Методика исследования 4 >II. Основная часть Биоиндикация как метод исследования экосистем 5-7 > Классы сапробности водоемов 7-8 Взятие проб гидробионтов 8 > Определение видового состава гидробионтов 8

Вид материала

Исследовательская работа

Содержание IV. Источники информации Обьект исследования II. Основная часть Классы сапробности водоемов Взятие проб гидробионтов Определение видового состава организмов Количественная оценка состояния водоема Расчет биотического индекса Растения биоиндикаторы III. Заключение IV. Источники информации V. Приложения 2. Определение биотического индекса пресноводных экосистем по донным беспозвоночным

Подобный материал:

• Программа по дисциплине «Технологии отрасли», 41.65kb.
• Рабочая программа дисциплины «биоэнергетика и рост гидробионтов» Код дисциплины, 105.06kb.
• Итоги и перспективы изучения паразитов и болезней морских промысловых гидробионтов, 211.89kb.
• Рабочая программа дисциплины «экология гидробионтов» Код дисциплины по учебному плану, 130.55kb.
• Правила составления социологической анкеты. Опрос экспертов как метод социологического, 15.89kb.
• Планирование программы исследования: основные этапы. Постановка задач маркетингового, 30.98kb.
• Астатичность факторов среды как экологический оптимум для гидробионтов : диссертация, 888.5kb.
• Методика это более узкое понятие. Например, в экспериментальном методе исследования, 21.98kb.
• Лекции (32 ч.), 187.68kb.
• Лекции (28 ч.), 186.92kb.

Управление образования администрации

Ростовского муниципального района Ярославской области

Муниципальное образовательное учреждение

Ишненская средняя общеобразовательная школа


В рамках областного конкурса водных проектов старшеклассников

(номинация «Охрана и восстановление водных ресурсов бассейна реки Волга»)

Исследовательская работа


«Биоиндикация реки Ишня»


Автор: Дубенский Дмитрий,

учащийся 8 класса МОУ Ишненской СОШ


Руководитель: Купреенко Елена Геннадьевна,

учитель биологии МОУ Ишненской СОШ


2011 г.

Содержание


I. Введение стр.

1. Вступление 3

2. Цели и задачи 3

3. Методика исследования 4

II. Основная часть

1. Биоиндикация как метод

исследования экосистем 5-7

2. Классы сапробности водоемов 7-8

3. Взятие проб гидробионтов 8

4. Определение видового состава гидробионтов 8

5. Количественная оценка состояния водоема 9

6. Расчет биотического индекса Вудивиса 10

7. Растения биоиндикаторы 10

8. Выводы 11

III. Заключение 11

IV. Источники информации 12

V. Приложения




I. Введение

Три клада у природы есть: вода,

Земля и воздух – три ее основы.

(С.В. Викулов)

Самое распространенное вещество на нашей планете – это вода. Существование человечества немыслимо без нее. Вода обладает рядом уникальных свойств, необходимых для поддержания всех форм жизни на Земле. Из всех природных ресурсов вода является самым удивительным, так как после использования она по-прежнему остается водой. Вода относится к неисчерпаемым ресурсам, однако перед человечеством встает угроза водного дефицита. Почему? Нас, людей, стало больше, поэтому значительно возросло водопотребление: для обеспечения коммунального и промышленного водоснабжения во всем мире расходуется почти 600 куб. км пресной воды. Из них только 150 куб.км воды расходуется безвозвратно, а остальная, загрязненная сточная вода поступает обратно в реки и водоемы, отравляя, делая непригодными для человека и жизни. Именно поэтому в настоящее время особенно актуальна проблема сохранения водных ресурсов.
Водный кризис угрожает обществу не потому, что на земле не хватает воды, а потому что человек при современной организации промышленного производства, а также своей непродуманной деятельностью портит огромные количества чистой природной воды.
В связи с вышесказанным проблема оценки качества воды очень актуальна.
Целью работы являлась оценка качества речной воды с помощью метода биоиндикации. Этот метод основан на определении степени чистоты воды с помощью обитающих в ней гидробионтов. Ранее в нашей школе уже проводились исследования качества речной воды органолептическими и химическими методами, а вот метод биоиндикации никто не использовал. Я решил его применить, чтобы еще раз убедиться, что вода в нашей речке удовлетворительного качества.

