Учебнометодическое пособие по курсу Методы биоиндикации
 Скачать 2.02 Mb.
|
|
Образец таблицы для обработки данных по оценке стабильности развития с использованием мерных признаков Номер признака Номер образца 1 2 3 4 5 Л П Л П Л П Л П Л П 1 18 20 32 33 4 4 12 12 46 50 2 20 19 33 33 3 3 14 13 50 49 3 18 18 31 31 2 3 12 11 50 46 4 18 19 30 32 2 3 10 11 49 49 5 20 20 30 33 6 3 13 14 46 53 … … … … … … … … … … … 10 14 14 25 25 4 4 9 8 32 32 Таблица 3.2. Вспомогательная таблица для расчета показателя стабильности развития Номер образца Номер признака Величина асимметрии листа 1 2 3 4 5 1 0,052 0,015 0 0 0,042 0,022 2 0,026 0 0 0,037 0,010 0,015 3 0 0 0,2 0,044 0,042 0,057 4 0,027 0,032 0,2 0,048 0 0,061 5 0 0,048 0,33 0,037 0,071 0,098 6 0,077 0 0 0,1 0 0,035 7 0,077 0,019 0 0 0,081 0,036 8 0,037 0,042 0 0,111 0,037 0,045 9 0,077 0,020 0 0 0,111 0,042 10 0 0 0 0,059 0 0,012 Величина асимметрии в выборке: X=0,042 - 16 - 6. На последнем этапе вычисляется интегральный показатель ста- бильности развития – величина среднего относительного различия между сторонами на признак. Для этого вычисляют среднюю арифметическую вели- чину асимметрии для выборки листьев. Это значение округляется до третьего знака после запятой. В нашем случае искомая величина равна: (0,022+0,015+0,057+0,061+0,098+0,035+0,036+0,045+0,042+0,012)/10 = 0,042 7. Статистическая значимость различий между выборками по вели- чине интегрального показателя стабильности развития (величина среднего относительного различия между сторонами на признак) определяется по t- критерию Стьюдента. Таблица 3.3. Пятибалльная шкала оценки отклонений состояния организма от условной нормы по величине интегрального показателя стабильности развития для березы повислой (Betula pendula) Балл Величина показателя стабильности развития I <0,040 II 0,040 - 0,044 III 0,045 - 0,049 IV 0,050 - 0,054 V >0,054 I – чисто; II – относительно чисто («норма»); III – загрязнено («тревога»); IV – грязно («опасно»); V – очень грязно («вредно») Рис. 3.2. Береза повислая (Betula pendula) - 17 - Лабораторная работа №4 Использование флуктуирующей асимметрии животных для оценки качества среды Цель работы: Интегральная экспресс-оценка качества среды обитания живых организмов по флуктуирующей асимметрии некоторых признаков по- звоночных и беспозвоночных. Задачи: 1. Освоить методику оценки стабильности развития рыб по флуктуирую- щей асимметрии. 2. Освоить методику оценки стабильности развития земноводных по флук- туирующей асимметрии. 3. Освоить методику оценки стабильности развития млекопитающих по флуктуирующей асимметрии. 4. Ознакомиться с походами сбора материала. 5. Научиться регистрировать феногенетические признаки. 6. Иметь представление об оценке качества окружающей среды в баллах по интегральному показателю стабильности развития животных. Материалы и оборудование: бинокуляр; чашки Петри; энтомологиче- ские булавки; резиновые перчатки; фиксированный материал рыб и лягушек, выдержанный предварительно в воде; черепа рыжей полевки. Теоретические вопросы для обсуждения. 1. Морфогенетические показатели, используемые для оценки стабильности развития животных. 2. Основные принципы сбора материала для метода флуктуирующей асим- метрии животных. 3. Оценка величины флуктуирующей асимметрии. 4. Анализ асимметрии качественных признаков. 5. Бальная оценка качества среды обитания по интегральному показателю стабильности развития животных. Практическая работа. Задания. 1. С каждого препарата рыб снять 5 морфогенетических признаков. 2. С каждого препарата лягушек снять до 11 морфогенетических па- раметров. 3. С каждого черепа рыжей полевки снять до 10 морфогенетических признаков. 4. Данные измерений занести в таблицу 4.1. - 18 - 5. Провести оценку величины флуктуирующей асимметрии по дис- персии относительного различия между сторонами, основанной на оценке ве- личины дисперсии различий между сторонами не от нуля (строгой симмет- рии), а от некоторого среднего различия между ними, имеющего место в рас- сматриваемой выборке особей. 