Сапробная система

Более крупная улитка – *L. stagnalis* с сапробной ценностью 2,0; меньший из них, возможно, представляет собой *Physa Fontinalis* со значением 2,4.

Сапробная система — это инструмент для измерения качества воды, и, в частности, она касается способности водоема саморегулироваться и разлагать органические вещества. Сапробная система происходит от так называемых сапробов — организмов, которые размножаются за счет разложения органического вещества, что называется сапротрофным питанием .

Сапробная система основана на обследовании организмов-индикаторов. Например, оценивается численность водяных улиток Lymnaea stagnalis и других организмов, а по формуле перечисленные значения сапробности и толерантности организмов позволяют рассчитать степень качества воды — сапробный индекс.

Качество сапробной воды выражается четырьмя классами от I до IV; и с тремя промежуточными классами (I-II, II-III и III-IV). Водоемы I класса самые чистые и качественные. Неотъемлемым недостатком сапробионных систем как показателя качества воды является то, что они учитывают только биоразлагаемые органические материалы и поэтому игнорируют другие факторы, такие как загрязнение тяжелыми металлами . Хотя присутствие определенных организмов может исключить наличие токсичных веществ, включение таких организмов будет отклоняться от концепции сапробной системы.

Вычисление сапробного индекса

В этом разделе объясняется, как рассчитывается сапробный индекс водоема по методу Зелинки и Марвана; без поправки на ряд мешающих факторов. ^{[ 1 ]}

В первой итерации подсчитывается численность А каждого вида-индикатора и конвертируется в категории от 1 до 7. Численность 1 означает, что было обнаружено только одно или два животных, тогда как класс 7 означает более 1000 особей во время исследования. . Существуют разные классы численности — например, некоторые методы используют классы, в которых следующий по размеру класс содержит примерно вдвое больше особей. Следующая таблица соответствует стандарту DIN 38410-1 (2008), используемому в Германии, где следующий по величине класс примерно в три раза больше предыдущего.

Количество особей каждого вида	Избыток сорт
1 или 2	1
>3	2
>10	3
>30	4
>100	5
>300	6
>1000	7

Значение сапробности s показывает, сколько органических веществ должно присутствовать для процветания водных видов. Животное с сапробионным показателем 1 может выжить только в воде с небольшим содержанием органического вещества, а животное со значением 4 требует водоемов с большим количеством органического вещества. Вышеупомянутый пример, улитка Lymnaea stagnalis , имеет сапробный показатель 2,0. Кольчатый червь . Tubifex Tubefex нуждается в большом количестве органических веществ и имеет показатель s 3,6

Весовой коэффициент g имеет значение 1, 2, 4, 8 или 16 и обозначает диапазон допуска. Если вид может выжить как в незагрязненной, так и в сильно загрязненной воде, g очень мало, поскольку обнаружение вида в ходе исследования не имеет особой прогностической ценности. На практике используются только виды-индикаторы с весовым коэффициентом g ≥ 4. Например, у ручейника значение Agapetus fuscipes ag равно 16, а у дрейссены — g = 4.

Сапробный индекс водоема – качество воды – окончательно рассчитывается по следующей формуле:

S={\frac {\sum _{i=1}^{n}A\cdot s\cdot g}{\sum _{i=1}^{n}A\cdot g}}

Качество водного объекта, выраженное римскими цифрами, представляет собой округленное S. значение

Некоторые виды и их значения s и g

Источник ^{[ 2 ]}

Разновидность	Примечания	Сапробное значение с	Значение допуска г
Lymnaea stagnalis	обыкновенная пресноводная улитка	2.0 ^{[ 3 ]}
Физа фонтиналис	маленькая пресноводная улитка	2.4 ^{[ 3 ]}
Полицелис кошачий	турбеллярий плоский червь	1.1	16
Гаммарусовая блоха	ракообразное	2.0	4
Кордулегастер болтонии	златокольчатая стрекоза	1.5	8
Хирономиды	личинки семейства озерных мух	3.5 ^{[ 3 ]}
Деронектес платинотус	водяной жук	1.0	16
Тубифициды	семейство кольчатых червей	3.6	4

