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

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДОЕМОВ ОЗЁРСКОГО РАЙОНА МЕТОДОМ БИОИНДИКАЦИИ
Фильков А.А.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


ВВЕДЕНИЕ

Одним из последствий деятельности человека на Земле является загрязнение водных ресурсов, поэтому в последнее время весьма актуальны наблюдения за изменениями состояния окружающей среды, вызванными антропогенным воздействием. В этих целях все чаще применяется и используется достаточно эффективный способ экологического мониторинга среды - биоиндикация, т.е. применение живых организмов для оценки состояния окружающей среды.

Микроорганизмы - наиболее быстро реагирующие на изменение окружающей среды биоиндикаторы.

Цель проекта: Оценка степени органического загрязнения водоемов Озерского района.

Гипотеза проекта: Степень загрязнения водоема можно оценить с помощью индикаторных микроорганизмов.

Метод проекта: Определение зоны сапробности водоема по преобладающим видам индикаторных микроорганизмов.

Задачи проекта:

  • Изучение теоретических основ биоиндикации;

  • Сбор и исследование проб из водоемов, определение организмов-индикаторов;

  • Определение степени органического загрязнения водоемов.

На защиту выносятся результаты оценки степени органического загрязнения водоемов Озерского района.

В нашем крае отдых у воды очень популярен у жителей. Я считаю, что важно иметь представление о степени ее органического загрязнения. Существует много методов экологического контроля. Биоиндикация – один из быстрых и дешевых.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ Теоретические основы биоиндикации

О возможности использования живых организмов в качестве показателей определённых природных условий писали ещё учёные Древнего Рима и Греции. По современным представлениям биоиндикаторы – организмы, присутствие, количество или особенности, развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания.

Биоиндикация – это метод определения состояния среды по наличию или отсутствию в ней тех или иных организмов, называемых индикаторами.

Это могут быть различные типы населения водоема: перифитон, планктон, бентос, нектон, макрофиты и др.

Один из видов загрязнений воды - загрязнение органическими веществами. Для оценки степени такого загрязнения применяется система сапробности.

Под сапробностью понимают способность организмов жить при определенном содержании органических веществ в среде обитания. Сапробность является функцией потребностей организма в органических веществах и устойчивости к возникающим при разложении органических соединений ядовитым веществам: сероводороду, метану, органическим кислотам.

Для оценки степени загрязнения водоемов органическими веществами в основном выделяют четыре зоны загрязнения: поли-, α-мезо, β-мезо и олигосапробную.

При нарастании органического загрязнения водоема в толще воды и, особенно, на дне возрастает содержание мертвого органического вещества (как правило, легко разлагаемого) и понижается содержание кислорода (именно из-за гниения органики); т.е. изменяется баланс содержания органических веществ и растворённого кислорода. Сапробность и есть мера этого баланса. Повышение сапробности угнетает одни организмы (из-за недостатка кислорода), но благоприятно для других (требовательных к большому количеству пищи), т.е. вызывает смену состава водных сообществ.

В природе, даже при отсутствии антропогенного воздействия, водные объекты имеют разный естественный уровень сапробности, и их обитатели также приспособлены к разным условиям. Так, горные и северные озера, горные реки и ручьи несут очень мало органических веществ и всегда насыщены кислородом – олигосапробны. Большинство равнинных рек и озер характеризуются умеренным содержанием органического вещества (мезосапробны). Наконец, многие мелкие стоячие водоемы (в частности, пруды и болота), особенно в теплых и засушливых районах, перенасыщены разлагающейся органикой и почти лишены растворенного кислорода (полисапробны).

Для каждой зоны сапробности можно выделить тесно связанное с ней подмножество видов гидробионтов, которые считаются ее индикаторами. Соответственно, организмы, обитающие в этих зонах, называются олиго-, мезо- и полисапробами.

Многие исследователи выделяют еще ксеносапробную зону и гиперсапробную зону в которых практически отсутствуют живые организмы.

В настоящее время разработано несколько методов для оценки сапробности водоема. В системе Роскомгидромета рекомендуется применять метод индикаторных организмов Пантле и Букка. Данный метод учитывает относительную частоту встречаемости гидробионтов и их индикаторную значимость, которые определяют для каждого вида по спискам сапробных организмов.

Каждая группа организмов в качестве биологического индикатора имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют границы ее использования при решении задач биоиндикации.

Вследствие своих малых размеров и быстрого обмена веществ микроорганизмы достаточно быстро обнаруживают загрязнения.

Их развитие и активность находятся в прямой связи с составом органических и неорганических веществ в среде, так как микроорганизмы способны разрушать соединения естественного и антропогенного происхождений. На этом основаны принципы биоиндикации с использованием микроорганизмов, которая дает возможность получить первое представление о состоянии окружающей среды.

Основные микроорганизмы полисапробной зоны: водоросль Политома, инфузории (Paramecium putrinum, Vorticella putrina), бесцветные жгутиковые, олигохеты. Число видов живых организмов в полисапробных водоёмах невелико, но они встречаются здесь, как правило, в массовых количествах.

