XIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Чистота иркутских водоемов

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Сурнина М.Д. 1

---

1МАУДО г. Иркутска СЮН

Кацурба Т.В. 1

---

1МАУДО г. Иркутска СЮН

Работа в формате PDF

771.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Научно-исследовательская работа

БИОЛОГИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Окрестности города Иркутска представлены разными водными объектами - реками, ручьями, озерами, болотами. Пока мы не испытываем нехватку пресной воды. Но вот в каком состоянии находится вода, которую мы употребляем и используем в своей жизни.

В мае месяце на станции юных натуралистов проходят занятия по гидробиологии – науке о водных организмах. Захотелось больше узнать о гидробионтах, их значении в природе. Я решила провести исследовательскую работу по организмам, которые обитают в водоемах города Иркутска. Определить видовой состав гидробионтов и провести их сравнительный анализ по коэффициенту Жаккара (качество и экологическое состояние водных объектов).

Для исследования были выбраны следующие водные объекты:

Река Ангара;

Река Иркут;

Река Ушаковка;

Озеро возле Михаило-Архангельского храма;

Ручей Иннокентьевский.

Все водные объекты испытывают антропогенную нагрузку: на берегах рек, озера и ручья разбросан мусор, пасётся домашний скот, выхлопные газы от автомобильного транспорта через атмосферу попадают в водоёмы, водный транспорт загрязняет воду реки Ангара, вследствие прямого сброса в нее всех отходов.[1]

Зообентос выбрали для биоиндикации качества воды: в районе забора воды для второго Иркутска, в устьях рек Иркут и Ушаковка. [2]

Цель исследования: Сравнительный анализ численности макро- и мейозообентоса в водоемах города Иркутска.

Задачи:

Дать характеристику понятий мейо- и макрозообентоса.

Описать основных представителей макрозообентоса и мейозообентоса.

Провести сбор зообентоса с водоемов.

Определить видовой состав исследуемых организмов.

Провести сравнительный анализ качества воды исследуемых водоемов с помощью гидробионтов-индикаторов.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Характеристика мейо- и макрозообентоса

Бентос состоит из организмов, которые не могут долгое время находиться в толще воды, они преимущественно находятся на дне водоема. Строение зообентоса в большей степени зависит от характера субстрата (где они живут), от освещенности.

Зообентос - это многочисленная группа гидробионтов, имеющая огромное экологическое значение. [3] Гидробионты потребляют органическое вещество, которое формируется извне и осуществляют самоочищение водоемов. Ими питаются большинство видов рыб. Зообентос используется в пищу человеком и животными, и как промышленное сырье.

Макрозообентос - это совокупность беспозвоночных животных, размером более 2 мм (олигохеты, амфиподы, личинки хирономид и др), которые населяют дно водных объектов и водную растительность.

Мейозообентос - это совокупность беспозвоночных животных: нематод, коловраток, мелких ракообразных, веслоногих, кишечнополостных, ресничных червей, тихоходки и водные клещи.

1.2 Амфиподы

Амфиподы - разноногие раки, или бокоплавы. Название получили от древнегреческого слова «разный» и «нога», разноногие. Тело состоит из головы, груди, брюшка и ног. Распространены в полосе прибоя и заболоченных местах в пресных и соленых водоемах, часть времени проводят в воде, часть на суше. В отряде имеются представители подотряда Hyperiidea и байкальские Macrohectopus branickii (подотряд Gammaridea Рисунок 1). Бокоплавы имеют различные размеры от 1 мм и до 28 см. Самый главный фактор, который влияет на размер бокоплавов концентрация растворенного в воде кислорода.

1.3 Хирономиды

Хирономиды (Chironomidae) – комары-звонцы, распространенное семейство длинноусых двукрылых насекомых (Рисунок 2). Взрослые особи не питаются. Развитие куколки завершается в течение суток. В стадии личинки хирономиды развиваются от нескольких недель, до двух лет. Они живут везде, в том числе в различных водоемах, с различным количеством кислорода и разным температурным режимом. Личинки хирономид доминируют над другими донными беспозвоночными рек и озёр, играют важную роль в перерабатке органического вещества в минеральное, участвуют в самоочищении водной среды, являются ценным кормом для бентосоядных рыб. При массовом вылете и роении комары-звонцы вызывают у людей, различные аллергии, бронхиальную астму, сезонные риниты и коньюктивиты.

1.4 Коловратки

Своеобразная группа пресноводных микроскопических животных, выделенная в класс типа Nemathelminthes. Мелкие животные коловратки по систематическому положению стоят ниже сколецид (низших червей), имеет размеры (от 0,04 до 2 мм). Их разнообразие связано со строением покровов тела и «домиков» (Рисунок 3). Многообразие форм движения связано у коловраток с развитием поперечнополосатой мускулатуры, состоящей из отдельных тяжей. Коловратки распространены для жизни в разных условиях.