Виды, используемые в Германии для измерения качества сапробионной воды, как правило, группируются около s = 2, в то время как в других странах, таких как Австрия и Чехия, используется более разнообразный список организмов. ^{[ 4 ]}

Метод Пантле и Бака

Более ранний метод Пантла и Бака (1955) использует одни и те же значения сапробности s для каждого вида, но не весовой коэффициент g . индекс сапробности Пантле-Бака S Таким образом рассчитывается в диапазоне от 0 до 4:

S={\frac {\sum _{i=1}^{n}A\cdot s}{\sum _{i=1}^{n}A}}

где численность A выражается как одна из девяти субъективных категорий, от «очень редкого» до «массового развития». Это не требует подсчета организмов – что может сэкономить много времени – но поднимает вопросы внутри- и межэкспертной надежности . ^{[ 1 ]}

Смешивающие факторы и поправки

Индекс сапробности считается достоверной оценкой только в том случае, если сумма классов численности составляет не менее 20. Например, если в ходе обследования было обнаружено всего 500 особей любого вида, выборка все равно будет действительной, если в ходе обследования обнаружено четыре виды по 125 особей каждый (5 класс обилия).

Аналогичным образом, один и тот же водоем необходимо обследовать несколько раз в разные месяцы, чтобы учесть колебания.

За свою историю было введено несколько корректирующих факторов. Например, они касаются скорости течения реки (водоемы с быстрым течением по своей природе лучше насыщены кислородом, что ускоряет деградацию органических веществ), закисления воды и антропогенных изменений в водоеме. Аналогичным образом, необходимо вносить поправки на высоту экосистемы (равнинные реки, естественно, несут больше органического вещества, чем горные, где производство биомассы ниже), а также на различный размер водосборных площадей . ^{[ 4 ]}

Сапробная система никогда не была предназначена для точного определения качества воды, если исследуется только выборка организмов. Отклонения могут быть значительными, если при съемке изучаются только инфузории и представители макрозообентоса ( бентосные животные размером более 1 миллиметра), поскольку на численность последних легко влияет уровень кислорода, а не наличие органического вещества. ^{[ 5 ]}

История

Сапробная система имеет долгую историю в немецкоязычных странах. Идея использования сапробников для оценки качества воды была предвосхищена работами Артура Хилла Хассала (1850 г.) и Фердинанда Юлиуса Кона (1853 г.). (1902, 1908, 1909) в серии публикаций Немецкие ботаники Рихард Кольквиц и Максимилиан Марссон разработали сапробионную систему оценки качества воды. ^{[ 4 ]} Они составили список около 300 видов растений и 500 видов животных (исключая рыб) и оценили для них сапробную ценность. ^{[ нужна ссылка ]}

В 1955 г. Х. Кнопп ввел классы численности, а расчет индекса качества воды был налажен в 1950-1960-е гг. (Pantle, Buck, 1955; Zelinka, Marvan, 1961; Marvan, 1969). ^{[ 4 ]}

В 2000 году метод Пантле и Бака подвергся критике, поскольку он требует идентификации исследуемых организмов по роду , чему экологи пресноводных стран редко обучаются. Кроме того, основное внимание уделяется водным организмам, которые распространены в Западной Европе, что затрудняет анализы качества воды в Восточной Европе и Азии. ^{[ 6 ]}

Процедура, используемая в Германии для оценки индекса сапробности, стандартизирована в DIN 38410. ^{[ 7 ]}