Основные микроорганизмы Альфа-мезосапробной зоны: хламидомонады, эвглена. Встречаются в массе сидячие инфузории, коловратки (Brachionus), много окрашенных и бесцветных жгутиковых, нитцшия пленочная, гониум, монорафидиум, стигеоклониум.

Основные микроорганизмы Бета -мезосапробной зоны: диатомовые водоросли Мелозира, Навикула, Табеллярия, Фрагилария, Синедра, Астерионелла, Сценедесмус четыреххвостый; зеленые Клостериум, Спирогира, много протококковых водорослей. Много корненожек, солнечников, червей. Для этой зоны характерно высокое биоразнообразие, но численность и биомасса невелика.

Основные микроорганизмы Олигосапробной зоны: Микростериас, космариум, синура.

Исследование водоемов Озерского района с помощью биоиндикации микроорганизмов

Объекты исследования: Озеро Песочное, Лагерный пруд, Западный карьер.

Предмет исследования: микроорганизмы – обитатели водоемов.

Отбор проб производится в различное время года (весной, летом, осенью).

Просматривал 10-15 полей зрения не менее чем на 10 препаратах из каждой пробы. Частоту встречаемости учитывали по трехбальной шкале 1- редко; 2-средне; 3-часто.

Используя опыт проекта, представленного в прошлом году я распознавал микроорганизмы по их наиболее доступным для глаза признакам: форме тела, характеру движения, относительным размерам и окраске. Виды организмов устанавливал по определителям.

Пипеткой на предметное стекло набиралась жидкость из проб сначала из верхней части сосуда у его стенок, а затем из других мест и со дна. Использовалось малое и среднее увеличение микроскопа

Параллельно с наблюдениями проводилась микро-фото- и видеосъемка. (Материал представлен в виде фотоальбома и презентации)

Результаты наблюдений заносились в таблицу. (Приложение 1)

Сапробность водоема устанавливалась по максимальному количеству индикаторных организмов, встречающихся в пробах.

В результате проведения эксперимента я пришел к следующим выводам:

1. Наименьшая степень органического загрязнения у озера Песочное. Во всех пробах преобладали организмы Бета -мезосапробной зоны: различные виды диатомовых водорослей, зеленые водоросли улотрикс, спирогира с большом количестве, большое разнообразие видов инфузорий без подавляющего преобладания одного вида над другим;

2. Следующим по степени органического загрязнения идет Западный карьер. Во многих пробах, особенно в весенний и осенний период, наряду с организмами Бета -мезосапробной зоны встречаются также организмы Альфа-мезосапробной зоны – множество сидячих инфузорий, коловратки рода брахионус; клостериум игольчатый, гониум. Объем биомассы значителен.

3. Самым загрязненным оказался Лагерный пруд. В пробах (в основном весной) встречаются организмы полисапробной зоны инфузории Vorticella микростомата, кольпидиум, бесцветные жгутиковые, олигохеты.

4. Сапробность водоема зависит от времени года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Я считаю, что цель моего проекта - оценка степени органического загрязнения водоемов Озерского района – достигнута, гипотеза проекта подтверждена. Конечно, метод определения зоны сапробности водоема по преобладающим видам индикаторных микроорганизмов дает лишь первичную оценку состояния водоема, но тем не менее по ней уже можно сделать общий вывод о состоянии окружающей среды.

Чистая вода - необходимое условие жизни человека. Природные водоемы тесно связаны со всей окружающей средой, и в них попадают разнообразные загрязняющие вещества, начиная от почвы, смываемой дождями или талыми водами, и кончая бытовыми отходами и отходами различных производств. Биоиндикация упрощает и удешевляет процесс оценки качества водных ресурсов, позволяет быстро получить первые ориентировочные результаты.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
  1. Оказова З.П., Автаева Т.А. Использование микроорганизмов в качестве индикаторов загрязнения окружающей среды // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 5.;

  2. http://studopedia.ru;

  3. Википедия;

  4. Экологический мониторинг. Учебное пособие под редакцией Т.Я.Ашихминой. М.: Академический Проспект, 2005.

  5. Биотестирование и биоиндикация состояния водных объектов. Учебно-методическое пособие. Измайлова Н. Л., Ляшенко О.А., Антонов И.В. СПб,: Темплан, 2014.

  6. «Атлас организмов активного ила» из учебного пособия» Рекомендации по проведению гидробиологического контроля на сооружениях биологической очистки с аэротенками.» / З.Г.Гольд, И.И.Морозова; Краснояр. гос. ун-т.-Красноярск, 2002

ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1

Озеро Песочное

Микроорганизм

Как часто встречается

К какой зоне сапробности принадлежит

Лето (2016)

Осень(2016)

Весна (2017)

Табеллярия

3

2

2

Бета -мезосапробной

Синедра

3

2

2

Бета -мезосапробной

Навикула

3

2

2

Бета -мезосапробной

Астерионелла

3

2

2

Бета -мезосапробной

Сценедесмус четыреххвостый.

