shkolaw.in.ua 1
Конкурс научно-экспериментальных исследований и прикладных разработок школьников в области биоэкологи «БИОТОП»



Секция: экология, биология, медицина

Прикладное исследование
Тема:
Исследование ерика Солянка

методом биоиндикации

Автор: Соколов Дмитрий Георгиевич, ученик МОУ СОШ№33, 11 класс
Научный руководитель: Соколова Галина Алексеевна, педагог дополнительного образования МОУ ДОД ДДТ»Успех»
Место выполнения работы: МОУ ДОД ДДТ»УСПЕХ» творческое объединение Полевой учебный центр «СТРИЖ»

Москва-Астрахань-2011

Содержание

1.Введение ……………………………………………………………………………3

2.Актуальность исследования ……………………………………………………… 3

3.Цель исследования …………………………………………………………… 3

4.Обзор литературы ……………………………………………………………… 3

5.Общая характеристика ерика Солянка ……………………………………………4

6.Определение качества воды ерика Солянка с помощью

животных- биоиндикаторов ………………………………………………………….5

7..Оценка качества воды ерика Солянка по биотическому индексу С.Г.Николаева 6

8. Оценка качества воды ерика Солянка ……………………………………………. 10

9.Вывод ……………………………………………………………………………….11

10. .Список литературы……………………………………………………………….. 12

11. Приложение ………………………………………………………………………12

1. Введение

Водные объекты, составляющие основную часть экосистем, используются для проведения комплексных исследований в оценке сапробности водоемов. С 2005 года учащиеся проводившие исследование вод ерика Солянка установили, что воды ерика сильно загрязнены. На ерике были проведены дноуглубительные работы, которые должны были привести к возобновлению самоочистительных процессов в ерике. Выражаю благодарность моим друзьям , с которыми я начинал эту работу Елеусиновой Александре и Елкину Сергею, которые будучи уже студентами университета любезно предоставили мне свой материал для дальнейшего мониторинга ерика Солянка.. Продолжаяю работу по выяснению уровня сапробности ерика Солянка в настоящее .Работа проводилась в течении 2009-2010 годов.


При изучении экологического состояния ерика Солянка за основу взяты биоиндикационные методы исследования. Водоемы, загрязненные органическими стоками, как и организмы способные жить в них, называются сапробными (Т.Я.Ашихмина,1999).Из биоиндикационных методик взяты такие , которые дают представление об уровне сапробности водоема, т.е гидробионты обитающие в ерике отражают сложившиеся в водоеме условия среды. Те виды, которым эти условия неблагоприятны , выпадают, заменяясь новыми видами с иными потребностями Определение видов животных обитающих в ерике может помочь нам определить степень загрязнения водоема или покажет на процессы, которые произошли за 3 прошедших года .

2. Актуальность исследования

Ерик Солянка протекает возле жилого района, с большим количеством частных домов, хозяева которых используют воды ерика для своих нужд. Для них важно, в каком состоянии находится вода в ерике. Живя в данном районе, в зоне полупустыни , с летними температурами до +40 градусов, понимаем, что ерик создает определенную влажность воздуха, доставляет воду для прибрежной растительности и помогает животным , живущим в этой зоне выжить. Иногда население сжигает тростник по берегам ерика и тем самым создает не выносимые условия как для почвы, которая теряет плодородный слой, на котором произрастали растения, а так же гнездились многочисленные птицы в зарослях тростника. . Проведя , исследование вод ерика Солянка, указав причины загрязнения и возможности ерика к самоочищению, тем самым мы спасаем водоем от зарастания и исчезновения.

3.Цель исследования:

Выяснить степень загрязненности вод ерика Солянка, используя методы биоиндикации.

Задачи:1. С помощью организмов - биоиндикаторов, обитающих в ерике, определить качество воды исследуемого водоема.2. Предложить меры по сохранению чистоты вод ерика Солянка.

4. Обзор литературы.

Определить степень загрязнения водоема химическими методами сложно и надо иметь специальную лабораторию. Во многих источниках обнаруженные методики просто не подходили, так как были очень сложны и требовали наличия химической лаборатории и химических реактивов. Наиболее подходили методики Боголюбова А.С. www.ecosystema.ru , где мы нашли описание и определитель беспозвоночных, а так же подходящие методики для исследования вод ерика. В книге «Биоиндикация состояния пресного водоема» автор Данилова Ю.А. познакомил нас не только с методами биоиндикации , но и предложил для нас более рациональную методику исследования. Материал сайта «Экосодружество» www.ecocoop.ru позволил проконсультироваться по многим спорным вопросам с учеными и просмотреть подобные работы, выполненные на малых реках России.