6. Для анализа асимметрии качественных признаков рассчитать среднее число асимметричных признаков (ЧАП) на особь: , где A i – число асимметричных проявлений признака i (число особей, асимметричных по признаку i); n – численность выборки; k – число призна- ков. 7. Провести балльную оценку качества среды обитания в соответст- вии с таблицей 4.2, в которой приведены коэффициенты асимметрии. Таблица 4.1. Феногенетические признаки исследуемых животных Дата Исполнитель Вид Место сбора № препа- рата № признака 1 2 3 4 5 … k л пр л пр л пр л пр л пр л пр л пр 1 2 … 20 Примечание: л – левая сторона; пр – правая сторона. - 19 - Таблица 4.2. Оценка качества окружающей среды в баллах по интегральному показателю стабильности развития животных Класс Коэффициент асимметрии согласно бальной оценке 1 (чисто) 2 (относительно чисто) 3 (загрязнено) 4 (грязно) 5 (очень грязно) Рыбы < 0,35 0,35 – 0,40 0,40 – 0,45 0,45 – 0,50 > 0,50 Земноводные < 0,50 0,50 – 0,55 0,55 – 0,60 0,60 – 0,65 > 0,65 Млекопитающие < 0,35 0,35 – 0,40 0,40 – 0,45 0,45 – 0,50 > 0,50 Рис. 4.1. Серебряный карась - 20 - Лабораторная работа №5 Определение общего микробного числа в водоеме Цель работы: определение общего микробного числа в водоеме, распо- ложенном в рекреационной зоне города. Задачи: 1. Ознакомиться с основными методами микробиологических исследова- ний. 2. Освоить метод взятия проб воды. 3. Научиться методам посева на питательные среды. 4. Освоить метод подсчета общего числа колонии-образующих бактерий. 5. Научиться определять класс воды по бактериальным показателям. 6. Ознакомиться с основными принципами стерилизации. Материалы и оборудование: стерильные чашки Петри; стерильные мембранные фильтры (d=0,45мкм); фильтровальный прибор Зейтца; водо- струйный насос; мясопептонный агар (МПА); стерильный пинцет; 70%-ный спирт; спиртовка; термостат; стерильные колбы. Теоретические вопросы для обсуждения. 1. Понятие общего микробного числа. CFU. 2. Гетеротрофы и сапрфиты. 3. Методы отбора проб воды. 4. Микробиологические питательные среды. 5. Метод фильтрации через мембрану и глубинный посев. 6. Принципы стерилизации, способы стерилизации. Практическая работа. Задания. 1. Сделать серию последовательных разведений (102 – 106) воды из водоема. По 10 мл воды из каждого разведения пропустить через мембран- ные фильтры, наложенные на предварительно профламбированную поверх- ность фильтровального прибора, используя водоструйный насос. Каждую пробу анализировать в 3 – 5-кртаной повторности. 2. Разлить по 20 мл МПА в чашки Петри и остудить. 3. Мембранные фильтры стерильным пинцетом поместить фильтра- том на поверхность питательной среды в чашки Петри на 24 ч. Чашки пере- вернуть и инкубировать при температуре 30 – 37 °C в термостате. 4. По истечении времени инкубации подсчитать количество колоний микроорганизмов на поверхности питательного агара. Подсчет следует про- вести на всех параллельных чашках и найти среднее значение. - 21 - 5. Численность клеток гетеротрофных микроорганизмов в 1 мл воды рассчитать по формуле: А= NR/10, где N – число колоний на чашке, кл; R – разведение, из которого произве- ден посев; 10 – пересчет на 1 мл. 6. По таблице 5.1 определить, к какому классу качества относится вода из тестируемого водоема. Таблица 5.1. Классы качества воды природных водоемов по бактериальным показателям Показатель Классы качества воды предельно чистая чистая удовлетворительно чистая загрязненная грязная Численность бактерий планк- тона, млн кл/мл < 0,3 0,3 – 1,5 1,6 – 5,0 5,1 – 11,0 > 11,0 Численность гетеротрофных бактерий, тыс. кл/мл < 0,1 0,1 – 1,0 1,1 – 5,0 5,1 – 10,0 > 10,0 Численность бактерий груп- пы кишечной палочки, тыс. кл/мл < 0,003 0,003 – 2,0 2,1 – 10,0 11,0 – 100,0 > 100,0 - 22 - Рис. 5.1. Рост гетеротрофных микроорганизмов на чашках Петри Рис. 5.2. Бактерии (а) и цианобактерии (б) 1,2 — бациллы; 3 — спирохеты; 4 — кокки; 5 — спириллы; 6 — вибрионы; 7 — стрепто- кокки и диплококки; 8 — сарцины; 9 — ните- видные формы; 10 — жгутиковые формы; 11—реснитчатые формы; 12 — хроококк; 13 — нить ностока с гетероцистами (указаны стрелками); 14 — осциллатория (справа в увеличенном виде) Лабораторная работа №6 Биологический контроль водоема методами сапробности Цель работы: Определение сапробности водоема. Задачи: 1. Ознакомиться с понятиями сапробность, сапробные индикаторы, планк- тон, бентос, перифитон. 2. Ознакомиться с методами оценки сапробности в полевых условиях. 3. Изучить основные характеристики зон сапробности. 4. Ознакомиться с методами оценки качества воды по системе сапробности. 5. Изучить и применить на практике метод Пантле и Бука. Материалы и оборудование: микроскоп, аквариумы, предметные и по- кровные стекла, пинцет. - 23 - Теоретические вопросы для обсуждения. 1. Понятие сапробности. Сапробионты. 2. Сапробные индикаторы. Их применение в биоиндикации. 3. Организмы водоема. 4. Характеристики зон сапробности. 5. Количественный учет организмов пробы водоема. Учет частоты встре- чаемости. 6. Оценка качества воды по системе сапробности. 7. Метод Пантле и Бука. Практическая работа. Задания. 1. Получить у преподавателя «стекла орастания» с разным временем экспозиции в аквариуме. 2. Рассмотреть под микроскопом препараты с объективом Х40. 3. Используя ключ для определения главных групп водных беспо- звоночных животных и определители водорослей, составить таблицу видово- го многообразия и оценить сапробность обнаруженных организмов. 4. Произвести учет организмов по частоте встречаемости по таблице 6.1. 5. Определить сапробность водоема по методу Пантле и Бука (см. пример табл. 6.2). Определить класс качества воды с помощью таблицы 6.3. 6. В отчете привести сведения из п.п. 3 – 5, в том числе рисунки об- наруженных видов. Рис. 6.1. Euglena viridis Рис. 6.2. Closterium moniliferum Рис. 6.3. Diatoma vulgare - 24 - Таблица 6.1. Шкала для пересчета организмов-сапробионтов в 100 полях зрения микроскопа на частоту встречаемости Частота встречаемости в баллах Сапробионты 1-я категория крупности (организмы размером до 50 мкм) 1 (очень редко) Не более 1 в каждом 2-м поле зрения 2 (редко) Не более 2 в поле зрения 3 (нередко) Не более 10 в поле зрения 5 (часто) Не более 30 в поле зрения 7 (очень часто) Не более 60 в поле зрения 9 (масса) Более 60 в поле зрения 2-я категория крупности (организмы размером 50 – 200 мкм) 1 (очень редко) Не более 1 в каждом 20-м поле зрения 2 (редко) Не более 1 в каждом 5-м поле зрения 3 (нередко) Не более 1 в поле зрения 5 (часто) Не более 3 в поле зрения 7 (очень часто) Не более 6 в поле зрения 9 (масса) Более 6 в поле зрения 3-я категория крупности (организмы размером 200 – 1000 мкм) 1 (очень редко) 1 в 100 полях зрения 2 (редко) 1 в 50 полях зрения 3 (нередко) Не более 1 в 10 полях зрения 5 (часто) Не более 1 в 4 полях зрения 7 (очень часто) Не более 1 в 2 полях зрения 9 (масса) Приблизительно 1 в поле зрения - 25 - Таблица 6.2. Пример вычисления сапробности Проба: река, забор воды ниже города. Дата _________ Сообщество: перифитон Организмы S h Sh Euglena viridis Scenedesmus acuminatus Spirogyra sygmoidae Closterium acerosum Closterium moniliferum Cyclotella menengiana Cymbella vesiculosa Diatoma vulgare Melosira varians Navicula viridula Navicula cryptocephala Nitzschia acicularis Nitzshia palea Surirella ovata Chilidonella cuculata Colpoda cuculus 4 2 2 3 2 3 2 2 2 3 3 2 2 2 3 3 3 1 3 2 1 3 2 3 5 2 2 3 2 2 2 2 12 2 6 6 2 9 4 6 10 6 6 6 6 4 6 6 S – цифровое значение зон сапробности (0 – 4 – в порядке возрастания за- грязнения); h – частота встречаемости организмов