Нефтяные загрязнения: контроль и реабилитация экосистем: учебно-методическое пособие (ред. д.б.н. Котелевцев С.В., проф. Садчиков А.П.). М., Изд-во ФИАН, 2003, 194 с.
В книге представлены сведения о роли организмов (водорослей, бактерий, животных, грибов) в реабилитации водных и наземных экосистем. Описаны современные биотехнологические методы, позволяющие осуществлять контроль за состоянием водных экосистем, а также экономические затраты по анализу и очистке территорий.
Кураков А.В., Ильинский В.В., Котелевцев С.В., Садчиков А.П. Биоиндикация и реабилитация экосистем при нефтяных загрязнениях. (ред. Садчиков А.П., Котелевцев С.В.). - М., Издательство «Графикон», 2006, 336 с.
В книге с экологических позиций рассмотрено влияние нефтяных загрязнений на наземные и водные экосистемы. Особое внимание уделено влиянию нефти и нефтепродуктов на водные (фитопланктон, зоопланктон, бентос, рыб) и почвенные организмы (микроорганизмы, водоросли, животные). Рассмотрена роль микроорганизмов в деградации нефтяных загрязнений. Большой раздел посвящен системе контроля и мониторинга за состоянием водных и наземных экосистем, приведены методы и экономические затраты. Предложены биотехнологические методы и подходы при рекультивации и восстановлении нарушенных экосистем. Книга предназначена для студентов и преподавателей вузов, научных работников, учителей, специалистов-экологов. (Библиогр. 564 назв.).
Глава 1. Нефтяные загрязнения водных экосистем, его последствия и микробиологический мониторинг. С. 8-78.
Глава 2. Нефтяные загрязнения наземных экосистем: модификация свойств почв, биоиндикация и технология рекультивации. С. 79-216.
Глава 3. Современные технология, позволяющие осуществлять контроль за состоянием водных экосистем. С. 217-294.
Глава 4. Мониторинг и реабилитация водных экосистем от нефтяных загрязнений: методы и экономические затраты. С. 295-329.
Котелевцев С.В., Маторин Д.Н., Садчиков А.П. Эколого-токсикологический анализ растительных сообществ в водных экосистемах. – М.: ООО «ПКЦ Альтекс», 2012. – 182 с.
На долю водорослей приходится почти половина фотосинтетической продукции Земли. В водных экосистемах фитопланктон является одним из основных источников органического вещества, поэтому для характеристики состояния водной среды необходимо знать его обилие и физиологическое состояние. Количество водорослей обычно оценивают по содержанию в них хлорофилла а спектрофотометрическими методами. Более оперативным и чувствительным являются измерения интенсивности флуоресценции водорослей в природной среде. В связи с этим флуоресцентный метод оценки концентрации хлорофилла и, соответственно, обилия водорослей нашел широкое применение в гидробиологии и экологии. Эти методы обладают высокой чувствительностью, производительностью, точностью и позволяют проводить измерения in situв режиме реального времени, что очень важно для решения экологических проблем. Основа флуоресцентных методов состоит в том, что хлорофилл, находящийся в фотосинтетических мембранах, служит природным индикатором физиологического состояния клеток растений. При нарушении состояния клеток под воздействием неблагоприятных условий среды происходят изменения флуоресценции хлорофилла, которые и служат источником информации. Состояние фитопланктонного сообщества является одним из важнейших показателей благополучия водной экосистемы. Традиционные гидробиологические методы исследования фитопланктонных сообществ включают в себя определение видового состава и численности фитопланктона, содержания фотосинтетических пигментов и определение первичной продукции в единице объема водной толщи. Такие методы достаточно трудоемки и не позволяют оперативно оценивать функциональное состояние фитопланктонного сообщества и прогнозировать его развитие. В последние годы широкое распространение получили спектральные и флуориметрические методы для определения фотосинтетической активности фитопланктона и прогнозирования динамики его развития.
Загрязнения окружающей среды являются одной из основных причин нарушения функционирования экосистем. Они являются опасными не только для растений и животных, но и человека. Ксенобиотики и тяжелые металлы поступают в живые организмы, накапливаются там, и становятся причиной различных заболеваний. Загрязнители передаются по трофической цепи, от растений до животных, в том числе и человека, причем, чем выше трофический уровень, тем больше накапливается в них загрязнителей. Основным источником поступления загрязнителей для человека являются продукты питания, а основой для их накопления – это водные экосистемы, почвы, сельскохозяйственные растения и животные.
Развитие промышленности, несмотря на систему мер охраны окружающей среды, приводит к тому, что в экосистемы поступают многие тысячи химических соединений, с которыми ранее не сталкивались живые организмы. Кроме того в экосистемах возрастает концентрация некоторых природных химических веществ, которые становятся опасными для животных и растений. Все эти антропогенные факторы представляют опасность не только для окружающей среды, но и непосредственно для человека. В районах, подвергающихся действию неблагоприятных факторов среды, наблюдается снижение рождаемости, возрастание частоты возникновения различных заболеваний, повышение смертности населения.
