22.8. Біологічна індикація та моніторинг токсичних забруднень водних екосистем

Зміни, які відбуваються під впливом токсичних речовин, відбиваються на видовому різноманітті та структурі гідробіоценозів. Лише в умовах критичних ситуацій життя водойм призупиняється повністю, і тільки на короткий період. Виживають і процвітають види, найбільш пристосовані до нових умов середовища. Така пристосованість виникає внаслідок більш менш швидких адаптацій, до яких найбільше здатні види з коротким життєвим циклом і швидкою зміною поколінь, у нових умовах протікають процеси природного добору, виникають мутантні раси. Найлегше адаптуються водорості та бактерії, у яких відсутній диференційований обмін речовин. Здатність до адаптації в умовах токсичного середовища тим нижча, чим вища організація виду. Тому від токсичних забруднень найбільше потерпають популяції вищих ракоподібних і риб, що займають вершину трофічної піраміди.

Серед токсикантів переважають ксенобіотики — речовини, створені людиною, які ніколи в природі не існували. За короткий час, що минув з початку застосування таких речовин, популяції, які пристосувалися до життя в отруєному середовищі, не сформувалися. Серед гідробіонтів є лише поодинокі види з підвищеною стійкістю до токсичних речовин, але типових індикаторів токсичного забруднення немає. З цієї причини у водній токсикології не створена система, яка б давала змогу оцінювати рівень токсичного забруднення вод подібно до оцінки рівня сапробності за видовим складом флори і фауни.

Перспективним підходом до індикації токсичних забруднень є біоценотичний, який враховує зміни структури планктонних угруповань гідробіонтів. Так, при токсичних забрудненнях зі складу зоопланктону можуть випадати одні популяції ракоподібних (гіллястовусих), менш захищених від проникнення токсикантів з води, в той час як інші популяції (веслоногі) тривалий час не змінюються. Це може бути пов'язаним з наявністю у них хітинового покриву та особливостями живлення. Такі тварини не засвоюють токсиканти через зовнішні покриви тіла і не фільтрують воду в процесі живлення, а отримують їх тільки через трофічні ланцюги.

Тому біоценотичні зміни полягають перш за все у випаданні окремих видів. Так, відсутність гіллястовусих вказує на наявність значного токсичного забруднення, а загальне збіднення біомаси в поєднанні зі зміною структури домінування — на ступінь пригнічення планктону. Такі зміни досить наглядно ілюструються на ценограмах.

Поряд з методами біоіндикації, які дають змогу виявляти наявність токсичних забруднень за змінами видового складу і структури гідробіоценозів, велике значення у контролі токсичності забруднених вод набуває комбінований спосіб, який базується на аналітичному визначенні вмісту окремих токсикантів в органах і тканинах видів-концентраторів.

Здатність до накопичення токсичних речовин характерна для багатьох гідробіонтів. Зокрема, вона притаманна макро- і мікроводоростям, форамініферам, губкам, кишковопорожнинним, ракоподібним, молюскам. Останні найбільше показові, бо накопичують важкі метали і мікроелементи в рідині мантійної порожнини та черепашці (двостулкові молюски). Виходячи з цих властивостей молюсків для контролю токсичного забруднення морських вод застосовується метод, який базується на систематичному визначенні вмісту важких металів, мікроелементів і рідкоземельних елементів в органах і тканинах мідій («мідієвий дозір»). Вищі водяні рослини (очерет, рогіз) накопичують органічні токсиканти, зокрема пестициди, в кореневищах. Токсичні речовини можуть накопичуватися і у рибах, в основному в гепатопанкреасі, селезінці, кістках, лусці.

Організми-концентратори, які використовуються як індикатори токсичного забруднення водних екосистем, отримали назву моніторів, а їх накопичувальна здатність кількісно характеризується коефіцієнтом накопичення КН — відношенням аналітичне визначених речовин в досліджуваних гідробіонтах до їх вмісту у воді.

Ступінь накопичення токсикантів у донних організмах визначається за його відношенням до вмісту токсикантів у донних відкладеннях (коефіцієнт донної біологічної акумуляції (КДА). Для оцінки співвідношення концентрацій в донних відкладеннях і у воді використовується коефіцієнт донної акумуляції (КДБА). Три вказаних коефіцієнти — КН, КДА і КДБА — в достатній мірі характеризують рівень токсичного забруднення водної екосистеми в цілому. Причому ці коефіцієнти відображають не випадкову (одноразову) картину, а характеризують тривалу хронічну токсифікацію водного об'єкта.

Таким чином, для оцінки токсичності хімічних речовин Для гідробіонтів, індикації токсичних забруднень і загального Рівня токсифікації водних екосистем існують три основні методи: біоіндикація за шкалою токсобності, біотестування і використання організмів-моніторів. Найбільш повна оцінка токсичності водних екосистем може бути отримана при застосуванні усіх трьох методів. Серед них найбільш доступним і досить інформативним методом контролю токсичності є біотестування.