System saprobowy

Większy ślimak to L. stagnalis o wartości saprobowej 2,0; mniejszy to prawdopodobnie Physa fontinalis o wartości 2,4.

System saprobowy jest narzędziem do pomiaru jakości wody, a konkretnie dotyczy zdolności zbiornika wodnego do samoregulacji i degradacji materii organicznej. System saprobowy wywodzi się z tak zwanych saprobów — organizmów, które rozwijają się dzięki degradacji materii organicznej, co nazywa się odżywianiem saprotroficznym .

System saprobowy opiera się na badaniu organizmów wskaźnikowych. Na przykład szacuje się liczebność Lymnaea stagnalis i innych organizmów, a za pomocą wzoru podane wartości saprobowe i tolerancyjne organizmów umożliwiają obliczenie klasy jakości wody — wskaźnika saprobowego.

Jakość wody saprobowej wyrażana jest w czterech klasach od I do IV; oraz z trzema stopniami pośrednimi (I-II, II-III i III-IV). Zbiorniki I klasy należą do najczystszych i najwyższej jakości. Nieodłączną wadą systemów saprobowych jako miary jakości wody jest to, że uwzględnia tylko biodegradowalny materiał organiczny, a więc ignoruje inne czynniki, takie jak metalami ciężkimi . Chociaż obecność niektórych organizmów może wykluczyć obecność substancji toksycznych, włączenie takich organizmów odbiegałoby od koncepcji systemu saprobowego.

Obliczanie wskaźnika saprobowego

W tej części wyjaśniono, w jaki sposób oblicza się wskaźnik saprobowy jednolitej części wód zgodnie z metodą Zelinki i Marvana; bez uwzględnienia kilku zakłócających czynników.

W pierwszej iteracji liczebność A każdego gatunku wskaźnikowego jest liczona i przekształcana w kategorie od 1 do 7. Liczebność 1 oznacza, że ​​znaleziono tylko jedno lub dwa zwierzęta, podczas gdy klasa 7 oznacza ponad 1000 osobników podczas badania . Istnieją różne klasy liczebności — na przykład niektóre metody wykorzystują klasy, w których następna większa klasa zawiera mniej więcej dwa razy więcej osobników. Poniższa tabela jest zgodna z normą DIN 38410-1 (2008) stosowaną w Niemczech, gdzie następna większa klasa jest około trzy razy większa niż poprzednia.

Liczba osobników każdego gatunku	Klasa obfitości
1 lub 2	1
>3	2
>10	3
>30	4
>100	5
>300	6
>1000	7

Wartość saprobowa oznacza , ile materii organicznej musi być obecne, aby gatunek wodny mógł się rozwijać. Zwierzę o wartości saprobowej 1 może przeżyć tylko w wodzie z niewielką ilością materii organicznej, podczas gdy zwierzę o wartości 4 wymaga zbiorników wodnych z dużą ilością materii organicznej. Wspomniany przykład, Lymnaea stagnalis , ma wartość saprobową 2,0. Robak pierścienic Tubifex tubifex potrzebuje dużo materii organicznej i ma wartość s 3,6 .

Larwy chruścika A. fuscipes tolerują w swoich siedliskach jedynie bardzo wąski zakres materii organicznej.

Współczynnik wagowy g ma wartość 1, 2, 4, 8 lub 16 i oznacza zakres tolerancji. Jeśli gatunek może przetrwać zarówno w niezanieczyszczonej, jak i silnie zanieczyszczonej wodzie, g jest bardzo małe, ponieważ znalezienie gatunku w badaniu ma niewielką wartość predykcyjną. W praktyce stosuje się wyłącznie gatunki wskaźnikowe o współczynniku wagowym g ≥ 4. Na przykład chruścik Agapetus fuscipes ma wartość ag równą 16, podczas gdy wartość ag dla omułka zebry to g = 4.

Wskaźnik saprobowy zbiornika wodnego - jakość wody - jest ostatecznie obliczany za pomocą następującego wzoru:

${\ Displaystyle S = {\ Frac {\ suma _ {i = 1} ^ {n} A \ cdot s \ cdot g}} \sum _{i=1}^{n}A\cdot g}}}$

Jakość zbiornika wodnego, wyrażona cyframi rzymskimi, to zaokrąglona wartość S .

Niektóre gatunki i ich wartości s i g

Źródło

Gatunek	Uwagi	Wartość saprobowa s	Wartość tolerancji g
Lymnaea stagnalis	pospolity ślimak słodkowodny	2.0
Physa fontinalis	mały ślimak słodkowodny	2.4
Polycelis felina	płazińca turbellaria	1.1	16
Gammarus pulex	skorupiak	2.0	4
Cordulester Boltonii	ważka o złotych pierścieniach	1.5	8
Chironomidae	larwy rodziny much jeziornych	3.5
Deronectes platynotus	chrząszcz wodny	1.0	16
Tubificidae	rodzina pierścienicowatych	3.6	4

Gatunki wykorzystywane w Niemczech do pomiaru saprobowej jakości wody zwykle grupują się wokół s = 2, podczas gdy inne kraje, takie jak Austria i Republika Czeska, stosują bardziej zróżnicowaną listę organizmów.

Metoda Pantle'a i Bucka

Wcześniejsza metoda Pantle & Buck (1955) wykorzystuje te same wartości saprobowe s każdego gatunku, ale nie współczynnik wagowy g . W ten sposób oblicza się wskaźnik saprobitowości Pantle-Buck S , mieszczący się w zakresie od 0 do 4:

${\ Displaystyle S = {\ Frac {\ suma _ {i = 1} ^ {n} A \ cdot s} {\ suma _ {i = 1 }^{n}A}}}$

gdzie obfitość A jest wyrażona jako jedna z dziewięciu subiektywnych kategorii, od „bardzo rzadkich” do „rozwoju masowego”. Nie wymaga liczenia organizmów – co może zaoszczędzić dużo czasu – ale rodzi problemy z wewnątrz- i międzyosobową .

