных объектов и качества их воды, что является важным для профилактики заболеваний, поддержания здоровья и генетической безопасности населения.
Материалы работы используются для преподавания курсов экологии, природопользования, общего землеведения и физической географии в ФГБОУ ВПО «Ишимский государственный педагогический институт им. П.П. Ершова», для выполнения студентами курсовых и выпускных квалификационных работ.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Видовой состав олигохет р. Ишим в пределах г. Ишима на разных станциях схож, но встречаемость и численность олигохет различны для разных станций и зависят от гидрохимических особенностей и интенсивности загрязнения промышленно-бытовыми стоками.
2. По олигохетным индексам Гуднайта-Уитли, Э.А. Пареле и В.И. Попченко воду р. Ишим в пределах г. Ишима можно отнести к -мезосапробной зоне, стремящейся к поли-гиперсапробности, но сапробность и качество воды разных станций отличаются по годам и сезонам года.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на II Международной научно – практической конференции «Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы развития» в ИГПИ им. П.П. Ершова (Ишим, 2007 г.); на III Межрегиональной научно – практической конференции «Проблемы географии Урала и сопредельных территорий» в ЧГПУ (Челябинск, 2008 г.); на II Международной научно-практической конференции в ЧГПУ «Адаптации биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2008 г., 2010 г.); на Всероссийской конференции «Экология в высшей школе: синтез науки и образования» (Челябинск, 2009); апробация работы проведена на заседании кафедры зоологии ЧГПУ (ноябрь, 2009 г.); на II и III Всероссийской научно – практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Полевые и экспериментальные исследования биологических систем» (Ишим, ИГПИ, 2010, 2011гг.); на II-ой и III-ей Международных научно-практических конференциях «Экологический мониторинг и биоразнообразие» (Ишим, ИГПИ, 2010 г., 2011 г.); на заседании кафедры общей экологии Челябинского государственного университета (Челябинск, ЧелГУ, декабрь 2011 г.).
Публикации. По теме диссертации было опубликовано 10 работ, три в изданиях рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 180 страницах, состоит из введения, 4 глав, обсуждения, выводов и списка литературы (221наименование, из них 25 – на иностранных языках). Диссертация содержит 60 рисунков, 10 таблиц и 3 приложения.
