IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ ОЗЕРА №2 Г. МУРАВЛЕНКО ПО БИОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ
Шигабетдинова Вероника Василевна
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


ВВЕДЕНИЕ

Для охраны и восстановления водных ресурсов Ямало-Ненецкого автономного округа необходимо их исследовать, оценить экологическое состояние, выяснить причины загрязнения. Для оценки качества воды в водоемах можно использовать физико-химические и биологические методы. Биологические методы оценки - это характеристика состояния водной экосистемы по растительному и животному населению водоема.

Любой водоем, находясь в равновесии с внешней средой, имеет сложную систему биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Влияние этих факторов отражается на видовом составе водных сообществ и соотношении численности их видов. Оценка степени загрязнения водоема по составу живых организмов позволяет установить его экологическое состояние, определить степень загрязнения.

Вопросами изучения видового состава зоопланктона в водоемах уже на протяжении нескольких десятилетий активно занимаются не только в России, но и в других странах. Зоопланктон средних и малых водоемов изучен в меньшей степени, чем крупных. Системного исследования зоопланктона ямальских водоемов за последние 20 лет не проводилось. Поэтому нет никаких данных о составе зоопланктона в водоемах ЯНАО. В связи с этим мы и решили заняться этой проблемой, чтобы внести свой вклад в изучение экологической обстановки родного края.

Полученные данные об особенностях состава и структуры зоопланктона дают основу для оценки качества воды и экологической экспертизы степени загрязненности озера.

Цель: определить степень загрязненности озера № 2 г. Муравленко по биологическим показателям.

Задачи:

  • изучить видовой состав зоопланктона водоема;

  • определить качество воды водоёма по методу Майера;

  • дать экологическую оценку степени загрязненности озера № 2 г. Муравленко.

Объект исследования: водоем второго озера, находящийся на территории городского парка «Победы» г. Муравленко.

Предмет исследования: зоопланктон водоема открытого типа.

Гипотеза: если изучить видовой состав зоопланктона, то можно определить степень загрязненности водоема и дать экологическую оценку.

В данной исследовательской работе используются биологические методы изучения видового состава зоопланктона местного озера, которые в течение нескольких десятилетий активно применяются во всем мире. А так же были использованы и такие методы как:

  • поисковые (поиск информации по исследуемому вопросу);

  • теоретические (работа с различными источниками информации);

  • практические (отбор проб, обработка проб в лабораторных условиях, обнаружение зоопланктона в пробах воды, работа с определителем беспозвоночных животных);

  • анализ и обобщение результатов исследования.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИЗУЧЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПО ИСТОЧНИКАМ ЛИТЕРАТУРЫ

Вода большинства рек и озёр пространства России, как в прочем и большинства других стран, включая «развитые» страны, загрязнена целым «букетом» загрязняющих веществ (поллютантов). Любое производство (промышленность, сельское хозяйство), а также городская инфраструктура вносит свой вклад в загрязнение поверхностных вод. Список загрязняющих веществ, обнаруживаемых в наших реках и озёрах, уже давно перевалил за сотню, что делает очень дорогим и невозможными проведение полного химического анализа воды на присутствие в водной среде всех типов поллютантов. Немногие знают, что можно, даже не будучи биологом, узнать, насколько сильно загрязнён ли тот или иной водоём. Достаточно лишь посмотреть на живые организмы, обитающие в нём. В настоящее время существуют методики, которые по наличию в воде определённых групп живых организмов, могут сказать, насколько сильно загрязнён тот или иной водоём. [2]

Таксономический состав зоопланктона подробно изучен лишь только в крупных водоемах России, в том числе и на полуострове Ямал. Известен небольшой ряд работ, характеризующих качественный состав зоопланктона Нижней Оби, Обской и Тазовской губ. Первые сведения о видовом составе зоопланктеров нижнеобского бассейна приводятся Н. В. Воронковым, 1911г. Основные виды фауны ветвистоусых рачков в водоемах Нижней Оби описаны Г. Ю. Верещагиным, 1913г. Более полно видовой состав зоопланктеров Нижней Оби был изучен В. С. Юхневой, 1970г. по сборам 1964–1965 гг., а Обской и Тазовской губы — А. С. Лещинской, 1962г. по сборам 1958–1959 гг. Последняя сводка видового состава гидрофауны Нижней Оби относится к концу 1970-х годов.