Существуют различные методики биоиндикации воды, однако для всех них характерны достаточно высокая чувствительность, универсальность, доступность (относительная дешевизна), наглядность и простота. Для осуществления поставленной цели необходимо было выбрать метод биоиндикации из числа имеющихся (по литературным данным), освоить его и применить на практике. Мною использовался индекс Майера, простой и применяемый для любых типов водоемов. Сущность метода заключается в следующем: организмы — индикаторы отнесены к одному из трех разделов (1 — обитатели чистой воды, 2 — организмы средней чувствительности, 3 — обитатели загрязненных водоемов). Количество обнаруженных групп из первого раздела таблицы необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела — на 2, из третьего — на 1. Получившиеся цифры сложить. Значение суммы характеризует степень загрязненности водоема.

Обьект исследования: река Ишня, имеющая статус гидрологического памятника природы. У реки равнинный характер. Она берет свое начало в болотистой местности ур. Савинский Мох, имеет незначительный уклон и медленное течение, впадает в озеро Неро. Протяженность около 10 км. Ранее река была судоходная и через о. Неро, реку Векса (вытекает из о. Неро и впадает в реку Которосль) можно было попасть в Волгу. Ныне река сильно обмелела и ее берега заросли рогозом, тростником, камышом.

В реке ловят рыбу, моют машины, стирают ковровые дорожки и уже давно в ней не купаются люди. Почему? Многие считают, что вода в реке очень грязная, а я убежден, что это не так.

Исследования проводились в июне 2010 года. Пробы взяты у РЗКИ и автомобильного моста.


II. Основная часть

Биоиндикация как метод исследования экосистем

О возможности использования живых организмов в качестве показателей определенных природных условий писали еще ученые Древнего Рима и Греции. В трудах М.В. Ломоносова и А.Н. Радищева есть упоминания о растениях-указателях особенностей почв, горных пород, подземных вод.
По современным представлениям биоиндикаторы — организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация — метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов — биоиндикаторов.
Биоиндикационные исследования подразделяются на два уровня: видовой и биоценотический. Видовой уровень включает в себя констатацию присутствия организма, учет частоты его встречаемости, изучение его анатомо-морфологических, физиолого-биохимических свойств. При биоценотическом мониторинге учитываются различные показатели разнообразия видов, продуктивность данного сообщества.
Существуют различные виды биоиндикации. Если одна и та же реакция вызывается различными факторами, то говорят о неспецифической биоиндикации. Если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о специфической биоиндикации. Например, лишайники и хвойные деревья могут характеризовать чистоту воздуха и наличие промышленных загрязнений в местах их произрастания. Видовой состав животных и низших растений, обитающих в почвах, является специфическим для различных почвенных комплексов, поэтому изменения этих группировок и численности видов в них могут свидетельствовать о загрязнении почв химическими веществами или изменении структуры почв под влиянием хозяйственной деятельности.
Методы биоиндикации подразделяются на два вида: регистрирующая биоиндикация и биоиндикация по аккумуляции. Регистрирующая биоиндикация позволяет судить о воздействии факторов среды по состоянию особей вида или популяции, а биоиндикация по аккумуляции использует свойство растений и животных накапливать те или иные химические вещества (например, содержание свинца в печени рыб, находящихся на конце пищевой цепочки, может достигать 100-300 ПДК). В соответствии с этими методами различают регистрирующие и накапливающие индикаторы. Регистрирующие индикаторы реагируют на изменения состояния окружающей среды изменением численности, фенооблика, повреждением тканей, соматическими проявлениями (в том числе уродливостью), изменением скорости роста и другими хорошо заметными признаками. В качестве примера регистрирующих биоиндикаторов не всегда возможно установить причины изменений, то есть факторы, определявшие численность, распространение, конечный облик или форму биоиндикатора. Это один из основных недостатков биоиндикации, поскольку наблюдаемый эффект может порождаться разными причинами или их комплексом.
Накапливающие индикаторы концентрируют загрязняющие вещества в своих тканях, определенных органах и частях тела, которые в последующем используются для выяснения степени загрязнения окружающей среды при помощи химического анализа.
Какой бы современной ни была аппаратура для контроля загрязнения и определения вредных примесей в окружающей среде, она не может сравниться со сложно устроенным «живым прибором». Правда, у живых приборов есть серьезный недостаток — они не могут установить концентрацию какого-либо вещества в многокомпонентной смеси, реагируя сразу на весь комплекс веществ. В то же время физические и химические методы дают количественные и качественные характеристики фактора, но

позволяют лишь косвенно судить о его биологическом действии.