5.Общая характеристика ерика Солянка

Ерик Солянка протекает от реки Волга в юго-западном направлении, пересекает село Солянка, часть Трусовского района города, проходит через парк «Прогресс», далее протекает в 100метрах от школы и выходит к объездной дороге и ильменю.Длина ерика составляет 11 километров. На пути ерика встречается железная дорога и несколько предприятий, которые расположились по его берегам, а так же дачный поселок.Таким образом, ерик Солянка протекает по Прикаспийской низменности, получил свое название из-за характерной особенности – разливаться во время половодья и насыщать водой ильмени, а после высыхания поймы образовывать засоленные участки- солончаки. Протекая через район города, он создает определенные экологические условия для растений, животных и человека. Какова же эта роль? На сколько важен ерик для всех окружающих, и каковы возможности сохранения ерика и его обитателей, так как водные объекты являются одной из важнейших экологически значимых составных частей экосистем .Многочисленные озера, расположенные в Волго-Ахтубинской пойме и дельте, местное население называет ильменями. Они между собой, с Волгой и ее рукавами соединяются ериками и протоками .Во время весеннего половодья межбугровые понижения затапливаются, ильмени становятся многоводными и распресняются, а летом, когда часть ериков пересыхает, ильмени мелеют и вода в них осолоняется.

Ерик Солянка затапливает 200-300метров от своего русла, соединяется с ильменем и наполняет его водой. В начале июля с повышением температур до 35°, вода начинает испаряться и связь с ильменем прекращается .Более удаленные ильмени получают меньше пресной воды и являются сильноминерализованными, степень минерализации увеличивается с запада на восток., а глубина в тоже время понижается. Это связано с тем, что поступающая вода во время половодий, в первую очередь откладывает наносы в ближайших ильменях, в то время как в дальние уносятся мелкие частички песка.Исследование состояния водного объекта ерика Солянка проводилось по показателям:Класс чистоты вод ерика - III, вода умеренно загрязненная. (таблица 2) Так как в воде обнаружены личинки поденок, двустворчатые моллюски, рачки бокоплавы, водяные ослики, личинки стрекоз, пиявки, личинки кровососущих комаров и комаров-звонцов.Соленость и жесткость : повышается в конце лета из-за активного испарения.Ширина и глубина водоема: От 20 – 60 метров: до 3 метров .Длина ерика 11 км. Характер берегов водоема: левый пологий берег заливается весной водой, а правый высокий от1-1,5 метра.

2007 году резко понизилась.Проникновение на глубину солнечных лучей :от0,5 до 1 метра.Степень насыщенности воды взвешенными частицами велика весной с марта по апрель, когда вода из Волги активно продвигается по ерику, равняется 30 -40 Срмг\л до100 мг\л. Накопление на дне веществ различного происхождения – это в основном ил , достигающий до30 см.Скорость течения водыУ ерика на входе из Волги течение полноводное, но медленное, только в весеннее время.В это время происходит перемешивание водных масс. Вода у поверхности нагревается (весной) и охлаждается осенью (+4 Сº) .При такой температуре вода имеет максимальную плотность, поэтому верхние слои воды опускаются на дно, а придонные вытесняются наверх., обогащая при перемешивании кислородом глубины водоема, а к поверхности поднимаются из глубины биогены- растворенных минеральных веществ, являющихся удобрением для водных растений и минеральные соли. Биохимическое потребление кислорода – это степень загрязнения воды органикой, т.е это количество кислорода, необходимое микроорганизмам для окисления содержащихся в воде органических веществ ( чем больше органики, тем больше кислорода требуется на ее окисление). К середине лета июль –август вода из ерика сильно испаряется и скорость течения практически падает и создает застойные явления, приводящие к зарастанию водоема.Температура воды: от – 4до +28°С. Фотосинтетическая активность участка водоема высокая из-за наличия большой массы водной и береговой растительности в природной обстановке, а по мере приближения к жилому массиву фотосинтетическая активность резко падает, т.к. водная и прибрежная растительность ее масса уменьшается на 50%.Глубина распространения растительности равна от10см -2,5 метров.Наличие органических соединений в воде характерно только в зонах расположения дач, Хлебокомбината и предприятий.Возможность размыва почв ерика Солянка повлечет за собой засоление почв и изменение растительного и животного состава.Влияние человека на ерик Солянка так велико, что существование и его восстановление полностью зависит от того ,как человек будет эксплуатировать воды и прибрежные почвы ерика. Восстановление полноценной жизни ерика зависит от дноуглубительных работ проводимых в последние 3 года. Так как от глубины зависит наполняемость ерика водой , наполнение водой ильменя, в который он впадает и формирование активного ила на дне ерика, который играет большую роль в самоочищении водоема. На состояние ерика влияет и скорости течения., так как она уносит , смывает все частицы , которые могли бы создать ил.Близость автомобильной трассы(15метров) газы, свинец и другие вещества влияют на биоценоз водоема отрицательным образом, нарушая жизненные циклы развития обитателей водоема.Близость жилого фонда отрицательно влияет на среду ерика.. От этого соседства берега ерика замусорены, в воду сливают и сбрасывают различные отходы, сюда же попадает вода от полива дач.Огороды и сады ерика составляют 50% его берегов.Фекальные стоки присутствуют, так как туалеты жилого частного сектора, как правило, расположены на берегу ерика, предприятия тоже сбрасывают отработанную воду в ерик. Для ерика характерны определенные живые организмы : птицы, водомерки, лягушки, ужи, моллюски двустворчатые, жуки –плавунцы, водяные ослики, бокоплавы, ручейники речные раки, моллюски -живородки, моллюски –катушки. В береговой зоне встречаются кроты, это говорит о том, что в почве много червей, личинок насекомых, значит, почва плодородна.