А также были проведены сборы зоопланктона в р. Оби в 1980–1983 гг. на участке от п. Белогорье до г. Салехарда, в 1984–1991 гг. — в районе мыса Ангальский (г. Салехард); в 1993–1997 гг. — от п. Казым Мыс до п. Ямбура. В Обской и Тазовской губах наблюдения проводились в 1981–1982 и 1993–1996 гг. [4], [5]

Однако даже для таких крупных объектов данные о сезонной и межгодовой динамике недостаточны. Зоопланктон средних и малых водоемов, изучен в гораздо меньшей степени.

Вопросами изучения видового состава зоопланктона в водоемах уже на протяжении нескольких десятилетий активно занимаются не только в России, но и в других странах. Институт проблем освоения Севера Сибирского отделения РАН так же занимаются вопросами изучения зоопланктона и зообентоса озер Тобол-Ишимской лесостепи (Тюменская область), но нет никаких данных об исследовании этого вопроса в городах Ямало-Ненецкого автономного округа за последние 20 лет.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ОЗЕРА № 2 МУРАВЛЕНКО ПО БИОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ 2.1. Материалы исследования

Материалом для выполнения данной работы послужили пробы воды биотопа открытого типа - второе озеро, расположенное в городском парке «Победы» г. Муравленко.

Оборудование: самодельный 1-метровый батометр типа «Лимнос», емкостью 0,5 л и 2,5 л, термометр для определения температуры воды, микроскоп Микромед Р-1-LED, камера DCM310 3M pixels (приложение c.13, фотографии 1, 2, 3, 4, 5).

Лабораторное оборудование: лабораторные стаканы и колбы, мерный стакан, пробирки, мерный шприц, препаровальная игла, пипетка, предметное и покровное стекла, чашки Петри, стеклянные банки емкостью 3 л.

Фиксаторы: раствор Люголя (5 мл. на 200 мл. пробы или 1 капля на 20 мл. пробы).

2.2. Методика исследования

2.2.1. Отбор проб

Данное исследование проводилось в период с 14 июля по 17 сентября 2016 года. Содержание зоопланктона в воде крайне неоднородно, места его скоплений быстро меняются в зависимости от времени суток и направления течения. Многие виды зоопланктона регулярно перемещаются в воде по вертикали, как правило, в определенное время суток. Поэтому, для точности исследования и практических соображений отбор проб зоопланктона производился в строго определенное время суток, с 12 до 14 дня. При изучении обширных водных пространств незначительная неоднородность в распределении зоопланктона может быть сглажена путем отбора большого количества проб. Затем в лаборатории пробы объединяют в единую суммарную или интегральную пробу. Однако с точки зрения изучения экологии зоопланктона объединение единичных проб можно считать правомерным. [1]

Количество станций для отбора проб воды зависит от размера водоема. В небольших водоемах вполне достаточно сделать серии из 3–5 отборов с промежутком в 1 неделю, начиная с середины июля и до середины сентября. Таким водоемом как раз является второе озеро, расположенное на территории нашего города. Всего за период исследования было взято и обработано 10 проб (приложение c. 13, фотографии 6, 7).

Из практических соображений отбор проб зоопланктона, производился днем. Из одной точки проба берется по всему столбу воды, с помощью 1-метрового прозрачного, трубчатого батометра типа «Лимнос» емкостями 0,5 л и 2,5 л последовательно, начиная с поверхности. При каждом отборе проб исследовалось 10 литров воды. Таким образом, суммируя 10 проб каждая объемом 10 литров, общий объем исследуемых проб воды за период с 14.07.2016 по 17.09.2016 составил 100 литров.

С учетом рецензии, во внимание были взяты пробы только за летний период. Таким образом, суммируя 8 проб каждая объемом 10 литров, общий объем исследуемых проб воды за период с 14.07.2016 по 01.09.2016 составил 80 литров.

2.2.2. Обработка проб в лаборатории

В школьной лаборатории содержимое батометров выливаем в колбы емкостью 0,5 литров и 3-ехлитровые прозрачные, стеклянные банки. Добавляем фиксатор - раствор Люголя исходя из расчёта 5 мл на 200 мл пробы, таким образом, 12,5 мл фиксатора Люголя на 500 мл воды и соответственно 75 мл раствора Люголя на 3000 мл воды. Оставляем на ночь. На следующий день аккуратно сливаем воду, так, чтобы осевшие и окрашенные представители зоопланктона остались на дне колбы и банки. Затем начинаем работать с оставшейся пробой, выливая ее содержимое в чашки Петри. Исследуем каждые 20 мл воды с образцами зоопланктона. С помощью пипетки берем каплю с животным и переносим на предметное стекло, накрываем покровным стеклом и поштучно с помощью микроскопа и определителя исследуем его видовую принадлежность. Одновременно ведем и количественный подсчет видов. [8], [9] (приложение c. 13, c. 14, фотографии 1 - 5, 8 - 12).

