Transcript saprobiologija

Ekološki monitoring kopnenih voda
Podrazmeva sledeće aktivnosti:
1. Praćenje faktora koji deluju na životnu sredinu
2. Ocena stvarnog stanja životne sredine
3. Prognoza daljeg razvoja životne sredine
Najčešće korišćena tehnika biomonitoringa voda je
određivanje bioloških indeksa, korišćenjem
indikatorskih vrsta
Biološki indeksi
Indeksi saprobnosti
Indeksi diverziteta
Integralni biotički indeksi
• Indeksi saprobnosti – zahtevaju detrminaciju do
vrste (potrebni eksperti za svaku grupu organizama)
• Biotički indeksi – pri proceni stanja koriste grupe
organizama a ne vrste (nacionalni standardi u Velikoj
Britaniji, Belgiji, Danskoj, Francuskoj, Nemačkoj,
Irskoj i Luksemburgu)
Saprobni sistem. Indeksi
saprobnosti. Indikatori
Saprobnost (grčki sapros- razgrađivanje) – prisustvo određene
količine organske materije koje su podložne razgradnji
delovanjem reducenata (bakterija i gljiva)
Među prve autore koji primenjuju ove sisteme u oceni kvaliteta
voda spadaju :
Kolkwitz & Marsson
Njihov sistem odnosi se na zone organskog obogaćivanja i
klasifikaciju vrsta u odnosu na zone u kojima te vrste žive.
•Saprobiologija - deo biologije, proučava stepen
zagađenosti vode na osnovu sastava, prisutnosti i
učestalosti organizama indikatora
•Indikatori - određene vrste koje se mogu sresti uvek
u određenim ekološkim uslovima, čije prisustvo
ukazuje na kvalitet vode
Po osnovnom saprobnom sistemu (Kolkwitz &
Marsson)na osnovu organizama indikatora, izvršena je
kategorizacija voda prema stepenu zagađenja
organskim materijama (saprobnosti):
1. Oligosaprobne (slabo zagađene)
2. Betamezosaprobne (umereno zagađene)
3. Alfamezosaprobne (zagađene)
4. Polisaprobne (jako zagađene)
Posebno se izdvajaju sasvim čiste vode ili one koje
imaju sasvim malo organskih materija - katarobne
Liabmann – razlikuje četiri osnovne faze zagađenosti koje
označava kao stpene (klase= boniteta od I do IV, svaki od ovih
stepena po ovom autoru obeležen je i bojom:
I stepen odgovara oligosaprobnoj zoni (plava boja)
II stepen betamezozaprobnoj zoni (zelena boja)
III stepen alfamezosaprobnoj zoni (žuta boja)
IV stepen odgovara polisaprobnoj zoni (crvena boja)
Grupa hidrobionata
Prednosti
Nedostaci
Protozoa
Dobro dokumentovane
saprobne valence
Taksonomski problemi,
varijabilnost
mikrohabitata
Fitoplankton
Procena primarne
produkcije, moguće
apsolutno brojanje
Velike sezonske varijacije,
problemi taksonomije
Zooplankton
Ključni organizmi u
velikim pelagičnim
sistemima, dobra
osetljivost na polutante
Mozaičnost prostornog
rasporeda, nepouzdano
kvantitativno određivanje
Mezobentos
Jednostavno uzorkovanje,
dobri indikatori
Teško sortiranje,
taksonomski problemi
Makrozobentos
Pretežno sedentarni
organizmi, dug životni
ciklus, jednostavno
uzorkovanje, dobri
indikatori
Kvantitativno uzorkovanje
ponekad otežano
Metode za određivanje saprobnosti kopnenih voda
zasnovane na korišćenju vrsta kao indikatora
Najčešće koričćeni indeks saprobnosti po Pantle & Buck - u
a – abundanca vrste
s- saprobna vrednost
Vrednost S
Saprobni stepen
oznaka
0.00 – 0.5
ksenosaprobnost