6.Определение качества воды ерика Солянка с помощью организмов- биоиндикаторов

Химические методы анализа показывают состав веществ попавших в воду водоема, но не позволяют спрогнозировать их влияние на организмы. Поэтому для более объективного оценивания влияния загрязнителей на среду обитания ерика нами выбраны методы биоиндикации.Биоиндикация - метод оценки изменений в среде при помощи биологических объектов. Организмы или сообщества организмов по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в среде, называются биоиндикаторами. С помощью биоиндикаторов можно обнаруживать места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений, а также проследить скорость происходящих в окружающей среде изменений., чем мы и займемся. Биоиндикация, основана на наблюдении за составом и численностью видов-индикаторов. При выборе таких организмов необходимо соблюдать определенные требования: возможность фиксировать четкий, воспроизводимый отклик на воздействие внешних факторов, чувствительность этого отклика на малые концентрации загрязнителей. Условия, определяемые с помощью организмов-биоиндикаторов, называются объектами биоиндикации. В данном случае это воды ерика Солянка. Видовой уровень биоиндикации водоема включает в себя констатацию присутствия организма, учет частоты его встречаемости, изучение его анатомо-морфологических особенностей, физиологии, биохимии.

7.Определение класса качества воды по методу С. Г. Николаева*

В качестве индикаторных организмов рассматриваются макробеспозвоночные донных сообществ, которые имеют длительные жизненные циклы, ведут малоподвижный образ жизни и могут быть легко определены по специально разработанному для методических указаний атласу-определителю.Распределение донных обитателей, на учете которых основан данный метод, приурочено к определенным местообитаниям-биотопам, тип которых определяется скоростью течения, глубиной, особенностью речного грунта, наличием растительности. Самыми обычными для ерика Солянка донными биотопами являются: песчаное, заиленное , крупнопесчаное или илистое дно середины ерика, погруженная в воду древесина, участки, в различной степени заросшие погруженной, плавающей и воздушно-водной растительностью.(Румянцев, 1979)Каждый биотоп населяет своеобразный комплекс (сообщество) донных (зообентосных) обитателей. Это крупные, хорошо различимые невооруженным глазом организмы: губки, моллюски, ракообразные, пиявки, трубочник, личинки комаров, стрекоз, ручейников и других насекомых. Диаграмма1. Численность видов организмов в ерике Солянка в Приложении. Все многообразие этих индикаторных организмов для удобства пользования данным методом объединяются на уровне разных систематических рангов в близкородственные группы – таксоны ..Являясь сильнейшим фактором самоочищения, заросли растений представляют собой "островки выживания" гидробионтов часто сохраняют разнообразнейших обитателей, даже при значительном загрязнении водотоков, что, естественно, может исказить результаты анализа в сторону завышения класса качества вод..(Федорос,2006))Для сбора биоиндикаторных организмов выбрали участок площадью ориентировочно 10 х 10 метров (станцию) и изучили его самым внимательным образом. Сбор животных производили сачками или просто руками. Все животные записывались на месте (форму записи см. ниже). После окончания исследования животных выпустили обратно в водоем. Работали в группе, где один обшаривает коряги, другой - дно, третий - заросли, четвертый пытается поймать тех, кто быстро плавает и т.