С помощью биоиндикаторов можно получить информацию о биологических последствиях и сделать только косвенные выводы об особенностях самого фактора. Методы биоиндикации, позволяющие изучать влияние техногенных загрязнителей на растительные и животные организмы являются наиболее доступными. Биоиндикация основана на тесной взаимосвязи живых организмов с условиями среды, в которой они обитают. Изменения этих условий, например повышение солености или рН воды может привести к исчезновению определенных видов организмов, наиболее чувствительных к этим показателям и появлению других, для которых такая среда будет оптимальной.
Существуют разные биологические индикаторы. О наличии некоторых загрязнителей можно судить по внешним признакам растений и животных. Благодаря «памяти» этих организмов, можно узнать и о роли тех факторов, которые в настоящее время уже не действуют. По высоте некоторых растений можно судить о концентрации солей в воде.

Так, например, тростник может достигать высоты 4 м, но если содержание солей в воде высокое — это растение не вырастет более чем на 0,5м.
Вода — самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества — соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород, сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения. Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая вода — дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л). Воду, содержащую до 0,1% растворенных веществ, принято называть пресной, от 0,1 до 5% — минерализованной, свыше 5% — соленой.


Классы сапробности водоемов

Водоемы, загрязненные органическими стоками, как и организмы, способные жить в них, называют сапробными (от греческого слова «сапрос» — гнилой). По степени загрязненности вод органическими веществами водоемы классифицируют на полисапробные, мезосапробные (подразделяемые на альфа-мезосапробные и бета-мезосапробные) и олигосапробные. В полисапробной зоне водоема органических веществ много, кислорода нет. Здесь происходит расщепление белков и углеводов.
В мезосапробной зоне нет неразложившихся белков, есть сероводород, диоксид углерода и кислород. Происходит минерализация органических веществ. Есть различия между альфа- и бета-мезосапробной зонами. Вода в альфа-мезосапробной зоне умеренно загрязнена органическими веществами, есть аммиак и аминосоединения, кислорода мало. В бета-мезосапробной зоне органических загрязнителей мало; кроме аммиака, есть продукты его окисления — азотная и азотистая кислоты, много кислорода. В олигосапробной зоне практически нет растворенных органических веществ, кислорода много, вода чистая. О чистоте воды природного водоема можно судить по видовому разнообразию и обилию животного населения.
Чистые водоемы заселяют пресноводные моллюски, личинки веснянок, поденок, вислокрылок и ручейников. Они не выносят загрязнения и быстро исчезают из водоема, как только в него попадают сточные воды. Умеренно загрязненные водоемы заселяют водяные ослики, бокоплавы, личинки мошек (мокрецов), двустворчатые моллюски-шаровки, битинии, лужанки, личинки стрекоз и пиявки (большая ложноконская, малая ложноконская, клепсина). Чрезмерно загрязненные водоемы заселяют малощетинковые кольчецы (трубочники), личинки комара-звонца (мотыли) и ильной мухи (крыска). Показателем качества воды может служить биотический индекс, который определяется по количеству ключевых и сопутствующих видов беспозвоночных животных, обитающих в исследуемом водоеме. Самый высокий биотический индекс определяется числом 10, он отражает качество воды экологически чистых водоемов, вода которых содержит оптимальное количество биогенных элементов и кислорода, в ней отсутствуют вредные газы и химические соединения, способные ограничить обитание беспозвоночных животных. Существует также метод определения степени загрязненности водоема по индексу Гуднайта и Уотлея, основанный на трофности (количество органических веществ, накопленных в процессе фотосинтеза в условиях наличия биогенных элементов — азота, фосфора, калия). Роль биоиндикаторов в этом случае играют личинки комаров-дергунов или хирономусы (в народе «мотыль») и малощетинковые кольчецы (трубочники). Об их количестве судят о степени эвтрофикации водоема.