2

2

2

Бета -мезосапробной

Гиросигма

2

2

1

Бета -мезосапробной

Коловратка Филодина

2

2

2

Альфа-,Бета -мезосапробной

Коловратка брахионус

2

1

1

Альфа-, мезосапробной

Солнечник

2

1

2

Бета -мезосапробной

Вортицелла миктостомата

1

1

1

Полисапробной Альфа-, мезосапробной

Вортицелла вестита

2

2

2

Альфа-,Бета -мезосапробной

Амфилептус

2

2

2

Бета -мезосапробной

Дилептус

2

3

3

Бета -мезосапробной

Кольпидиум

1

1

2

Полисапробной, Альфа-мезосапробной

Туфелька

1

1

2

Альфа-,Бета -мезосапробной

Стилонихия

2

2

2

Альфа-,Бета -мезосапробной

Окситриха

2

2

2

Альфа-,Бета -мезосапробной

Спиростомум

2

2

1

Бета -мезосапробной

Спирогира

3

3

3

Бета -мезосапробной

Клостериум

1

2

1

Альфа- мезосапробной

Гидра

3

3

-

Бета -мезосапробной

Олигохеты

1

1

1

Поли-,Альфа- мезосапробной

Нематоды

1

1

1

Поли-,Альфа- мезосапробной

Западный карьер

Микроорганизм

Как часто встречается

К какой зоне сапробности принадлежит

Лето (2016)

Осень(2016)

Весна (2017)

Табеллярия

2

2

1

Бета -мезосапробной

Синедра

2

1

1

Бета -мезосапробной

Навикула

2

1

1

Бета -мезосапробной

Астерионелла

2

2

2

Бета -мезосапробной

Сценедесмус четыреххвостый.

1

1

2

Бета -мезосапробной

Гиросигма

2

2

1

Бета -мезосапробной

Коловратка Филодина

2

2

2

Альфа-,Бета -мезосапробной

Коловратка брахионус

2

2

2

Альфа-, мезосапробной

Солнечник

1

1

1

Бета -мезосапробной

Вортицелла миктостомата

1

1

2

Полисапробной Альфа-, мезосапробной

Вортицелла вестита

2

2

2

Альфа-,Бета -мезосапробной

Амфилептус

1

1

1

Бета -мезосапробной

Дилептус

2

2

2

Бета -мезосапробной

Кольпидиум

1

1

1

Полисапробной, Альфа-мезосапробной

Туфелька

1

1

1

Альфа-,Бета -мезосапробной

Стилонихия

3

3

3

Альфа-,Бета -мезосапробной

Окситриха

3

3

3

Альфа-,Бета -мезосапробной

Спиростомум

2

2

2

Бета -мезосапробной

Спирогира

3

3

2

Бета -мезосапробной

Клостериум

1

2

2

Альфа- мезосапробной

Гидра

3

3

-

Бета -мезосапробной

Олигохеты

1

1

2

Поли-,Альфа- мезосапробной

Нематоды

1

1

3

Поли-,Альфа- мезосапробной

Лагерный пруд

Микроорганизм

Как часто встречается

К какой зоне сапробности принадлежит

Лето (2016)

Осень(2016)

Весна (2017)

Табеллярия

2

3

1

Бета -мезосапробной

Синедра

2

1

1

Бета -мезосапробной

Навикула

3

1

1

Бета -мезосапробной

Астерионелла

2

2

1

Бета -мезосапробной

Сценедесмус четыреххвостый.

-

-

-

Бета -мезосапробной

Гиросигма

1

1

1

Бета -мезосапробной

Коловратка Филодина

3

3

1

Альфа-,Бета -мезосапробной

Коловратка брахионус

3

3

1

Альфа-, мезосапробной

Солнечник

3

1

-

Бета -мезосапробной

Вортицелла миктостомата

3

3

3

Полисапробной Альфа-, мезосапробной

Вортицелла вестита

2

2

2

Альфа-,Бета -мезосапробной

Амфилептус

1

1

1

Бета -мезосапробной

Дилептус

2

2

2

Бета -мезосапробной

Кольпидиум

3

3

3

Полисапробной, Альфа-мезосапробной

Туфелька

1

1

1

Альфа-,Бета -мезосапробной

Стилонихия

3

3

3

Альфа-,Бета -мезосапробной

Окситриха

3

3

3

Альфа-,Бета -мезосапробной

Спиростомум

2

2

2

Бета -мезосапробной

Спирогира

1

1

1

Бета -мезосапробной

Клостериум

3

2

2

Альфа- мезосапробной

Гидра

2

3

-

Бета -мезосапробной

Олигохеты

3

3

2

Поли-,Альфа- мезосапробной

Нематоды

3

3

3

Поли-,Альфа- мезосапробной