Экологическое состояние Монастырского озера горы Бештау

XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Экологическое состояние Монастырского озера горы Бештау

Асратов А.В. 1Савченко С.Е. 1
1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов №1 им. М.Ю.Лермонтова
Извекова Т.Г. 1Фролова А.А. 2
1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов №1 им. М.Ю.Лермонтова
2МБУДО ЦДТЭиТ им. Р.Р. Лейцингера
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

 

Как тиха и спокойна гладь воды,

на ней кувшинок белые цветы.

Качается и шелестит камыш,

у водной глади - благодать и тишь...

Большое озеро моей мечты -отдушина для городской черты.

А. Дятлова

Отдых у озера... Для жителей городов – это действительно «отдушина» - единение с природой, естественные звуки природы помогают расслабиться, а чистый воздух насыщает кровь кислородом, уменьшая негативное влияние загазованности городской среды. В Пятигорске водных объектов достаточно много–это и берега реки Подкумок, и минеральные источники, как «культурные», так и «дикие», и, конечно, озера. Их в черте города несколько – самые известные Провал – это естественное образование в толще горы Машук, и Тамбукан – озеро с лечебной грязью. Два искусственных – Новопятигорское озеро – стратегический объект регионального значения – самый крупный объект на Кавминводах; Парковское – скорее даже не озеро, а пруд, и 2 небольших озера с минерализованной водой. Одно расположено на северном склоне г. Машук, в Перкальском арборетуме (мы планируем его изучение в дальнейшем). и другое, так называемое, Монастырское (Ведьмино) озеро – оно расположено на г. Бештау. Существует несколько версий происхождения озера – самые распространенные – это естественное (в небольшой ложбине после очередного землетрясения произошел завал стока природного источника; и вода заполнила ложбину), по другой – озеро было создано обитателями близлежащего Монастыря, кстати, озерная вода до сих пор используется по назначению — для нужд монастыря. Вода в озеро поступает из горного источника с небольшим содержанием газа радона — полезного в малых дозах, но очень опасного в больших.

Цель работы – исследование экологического состояния Монастырского (Ведьмина) озера. Задачи: Изучить физические и химические свойства проб воды, взятых из озера; провести радиометрические измерения среды вокруг озера. изучить экологические особенности среды данного объекта.

Актуальность: Т.к. Монастырское озеро является местом отдыха , как жителей, таки гостей КМВ, необходимо выявить его особенности и свойства.

В качестве материала для исследования были взяты пробы воды Монастырского озера. Исследования проводились по методике Алексеева С.В., Груздева Н.В., Грушина Э.В., изложенной в «Экологическом практикуме школьника» 2005, по методикам Ихер Т.П., Шиширина Н.Е. и др. «Комплексный анализ пресноводных систем», а также были использованы «Методы определения вредных веществ в воде водоемов» 1981, под редакцией члена-корреспондента АМН СССР, профессора А.П. Шицковой. Исследование воды Монастырского озера проводилось по следующим параметрам: определение органолептических и исследования химического состава воды. Определение органолептических показателей и химический анализ воды проводились в условиях химической лаборатории МБОУ СОШ №1 под руководством преподавателя химии и биологии Извековой Т.Г. Радиологическое исследование проводилось с помощью бытового дозиметра Белла по инструкции, прилагаемой к прибору под руководством консультанта – Фроловой А.А. Измерения проводились 2 – ды – летом в июле 2021 года и зимой в феврале 2022 года.

Монастырское или Ведьмино – именно так в народе называлось и называется данное озеро. Очень красивое, романтичное и мистическое место. Летом и осенью здесь цветут и плавают кувшинки, зимой озеро покрывается льдом, а весной утопает в цветении луговых трав. Закаты и рассвет тут – отдельная тема, что “ни в сказке сказать, ни пером описать”, их просто надо видеть, чувствовать и находиться здесь. Еще, в народе поговаривают, что вода в этом озере приобретает особую силу и становится целебной в период праздника летнего Солнцестояния на Купалу. туристы отмечают, что впечатления какие-то нереальные и просто сказочные (Фотоприложение 5). «Ни с чем не сравнимое ощущение, когда ты один погружен в это озеро, над головой ярко светит Луна и такая же Луна отражается в водной глади водоёма, вокруг ни души, а время, как будто, замирает…» - писал блог kot-de-azur.livejournal.com