0.5 – 1.5
oligosaprobnost

1.5 – 2.5
betamezosaprobnost

2.5 – 3.5
alfamezosaprobnost

3.5 – 4.5
polisaprobnost

Indeksi diverziteta i sličnosti
• Saprobiološke metode daju najpouzdanije
rezultate kada je u pitanju organsko zagađenje
vode, podložno biohemijskoj razgradnji
• Pored ovih metoda danas se koriste i druge
ekološke metode bazirane na indeksima sličnosti
i diverziteta
Indeksi diverziteta i sličnosti
Ove ekološke metode koriste sledeće elemente u
proceni strukturnih karakteristika hidrobiocenoza :
1. Kvalitativan sastav (do nivoa vrste ili do nekog drugog
taksonomskog nivoa : rod, familija, red)
2. Kvantitativan sastav ( brojnost – relativna ili
apsolutna)
3. Dominantnost – odnos brojnosti populacije jednog
taksona u odnosu na ukupnu brojnost svih taksona %
4. Frkventnost ili učestalost – vezanost (prilagođenost)
taksona za određene uslove staništa, što rezultira
njegovim manje ili više konstantnim prisustvom u
staništu
5. Indeksi diverziteta i sličnosti zajednice hidrobionata
– koji predstavljaju matematički izraz odnosa
kvalitativne i kvantitativne strukture zajednice
(indeksi diverziteta); odnosno izraz kvalitativne i/ili
kvantitativne sličnosti između zajednica
hidrobionata (indeksi sličnosti)
Velika raznovrsnost ekoloških uslova u staništu
rezultira većom raznovršnošću – diverzitetom
( vrednosti indeksa diverziteta visoke)
Mala raznovrsnost akvatične zajednice sa velikim
brojnostima populacija prisutnih taksona ukazuje na
delovanje pesimalnih ekoloških faktora, prirodnog, ali
češće antropogenog porekla (vrednosti indeksa niske)
Ukoliko su uslovi u vodenim staništima sličniji –
hidrobiocenoze će biti sličnije i obrnuto
Indeksi diverziteta
Simpsonov indeks diverziteta (D)
n - broj jedinki jedne vrste
N – ukupan broj jedinki svih vrsta
Indeksi diverziteta
Šenon – Viverov indeks diverziteta ( H)
n - broj jedinki jedne vrste
N – ukupan broj jedinki svih vrsta
Indeksi sličnosti
Sorensenov indeks sličnosti
A – broj vrsta u jednom uzorku
B – broj vrsta u drugom uzorku
C – broj zajedničkih vrsta
Biotički indeksi
Biotički indeksi su razvijeni kao kombinacija indeksa
saprobnosti i indeksa diverziteta.
Zasnovani su na konceptu prisustva/odsustva
indikatorskih grupa (na primer insekatski red
Plecoptera
je
indikator
voda
sa
visokom
koncentracijom kiseonika i niskom temperaturom),
kao i prisustvom ili odsustvom indikatorskih vrsta na
mestu uzorkovanja.
Biotički indeksi
Najpoznatiji biotički indeksi su Trent Biotički,
Belgijski Biotički indeks i BMWP (Biological
Monitoring Working Party). Uglavnom se koriste za
procenu efekata organskog zagađenja, mada su neki
noviji biotički indeksi razvijeni s ciljem detekcije
acidifikacije vodenih ekosistema (npr. Acid Index)
BMWP (Biological Monitoring Working Party) se
