Содержание к диссертации
Введение
2. Состояние изученности проблемы по литературным данным 8
3. Цель и задачи, объект, материалы и методы исследований 16
3.1. Цель и задачи исследований 16
3.2. Объект исследований 16
3.3. Материалы и методы 18
3.4. Схема размещения станций отбора проб 23
3.5. Камеральная обработка результатов 30
3.6. Технические погрешности применяемых методов 32
3.7. Оценка неоднородности горизонтального распределения планктона в Южном Байкале 45
4. Результаты и их обсуждение 51
4.1. Выделение зоны воздействия на зоопланктон в районе выпуска сточных вод, БЦБК 51
4.2. Выделение зоны воздействия по данным пространственного распределения бактериопланктона 63
4.3. Оценка показательности сообщества фитопланктона в контроле загрязнения района БЦБК 67
5. Сезонные особенности влияния сточных вод на распределение планктона в районе БЦБК 88
5.1. Подледный период 88
5.2. Навигационный период 133
6. Экологическая значимость влияния сточных вод БЦБК на планктон Южного Байкала 167
6.1. Оценка состояния зоопланктона района БЦБК в показателях устойчивости экосистем 169
6.2. Роль бактериопланктона в самоочищении водных масс района БЦБК и поддержании устойчивости других сообществ планктона Южного Байкала 180
6.3. Оценка экологического ущерба популяции Е. baicalensis в районе действия сточных вод БЦБК 193
6.4. Введение в сукцессии гидрохимических структур 204
Заключение 229
Основные выводы 234
Список литературы 238
Приложение 257
- Состояние изученности проблемы по литературным данным
- Технические погрешности применяемых методов
- Выделение зоны воздействия по данным пространственного распределения бактериопланктона
- Роль бактериопланктона в самоочищении водных масс района БЦБК и поддержании устойчивости других сообществ планктона Южного Байкала
Введение к работе
Рациональное использование природных ресурсов неразрывно связано с охраной окружающей среды и, в частности, природных вод, играющих важную роль в жизнедеятельности биосферы и человека. Всё возрастающие темпы развития промышленности и сельского хозяйства влекут за собой увеличение объемов сточных вод, загрязняющих водоёмы и водотоки. В последние десятилетия эта проблема коснулась и такого уникального водоема, каким является озеро Байкал.
Байкал - уникальное явление и национальное природное богатство России. Продолжающееся в течение нескольких десятилетий антропогенное воздействие создает чрезвычайно опасную ситуацию для экосистемы оз. Байкала.
Промышленное загрязнение Байкала началось в середине 60-х годов, после строительства и пуска сразу двух комбинатов: целлюлозно-картонного в г. Селенгинске (1966) и целлюлозно-бумажного в г. Байкальске (1967). С этого момента, как показали последующие наблюдения, в экосистеме озера начали происходить негативные изменения. Байкал стал утрачивать черты своей уникальности путем усиления темпов эвтрофикации, нарушения гидрохимического режима и функционирования его основных сообществ /Бекман и др., 1973; Галазийи др., 1987, 1995, 1996; Павлов, 1995/.
Важнейшая специфика загрязнения Байкала заключается, прежде всего, в том, что основной ресурс озера - его многоводность, может длительное время создавать иллюзию его полного биологического самоочищения за счет абиогенного поглощения сточных вод. Фактически это является началом пока что скрытой фазы постепенной трансформации водных масс озера в другой класс трофности, обусловленной тем, что его низко минерализованной воде требуется очень мало растворенной органики для того, чтобы олиготрофный статус водоема стал дистрофным. И, как это видно на примере загрязнения всех великих озёр мира /Davis, 1962; Hawmiller, Beeton, 1971; Delfino, 1979; Meuleman, 1995/, потеря качества воды и утрата эндемичной фауны и флоры Байкалом однажды может оказаться необратимой.
В отличие от полузакрытых загрязняемых районов крупных водоёмов, где происходит предварительная биогенная трансформация сточных вод, и где контроль сводится к изучению вновь возникающих здесь биоценозов /Аптина и др, 1986; Иванова, 1997; Beeton, 1965/, загрязнение Байкала происходит в его открытой пелагиали, в условиях общего переноса водных масс, нестационарных штормовых и инерционных течений. Зона загрязнения здесь носит не статический, а динамический характер и ее выделение представляет собой довольно сложную практическую и научную проблему.