Озеро расположено на южном склоне горы Бештау, его географические координаты - 44.08496260 с.ш., 43.01142350 в.д. (Приложение 1). О самом озере, в общедоступных источниках, информации немного – чуть-чуть о происхождении, чуть-чуть о легендах, больше информации о его необычности.Необычность нашего озера в том, что в нем «поселились» представители одного из самых красивых семейств водных растений - семейства Кувшинковые (Nymphaeaceae). Их здесь 2 вида - Кувшинка белаяNymphaea alba и Кубышка малаяNuphar pumila. Откуда здесь взялись эти растения, информация в источниках тоже разнится – где-то утверждается, что их, как сортовые декоративные водные растения, высадил неизвестный житель города Лермонтова, кто-то – что их привезли «добрые люди из Астрахани», в некоторых источниках предполагается, что это сделали монахи – одним словом, их происхождение неизвестно. Даже появилась местная легенда -по которой более ста лет назад Монастырское озеро, на месте выхода подземных ключей, выкопали монахи расположенного неподалеку Второафонского мужского монастыря и посадили в нем привезенные из Греции кувшинки, которые прижились на продуваемом всеми ветрами склоне. Но после революции монастырь разрушили и кувшинки в озере тоже исчезли - но не погибли, а заснули на долгие годы. И когда в начале "нулевых" монастырь стали возрождать, прекрасные цветы вновь появились на поверхности озера. Но почти все источники сходятся в том, что параметры Монастырского озера по-отдельности для этих видов АБСОЛЮТНО не характерны, и даже совершенно не подходят –температура и давление воздуха, состав и температура воды, и даже глубина водоема. Кувшинки на фоне заснеженного Эльбруса - явление, как минимум, необычное. Нимфеи (научное название кувшинки) растут на склоне Бештау в небольшом озере, которое носит название Монастырское. Ученые говорят, что это - рукотворное чудо, на таких высотах эти водяные растения сами по себе не растут. И, здесь сошлись факторы, которые позволили этим растениям не только выжить, но и прекрасно размножаться. «Благодаря тому, что озеро расположено на южном склоне Бештау, вода хорошо прогревается солнцем. Плюс она проточная - озеро питается от подземных ключей. Все это дает возможность кувшинкам прекрасно расти.»-объяснялзаведующий Пятигорской эколого-ботанической станцией РАН, Дмитрий Шильников – «Зимой кувшинки выживают за счет того, что верхняя часть растения полностью отмирает, а корни глубоко погружены в ил. И несмотря на то, что озеро промерзает почти до самого дна, кувшинки прекрасно переносят зимнюю стужу, которая на высоте "злее" чем внизу в городе».

2. Основная часть. Результаты исследований

Просмотрев доступные источники, мы выяснили, что о химическом составе воды в озере мало что известно, пожалуй все источники сходятся в том, что в воде присутствует радон. Поэтому мы решили провести исследование воды Монастырского озера. Были взяты пробы на северном берегу и южном (около стока) (Фотоприложение 1). Пробы были взяты 10.02.2022 года.. В день взятия проб температура воздуха была +20С (в ближайшей точке города – ул Севастьянова, 3: t- +6,80С, атмосферное давление – 946 гПа – показания погодной станции), поверхность озера почти полностью покрыта толстым слоем льда, за исключением небольших участков прибрежной зоны. Пробы были доставлены в лабораторию МБОУ СОШ № 1, где мы и провели органолептические и доступные нам химические исследования. (Фотоприложение 2). Также при помощи школьного микроскопа мы рассмотрели микрофлору проб (Фотоприложение 3).

