РОЗДІЛ 2.
МАТЕРІАЛ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Робота виконана на кафедрі зоології біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Частину аналізів води проведено в Лабораторії гідрохімії географічного факультету Київського університету, частину аналізів на вміст важких металів у тілах організмів проведено в лабораторії гідрохімії Інституту рибного господарства Академії аграрних наук, частину - у відділі екотоксикології Інституту гідробіології НАН України.
2.1. Методологічні підходи, використані в даній роботі
Сучасність методики полягає в дотриманні екосистемної парадигми, тобто панівної ідеї про захист і відновлення цілісності водних екосистем. "Водна політика і водогосподарська діяльність повинні базуватися на екосистемному підході" - така рекомендація урядам країн Європейської економічної комісії (ЄЕК) ООН була прийнята старшими радниками урядів ЄЕК з проблем довкілля і водних ресурсів ще в березні 1992 р. і підтверджена в грудні 1996 р. у проекті "Основної (рамкової) Директиви ЄС по воді (4.12.96)" [229]. Загальноприйнятим стає екосистемний підхід до вирішення проблем забруднення й моніторингу гідроекосистем [32].
У водних екосистемах взаємозв'язок між живими компонентами і їх абіотичним оточенням проявляється найбільш виразно. Із суто методичних міркувань вивчення взаємозв'язку між рівнем інтоксикації середовища й продуктивністю біосистем доцільніше проводити у водному середовищі, що дає змогу забезпечити достатній рівень точності при визначенні концентрацій токсичних чинників.
Вплив забруднюючих речовин знаходить свій прояв на різних рівнях організації живої матерії й екосистеми в цілому. При оцінці змін у стані середовища за відхиленнями продукційно-енергетичних параметрів біосистем різного рівня організації найважливішими критеріями є інтенсивність потоку речовини й енергії через систему, ефективність трансформації енергії, темп приросту біомаси та величина накопиченої у ній енергії на одиницю доступного потоку енергії через систему.
В основі наших підходів до вирішення задачі і завдань роботи було поєднання методології біопродукційних і екотоксикологічних досліджень на засадах кількісних характеристик зміни біопродукційних показників біологічних систем різного рівня, головним чином організмів і популяцій за умов різного рівня токсичності середовища. При дослідженні біопродукційних процесів у гетеротрофних організмів використовували загальноприйняті методи [348]. Методика токсикологічних експериментів з ВМ на гідробіонтах детально розроблена Л.П. Брагінським та співавторами [87]. У міру можливостей ми намагалися дотримуватися цих рекомендацій.
Ріст досліджували з урахуванням різних типів і моделей росту [349]. При дослідженні функціональних характеристик макрофітів використовували загальноприйняті показники [343].
Оцінка ефекту впливу окремих компонентів хімічних факторів і їх загального впливу на гідробіонтів у природних умовах практично неможлива, тому найбільш раціональним підходом до вирішення цих проблем є лабораторні дослідження моделей - гідробіонт (різного філогенетичного рівня і етапу онтогенетичного розвитку) - фактор різної природи і сили [124].
При цьому за рівні токсичності середовища приймали відповідні концентрації (кратні ГДК) йонів важких металів, які є досить токсичними, широко розповсюдженими в природних екосистемах і є типовими модельними токсикантами в еколого-токсикологічних експериментах. Нашим завданням була розробка методології, яка б уможливлювала кількісне порівняння змін у стані біосистем різного рівня - організмів, популяцій і угруповань, водночас була придатною для представників різних груп рослинного і тваринного світу, незалежно від їх систематичного положення. Саме тому головну увагу і було зосереджено на продукційно-енергетичних показниках, адже продуктивність - властивість всіх живих організмів, їх популяцій і угруповань. Для адекватного порівняння продукційних показників біосистем найкоректніше використовувати саме їх енергетичні еквіваленти. Це дозволяє отримувати найбільш повну енергетичну характеристику біопродукційних процесів у найрізноманітніших біосистемах різного рівня, що уможливлює вихід на кількісний рівень оцінки енергетики середовища за ступенем його адекватності особливостям енергетики живої матерії.
При дослідженнях ми брали до уваги взаємозв'язки між окремими гідрохімічними показниками і процесами [404], тому у експериментах контролювали рН, рівень кисню, рівень вуглекислоти (у частині дослідів), концентрацію ортофосфатів (при дослідженні фосфорного обміну) і амонійного азоту.
Біологічні об'єкти, які ми вивчали, розглядали як системи.
Елементи, що входять до складу системи, позначаються символами Х1, Х2 ,..., Хn, де n - кількість елементів. Множина
Х = { X1, X2, ... , Xn },
що складається з усіх внутрішніх елементів, називаєтьсям складом системи S.
Елементи Х1, Х2, ... , Хn пов'язані між собою різноманітними зв'язками, які звуться системоутворюючими, оскільки саме вони перетворюють набір елементів у цілісну систему.
Сукупність усіх зв'язків між елементами системи називається її структурою:
? = {?1, ?2, ..., ?r}.
Кожна система існує у зовнішньому (для неї) середовищі V:
V = {S1, S2,..., Sk}
Сукупність усіх систем, що знаходяться в безпосередніх зв'язках з даною системою, є зовнішнім середовищем системи S: V = S1, S2, ..., Sk; де k - кількість систем, що безпосередньо пов'язані з даною системою [480].
Саме тому, якщо бодай одним елементом зовнішнього для біосистеми середовища є токсичний компонент, середовище (зовнішнє) вважається токсичним. Тому термін "токсичне середовище" випливає з логіки застосування системного підходу до діагностики токсичних ефектів у біосистемах різного рівня.
Склад, структура і зовнішнє середовище можуть змінюватися з плином часу, що можна записати таким чином:
V = V(t) = {S1(t),..., Sk (t)},