Литература

Фьердингстад, Э. (1971). «Микробные критерии качества окружающей среды». Ежегодный обзор микробиологии . 25 : 563–582. дои : 10.1146/annurev.mi.25.100171.003023 . ПМИД 4949039 . Обзоры некоторых историй и проблем сапробной системы.
Вильм, Джерри (1972). «Графический и математический анализ биотических сообществ в загрязненных ручьях». Ежегодный обзор энтомологии . 17 : 223–252. дои : 10.1146/annurev.en.17.010172.001255 . Содержит краткое введение в индекс сапробности и сравнивает метод Пантла и Бака с более сложным методом Зелинки и Марвана.
Кнобен, РАЭ; Роос, К.; ван Ойрсхот, MCM (1995). Методы биологической оценки водотоков (PDF) . ЕЭК ООН Целевая группа по мониторингу и оценке. ISBN 9036945763 .
Ролауфс, Питер; Штубауэр, Ильза; Заградкова Светлана; Брабец, Карел; Муг, Отто (2004). «Интеграция сапробионной системы в Водную рамочную директиву Европейского Союза». Комплексная оценка проточных вод в Европе . стр. 285–298. дои : 10.1007/978-94-007-0993-5_17 . ISBN 978-94-010-3761-7 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )

немецкий

Пантле, Р; Бак, Х. (1955). «Биологический надзор за водными объектами и представление результатов». Газо-водяной отсек (на немецком языке). 96 (18): 604–620.
Зелинка, М; Марван, П. (1961). «Уточнить биологическую классификацию чистоты проточных водоемов». Архив гидробиологии (на немецком языке).
Фридрих, Гюнтер; Хербст, Волкхард (2004). "Дальнейший пересмотр системы сапробии - зачем и с какой целью?" «Новый пересмотр сапробной системы – зачем и зачем?». Acta Hydrochimica et Hydrobiologica . 32 :61–74. дои : 10.1002/aheh.200300518 .

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Кнобен и др. (1995)
^ «Экологическая оценка СХП 2018, ПРИЛОЖЕНИЕ I – Таблицы» (PDF) . Проектные бюро Prof. Heitkamp & LIMNA . Проверено 6 июня 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Шваб, Хельмут (1995). Пресноводные животные: Книга экологической идентификации . Липучка. ISBN 978-3121255306 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Ролауффс и др. (2004)
^ Блаттерер, Хуберт (1995). «Улучшенная методика оценки индекса сапробности с использованием инфузорий (Ciliophora, Protozoa)» . Лаутерборния (на немецком языке). 20 :23–36.
^ Чертопруд, М.В. (2002). «Модификация метода Пантле-Бака для оценки загрязнения водотоков по качественным характеристикам макробентоса». Водные ресурсы . 29 (3): 306–311. дои : 10.1023/А:1015632414007 . S2CID 127693376 .
^ «Немецкие стандартные процедуры тестирования воды, сточных вод и осадка - Биолого-экологические испытания воды (Группа М) - Часть 1: Определение индекса сапробии в проточных водах (М 1)» . Немецкий институт стандартизации (DIN). 2004 . Проверено 6 июня 2022 г.

[knoben_1995-1] Jump up to: ^а ^б Кнобен и др. (1995)

[2] «Экологическая оценка СХП 2018, ПРИЛОЖЕНИЕ I – Таблицы» (PDF) . Проектные бюро Prof. Heitkamp & LIMNA . Проверено 6 июня 2022 г.

[schwab_1995-3] Jump up to: ^а ^б ^с Шваб, Хельмут (1995). Пресноводные животные: Книга экологической идентификации . Липучка. ISBN 978-3121255306 .

[rolauffs_2004-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Ролауффс и др. (2004)

[5] Блаттерер, Хуберт (1995). «Улучшенная методика оценки индекса сапробности с использованием инфузорий (Ciliophora, Protozoa)» . Лаутерборния (на немецком языке). 20 :23–36.

[6] Чертопруд, М.В. (2002). «Модификация метода Пантле-Бака для оценки загрязнения водотоков по качественным характеристикам макробентоса». Водные ресурсы . 29 (3): 306–311. дои : 10.1023/А:1015632414007 . S2CID 127693376 .

[7] «Немецкие стандартные процедуры тестирования воды, сточных вод и осадка - Биолого-экологические испытания воды (Группа М) - Часть 1: Определение индекса сапробии в проточных водах (М 1)» . Немецкий институт стандартизации (DIN). 2004 . Проверено 6 июня 2022 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]