primenjuje u sistemu za predviđanje RIVPACS.
Trent Biotički indeks
Brza, jednostavna i dosta pouzdana metoda
procene stanja jednog vodotoka (isključivo potoci i
manje reke)
Ovu metodu je prvi put primenio Woodwiss na
reci Trent u Engleskoj
Determinacija se izvodi do nivoa roda a ponekad i
familije.
Determinacija do vrste se izvodi samo za najkarakterističnije
predstavnike makrozoobentosa i oni su svrstani u 16 grupa koje
pripadaju različiti sistematskim kategorijama:
svaka familjia Trichoptera, svaka familija Coleoptera, svaka
familija Anellida, Oligochaeta- izuzev roda Nais, rod Nais, familija
Simulidae, familija Chironomidae izuzev Chironomus thummi,
vrsta Chironommus thummi, svaki rod Plecoptera, svaki rod
Ephemeroptera izuzev Baetis rodani, Baetis rodani, svaka vrsta
Plathelminttes, svaka vrsta Hirudinea, svaka vrsta Mollusca, svaka
vrsta Crustacea, svaka vrsta Megaloptera, svaka vrsta Hydracarina.
Od 16 navedenih grupa 6 su veoma osetljive na organsko
opterećenje, imaju status ključnih grupa i isčezavaju sledećim
redosledom:
Plecoptera,
Ephemeroptera,
Trichoptera,
Gammarus, Aselus i Tubificidae/ Chironomidae.
Svako zagađenje za posledicu ima redukciju broja grupa u
zajednici faune dna
 Upravo zbog toga je osnova za određivanje Trent-biotičkog
indeksa uzeto prisustvo ili odsustvo nekih ključnih grupa i
raznovrsnost čitave zajednice dna.
Sakupljeni uzorci faune dna se obrađuju na ternu ili u
laboratoriji
 Determinacija se radi do grupa datih u gore navedenom
spisku
 Utvrdi se broj prisutnih grupa za svaki uzorak, odrede se
ključne grupe i njihova raznovrsnost (samo gruba procena da
li se radi o jednoj ili više vrsta) i na osnovu toga se odredi
biotički indeks
Grupe
Broj vrsta
Ukupan broj prisutnih grupa
0-1
2.- 5
Vise od 1 vrste
-
VII
VII
IX
X
Plecoptera
Samo 1 vrsta
-
VI
VII
VIII
IX
Ephemeroptera
Vise od 1 vrste
-
VI
VII
VIII
IX
bez Baetis
Samo 1 vrsta
-
V
VI
VII
VIII
Trichoptera ili
Vise od 1 vrste
-
V
VI
VII
VIII
Baetis
Samo 1 vrsta
IV
IV
V
VI
VII
Gammarus
Sve gornje vrste odsutne
Sve gornje vrste odsutne
III
IV
V
VI
VII
II
III
IV
V
VI
I
II
III
IV
-
-
I
II
-
-
Asellus
6.- 10 11.- 15 16+
Sve gornje vrste odsutne
Tubificidae i/ili
Crven Chironomus
Sve gornje grupe odsutne
Samo organizmi koji ne
zahtevaju
O2 kao što je Eristalis tenax
Saprobno stanje na datom lokalitetu se uvek određuje na
osnovu najosetljivije ključne grupe u datoj zajednici, a pri
tom je važan kvalitativni sastav makrozoobentosa i broja
vrsta unutar ključne grupe. Najčistije reke imaju index X,
dok se on smanjuje sa povećanjem zagadjenja. Autor ovog
rada daje vezu između Trent biotičkog indexa, stepena
saprobnosti i klase boniteta vode.
Trent biotički index
Stepen saprobnosti
Klasa boniteta
X