Взятие проб гидробионтов

В июне 2010 года было совершено несколько экскурсий на реку Ишня с целью определить, сколько в нашем водоеме животных биоиндикаторов. Для этого был использован самодельный инвентарь - сачок водный, состоящий из сетки-мешка, пришитого к обручу-кольцу, прикрепленному к палке. Обод изготовлен из проволоки такой толщины, чтобы она не гнулась при работе сачком, особенно при вытаскивании из воды улова (сталь, диаметром 6 мм). Удобный диаметр обода – около 30 см. Обод прикреплен к палке. Это не совсем удобно при транспортировке, но надежней, чем разборный сачок, который может соскочить с палки в самый неподходящий момент и утонуть. Длина палки 1,5м. Был выбран участок площадью ориентировочно 10x10 метров в районе Ростовского завода керамических изделий. Пробы гидробионтов отбирались с помощью сачка. При отборе проб сачком я производил движения, похожие на движения косы при кошении травы, причем вел сачок против течения, проводил им ближе ко дну, по зарослям водной растительности, у камней. После каждого взмаха сачок вынимал и пойманные организмы вытряхивал в тазик.


Определение видового состава организмов

После того, как организмы были пойманы, проведено их определение в полевых условиях. Для этого внимательно рассмотрел весь находящийся в тазике улов. Замеченных животных пинцетом вынимал из тазика и сажал в небольшие емкости с водой (банки), причем разных животных сажал в разные банки. Так их легче сосчитать и труднее потерять что-либо из улова. Особенно важно отсадить отдельно крупных животных (моллюсков) и хищников — они могут раздавить или съесть своих соседей. После определения пойманных животных выпустил обратно в водоем.

Количественная оценка состояния водоема

Мной использовались индексы Майера и Вудивиса, простые и применяемые для любых типов водоемов.

Индекс Майера — наиболее простая методика биоиндикации, при которой не нужно определять беспозвоночных с точностью до вида. В ней используется принцип приуроченности различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности. Организмы — индикаторы отнесены к одному из трех разделов: 1 — обитатели чистой воды, 2 — организмы средней чувствительности, 3 — обитатели загрязненных водоемов (См. приложение №1).

Отметил, какие из приведенных в таблице индикаторных групп обнаружены в пробах. Количество обнаруженных групп из первого раздела таблицы умножил на 3, количество групп из второго раздела — на 2, из третьего — на 1. Получившиеся цифры сложил. Значение суммы характеризует степень загрязненности водоема.

X*3 + Y*2 + Z*1 = S

Если сумма более 22 — водоем имеет 1 класс качества, значения суммы от 17 до 21 говорят о 2 классе качества. От 11 до 16 баллов — 3 класс качества. Все значения меньше 11 характеризуют водоем как грязный (4-7 класс качества).

Обнаружены следующие гидробионты:

личинки ручейников – 7; прудовики – 7; лужанки – 4; катушки – 4; беззубки – 7; личинки комара-звонца (мотыль) – 1; личинки стрекоз – 4; бокоплавы – 4; улитковая пиявка – 1; ложноконская пиявка – 1; личинки веснянок – 3, в том числе у завода РЗКИ: у моста:

• Прудовики
  
• Лужанки
  
• Катушки
  
• Личинки стрекоз
  
• Бокоплавы
  
• Личинки ручейников
  
• Пиявки
  
• Личинки комара-звонца
  
• Личинки веснянок
  

• Прудовики
  
• Лужанки
  
• Катушки
  
• Личинки стрекоз
  
• Бокоплавы
  
• Личинки ручейников
  
• Пиявки
  
• Личинки веснянок
  
• Беззубки
  

Речушка вдоль околицы текла.

Негромкая… Но мы любили, дети,

Ее – она ведь первою была

Для нас и, значит,

Лучшею на свете.


Сейчас в ней всякий хлам,

И ржавь, и слизь зеленая,

И хвощ болотный вылез…

Как будто люди целью задались

Убить ее – и своего добились.