Biomonitoring

HIDROBIOLOŠKA HIDROBIOLOŠKA ISTRAŽIVANJAISTRAŽIVANJA

Hidrobiološka istraživanja danas imaju veliki praktični značaj u cilju:

• kontrole kvaliteta vode za piće• istraživanja kvalitativno-kvantitativnog sastava živih

zajednica• istraživanja ishrane organizama• monitoringa kvaliteta voda u vodotocima• ispitivanja produkcije u vodnim ekosistemima• ispitivanja produkcije u ribnjacima• istraživanja uticaja zagađenja na hidrobionte• zaštite vodnih ekosistema i dr.

• danas, hidrobiološka istraživanja obuhvataju: eksperiment, analizu, komparaciju, sintezu te induktivne i deduktivne načine rada;

• na ovaj način se dolazi do tačnih naučnih podataka koji se, zatim, statistički obrađuju;

• Metod mjerenja i brojanja se koristi za utvrđivanje kvantitativnog sastava, tj. gustine populacije na jednom lokalitetu.

• Fauna dna se prikuplja Eckmanovom (225 cm2) ili Surberovom mrežom (939 cm2) što se preračuna na 1m2, tzv. metod kvadrata; biomasa se računa tako što se svjež materijal važe na tehničkoj vagi i preračuna po 1m2. Plankton se obrađuje brojanjem jedinki ili računanjem njegove težine po 1 l ili 1m3 vode; uzorkuje se Rutnerovom bocom, uzorak se filtrira i broji pod mikroskopom pomoću komorice zapremine 0,1 ml ili 1 ml, a mogu se koristiti i tablice sa prosječnom masom za pojedine organizme: Cyclops – 0,016 mg, Bosmina – 0,016 mg, Daphnia – 0,026 mg, larva Nauplius – 0,004 mg itd.

• Relativna brojnost (abundanca) se označava pomoću vrijednosti skale od 1 do 5, 1-3 ili 1-7:

– slučajna vrsta– vrlo rijetka vrsta– rijetka vrsta– česta vrsta– vrlo brojna vrsta

-Uzorkovanje zoobentosa (makroinvertebrata):-- Surber-ovom mrežom – kvantitativna metoda-- “kick sampling” semikvantitativna metoda – transekto uzorkovanje-- AQUEM – multihabitat uzorkovanje

Indeks koji je najviše korišten je IPS (Coste in Cemagref, 1982) „Specific Pollution Sensitivity Index – Specifičniindeks osjetljiv na zagađenje―, koji je razvijen u Francuskoj kao nacionalni indeks u sistemu ocjene statusa (Prygiel et al., 2002) za procjenu ukupnog zagađenja vode. Indikatorski taksoni podijeljeni su u pet klasa, premaosjetljivosti na zagaĎenje i u tri klase, prema indikatorskoj teţini.

Akvatične makrofite predstavljaju vodene biljke koje se lako uočavaju ―golim okom‖, uključujući sve vaskularne vodene biljke, mahovine, hare (Characeae) i obraštaj makroalgi. Makrofite vodenih ekosistema javljaju se u tri životne forme:helofite (obično ukorijenjene pod vodom, sa plutajućim ili submerznim - potopljenim lišćem, ili potpunoslobodno-plutajući oblici na površini vode hidrofite (biljke obično ukorijenjene pod vodom, sa emerznim lišćem, koje tipično rastu u obodnim dijelovima ili u močvarama amfifite (biljke koje se razvijaju i u oblastima koje zauzimaju helofite, ali i u vodi, kao hidrofite –

MAKROFITE

Bentosni makrobeskičmenjaci široko se upotrebljavaju u biomonitoringuPrednosti upotrebe:•načelno dobro poznata grupa;•grupa obuhvata organizme koji su statični u odnosu na stanište;•mnogo je vrsti sa širokim rasprostranjenjem;•raznovrsna komponenta vodenog ekosistema;•jednostavno uzorkovanje, dobro definirano za plitke vode.•Problemi u upotrebi:•identifikacija pojedinih grupa je dugotrajna (Chironomidae, Oligochaeta, Amphipoda);•razvoj procedura uzorkovanja u velikim rekama je proces koji još uvek traje.