Дело в том, что даже при отсутствии антропогенного воздействия на экосистемы, обитающие в них водные организмы распределены неравномерно /Киселев, 1956, 1980/.- Водные экосистемы представляют собой сложные, непрерывно изменяющиеся системы сообществ, подверженных собственным биологическим изменениям и внешним абиотическим воздействиям /Pantle U. Buck, 1955; Федоров, 1970, 1972/. Неоднородное распределение организмов фауны и флоры обычно является прямым следствием неоднородности естественных условий их обитания. Поэтому, для определения значимости данного воздействия на водную среду по гидробиологическим показателям, необходимо находить различия между изменениями антропогенного порядка и теми, что происходят естественным путём /Израэль, 1983; Израэль, Абакумов, 1991/.
Каждая закрытая экосистема обладает собственным лимитом биологического самоочищения водной среды. Этот лимит не затрагивает биологической нормы её функционирования и выражается в различных ответных реакциях её сообществ на загрязнение среды обитания. Биологическая норма не предусматривает элиминацию населяющих данную экосистему организмов или отдельных её биосистем /Строганов, 1971/. Поэтому, оценка нормы и патологии в системе загрязняемого водоёма должна производиться в балансе естественной динамики отношений её структурных и функциональных показателей/Фёдоров, 1975/.
Такая задача, несмотря на всю уникальность экосистемы озера Байкал, предельную структурную простоту её планктонных сообществ и трофических звеньев, офаниченныи список видового состава доминирующих видов, их стенотермный и стенобионтный характер, что само по себе должно её упростить, до сих пор на Байкале не решена.
Оценка нормы и патологии байкальской экосистемы должна производиться на основе достаточно обеспеченного ряда наблюдений, изучения ответных реакций каждого планктонного сообщества во все периоды их биологического и сезонного развития. В свою очередь, сезонный ход естественного развития биологических сообществ, а также смена фаз в гидрологическом и гидрохимическом режиме водных масс водоёма, предъявляет определенные требования и к организации натурных наблюдений на водоёме, связанных с контролем загрязняемого района. Важно, чтобы по времени они проводились в периоды прямой и обратной температурной стратификации весенней и осенней гомотермии, минимальной и максимальной продуктивности конкретного сообщества или сообществ. Поэтому, организация подобного контроля должна проводиться в сезонном и круглогодичном циклах наблюдений.
В настоящее время существует много аспектов, систем и методов анализа поверхностных вод по гидробиологическим, микробиологическим, экологическим, санитарно-гигиеническим, гидрохимическим показателям /Винберг и др., 1977; Гаврилова, 1980; Жукинский и др., 1977, 1980; Михайловский, 1983; Капков, 1988; Ильинский 2000; Cairns, 1980; Menhinick, 1964; Sladecek, 1967; Margalef, 1968; Zelinka, Marwan, 1966/. Однако, во всех случаях неясным остаётся вопрос о методах и подходах выделения пространственного положения зоны загрязнения, критериях её разграничения с фоном и закономерностях её сезонных изменений. В плане количественной оценки многолетнего эффекта воздействия сточных вод на планктон и его экологической значимости для водоёма в целом, недостаточно проводятся комплексные исследования планктона как взаимосвязанного сообщества зоопланктона, фитопланктона и бакте риопланктона. Весьма существенным показателем влияния в данном рассмотрении может служить степень разобщенности этих взаимосвязей, с возникновением новых сообществ или усилением функций одного из них.
Между тем, подобная информация необходима для оценки и прогноза состояния данного загрязняемого водоема и проведения на нём природоохранных мероприятий, всесторонне обоснованных с экологических и экономических позиций /Израэль, 1975; Брагинский, 1979; Израэль, Анохин и др., 1981;Безельидр, 1992/.
Эндемичный видовой состав байкальской фауны и флоры, круглогодичные низкие температуры его водных масс и их низкая минерализация, особый гидрохимический и кислородный режим озера обусловливают и высокую чувствительность байкальской экосистемы к внешнему воздействию и, тем более, к такому массированному, какое производят сточные воды целлюлозно-бумажного производства.