в сообществе. Индекс сапробности определяется по формуле: Ind S = (Sh)/ h h = 41; (Sh) = 103 h = 3; h = 15; h = 23. Ind S = (Sh)/ h = 103/41 = 2,51. - 26 - Рис. 6.4. Navicula viridula Рис. 6.5. Nitzschia acicularis Рис. 6.6. Строение Daphnia magna straus 1 — передняя антенна; 2 — задняя антенна; 3 — науплиальный глазок; 4 — фасеточный глаз; 5 — кишечник; 6 — серд- це; 7 — яичник; 8 — эм- брионы в выводковой сумке; 9 — брюшко; 10 — грудная ножка Таблица 6.3. Шкала оценки качества воды по системе сапробности Класс качества водоема Характеристика воды Индекс сапробности по Пантле и Буку 1 Очень чистая < 1,00 2 Чистая 1,00 – 1,50 3 Умеренно (слабо) загряз- ненная 1,51 – 2,50 4 Загрязненная 2,51 – 3,50 5 Грязная 3,51 – 4,00 6 Очень грязная > 4,00 - 27 - Лабораторная работа №7 Биологический анализ активного ила Цель работы: Ознакомление с биологическим методом анализа активно- го ила. Задачи: 1. Ознакомиться с основными направлениями использования индикаторных организмов активного ила. 2. Ознакомиться с перечнем индикаторных организмов активного ила. 3. Освоить метод микроскопирования в живом состоянии. 4. Изучить критерии нормы и патологии индикаторных видов активного ила. 5. Научиться характеризовать ил по индикаторным видам. Материалы и оборудование: микроскоп; предметные и покровные стек- ла; пипетка на 1 мл; активный ил; формалин 40%-ный; вата; спирт. Теоретические вопросы для обсуждения. 1. Активный ил. Его применение для оперативного контроля состояния процесса биологической очистки сточных вод. 2. Причины отклонений от оптимального режима биоочистки. 3. Взятие проб для анализа. 4. Методы анализа активного ила. 5. Критерии нормы и патологии индикаторных видов активного ила. 6. Основные характеристики индикаторных организмов активного ила. 7. Характеристика ила по индикаторным видам. Практическая работа Задания. 1. Использовать микроскоп с малым увеличением. На предметное стекло нанести пипеткой каплю предварительно хорошо перемешанной ило- вой смеси и накрыть покровным стеклом. Немедленно приступить к микро- скопированию. Зарисовать обнаруженные во всех полях зрения виды в рабо- чую тетрадь. 2. На следующем этапе на предметное стекло нанести произвольное количество осевшего ила и зажать между двумя предметными стеклами. Здесь следует сосредоточить внимание на состоянии организмов, величине, форме и плотности хлопьев ила, наличии посторонних примесей. 3. Дать возможную характеристику активного ила по наличию инди- каторных видов. - 28 - Таблица 7.1. Критерии нормы и патологии индикаторных видов активного ила Биоиндикаторы m m + 3 m + 7 Zooglea ramigera 428 349 1475 2871 Нитевидные бактерии 561 2000 6561 14561 Грибы 351 375 1476 2976 Водоросли 76 89 343 699 Мелкие Flagellata 504 431 1797 3521 Amoebina 1598 1063 4787 9039 Jromia neglecta 431 550 2087 4281 Цисты 1312 1000 4312 8312 Actinopoda 52 59 229 465 Сумма: бентосных раковинных амеб 505 1000 4505 7505 свободноплавающих инфузорий 861 – – – прикрепленных инфузорий 1087 – – – коловраток 139 – – – 4. При статистической обработке полученные данные необходимо сравнить с отклонением от принятых норм, приведенных в таблице 7.1. Со- гласно приведенной в таблице классификации, средние значения даны для выборки по пробам с хорошим качеством очищенной воды, для которых про- зрачность превышает 30 см. Если полученная характеристика не превышает - 29 - m + 3 , то возникшие патологические изменения в процессах биологической очистки нормализуются без дополнительного вмешательства оператора за счет самопроизвольного возвращения к режиму биологической очистки. Если характеристика превышает m + 7 , то для восстановления нормальной работы необходимо вмешательство оператора. 5. В отчете представить рисунки имеющихся групп организмов- индикаторов, сведения об их количественном учете, оценку степени очистки ила. Рис. 7.1. |