Актуальные задачи изучения пресноводных экосистем

1
Актуальные задачи изучения
пресноводных экосистем
непрофессионалами
М.В. Чертопруд
Введение. Данное обращение вызвано к жизни следующим наблюдением. Интерес многих любителей (особенно в кругах юных натуралистов) к экологии пресных вод в последние годы резко возрос, сопровождаясь лавиной самостоятельных исследовательских работ. При этом авторы,
как правило, ориентируются на наиболее доступные гидробиологические
методики – а это почти исключительно методики определения уровня загрязнения и качества воды. В результате появляются сотни однотипных
работ по оценке качества воды в тех или иных водоемах одним или несколькими методами. Как правило, эти работы проводятся на заведомо загрязненных водоемах, и просто подтверждают всем известный факт –
наличие сильного загрязнения. То есть, выполняя их, автор учится работать со стандартной методикой и с предусмотренным ей объектом – и все.
Более широкого смысла такие работы, как правило, не имеют.
Между тем, гидробиология – это не только определение загрязнения
воды, но и много других интересных занятий, вполне доступных для любителя, и в целом более осмысленных. Краткий обзор этих занятий мы и
приведем.
Изученность разных объектов гидробиологии. Гидробиология –
наука, изучающая водные экосистемы во всем их многообразии. Поскольку объект этот сложный, а наука молодая, то многие проблемы вообще еще
не проработаны. Как правило, профессионалам приходится обращать внимание не на самые интересные вопросы, а на вопросы, имеющие практическую важность – как вырастить в водоеме больше рыбы, как сохранить чистоту воды в водоемах и т.п. Поэтому получается, что из водных организмов изучены только самые массовые, которых можно для чего-то использовать (например, съесть или накормить других полезных животных,
например, лосось) и вредные для человека (например, личинки кровососущих комаров), либо самые большие и красивые (их быстро истребляют, а
потом помещают в Красные книги). А масса других видов и даже семейств
вовсе не изучается. Также и с водоемами – в основном изучены те, которые
имеют питьевую или рыбохозяйственную ценность (в основном крупные
озера и водохранилища, и то далеко не все); уже реки и пруды изучаются
гораздо меньше, а ручьи, лужи и болота вообще почти не изучаются – руки
не доходят. Из всех факторов жизни в водоемах в первую очередь приходится изучать загрязнение воды – как его измерять и как с ним бороться,
2
хотя для водных организмов это (пока!) далеко не самый важный фактор
среды.
Однако, не обязательно идти у академической науки на поводу. Если
Вы – не профессионал, а любитель гидробиологии, и не связаны сиюминутной прикладной ценностью Вашего занятия, а работаете в силу собственного к нему интереса, резонно заняться тем, чем никто (или почти
никто) раньше не занимался. Тогда полученные Вами результаты могут
стать действительно новыми – не только для Вас, но и для науки. Потом
эти результаты можно проверять, обсуждать со специалистами, публиковать (при их должном качестве и количестве)… и со временем, при желании, самому становиться специалистом.
Фаунистика в регионах. Большинство регионов слабо изучено
профессиональными гидробиологами. Большинство видов беспозвоночных
имеют локальные ареалы, мелки, редки, малозаметны, и многие из них до
сих пор не открыты. Что оставляет обширное поле деятельности на переднем крае науки всем желающим. Суть задачи: дать полное фаунистическое
описание водоемов, со всеми мелкими и редкими формами, тщательно
определяя все, что можно определить, и тщательно описывая все, что
определению не поддается. При этом, во-первых, Вы устанавливаете характерный состав водных сообществ и фауну своего региона; во-вторых,
имеете шанс найти виды редкие, малоизвестные или просто не известные
науке.
Основная проблема на этом пути: нужно добыть самые мощные современные определители и научиться ими грамотно пользоваться. Можно
(и проще) ограничиваться для начала какой-либо одной систематической
группой (например, водными клопами) и стать по ней специалистом найти все книжки, разобраться в определении до вида, тогда уже можно
начинать и виды описывать, а соответствующим профессионалам интересно станет с вами общаться (проверять определения, изучать описания и
писать совместные работы). Реально на этот уровень школьники пока не
выходят – но это возможно.
Экология отдельных видов. Экология вида – это особенности его
местообитаний, подвижность, питание, локализация в водоеме и биотопе,
отношение к отдельным факторам среды (скорость течения, донный субстрат, температура, загрязнение воды и т.п.), время размножения и жизненный цикл. Для многих видов, особенно редких и мелких, эти сведения
науке не известны. Но, на самом деле, только зная экологию отдельных
видов, можно бывает разобраться в экологии целого сообщества. Иногда
экология видов даже обгоняет их систематику – при детальном изучении
вроде бы единого вида он обнаруживает несколько типов экологических
стратегий, а потом, при изучении их морфологии оказывается, что и видов
– несколько.
3
Изучение влияния отдельных факторов среды. Изучая взаимодействие живых организмов и окружающей их среды, экологи более или
менее условно разделяют среду на факторы, действие которых можно исследовать раздельно. Важнейшими факторами жизни в воде считаются:
соленость воды, проточность и скорость течения, характер донного грунта
(для донных организмов), глубина, освещенность, температура воды,
жесткость воды, кислотность воды, кислородный режим, содержание органических веществ в воде, сезон года, размер водоема и постоянство условий среды… Поскольку факторов этих много, а видов водных организмов
– еще больше, в деталях действие одних на других, как правило, не изучено, и тщательные наблюдения на этот счет представляют существенную
научную ценность. Основная проблема исследования состоит, во-первых, в
точном определении самого изучаемого фактора среды; во-вторых, в исключении, по возможности, действия других факторов. Например, если Вы
изучаете влияние скорости течения на сообщество бентосных организмов,
Вам нужно сравнивать участки с различной скоростью течения, желательно из одного и того же водотока и примерно в одно и то же время (чтобы
не менялись другие факторы среды), и измеряя течение как можно более
локально (поскольку даже с разных сторон одного и того же камня эта
скорость может быть различной). В общем, сложностей технического характера тут всплывает немало, но продолевать их можно.