Czynniki zakłócające i poprawki

Indeks saprobowy jest uważany za prawidłowe oszacowanie tylko wtedy, gdy suma klas liczebności wynosi co najmniej 20. Na przykład, jeśli badanie wykazało łącznie tylko 500 osobników dowolnego gatunku, próba byłaby nadal ważna, gdyby badanie wykazało cztery gatunki liczące po 125 osobników (klasa liczebności 5).

Podobnie pojedynczy zbiornik wodny musi być badany kilka razy w różnych miesiącach, aby uwzględnić wahania.

W swojej historii wprowadzono kilka czynników korygujących. Na przykład zajmują się szybkością przepływu rzeki (szybko płynące zbiorniki wodne są z natury lepiej natlenione, co przyspiesza degradację materii organicznej), zakwaszeniem wody i zmianami spowodowanymi przez człowieka w zbiorniku wodnym. Podobnie należy zastosować poprawki do wysokości ekosystemu (rzeki nizinne w naturalny sposób niosą więcej materii organicznej niż rzeki górskie, gdzie biomasy jest mniejsza) oraz do różnej wielkości zlewni .

System saprobowy nigdy nie został zaprojektowany do dokładnego wskazywania jakości wody, jeśli badany jest tylko wybór organizmów. Odchylenia mogą być znaczne, jeśli badanie dotyczy tylko orzęsków i przedstawicieli makrozoobentosu ( zwierząt bentosu większych niż 1 milimetr), ponieważ na obfitość tego ostatniego można łatwo wpływać poziomem tlenu, a nie dostępnością materii organicznej.

Historia

System saprobiczny ma długą historię w krajach niemieckojęzycznych. Pomysł saprobów do oceny jakości wody został zapowiedziany w pracach Arthura Hilla Hassalla (1850) i Ferdinanda Juliusa Cohna (1853). W serii publikacji niemieccy botanicy Richard Kolkwitz i Maximilian Marsson (1902, 1908, 1909) opracowali saprobowy system oceny jakości wody. Sporządzili listę około 300 gatunków roślin i 500 gatunków zwierząt (z wyłączeniem ryb) oraz oszacowali dla nich wartości saprobowe.

W 1955 r. H. Knöpp wprowadził klasy liczebności, a obliczenie wskaźnika jakości wody ustalono w latach 50. i 60. XX wieku (Pantle i Buck, 1955; Zelinka i Marvan, 1961; Marvan, 1969).

W 2000 roku technika Pantle & Buck została skrytykowana, ponieważ wymaga identyfikacji badanych organizmów według rodzaju , do czego rzadko szkoli się ekologów słodkowodnych. Ponadto koncentruje się na organizmach wodnych, które są powszechne w Europie Zachodniej, co utrudnia testy jakości wody w Europie Wschodniej i Azji.

Procedura stosowana w Niemczech do szacowania wskaźnika saprobowego została znormalizowana w normie DIN 38410.

Literatura

•   Fjerdingstad, E. (1971). „Kryteria mikrobiologiczne jakości środowiska”. Roczny przegląd mikrobiologii . 25 : 563–582. doi : 10.1146/annurev.mi.25.100171.003023 . PMID 4949039 . Recenzje niektórych historii i zagadnień związanych z systemem saprobowym.
• Wilhm, Jerry (1972). „Analizy graficzne i matematyczne społeczności biotycznych w zanieczyszczonych strumieniach”. Roczny przegląd entomologii . 17 : 223–252. doi : 10.1146/annurev.en.17.010172.001255 . Zawiera krótkie wprowadzenie do wskaźnika saprobity oraz porównuje metodę Pantle'a i Bucka z bardziej skomplikowaną metodą Zelinki i Marvana.
•   Knoben, RAE; Roos, C.; van Oirschot, MCM (1995). Metody oceny biologicznej cieków wodnych (PDF) . Grupa zadaniowa UN/ECE ds . monitorowania i oceny. ISBN 9036945763 .
•   Rolauffs, Peter; Stubauer, Ilza; Zahradkowa, Swietłana; Brabec, Karel; Moog, Otto (2004). „Integracja Systemu Saprobic z Ramową Dyrektywą Wodną Unii Europejskiej”. Hydrobiologia : 285–298. doi : 10.1007/978-94-007-0993-5_17 . ISBN 978-94-010-3761-7 .

Niemiecki

• Pantle, R; Buck, H. (1955). „Die biologische Überwachung der Gewässer und die Darstellung der Ergebnisse” [Nadzór biologiczny zbiorników wodnych i prezentacja wyników]. Gas- & Wasserfach (w języku niemieckim). 96 (18): 604–620.
• Zelinka, M; Marvan, P. (1961). „Zur Präzisierung der biologischen Klassifikation der Reinheit flysender Gewässer” [Aby dokładniej określić biologiczną klasyfikację czystości płynących zbiorników wodnych]. Archiv für Hydrobiologie (w języku niemieckim).
• Friedrich, Günther; Herbst, Volkhard (2004). „Eine erneute Revision des Saprobiensystems – weshalb und wozu?” [Odnowiona rewizja systemu saprobowego - dlaczego i po co?]. Acta Hydrochimica et Hydrobiologica . 32 : 61–74. doi : 10.1002/aheh.200300518 .