д. Все это делали аккуратно, иначе вся живность прячется от взбаламученной грязи. Собираемых животных рассаживали в баночки (50г) слой воды там невысокий и всех хорошо видно. Таблица 1.Количество найденных животных в каждой створе.(Приложение)В прибрежной части ерика за лето вырастает большое количество тростника южного, ежеголовника прямого, рогоза узколистного, камыша озерного и другой прибрежной растительности. Сильно зарастает ерик и водной растительностью, образуя подводные луга из рдестов, урути колосистой, роголистника, харовых водорослей, что вызывает недостаток кислорода гибель рыб, ракообразных и моллюсков. Причиной является и искусственное половодье из-за гидростанций построенных на Волге, которые ухудшают экологическую обстановку в подстепных ильменях и питающих их ериках.В результате обследования 4 створов ерика собрано множество различных гидробионтов. Следующая задача заключается в том, чтобы выделить среди них индикаторные (т.е. те, что приводятся в перечне таблицы 1) и составить список обнаруженных таксонов в строгом соответствии с формулировкой, данной в таблице 2.Определение уровня загрязнения реки в конкретном створе проводится по шкале классов качества вод (табл. 2). В левой ее части помещен перечень индикаторных таксонов. Их существование приурочено к одному или нескольким классам качества воды, которые для каждого таксона отмечены в горизонтальной строке знаком "".Имея список обнаруженных таксонов, определение класса качества вод удобнее проводить в следующей последовательности. В специально подготовленной вспомогательной таблице 4 по каждому обнаруженному таксону любым значком делается отметка в графах классов согласно возможному диапазону этого таксона по таблице 3. Например: обнаруженный таксон "губки" по таблице 2 может существовать в водах 2 и 3 классов качества, следовательно, в таблицу вносим по одной отметке во 2-ой и 3-ий классы. Таксон "водяной ослик" по таблице 3 характерен для 3, 4 и 5 классов - во вспомогательной таблице 4 делаем еще одну отметку в 3-м классе и по одной - в 4-м и 5-м классах.По окончании внесения отметок обнаружения таксонов, в каждом классе вспомогательной таблицы подсчитываем число отметок, умножаем на величину индивидуальной классовой значимости таксонов (нижняя строка таблицы 2) и получаем суммарную индикаторную значимость таксонов в каждом классе. Несколько примеров подсчета суммарной индикаторной значимости таксонов и определения класса качества вод приведено в табл. 3. Принадлежность обследованного участка ерика к определенному классу качества вод определяется по максимальной суммарной значимости. Из приведенных в таблице 2 данных следует, что воды ерика в створе А имеют уровень загрязнения 4-го класса. В створе Б - 3-й класс качества воды, но, учитывая близость величины суммарной значимости таксонов 2-го и 3-го классов, более правильно будет считать, что в створе Б качество воды находится между 2-м и 3-м классами. В створе В - четко выраженный 2 -й класс качества вод., створа Г - 5 класс качества водыСтвора А – хлебозавод;Створа Б - мост напротив школы;Створа В - естественный ландшафт (1 км от жилья)Створа – Г - зарастающая часть ерикаЕсли обследование створа показало полное отсутствие донных макробеспозвоночных, такие воды рассматриваются как очень грязные и относятся к 6-му классу качества., таковыми оказались воды ерика протекающие через село Солянка. Таблица 2 Расчеты определения качества вод.(Приложение)