Влияние загрязнения. Изучение загрязнения водоемов также может
стать истинно научной задачей, если оторваться от стандартных методик
биоиндикации и биотестирования и начать самим их создавать. Суть задачи: независимая от сообщества водных организмов оценка загрязнения
(гидрохимия, оценка загрязнителей, населенность бассейна) для разных
водоемов сравнивается с составом сообщества (или одной систематической группы). Далее можно самостоятельно строить выводы о том, какие
виды соответствуют какому уровню загрязнения. Это очень важно, поскольку методы биоиндикации, на самом деле, имеют региональное значение и хорошо работают для определенного региона и класса водоемов.
Например, индекс Вудивисса эффективен для малых рек Западной Европы
и только за отсутствием лучшего применяется где угодно. Индекс сапробности Пантле-Букка тоже не везде и не всегда хорошо работает – нужно
разрабатывать для него региональные списки индикаторов.
Проблемы на этом пути – прямая оценка загрязнения воды и качественное определение состава сообщества. Первая решается, в крайнем
случае, определением населенности бассейна водоема по топографической
карте. Вторая – использованием таксонов того уровня, до которого Вы сами умеете определять. Весьма перспективны, например, рода и даже семейства насекомых. Пример – наша модификация индекса сапробности
для центра Европ. России.
4
Примеры тем исследований
с использованием биоиндикации загрязнений водотоков
Даже возможности, предоставляемые биоиндикацией, можно использовать довольно различно. Приведем примеры наиболее осмысленных
вариантов.
Следящий контроль (мониторинг) за отдельно взятым водотоком. Позволяет оценить изменение сапробности (и антропогенного загрязнения) во времени - как по сезонам в течение года, так и от года к году. В
частности, таким образом можно следить за деятельностью “любимого”
завода-загрязнителя. Требует регулярного отбора проб по одной и той же
методике в одном и том же месте. Важно научиться отличать изменения в
характере загрязнения от изменений сапробности, связанных с паводками,
сезоном года и т.п.
Изучение изменения сапробности вдоль течения реки. Позволяет
отследить влияние различных загрязнителей, а также ход самоочищения
реки. Удобно проводить в походном варианте, двигаясь вниз (или вверх)
по течению выбранного водотока. При интерпретации результатов нужно
помнить, что с изменением размера реки как фауна, так и показатели сапробности закономерно изменяются независимо от загрязнителей.
Сравнение сапробности водотоков разных районов. Поскольку в
водоток со времением попадают практически все загрязнители в пределах
его бассейна, состояние его позволяет давать экологическую оценку всей
площади водосбора. Сравнивая различные водотоки, можно делать соответствующие выводы об характере и мощности человеческой цивилизации
в каждом из их бассейнов. В среднем речка шириной 10-15 метров стекает
с района диаметром 30-50 км. Нужно иметь в виду, что, кроме антропогенных загрязнений, на сапробность влияет характер природного ландшафта
данного района: например, водотоки Мещерской низменности имеют болотное питание и естественную повышенную сапробность.
5
Некоторые критерии научной ценности результатов.
Здесь дадим еще несколько подсказок о том, какие результаты считаются полученными на высоком научном уровне, а какие – нет.
1. Достоверность определения. Никакой, даже самый экзотический
список фауны не имеет научной ценности, если он написан «от фонаря».
Все Ваши определения должны быть надежными, а если Вы - новичок, то
обязательно проверны более опытным специалистом. Если такой возможности нет, а определители не позволяют достичь полной уверенности в
определении, лучше вообще не выходить на такой уровень определения
(лучше надежно определить род, чем сомнительно – вид). Заметьте: ошибка, связанная с ненахождением существующего в водоеме вида, менее
страшна, чем ошибочное нахождение несуществующего. Для проверки
определений желательно хранить фиксированные пробы Вашего материала и при каждой возможности представлять их на проверку определения
специалистами (например – на конференциях и конкурсах в Москве).
2. Конкретность описаний. Все наблюдения должны быть возможно более точными. Например, описывая местообитания вида, можно указать просто «в озерах», а можно «в малых озерах с торфянистой мягкой
водой на глубине до 1 метра, на погруженной растительности»; второе
описание на порядок ценнее первого. Тем более, точность требуется при
морфологическом описании вида, отсутствующего в определителе.
3. Полное описание методики. Это описание должно позволить читателю полностью представить себе ход работы и, при необходимости, повторить работу автора – и получить сходный результат. Каждый раз, написав раздел о методах своей работы, стоит перечитать его и убедиться, что
он дает такую возможность. В частности, всегда следует указывать определительные пособия, по которым проводилась идентификация организмов – как ни странно, от этого тоже могут зависеть результаты определения.
4. Повторности данных. По возможности, каждый публикуемый
вывод должен базироваться не на одном наблюдении, а на нескольких. Это
относится к разным случаям: и к опытам с токсичностью растворов, и к
наблюдениям по экологии отдельных видов, и к морфологическим описаниям. Всем природным явлениям присуща большая или меньшая изменчивость, поэтому важно оценить не только одно значение какого-то признака,
но и его размах. Если данные исследования выражаются в числах, полезно
провести их статистическую обработку (то есть определить среднее значение и среднее отклонение результата).