1.5 Науплиусы

Отряд Cyclopida или циклопообразные, это планктонные формы, среди которых большинство хищники. Эти организмы встречаются везде, даже в небольших лужицах, в дуплах деревьев, в пресных водоемах. Науплиусов циклопов легко содержать в аквариумах, так как они не прихотливы (Рисунок 4).

Строение тела веслоногих ракообразных: «сложная голова» - головогрудь, 4 свободных грудных сегмента, брюшко лишено конечностей. Антенны циклопов двуветвистые и хорошо развитые. С помощью антеннул они ориентируются в воде.

1.6 Кладоцеры

Кладоцеры, ветвистоусые, мелкие планктонные ракообразные, распространены повсеместно. Известно около 700 видов. Самые распространенные пресноводные планктонные рачки, «водяные блохи». Могут обитать и в пресной и в соленой воде. Большинство животных это первичные фильтраторы, добывающие пищу непосредственно из толщи воды, либо вторичные фильтраторы, которые сначала очищают воду от субстрата, а затем отфильтровывают (Рисунок 5).

Грудной отдел сильно укорочен, состоит из 4—6 сегментов и несёт соответственное число пар ног. Верхние челюсти, или мандибулы нередко асимметричные, с развитой молярной (жевательной) поверхностью, две пары нижних челюстей, или максилл, слабо развиты.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Методика сбора зообентоса

Свое исследование начали с изучения водных объектов, находящихся на территории города Иркутска. Было решено взять пробы с рек: Ангары, Иркута, Ушаковки. А также с озера, расположенного недалеко от церкви, Михаила Архангела в Ново-Ленина, и ручья Иннокентьевского. С помощью карты, выяснили, какие населенные пункты находятся по берегам рек. Это позволило получить предварительную картину экологического состояния водоемов и определить места отбора проб.

Населенные пункты по берегам рек

Река Ушаковка:

Горячие ключи, Добролет, Поливаниха, Кукша, Худяково, Пивовариха и много садоводств. В самом Иркутске на берегах реки расположены предприятия: Иркутский завод тяжёлого машиностроения, фабрика «Узоры» и рынки: «Фортуна», рынок «Ушаковский». В пределах города река сильно загрязнена. 

Населённые пункты на реке Иркут:

Торы, Тибельти, Шаманка, Баклаши, Смоленщина, Иркутск

На берегах Ангары расположены населенные пункты (Иркутский район): поселок Никола, Ангарские Хутора, Большая Речка, Тальцы, Бутырки, Бурдугуз, Дорожный, Бурдаковка, Патроны, коттеджный поселок Жаворонки, коттеджный поселок Иркутянин, Новогрудинина, Падь-Мельничная, Молодежный, Новая Разводная, Усть-Балей, Иркутск.

Предполагаем, что населенные пункты, влияют на качество воды рек и их экологическое состояние. Были рассмотрены площади от истока до площадки отбора проб в городе Иркутске. Забор проб с реки Ушаковки провели возле новой набережной, построенной в 2018 году, в устье реки. Пробы с реки Ангара решено было взять близко возле водозабора, по улице Полярная, объездная дорога. Площадка забора проб с реки Иркут находилась ниже по течению возле остановки Иркутный мост.

Повышение минерализации в реках Иркут и Ушаковка начинается с августа, резко возрастает в октябре и достигает максимальных значений марте. В пробах воды реки Ангара, отобранных в районе непосредственного влияния промышленной зоны города Иркутска, наблюдается увеличение минерализации по сравнению с водами Иркутского водохранилища. В апреле с поступлением в реку талых вод минерализация начинает падать. [6]

Так как благоприятным временем года являются весна или начало осени (когда вылет насекомых не начался или закончился). Забор проб решено провести в начале осени, во время повышения минерализации вод.

В каждой точке отбора заполняли бланк и пробирку с отбором воды. Отбор проб зообентоса проводили с помощью сачка, выполненного из мельничного газа № 17-19, на проволочном каркасе. Небольшие камни переворачивали над сачком, взмахами отлавливали донные организмы. Затем промывали в пластмассовой чашке до осветления воды. Камни очерчивали на бумаге для дальнейшего подсчета площади их поверхности.

Пробы помещали в пробирки и фиксировали 40%-м спиртом. На этикетке указывали дату и время, а также место отбора пробы (Рисунок 6-9).

2.2 Определение видового разнообразия гидробионтов

Собранный материал подвергали разборке. Пробы хранили в холодильнике. С помощью определителя Перцевой Е.В. устанавливали принадлежности животных к разным группам. [5]

Оборудование для исследования. Бинокулярный микроскоп, чашки Петри, пинцеты, пипетки, игла препаровальная, банки разной емкости, лампа настольная, определитель (Фото 1).

Определение видового разнообразия гидробионтов проводили с помощью бинокуляра. Пробы разбирали по очереди в чашке Петри с размеченным на 8 частей дном. Характеристику места забора составляли с этикетки на пробирке. Учет видового состава внесли в таблицу 1.