В настоящее время научное и общественное мнение всё более склоняется к недопустимости каких-либо норм антропогенного вмешательства в экосистему озера Байкал, к запрещению оборотного водопользования на его берегах с целью возрождения его статуса, нарушенного не рациональной практикой последних десятилетий.
В данной работе даётся анализ состояния сообществ зоопланктона, фи-то- и бактериопланктона Южного Байкала в районе выпуска сточных вод БЦБК, а также приводится оценка экологической значимости их влияния за период 1973-2001 г.г.
Состояние изученности проблемы по литературным данным
Классический период изучения флоры и фауны Байкала начинается от работ Бенедикта Дыбовского, опубликовавшего в 1875 и 1876 г.г. две работы по гаммаридам и рыбам системы озера Байкал, в которых им впервые было установлено широкое разнообразие и обилие в Байкале гаммарид, моллюсков, червей и других групп животных. При этом впервые отчетливо было выявлено глубокое своеобразие и эндемизм байкальской фауны и различие между нею и фауной окружающих Байкал водоемов,
К настоящему времени библиография научных публикаций, посвященных экосистеме озера Байкал, довольно обширна. По количеству отечественных и зарубежных изданий, куда входят важнейшие публикации по фауне, флоре и истории озера Байкал, а также справочные и иные сведения, создаётся впечатление, что это и самое изученное озеро в мире.
Из крупных работ по Байкалу, основополагающими являются «Биология озера Байкал» (1962) и «Очерки по байкаловедению» (1971) М.М. Кожова, в которых даны систематический состав экология фауны и флоры, а также приведена обширная библиография из более чем 750 наименований. За последние три десятилетия их количество сильно возросло, если не удвоилось. В начале в 60-х г.г. на Байкале в районе г. Байкальска были проведены комплексные гидробиологические исследования, вызванные предстоящим пуском в эксплуатацию Байкальского целлюлозно-бумажного комбината (БЦБК). Предполагалось, что сульфатно - хлоридные сточные воды (СВ) комбината, ежесуточным объёмом 268 тыс. м. куб., будут оказывать отрицательное воздействие на уникальную и, прежде всего, эндемичную фауну и флору озера Байкал /Кожов и др. 1970; Кожова, 1974/.
При этом были получены многолетние фоновые характеристики распределения зоопланктона, несколько повышенные в районе предполагаемого сброса сточных вод, с максимумом в августе - сентябре (0,8-1,0 г / м.куб) и минимумом в январе - феврале ( 70-100 мг/м.куб) в слое 0-50 м. В послепуско-вой период (1967 г.) эти же исследования были продолжены Г. И. Помазковой /1974/. Было установлено, что сточные воды отрицательно влияют на байкальский зоопланктон. Это было заметно по более высокому, относительно фона, содержанию погибших особей эпишуры у сброса и нахождению здесь видов, не свойственных открытому побережью южной части озера Байкал. Более детальных сведений в работе не приводится, а пространственная локализация признаков поражения зоопланктона не указывается.
Анализ опубликованных схем отбора проб /Кожов, 1970; Афанасьева, 1974/ показывает, что расположенные на них станции, судя по их малому количеству, рассчитаны на сравнение результатов, полученных у сброса в районе БЦБК и на контрольной площадке, удаленной на 70 км в северовосточном направлении (ст. Танхой). Использование авторами обычного, традиционно принятого в гидробиологии метода сравнения результатов двух площадок - контрольной и объектной, в данном случае, существенного результата не принесло.
Оценивая эффективность сравнительных данных следует отметить, что они могут быть доказательными только в случае их большого, лучше - кратного масштаба различий между средними двух площадок. Если же такой кратности не достигается, то здесь весьма полезным оказывается набор, по возможности, больших выборок для получения статистически достоверных результатов сравнения их средних. Тем самым будут учтены и неоднородности в естественном распределении планктона, оценка которых предполагает набор статистически обеспеченных рядов наблюдений /Cornelius I.W., 1970/.