2.2.3. Анализ полученных результатов

В настоящее время существуют методики, которые по наличию в воде определённых групп живых организмов, могут сказать, насколько сильно загрязнён тот или иной водоём. Одной из таких методик является метод Майера. Определение качества воды водоёма по методу Майера не требует определения живых организмов с точностью до вида. Достаточно только отметить наличие в водной среде живых организмов, представленных в таблице 1:

Таблица 1. Определение степени загрязнённости водоема по Майеру

Обитатели чистых вод

Обитатели водоёмов средней загрязнённости

Обитатели загрязненных водоёмов

Личинки веснянок

Личинки подёнок

Личинки ручейников

Личинки вислокрылок

Двустворчатые моллюски

Бокоплав

Дафния

Циклоп

Речной рак

Личинки стрекоз

Личинки комаров-долгоножек

Моллюски-катушки

Моллюски-живородки

Личинки комаров-звонцов

Пиявки

Водяной ослик

Прудовики

Личинки мошки

Малощетинковые черви

С учетом рецензии на работу, во внимание мы взяли только пробы, взятые за летний период. Но и в осенний период нами были определен тот же состав низших ракообразных. Для определения качества воды водоёма по методу Майера необходимо только отметить, какие из перечисленных в таблице групп живых организмов присутствуют в водной среде. Количество обнаруженных групп организмов из первой колонки таблицы необходимо умножить на 3, количество найденных групп живых организмов из второй колонки необходимо умножить на 2, а количество групп организмов из третьей колонки таблицы нужно умножить на 1. Все получившиеся цифры складываются, и в итоге получается число, характеризующее степень загрязнённости водоёма. При значении суммы большей 22-ух водоём можно отнести к 1 классу качества (очень чистый водоём). Значение суммы от 17 до 22 позволяет отнести водоём ко 2 классу качества (чистый водоём), Сумма от 11 до 18 баллов свидетельствует о принадлежности водоёма к 3 классу качества (умеренно-загрязнённый водоём). Значения суммы меньшие 11 характеризуют водоём, как грязный (4-7 классы качества). [2]

После анализа полученных проб, составим видовой список зоопланктона озера № 2 города Муравленко Ямало-Ненецкого автономного округа, таблица 2:

Таблица 2. Видовой список зоопланктона озера № 2 города Муравленко

Таксон

Таксономическая группа (Taxon groupe)

Царство

Животные (Animalia)

Подцарство

Многоклеточные (Multicellular)

Тип

Членистоногие (Arthropoda)

Класс

Ракообразные (Crustacea)

Подкласс

Высшие раки (Malacostraca)

Низшие раки (Entomostraca)

Отряд

Разноногие (Amphipoda)

Листоногие (Phyllopoda)

Веслоногие (Copepoda)

Вид

Бокоплав (Gammaridea)

Дафния или Водяная блоха (Daphnia)

Циклоп (Cyclops)

Как видим, определенные нами низшие ракообразные относятся ко второму столбцу одной из методик Майера – обитателям водоёмов средней загрязнённости (приложение c. 14, c. 15, фотографии 13 - 19).

Далее определяем качество воды водоёма по второй методике Майера. Количество найденных групп живых организмов из второй колонки необходимо умножить на 2, таким образом, 3 вида обнаруженных животных умножаем на 2 и получаем цифру 6.

2*3=6

Значения суммы меньшие 11 характеризуют водоём, как грязный. Делаем вывод, что озеро № 2 города Муравленко по другой методике Майера характеризуется, как грязный. Что для нас является не однозначным выводом. С одной стороны, мы действительно в этом году не обнаружили других представителей животных и их личинок из таблицы Майера. Но с другой стороны, тот факт, что мы не обнаружили личинок насекомых в воде, которые совершенно точно обитают в нашей местности, не значит, что их там не было. С другой стороны, исследуемая территория является официальным и единственным пляжем в нашем городе, где разрешается купаться. И при отборе проб мы наблюдали, что в воде находятся пакеты из под чипсов, печенья, пустые бутылки из под пива и лимонада. Что не может не отражаться на качестве воды.

ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для определения степени загрязненности озера № 2 г. Муравленко по биологическим показателям мы использовали методику Майера. Изучив видовой состав зоопланктона водоема, мы определили качество воды водоёма по методу Майера и дали экологическую оценку степени загрязненности озера № 2.

Проанализировав данные исследования мы пришли к выводу, что озеро № 2 г. Муравленко характеризуется как грязный водоем.

Выявленные ракообразные относятся к обитателям водоемов средней загрязнённости. Это позволило нам сделать вывод, что озеро № 2 г. Муравленко относится к водоёмам средней загрязненности.

Поскольку качество воды в водоеме оценивается на основе результатов химического, бактериологического и биологического анализов. И эти виды анализа не заменяют друг друга, то наиболее достоверная оценка получается при сочетании всех трех методов.

Для более точной и объективной экологической оценки, мы планируем продолжить работу с использованием и других методов анализа.

Результаты данного исследования представлены в статье «Что зоопланктон школьникам рассказал?», опубликованной в газете «Наш город» г. Муравленко №6 (1187) от 9 февраля 2017г. А сделанные во время исследования фотографии зоопланктона используются на уроках биологии при изучении темы: многообразие и строение типа Членистоногие, класса Ракообразные.

.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Биологические методы исследования водоемов в Финляндии. Редакция: Марья Руоппа и Пертти Хейнонен, Helsinki 2006;

2. Биоиндикация на страже рек и озёр, http://www.priroda.su. Егошин А.В.;

3. Биология: 7 класс: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений/ В.М. Константинов, В.Г. Бабенко, В.С. Кучменко; под ред. проф. В.М. Константинова – М.: Вентана-Граф, 2009, 304 с.;

4. Видовое разнообразие зоопланктона водоемов Обского Севера. Л. А. Семенова, В. А. Алексюк, С. М. Дергач, Т. И. Лелеко, 1996;

5. Зоопланктон разнотипных водных экосистем бассейна Верхней Оби. Тема диссертации и автореферата по ВАК 03.00.16, кандидат биологических наук Бурмистрова О. С., 2009;

6. Исследовательская работа «Изучение видового состава зоопланктона в водоеме второго озера городского парка «Победы» г. Муравленко». Елисеева А.С., 2014;

7. Исследовательская работа «Определение видового списка зоопланктона в водоеме открытого типа». Елисеев В.С., 2014;

8. Краткий определитель водных беспозвоночных животных: учеб. пособие для студентов биол. фак. спец. «Биология», «Биотехнология», «Биоэкология» / Е.С. Шалапенок, Ж.Е. Мелешко. – Мн.: БГУ, 2005. – 243 с.;

9. Школьный атлас-определитель беспозвоночных. – М.: Просвещение, 1991 – 207 с.: ил. М.А. Козлов, И.М., Олигер;

10. http://www.3planet.ru/ Природа;

11. http://bono-esse.ru Записная книжка врача акушера-гинеколога Маркун Татьяны Андреевны.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Фотографии 1, 2, 3. Самодельный 1-метровый батометр типа «Лимнос», емкостью 0,5 л

Фотографии 4, 5. Микроскоп Микромед Р-1-LED и камера DCM310 3M pixels

Фотографии 6, 7. Отбор проб воды второго озера г. Муравленко

Фотографии 8, 9. Обработка проб в лаборатории. Фиксация планктона ракообразных раствором Люголя

Фотография 10. Зафиксированные и Фотография 11. Зафиксированные и

окрашенные ракообразные на дне колбы окрашенные ракообразные на дне чашки

Петри

Фотография 12. Анализ проб воды. Фотография 13. Бокоплав, отряд Разноногие, Нахождение и определение подкласс Высшие раки

видового состава зоопланктона

Фотография 14. Бокоплав (женская особь Фотография 15. Дафния зафиксированная

выводит яйца), отряд Разноногие, в растворе Люголя, отряд Листоногие,

подкласс Высшие раки подкласс Низшие раки

Фотография 16. Дафния или Водяная блоха Фотография 17. Циклоп (мужская особь),

(не окрашенная), отряд Листоногие, отряд Веслоногие, подкласс Низшие раки

подкласс Низшие раки

фотографии 18, 19. Циклоп (женская особь), отряд Веслоногие, подкласс Низшие раки