TROFIČNOST VODNIH EKOSISTEMATROFIČNOST VODNIH EKOSISTEMA

• Trofičnost ovisi o intenzitetu prometa materije i energije, odnosno od stupnja organske produkcije.

• Određuje se na osnovu analize kvalitativno-kvantitativnog sastava planktona, fitobentosa i faune dna, odnosno na osnovu planktonske produkcije i produkcije bentosa.

Biološke metode ocjene kvaliteta vode u Biološke metode ocjene kvaliteta vode u vodotocima se rade prema autorima:vodotocima se rade prema autorima:

– KOLWITZ, MARSON (1908,1909)– LIEBMAN, H. (1951)– PANTLE, BUCK (1955)– KNOEPP, H. (1954/55)– ZELENIKA, MARVAN (1961) (uveli

indikatorsku vrijednost za organizme)– SLADAČEK (1973)– WEGL (1983)– MOOG (1995)

Ocjena kvaliteta vodeOcjena kvaliteta vode

• Ocjena kvaliteta vode u tekućicama je zasnovana na makroinvertebratama i fitobentosu.

• Saprobni indeks

• Biotički indeksi

• Indeksi diverziteta

Ocjena kvaliteta vode i stupnja Ocjena kvaliteta vode i stupnja trofije u jezerimatrofije u jezerima

• Fizičko/hemijski parametri

• Hlorofil a

• Fitoplanktonska zajednica

• Zooplankton

• makrofite

• nekton

Saprobna i indikatorska vrijednostSaprobna i indikatorska vrijednost

• Saprobnu vrijednost u biomonitoring su prvi primjenili Pantle i Buck (1955) kada su uključili i saprobni indeks za ocjenu kvaliteta vode. Definiše se kao optimum vrste i njenu zavisnost od saprobnosti vodnog toka.

• Zelenika i suradnici (1959), kao i Zelenika i Marvan (1961) su frekvenciju jedinki prikazali u različitim saprobnim kategorijama. 10 jedinica su raspodijelili u saprobne stupnjeve, saprobnobnu vrijednost za vrstu su dobili kada su brojnu vrijednost u svakoj kategoriji pomnožili sa brojem kategorije, sve vrijednosti sabrali i sumu podijelili sa 10.

• Sladaček 1973 uvodi saprobne vrijednosti od 1,5 do 8,5 koje su u upotrebi u nekim državama. Najzastupljenije su saprobne vrijednosti u intervalu od 1-4. Neke od bioloških tablica uvažavaju ksenosaprobni stupanj kvaliteta vode (Moog, 1995), te su vrijednosti u intervalu od 0-4.

Indikatorska vrijednostIndikatorska vrijednost

• Indikatorska vrijednost (G) ukazuje na značajnost indikacije (ukazivanja) ekološkog stanja taksona, a ovu vrijednost su uveli Zelenika i Marvan (1961). Stenosaprobnim vrstama data je veća indikatorska nego eurisaprobnim. Indikatorske vrijednosti su u intervalu od 1-5.

Metodologija istraživanja Metodologija istraživanja površinskih vodapovršinskih voda

• Terenska istraživanja

• Laboratorijska obrada uzoraka

• Uzorkovanje: mreža za duboke vode, za plitke vode i dredža

• Na velikim dubinama bager (Peterson ili Ekman)

• Plankton: sa gustim platnom

• Planktonske alge planktonski račići ukljeva pastrmka kormoran

detritus larva mušica (Chironomidae) crvenperka štuka

LANAC ISHRANE

Piramida biomase

ZAGAĐENJE I PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH ZAGAĐENJE I PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODAVODA

• Zgađenje vode uzrokuju:1. Veliki predmeti2. Pijesak i šljunak3. Ulja i masnoće4. Suspendirane materije5. Organske materije6. Hranjive materije (N, P)7. Patogeni organizmi8. Otrovne materije9. Otpadne vode: sanitarni uređaji, pranje i kupanje i kuhinje10. Industrijske otpadne vode11. Poljoprivredne površine

Karakteristike otpadne vodeKarakteristike otpadne vode

• Krute materije• Sastav organske materije• N, P• Mikroorganizmi i patogeni organizmi• Temperatura• pH • Alkalitet• ostalo

• Prethodno prečišćavanje (mehaničko)- Rešetke (različitih razmjera)- Pjeskolovka: za izdvajanje pijeska i drugih lahko

rastvorljivih materija- Mastolovka: izdvajanje masti, ulja i drugih

topljivih materija lakših od vode2. Prvi stepen prečišćavanja- Taloženje3. drugi stepen-biološki4. treći stepen prečišćavanja: kontrola hranjivih soli

(azota i fosfora)

Biološko prečišćavanjeBiološko prečišćavanje

• Aktivni mulj

• Aerisane lagune

• Stabilizacijske bare

• Prokapnici: bakterije vezane za opnu gdje se odvija biološka reakcija

• Prirodno prečišćavanje o.v.: čišćenje u tlu, sanitarne močvare, biljni uređaji sa plutajućim biljkama

Apsorpcija u tluApsorpcija u tlu• Za čišćenje sirove otpadne vode• Uloga: osigurava površinu za bakterije, osigurava kisik,

kontrolni rast algi• Tipovi biljaka u sanitarnim močvarama: 1. vodeni zumbul 2. rogoz 3. trska 4. šaš

Sanitarna močvara

Manje količine otpadnih voda:

-Spori ili sistemi malog kapaciteta

-Tečenje po površini

-Brzo procjeđivanje

• Nastalo akumuliranjem otpadne vode na farmama

• Prva u San Antoniu 1901• 1950 – razrađene studije o radu laguna• Danas u SAD preko 7.000 • Koristi se i za velike gradove• Lagune: vještačke tvorevine gdje se odvijaju

prirodni procesi autopurifikacije• Tipovi laguna: prema dominantnim biološkim

reakcijama: anaerobne, fakultativne i aerobne

laguniranjelaguniranje

Mikrobiologija lagunaMikrobiologija laguna

-bakterije: mineralizacija organske materije: hemoautotrofne bakterije

-U anaerobnim l.: Pseudomonas, Acromobacteria, Flavobacteria

-Koliformne bakterija: jone amonijaka u nitrate (Nitrozomonas i Nitrobacterie)

-FITOPLANKTON: fotosintezom opskrba kisikom (Euglena, Scenedesmus, Chlorella, Chlamidomonas, Anabaena, Oscillatoria)

-Zooplankton: Ciliata; Rotatoria,

-Zoobentos: Chironomidae

VJEŠTAČKE MOČVARE: CONSTRUCTED WETLANDS

-Upotreba rasta biljaka koje prečišćavaju otpadne vodu i koje reproduciraju uvijete koje vladaju u prirodnim močvarama

-Akvatične biljke: šaš, trska, rogoz idr. Vodene biljke rastu iz vode, a korijenje je u podtlu

1. Mehanizam prečišćavanja: biljke eliminiraju suspendirane materije,

- eliminacija organske materije (bakterije u korijenju biljki)

- eliminacija azota (direktnom apsorpcijom biljaka, procesima nitrifikacije – denitrifikacije)

-Eliminacija fosfora: direktna apsorpcija biljaka, apsorpcija u komponentama tla

-Eliminacija patogena (adsorpcija u čestice supstrata i predatori bakteriofagi i Protozoa)

Tipovi Wetlanda-močvaraTipovi Wetlanda-močvara

• Močvare sa slobodnim vodnim licem: površinski tok sa plutajućim biljkama makrofitama i površinski tok sa potopljenim biljkama

• Vještačke močvare sa sistemom podzemnog dotoka: podpovršinski sistem horizontalnog dotoka i podpovršinski sistem vertikalnog dotoka