Предлагались другие подходы выявления количественных показателей влияния сточных вод на планктон в районе БЦБК. Один из них - расчетный. Авторы исходят из объема двухсуточного накопления сточных вод у сброса, что при их 100-кратном разведении может дать зону загрязнения площадью 1,0 км.кв. в слое 0 - 50м. Подставляя сюда определенный процент потерь биомассы зоопланктона авторы определили ее потери в такой зоне равными 4,8 т /Кондратьева, 1983/.
При таком подходе не учитывается скорость водообмена в исследуемом районе и сезонный характер развития зоопланктона, что можно установить лишь проведением гидробиологических и иных обеспечивающих работ на водоёме.
Важным показателем воздействия сточных вод являются биологические признаки поражения зоопланктона и, в частности, эпишуры Е. baicalensis. Наличие мертвых особей этого вида и ее потребителя Macrohectopus branickii возле трубы сброса СВ Байкальского ЦБК отмечал еще М.М. Кожов /1970/. По данным О.М. Кожовой доля мёртвых особей эпишуры подо льдом в 1972-1975 гг. у науплиев в среднем составляла 9% их численности, а наиболее высокой она была у сброса СВ. В 1976 г. она достигала здесь 21 %. Доля мёртвых копеподитов в среднем была равной 5% и в отдельных случаях (1973 г.) -21 %. В подлёдный период 1988 г. на удалении 300 м от сброса СВ доля мертвых взрослых особей Е. baicalensis отмечалась как чрезвычайно высокая- 70% /Кожова.1993/. При определении доли мертвых особей эпишуры во всех случаях отбор проб имел точечный характер и поэтому оконтуривание зон воздействия по данному признаку не производилось. Других исследований, относящихся к количественным оценкам воздействия разбавленных СВ Байкальского ЦБК на зоопланктон, в доступной нам литературе нет.
Технические погрешности применяемых методов
Погрешность при отборе проб сетью Джеди (сито 76) оценивалась точностью определения средней при многократном отборе проб на одной станции. При этом получены следующие значения: 148, 113, 127,156, 175, 130, 146, 140, 162, 143. При стандартном отклонении s = 18 мг/м3, средней 144 мг/м3, Cv = 12,2 %, ошибка репрезентативности mx = s / п равна 5,6 мг / м , и показатель точности Cs = mx/x (100%) составил 3,9%. Обычно точность считается удовлетворительной, если не превышает 3-5%. Погрешность отбора аликвоты (6 раз по 1 мл) из пробы (1 л) определялась аналогично. Операции повторялись 20 раз. При этом были получены еле з дующие значения (мг / м ): 140, 149, 123, 126,114, 124, 126, 152, 122, 138, 142, 130, 124, 149, 143, 138, 134, 151, 137, 120. В результате статистической обработки получены показатели: х = 134 мг/ шг, s = 11 мг/м3, Cv = 8 % ошибка репрезентативности тх = 3 мг/м и показатель точности Cs = 2,2 %. Величина последнего показателя также удовлетворительна. Оценка суммарной погрешности метода показывает, что ошибка репре-зентативности здесь при хср= 139 мг/м равна 6,3 мг/м и показатель точности Cs = 4,5 % находится в пределах нормального распределения.
Погрешность показателей внутри интервала между станциями отбора проб рассматривается на материалах съёмки в районе БЦБК 17.09.77г. Для этого между станциями 184 и 186 на 12 промежуточных станциях через каждые 50 м пробы отбирались вертикальным ловом в слое 0-50 м. Определялась общая биомасса Epischura baicaiensis Sars. Были получены результаты: средняя (х)-389 мг/м , стандартное отклонение (s)-44 мг/м , ошибка средней (тх)-13 мг/м3, показатель точности (Cs) -3 % и коэффициент вариации (С v) -11 %. Полученные статистические показатели указывают на довольно низкую ошибку определения средней и низкое значение коэффициента вариации, допустимого в статистике нормального распределения до уровня 50% /Лакин, 1973/. Показатель точности, считающийся допустимым в пределах 3 - 5 % , здесь составил 3 %. Эти данные тем более приемлемы, что получены на относительно небольшой выборке (п = 12). Подвергать данную выборку полному анализу на нормальность распределения нет смысла ввиду малого количества вариант. Эту процедуру можно заменить частной проверкой только двух ее вариант - максимальной Хд = 471 и минимальной Х5 = 319, с применением стандартного нормированного отклонения tst = (XJ - х): s для выбраковки «выскакивающих» вариант. Согласно условию ни одно из значений Xi ряда не должно отклоняться от его средней больше, чем на ts, что для Р = 0,95 и п=12 соответствует 2,29s. Тогда, для х=471 Ц=\, 4 и для х=319 Ц= 1,59. Таким образом, для обеих крайних вариант выполняется откуда следует их принадлежность к нормально распределяемому ряду.