2.1 Органолептические исследования

Запах воды зависит от загрязнения химическими веществами, живущими и отмирающими микроорганизмами, а также от специфики водоема. Вода Монастырского озера имеет слабый специфический запах тины стоячего водоема. Цвет природной воды обусловлен наличием в ней гуминовых веществ, соединений железа (III), цветных и зеленых водорослей и других растительных организмов обитающих в нем. Определение цветности мы проводили визуально, сравнивая пробы воды с эталоном – дистиллированной водой. Цвет воды желтовато –буровато - серый, разной интенсивности в зависимости от места забора пробы, а также температуры воздуха: с повышение температуры, интенсивность увеличивается. При отстаивании образуется буровато-серый осадок, что объясняется большим количеством органических остатков в виде ила. Суммарное количество взвешенных частиц в воде влияет на её прозрачность. Анализируя все результаты, полученные в результате эксперимента, можно сделать вывод о том, что вода в Монастырском озере малопрозрачная. На вкус воду не пробовали, так как водоем открытый. Результаты исследований изложены в таблице №1.

2.2. Исследования химического состава проб воды, взятых из озера

Для исследования состава воды изучаемого объекта воспользовались химическими реактивами, находящимися в лаборатории МБОУ СОШ № 1. Результаты исследований занесли в таблицу 2. Оборудование и реактивы: пробы воды, универсальная лакмусовая бумага, цветная шкала рН; р-ры хлорида бария, нитрата серебра, нитрата свинца, соляной кислоты.

2.2.1 Определение значения водородного показателя взятых проб

В пробирку с исследуемой водой опуститли универсальную лакмусовую бумагу. Окраску сравнивали с контрольной шкалой. Затем выбрали ближайший по характеру образец шкалы. Значение рН воды Монастырского озера является важным показателем, так как его изменение обычно является следствием загрязнения воздуха кислотными примесями (оксидами серы, азота и др.), которые вместе с дождями попадают в водоём. Вредные вещества попадают в водоем вместе со стоками воды. Изменение рН создаёт сферу, не всегда непригодную для существования большинства водных организмов, что может привести к изменению микрофлоры и химического состава воды озера. Среднее значение рН равно 6,0-6,9, что соответствует норме, исходя из видов растений произрастающих в изучаемом объекте. Для роста и развития кувшинковых необходимый рН 6,0 – 6,8, общая жесткость воды –2 – 4 dH.

2.2.2 Определение присутствия сульфат - аниона

Взяли пробу воды. Добавили раствор хлорида бария. В пробирке наблюдается выпадение белого осадка/ Приливаем р-р HNO3 - осадок не растворяется.. Это свидетельствует что в данном образце воды Монастырского озера присутствует сульфат- анион. Ва2+ + S042- = ВаS04

2.2.3 Определение присутствия хлорид - аниона

Взяли пробу воды. Добавили раствор нитрата серебра. О присутствии хлорид - аниона свидетельствует выпавший белый - творожистый осадок.

Аg+l=АgС1

2.2.4 Определение присутствия гидрокарбонат - аниона

Взяли пробу воды. Добавили соляную кислоту - выделение газа не происходит, значит в данной пробе гидрокарбонат – анион отсутствует.

2.2.5 Определение присутствия сульфид - анионов

Взяли пробу воды. Добавили раствор нитрата свинца выпадение осадка чёрного цвета не наблюдается, значит, в данной пробе сульфид – анион отсутствует.

2.3 Радиометрические исследования экосистемы

Радиологическое исследование среды вокруг озера проводилось с помощью бытового дозиметра Белла (Фотоприложение 4). Летние показания предоставлены членом школьного лесничества «Зеленогорье» МБУДО ЦДТЭиТ им. Р.Р. Лейцингера Костюренко Викторией. Мы снимали показания 12.02.2022. Результаты замеров занесены в таблицу 3.

Радиометрию проб воды не проводили из-за отсутствия специального прибора.