IX
-
I
VIII

VII
VI
V
IV
III
II
I
-

-

-

distrofno
I - II
II
II - III
III
III - IV
IV
Van klase
Redosled nestajanja ključnih grupa
makrozoobentosa po sistemu TBI
Plecoptera
Ephemeroptera
Trichoptera
Amphipoda - Gammarus
Isopoda - Asellus
Chironomidae/ tubificidae
Oblici sa vazdučnim disanjem
(Eristalis i dr.)
Biotički indeksi zasnovani na kvalitativnom i
kvantitativnom sastavu zajednice makrozoobentosa
Ovaj tip biotičkih indeksa koristi i kvantitativno
prisustvo prisustvo taksona makrozoobentosa,
pre svega familija u zavisnosti od njihovih
bioindikacionih vrednosti na različite stepene
zagađenosti
BMWP - score
 BMWP – score (Biological Monitoring Working Party) –
zasniva se na odnosu prisustva ili odsustva tolerantnih i
osetljivih familija makrozoobentosa u zavisnosti od različitog
stepena zagađenostisa bodovnom skalom(skala skorova) koja
definiše kvantitativno prisustvo familija
 Kod biotičkih indeksa, budući da su izvedeni tip indeksa,
bitno je sakupiti što reprezentativniji uzorak, tj. sa svih tipova
staništa prisutnih na mestu uzimanja uzoraka. Takođe, važno
je da su liste taksona sa individualnim vrednostima
prilagođene zoogeografskom regionu u kom se vrši
istraživanje vodotoka.
BMWP (Biological Monitoring Working Party) indeks se
uglavnom koristi za procenu efekata organskog zagađenja
Računa se tako što se individualne vrednosti dodeljuju
svakom taksonu
 Individualne vrednosti su ustvari pokazatelji senzitivnosti
taksona na organsko zagađenje
 BMWP se dobija sabiranjem individualnih vrednosti svih
familija prisutnih u uzorku pomnoženih sa njihovim
relativnim brojnostima
RIVPACS (River Invertebrate Prediction And
Classification System)
 RIVPACS je metoda razvijena od strane Institute of
Freshwater Ecology (IFE)
 Primarno je dizajnirana za procenu biološkog kvaliteta
reka u Ujedinjenom Kraljevstvu
 RIVPACS metoda zasniva se na poređenju empirijski
utvrđenog sastava i strukture faune makroinvertebrata bilo
kog lokaliteta (rečne deonice) sa očekivanim
 Materijal se sakuplja kick-metodom- 3 min. energičnog
gaženja i sakupljanjem uzoraka mrežom promera okaca
900μm
 Determiniše se do nivoa familije, a u nekim slučajevima
i do nivoa vrste
 Za obradu podataka, razvijeni su statistički modeli, na
osnovu kojih se vrši komparacija međusobnih odnosa
između faune makroinvertebrata i fizičko-hemijskih
parametara kvaliteta vode referalnih lokaliteta
 RIVPACS podrazumeva korišćenje standardizovanih
protokola sakupljanja i analize bioloških uzoraka i primenu
standardnih metoda kod analiza fizičko-hemijskih
parametara kvaliteta vode
 Za obradu podataka, razvijeni su statistički modeli, na
osnovu kojih se vrši komparacija međusobnih odnosa između
faune makroinvertebrata i fizičko-hemijskih parametara
kvaliteta vode referalnih lokaliteta
 Prvi korak, pre svega podrazumeva, klasifikaciju referalnih
lokaliteta u biološke grupe (klastere), samo na osnovu
zajednica makroinvertebrata
 potom se pronalazi veza između tako grupisanih lokaliteta i
fizičko-hemijskih karakteristika
 Cilj statističkog pristupa, kakav RIVPACS sigurno jeste, je
da se odabere indikativan set parametara koje je moguće
odrediti standardnim metodama na svakom lokalitetu
 Na osnovu dobijenih rezultata, razvijaju se modeli za
predviđanje statusa ekosistema, koji omogućavaju procenu
sastava i strukture zajednica makroinvertebrata na referalnom
lokalitetu poznatih fizičko- hemijskih karakteristika
 Merenjem fizIčko- hemijskih parametara na svakom
novom lokalitetu uporedivom sa referalnim, moguće je
predvideti
očekivani
sastav
i
strukturu
faune
makroinvertebrata, odnosno referalne biološke uslove
 Ekološki status novih lokaliteta se procenjuje poređenjem
sastava i striukture faune makroinvertebrata novih lokaliteta
sa očekivanim (modelovanim).
HVALA NA PAŽNJI !!!!