Очевидно, что и для всех остальных вариант данной совокупности, отличающихся от средней на величину меньшую, чем две исследованных выше, будет выполняться условие Ц tst Тем самым заданное ограничение для выбора интервала между станциями равным 600 м выполняется во всех его промежуточных пунктах, что дает основание считать его приемлемым и для проведения съемки. В оценке погрешностей весьма важное значение имеет степень представительности отобранных проб характеру распределения организмов планктона в облавливаемом слое. В данном случае он составлял 0-50 м в районе с максимальными изобатами глубин, достигавшими 300-450 м. По нашим данным в подлёдный период района г. Байкальска для слоя 0-50 м относительная биомасса отдельных возрастных стадий эпишуры составляла следующие величины: науплии - 76 %, копеподиты- 14% и взрослые -10% от ее общей биомассы. В переходный период доминирование переходит к копеподитам и общая биомасса складывается в частях, как 30 : 67 : 3, соответственно. В последующем, вплоть до самого ледостава удельный вес копепо-дитных стадий, как это видно по данным табл. 4, продолжает доминировать. При этом на долю науппиев приходится 7%, копеподитов - 90% и взрослых -3%. Все данные усредненные. Биология наушшальных и копеподитных стадий эпишуры такова, что все они держатся в верхнем слое водных масс: науплии 5-10 м и копеподиты 10-30 м /Афанасьева, 1975; Кожов,1962/. И, следовательно, обе эти группы при проведении съёмок во все биологические сезоны полностью находятся в облавливаемом слое О-50м. Литературные источники по экологии байкальской эпишуры, приведенные выше, а также, в частности, Афанасьева (1977) указывают на весьма широкую амплитуду ей вертикальных миграций, а также на то, что Е. baikalensis населяет всю водную толщу пелагиали Байкала, от поверхности до дна, в течение всего года и составляет по численности и биомассе до 90% от всего зоопланктона /там же, с. 16/. По данным М.М. Кожова /1962/ взрослые стадии эпишуры мигрируют до 300 - 500 м, где в зимнее время происходит отрожде-ние молоди. Однако, эти источники указывают лишь на достижимость таких глубин /там же, с. 241/ отдельными особями эпишуры, но не всей ее популя-ционной массой.
Выделение зоны воздействия по данным пространственного распределения бактериопланктона
В отличие от зоопланктона и, в частности, эпишуры, бактериопланктон положительно реагирует на загрязнение водных масс, причём относится он к быстро размножающемуся сообществу /Штевнева, 1984; Гак, 1979; Spenser, 1978/. Высокая неоднородность его численности в водоеме обычно является следствием его быстрой реакции на естественную неоднородность концентраций питательных веществ. Очевидно, что локальному избытку веществ, - компонентов сточных вод в районе их выпуска должно соответствовать и локальное увеличение численности бактериопланктона, что и было положено в основу рабочей гипотезы относительно выявления зоны распространения сточных вод БЦБК.. Следует отметить, что такое увеличение признавалось существенным только в случаях высокого масштаба различий зоны и фона и было максимальным для всего исследуемого района. В качестве примера приводится карта распределения гетеротрофных микроорганизмов (рис. 9), полученная при проведении съёмки в районе БЦБК 18-19 июня 2000 г. Зона загрязнения здесь (8,6 км2) ограничена изолинией 338 клн/мл, средняя в пределах которой равна 1230±304 клн / мл и в остальной части района, принимаемой за контроль -71+20 клн / мл. Такое деление на данной карте горизонтального распределения клеток бактериопланктона принимается ввиду того, что внутри изолинии ценой 338 клн/мл находится изолиния 1126 клн / мл, включающая самые высокие его значения, от 1140 до 4860 клн/мл, причём конфигурация и близость её к коллектору водовыпуска сточных вод не оставляют сомнений относительно происхождения данной зоны загрязнения. Важно ещё отметить, что подобных высоких концентраций микроорганизмов в Байкале не наблюдается даже в момент их максимального развития в июле и августе (200 - 400 клн / мл ) и что они обычны для сточных вод пруда -аэратора очистных сооружений БЦБК, где достигают 5-6 тыс. клн/мл. во все периоды года/Штевнева, 1979, 1983/. Данные по горизонтальному распределению бактериопланктона загряз няемого района, включающего два разнородных по биопродуктивности участка, хорошо различаемых по результатам их картирования, тем не менее, по-видимому, не могут быть применены для их полной статистической обработки по типу данных зоо- или фитопланктона. В самом деле, при рассмотрении данных всего района в целом, оказывается, что в его фоновой части, вне изолинии 48, средняя составляет 28 клн/мл, при стандартном отклонении - 11 клн/мл и коэффициенте вариации 34 %.