Таблица 1. Перечень индикаторных групп в водоемах города Иркутска

2.3 Оценка качества воды по коэффициенту Жаккара

Коэффициент Жаккара – коэффициент сходства, активно используется в различных модификациях в экологии, геоботанике, молекулярной биологии, биоинформатике и т.д.

Бинарная мера сходства, или коэффициент Жаккара.

где а - количество видов на первой пробной площадке, b - количество видов на второй пробной площадке, с - количество видов, общих для первой и второй площадок (Таблица 2).

Таблица 2. Перечень групп гидробионтов с площадок водоемов на 1 м²

Таблица 3. Оценка качества воды по коэффициенту Жаккара

Вычислив коэффициент сходства групп гидробионтов, можно сделать вывод, что значения коэффициентов в основном превышают 50%, то есть сообщества относятся к одной ассоциации (Таблица 3).

В связи с тем, что наибольшее число групп организмов в нашем исследовании было выявлено на пробной площадке реки Иркут (по реке очень мало населенных пунктов), можно считать, что она наименее подвергается антропогенному загрязнению и именно с ней производилось сравнение по индексу Жаккара. Таким образом, для точки ручей значение индекса составило 0,4, это свидетельствует о том, что она, исходя из полученных данных, является самой загрязненной.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучив в ходе исследования мейо- и макрозообентос пресных вод, описав основных представителей, было интересно определить видовой состав исследуемых организмов. Используя определитель Перцевой, заметила, что видовое разнообразие зообентоса отличается стабильностью на определенных местах обитания, поэтому он важен как объект для наблюдений за антропогенным влиянием. Для определения качества воды достоверными показателями в нашем случае являются личинки хирономид, бокоплавы, они наиболее чувствительны к загрязнению. Природа самоочищает водоемы, за счет пребывания в воде планктона, попадания в воду ультрафиолетовых лучей, оседания нерастворимых частиц. Но загрязнений бывает обычно больше намного, и поэтому природа не справляется с таким количеством вредных веществ. [4] Присутствие гидробионтов в разных водоемах, в разных количествах, объясняет влияние антропогенного загрязнения, это все выражается в уменьшении количества групп.

Так как на пробной площадке Иркута насчитывалось большее количество групп гидробионтов, то он был выбран основным в качестве сравнения с другими площадками проб. На основе метода биоиндикации дана оценка качества воды в исследуемых водоемах. По коэффициенту сходства групп гидробионтов: вода в реке Ушаковка и озера в Ново-Ленино стоят на втором месте по чистоте воды. Воду реки Ангара так же можно считать пригодной для питья, с дополнительной очисткой, так как в ней присутствует группа амфипод, которая не вошла в количество групп бентоса реки Иркут. Самым загрязненным можно считать ручей Иннокентьевский из-за низких показателей групп, всего две – хирономид и симулид.

Водоемы города Иркутска украшают и разнообразят природу местности. Они играют большую роль в жизни иркутян. Необходимо заботиться о чистоте водоемов, об их сохранности. Важно это помнить!

В дальнейшем хотелось бы продолжить исследования по этой теме, для углубления знаний о гидробионтах, изучения экологического состояния и других водоемов Иркутска.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Байкаловедение: учеб. пособие/ Н. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек. - Иркутск: Изд-во Ирк. гос. ун-та. 2009. С. 166.

Безматерных, Д. М. Зообентос как индикатор экологического состояния водных экосистем Западной Сибири / Гос. публич. науч.-техн. б-ка Сиб. отд-ния Рос. акад. наук, Ин-т вод. и экол. проблем. Новосибирск, 2007. - 87 с.

Жизнь животных. Том 3. Членистоногие: трилобиты, хелицеровые, трахейнодышащие. Онихофоры / под ред. М. С. Гилярова, Ф. Н. Правдина - 2-е изд. - М.: Просвещение, 1984. - С. 396. 

Израэль Ю.А., Гасилина Н.К., Абакумов В.А. Гидробиологическая служба наблюдений и контроля поверхностных вод в СССР. - Обнинск: Гидрометеоиздат, 1979.

Перцева Е.В. Определитель макрозообентоса пресных водоемов: учебно-методическое пособие, Е.В. Перцева, Г.А. Бурлака. – Самара: РИЦ СГ СХА. 2012. – 270 с.

Алиев В.И. и др. Влияние природных и техногенных факторов на гидрохимический состав рек промышленной зоны г. Иркутска // Вода, химия и экология. № 6, июнь 2013. – С. 16 – 21.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рисунок 1. Строение бокоплавов: 1- Gammarus;

2 - Gaprella anatifera; 3 - Paracyamus boopis

Фото 1. Разбор исследуемых гидробионтов

Площадки сбора проб

Рисунок 6. Мост через Иркут

Рисунок 7. Озеро возле церкви и ручей Иннокентьевский

Рисунок 8. Берег Ангары

Рисунок 9. Река Ушаковка в Иркутске