Следует отметить, что в современном мире трудно найти экосистемы, в которых бы отсутствовали те или иные загрязнители, в том числе и наиболее опасные. Сегодня уже никого не удивляет наличие пестицидов в жировых тканях китов и белых медведей или полихлорированныхбифенилов в молоке женщин с островов Тихого океана, т.е. в тех местах, где эти химические вещества никогда не использовались.
В водных экосистемах большой группой организмов являются водные растения и в первую очередь, водоросли, которые первые принимают на себя «удар» загрязнителей. Способность водорослей обитать в разнообразных условиях уникальна. Они живут в морях и океанах, реках и озерах, дождевой воде с минимальным количеством солей, в гиперсоленых озерах, на высокогорных льдах и поверхности раскаленных скал. Несмотря на, казалось бы, широкую пластичность, они легко реагируют на загрязнение среды.
Благодаря широкому распространению водоросли имеют большое значение в жизни многих организмов, играют важную роль в биотическом круговороте. Водоросли морских и пресных водоемов (а также прибрежная растительность) являются пищей для планктонных и бентосных животных, в том числе некоторых рыб.
Развитие фитопланктона определяет общий уровень биологической продуктивности водоема. В то же время чрезмерное развитие водорослей, так называемое «цветение» водоемов, отрицательно сказывается на качестве воды, среде обитания для водных организмов, снижает возможность рекреационного использования водоемов. Поэтому изучение водорослей крайне важно для понимания процессов, протекающих в водоемах.
На долю водорослей приходится половина фотосинтетической продукции Земли. В водных экосистемах фитопланктон является одним из основных источников органического вещества, поэтому для характеристики состояния водной среды необходимо знать его обилие и физиологическое состояние.
Состояние фитопланктонного сообщества является одним из важнейших показателей благополучия водных экосистем. Традиционные гидробиологические методы исследования фитопланктонных сообществ включают в себя определение видового состава и численности фитопланктона, содержания фотосинтетических пигментов и определение первичной продукции. Такие методы достаточно полно характеризуют состояние водорослей, но они трудоемки и не позволяют оперативно оценивать функциональное состояние фитопланктонного сообщества и прогнозировать его развитие.
В последние годы широкое распространение получили спектральные и флуориметрическиеметоды определения фотосинтетической активности фитопланктона в природной среде. Количество водорослей обычно оценивают по содержанию в них хлорофилла а, а его активность – по интенсивности флуоресценции водорослей. В связи с этим флуоресцентный метод оценки концентрации хлорофилла и, соответственно, обилия водорослей нашел широкое применение в гидробиологии и экологии. Эти методы обладают высокой чувствительностью, производительностью, точностью и позволяют проводить измерения in situ в режиме реального времени, что очень важно для оперативного решения экологических проблем.
В экологической токсикологии при проведении биотестирования и биоиндикации часто используются культуры водорослей или природный фитопланктон. Сведения о составе фитопланктона необходимы для оценки качества природных вод, а культуры водорослей – для проведения экспериментов по биотестированию среды. При постановке экспериментов большое значение имеет физиологическое состояние культуры водорослей и ее возраст. Поэтому для эксперимента отбирают развитую, жизнеспособную культуру с клетками примерно одного возраста. Получение их без использования стандартных гидробиологических методов невозможно.
В учебном пособии рассмотрены методы экологической токсикологии, позволяющие с помощью анализа структурного и функционального состояния водорослей, высших водных растений, а также других компонентов водных экосистем проводить анализ состояния окружающей среды.
Учебное пособие знакомит студентов вузов с основными направлениями экологической токсикологии и методами эколого-токсикологического анализа окружающей среды. Особое внимание уделяется методам биотестирования и биоиндикации, биотестированию мутагенных и канцерогенных соединений, их перемещению по трофическим цепям, влиянию на здоровье населения. В пособии приводятся основные методы нормирования токсикантов в различных экологических системах, экологическому законодательству, устанавливающему нормы выбросов и контроль токсикантов в окружающей среде. Пособие содержит информации о методах разработки эколого-рыбохозяйственных нормативов и санитарных норм, а также представления о современных методах реабилитации загрязненных экосистем.
Учебное пособие рассчитано на студентов старших курсов вузов, а также специалистов, имеющих базовые знания в области биологии, химии, биохимии и экологии. Мы надеемся, что учебное пособие поможет студентам овладеть методологией экологической токсикологии, сформировать современные представления о научно-обоснованных подходах к оценке воздействия токсикантов на биологические системы. В то же время необходимо отметить, что данное руководство не может претендовать на полноту анализа всех методов изучения фитопланктона. В работе затронуты только основные подходы и методы, в основном затронуты гидробиологические аспекты экотоксикологии. Тем не менее, надеемся, что методическое пособие окажется полезным не только для практических работников, но и всех тех, кто интересуется вопросами экологии водных сообществ.
А.П.Садчиков, д.б.н.,
Международный биотехнологический центр МГУ имени М.В.Ломоносова