Такие данные вполне статистичны и приемлемы в рядах с нормальным распределением. Если же их объединить со значениями станций, расположенных в зоне загрязнения, то их общая средняя (678 клн/мл) с ошибкой (188 клн/мл) не будет отражать ни уровень фона, ни значений зоны загрязнения. И то и другое в данном рассмотрении является главным и не может быть отбраковано через механизм нормированного отклонения. Таким образом, единственно возможным критерием сравнения здесь может служить сравнение лимита или размаха колебаний тех и других выборок, формируемых с помощью картирования признака. Применение с той же целью процедуры логарифмирования даёт общую среднюю по всему району 181 клн/мл и не соответствующие реальному размаху колебаний остальные внутрирядные показатели: стандартное отклонение - 6,31 клн / мл, ошибка определения средней - 1,05 клн /мл, коэффициент вариации - 3,49 % и показатель точности определения средней - 0,58 %. Таким образом, и логарифмирование, как метод преобразования подобных данных для последующей их статистической обработки, здесь также неприемлем. Вместе с тем, логарифмирование данных по бактериопланктону в стадии деления их на классовые интервалы оказалось приемом достаточно конструктивным и он применялся также и при построении карты горизонтального распределения фитопланктона. В данном случае, как это показано на рис. 9, равномерный логарифмический шаг между изолиниями при потенцировании превращается в неравномерный ряд абсолютных значений ценой 18, 48, 125, 338, 1126и2970клн/мл. Такая процедура позволила получить весьма наглядную карту горизонтального распределения признака и выделить на ней зону загрязнения. Она включает все станции со значениями 338 и более клеток бактериопланктона и ограничена этой изолинией. Измеренная в масштабе её площадь составила 8,6 км 2. Зона загрязнения, выделенная по результатам горизонтального распределения численности клеток бактериопланктона представляет собой отдельный участок всего района, где самоочищение водоёма за счёт микробиальной деструкции, судя конечно же, по их максимально высоким значениям, протекает более интенсивно, нежели в лимническом фоне При этом оно носит ступенчатый характер и после изолинии 338, то есть между этой линией и точкой выпуска СВ, явно превышает естественный уровень этих процессов, свойственных водным массам озера даже в летне - осенний период.
В этом смысле её можно характеризовать с точки зрения гомеостатической реакции водоема в ответ на его загрязнение. Этот вопрос рассматривается в главе 6. Она может рассматриваться также в продукционном аспекте /Кожова, Мамонтова, 1979; Верхозина, 1985/ поскольку локальное увеличение численности бактериопланктона означает и увеличение скорости его размножения и прирост бактериальной продукции /Григорьева, 1980; Штевнева 1979/. Однако, в данном случае весь эффект продукционного процесса, ввиду отсутствия потребителей продукции в зоне воздействия, сводится к первичной трансформации абиогенных веществ - компонентов сточных вод, в структурную органику без включения её в трофическую цепь экосистемы водоёма /Младова, 1975; Номикос и др., 1984; Трегубова, 1992/. Последующий затем лизис бактериальных клеток приведёт лишь к увеличению РОВ, но теперь уже естественного происхождения и потребляемого также водорослями /Berman, 1976; Lerman, Branstrator. 1992/.