8..Оценка качества воды ерика Солянка

Видовое разнообразие и обилие животных , заселяющих ерик, может служить показателем чистоты воды . Так пресноводные моллюски(Таблицы 7,8), личинки веснянок, поденок, ручейников заселяют только чистые водоемы, но как только в водоем попадают загрязнители они исчезают. Умеренно загрязненной частью ерика можно считать ту его часть, которая протекает по естественному ландшафту, так как среди прибрежных водорослей были обнаружены водяные ослики, бокоплавы, личинки мошек, моллюски – шаровки, битинии, лужанки, личинки стрекоз и пиявки. А при приближении к ильменю ерик начинает зарастать от приносимого водой в половодье ила, и вода здесь будет 5-6 класса, так как в этом месте мы не смогли обнаружить в пробе ни одного животного.С помощью сачка взяли пробу в двух точках ерика: в естественной зоне и в черте города. Промыли пробу через сито, а обнаруженные животные были перенесены в ванночки с чистой водой и разобраны по видам, пользуясь определителем «Экосистемы» www.ecosystema.ru Выяснилось, что район Хлебозавода наиболее загрязнен , но взяв пробы через год, после дноуглубительных работ, анализ показал, что животных стало больше и появилась ряска, значит вода в ерике стала чище. Так данные о прозрачности воды в ерике показали не только на степень насыщенности воды взвешенными частицами наносов, но и на глубину проникновения в водоем солнечных лучей. От этих характеристик зависит температура воды, фотосинтетическая активность участка водоема и глубина распространения растительности. Температура воды влияет на скорость протекания химических реакций в воде и ее химический состав. Важными средообразующими факторами ерика являются гидрологические характеристики водоема. От ширины и глубины водоема зависит накопление веществ и органических веществ ерика: характер берегов влияет на загрязненность почв и почвообразовательный процесс; скорость течения ерика влияет на степень загрязнения воды, накопления на дне веществ различного происхождения.Основные методы, которыми мы пользовались это:органолептический ( запах, вкус), визуальный (цвет, мутность, прозрачность), биоиндикационный ( оценка воды с помощью организмов зообентоса по стандартным методикам)


9. Определение степени загрязненности вод ерика Солянка

Трофность – является показателем качества воды относительно количества органических веществ, накопленных в процессе фотосинтеза. Органическое вещество обеспечивает существование животного населения и его видовое разнообразие, численность популяций зависит от количества пищи. После смерти животных возникают проблемы с разложением их трупов и изменения газового состава воды. Процесс повышения трофности водоема называется эвтрофикацией. Проявление эвтрофикации ерика Солянка может служить его заростание и обмеление. Эвтрофикацию выявили в процессе исследования с применением биоиндикаторов. Личинки комаров и малощетинковые кольчецы , обитающие в придонном иле и питающиеся органическими остатками, приспособлены к недостатку кислорода благодаря содержанию в крови гемоглобина. В ходе исследования были обнаружены личинки хирономусов, называемые в народе «мотылем», значит,ерик имеет среднюю эвтрофикацию. После дноуглубительных работ повысилась скорость течения в ерике, что привело к самоочищению ерика.( Таблицы 5-9)

9.Вывод. Вывод наш складывается из следующих показаний.

1. Степень загрязненности ерика Солянка умеренная, так как были проведены дноуглубительные работы, которые повлияли на чистоту воды в ерике и естественно на его обитателей.

2.У ерика Солянка начались самоочистительные процессы, так как часть ерика расположенная в естественном ландшафте стала очищаться и появились организмы, которые живут только в чистой воде - это бокоплав, беззубка. Самая грязная вода в зарастающей части ерика, так как там течение медленное и вода находится в застойном состоянии. Мы продолжаем наблюдать и исследовать ерик Солянка, так как это часть нашего жилого района. Мы очищали берега ерика от мусора и тушили места с подожженным тростником. Выходы мы совершаем по воскресным дням. К нам стали присоединяться дачники после того как мы объяснили им, чем грозит , то что они сжигают тростник. Ведь почва меняет свой состав, так как нет перегнивающих листьев , да и животным и птицам негде жить, а птицы ведь уничтожают вредителей огородов.


10.Список литературы

1,Боголюбов А.С., Засько Д.И. Методика рекогносцировочного обследования малых водоемов: Методическое пособие.- М.: Экосистема, 1998.-13с

2,Данилова Ю.А., Ляндзберг А.Р., Муравьев А.Г. Биоиндикация состояния престного водоема (иллюстрированная методика). Учебно-методическое издание. СПб.; «Крисмас+», 1999.-152с.

3,Школьный экологический мониторинг: Учебно –методическое пособие/Под ред. Т.Я.Ашихминой. –М.: АГАР,2000.,174с.

4, www.ecosystema.ru Сайт «Экосистема»

5,www.ecocoop.ru Сайт «Экосодружество»

6. Организация экологического образования в школе. \\ Сост. Л,Я, Смирнова,Г,С, Герасимова.- Петрозаводск, 1994,-72.

7. Румянцев В,И, Коптева З.Ф., Сурков Н.Н. Земледелие с основами почвоведения. \\ под ред. В.И.Румянцева. – М.: Колос, 1979,-367 с.

8. Федорос Е.И., Нечаева Г.А. Экология в экспериментах: учебное пособие для учащихся 10-11 классов общеобразовательных учреждений.-М.: Вента-Граф, 2006, - 384с. (Библиотека элективных курсов)