Роль бактериопланктона в самоочищении водных масс района БЦБК и поддержании устойчивости других сообществ планктона Южного Байкала
Сообщество бактериопланктона по своим функциональным характеристикам является полной противоположностью таковым популяции Е. baicalen-sis. В условиях локального загрязнения водоема его природное самоочищение сопровождается локальным увеличением численности микроорганизмов. По мере удаления от загрязняемого района их концентрации становятся все более не отличимыми от фоновых. Сообщество бактериопланктона при этом выступает в роли биологического фильтра между источником загрязнения и водными массами большого Байкала.
Таким образом, загрязнение района вызывает «отклик» экосистемы в ответ на внешнее воздействие. Наблюдаемое при этом по периметру зоны воздействия локальное увеличение содержания бактериопланктона свидетельствует о возникновении нестабильности ( реакции ) одной части биосистемы, направленное на ее сохранение в другой /Федоров, 1975/. В данном случае проявляется механизм сохранения целостности экосистемы за счет гомеостатических реакций бактериопланктона, сообщества, специально открытого для таких функций. Безусловно, в меру своей биологической нормы в нём участвуют все гидробионты водоема, но их роль скорее вторична и проявляется уже после, на результатах деятельности бактерий. Последние сводятся, в основном, к структурированию вносимых веществ в виде самих бактерий, что служит кормовой базой микро- и зоопланктону а также к их минерализации, причем особого рода, когда техноенные вещества перерабатываются, как бы стандартизуются под природоподобные и вовлекаются затем в круговорот вещества и энергии водоема через фотосинтетическую деятельность автотрофов.
Процессы бактериального самоочищения прежде всего являются процессами продукционными, о чем можно сделать заключение по многократному увеличению бактерий в зоне загрязнения. Но только в этом сообществе продукция микроорганизмов может отождествляться с их численностью и наоборот, поскольку здесь сама клетка, как результат деления и является структурной формой ее продукции. Об этом косвенно свидетельствует тот факт, что каким бы высоким ни был уровень численности микроорганизмов в эксперименте, он тотчас падает до следовых количеств вслед за тем, как только ими исчерпывается питательная среда или какой-либо один из ее лимитирующих компонентов.
Поэтому, независимо от формы измерения состояния бактериопланктона, с целью экологической интерпретации всего явления в целом, здесь необходимы понятия устойчивости экосистемы, взаимоотношений «возмущающей и возмущаемой ее начал» /Федоров, 1975 /, что можно выявить сравнением уровней состояния процессов самоочищения в зоне загрязнения и их естественного аналога в чистой части водоема. Формализация этих процессов, как было сказано выше, впервые была предложена В.Д. Федоровым /1975/ (см. также гл. 6.1). Применительно к сообществам зоо- и фитопланктона показателю G более всего подходит классификация показателя устойчивости, в то время как для бактериопланктона, реакция которого на загрязнение является защитной по отношению к двум первым, он вполне обосновано может быть назван показателем гомеостаза данной биоподсистемы и даже всей экосистемы, в целом.
В связи с тем, что между численностью клеток бактериопланктона зоны загрязнения и контролем наблюдается 10 и более кратный порядок различий, что приводит к высоким, порядка 0,9 значениям G и, таким образом, анализу остается только верхний сегмент шкалы 0....1, с целью ее более равномерной загрузки в формуле показателя гомеостаза G, используются десятичные логарифмы численностей микроорганизмов на контроле (Nk) и в зоне воздействия где все обозначения пояснены. Исходя из условий формулы 22, показатель гомеостаза G нормирован от 0 до 1 таким образом, что при NK = N3B он приближается к 0, что свидетельствует о норме биосистемы, и при NK « N3B G 1,0 - о ее патологии. Результаты вычислений по формуле 22 приведены в таблице 38 Они выполнены по данным 17 съемок (740 проб) района БЦБК по бактериопланкто-ну, в каждой из которых учитывалось содержание от двух до трех групп микроорганизмов: гетеротрофных (во всех), аммонификаторов, фенолокисляющих и тионовых — в сочетаниях с первой.