2.4. Изучение флоры и фауны изучаемой экосистемы

Помимо представителей семейства Кувшинковые Nymphaeaceae, обитающих в самом озере, здесь произрастают рогоз широколистный, ряскаинесколько видов осок; в прибрежной зоне ивы, клены, грабы, дубы, шиповник; из травянистых растений злаки, подорожники душица, чабрец, из ранневесенней флоры – чистяк, гусиный и гадючий лук и другие представители характерные для КМВ. Что касается, фауны территории в районе озера, то она характерна для экосистемы южных и юго-восточных склонов горы Бештау и ее отрогов. На самом озере летом мы наблюдали диких уток, ужей и озерных лягушек. Зимой этих животных нет – озеро промерзает практически до дна, однако в это время здесь наблюдались зайцы, кабаны, белки, лисы. Экосистема вокруг озера богато орнитофауной. Здесь есть как представители городской среды, так и типично лесные и обитатели открытых пространств. Более полное изучение флоры и фауны и составление каталога будет продолжено в будущем членами нашего научного общества.

3. Выводы и заключение

Изучив экологические особенности среды данного объекта, выяснили, что температура и давление воздуха – ниже , чем в городе, что объясняется высотой над уровнем моря, температура воды в весенне-летний период выше, чем в других водоемах, а зимой – озеро промерзает практически полностью, что объясняется географическими особенностями расположения данного объекта. Т.к. озеро расположено на южном склоне и практически не заслонено деревьями, а глубина его небольшая, то весной и летом он лучше прогревается солнцем, и температура его воды намного выше температуры питающих его родников. Именно поэтому здесь и «прижились» представители семейства кувшинковые; а в целом флора и фауна характерна для экосистем г. Бештау. Дикие утки, облюбовавшие озеро в весенне-летний период из-за обилия растительности и большого числа озерных лягушек, здесь не зимуют, из-за полного замерзания водоема. Изучив физические и химические свойства проб воды, взятых из озера, выяснили, что в химическом составе много гуминовых кислот из – за большого количества ила (большое количество органических остатков), также в воде присутствуют хлорид – и сульфат – ионы. Жесткость воды не карбонатная, т.к. качественная реакция на карбонат – ионы их присутствия не показала. Вода имеет слабокислый (близкий к нейтральному) показатель pH. Проведя радиометрические измерения среды вокруг озера, мы выяснили, что различия в показаниях имеют сезонность – летом показания выше, а зимой ниже.

Загадка происхождения Монастырского озера до сих пор не раскрыта окончательно. Само название водоема, видимо, напрямую связано с расположенным поблизости Успенским Второафонским Бештаугорским мужским монастырем. Из бесед со священниками можно узнать, что во времена первых лет существования монастыря братья занимались скотоводством, и для скота нужен был водоем — большое стадо пригоняли поить на пруд. Питание озера – родниковое. Над озером бьет родник, который, собственно, и питает этот водоем. Вода в источнике имеет характерный минеральный привкус, прозрачна и жестка. В озере вода насыщается гуминовыми кислотами. О ее радиоактивности можно судить только из непроверенных источников, хотя камни на его берегах «фонят» достаточно сильно, особенно в летний период. В связи с тем, что сюда приходят полюбоваться цветением нимфей, как жители, так и гости городов КМВ и даже Георгиевска, наше исследование хочется закончить мнением одного из таких посетителейМихаила Шпильмана из Санкт-Петербурга: «Я бы на месте местных властей сделал бы здесь одну из главных достопримечательностей Кавминвод. Вид на Эльбрус с кувшинками не уступает знаменитому виду на Фудзияму с цветущей сакурой в Японии. Это удивительный феномен, который надо беречь!»

Литература и иные источники

Алексеев С.В., Груздев Н.В., Грушин Э.В. «Экологический практикумешкольника» Самара : Корпорация "Федоров" 2005 г.

Ихер Т.П., Шиширина Н.Е. и др. «Комплексный анализ пресноводных систем» М. «Высшая школа» 2003

под ред. ч.-к. АМН СССР, проф. Шицковой А. П. «Методы определения вредных веществ в воде водоемов»М. «Медицина» 1981,

https://vk.com Энциклопедия Кавказа. КМВ. СКФО

https://turist-kavkaz.ru Монастырское озеро в Пятигорске

https://stav26.livejournal.com Нимфеи на Бештау

https://kot-de-azur.livejournal.com Страсти у Монастырского озера на горе Бештау

https://etokavkaz.ru/nestandartnyi-marshrut/tainy-gory-beshtau

https://nashaplaneta.net/europe/russia/stavropolskiy-krai-pyatigorsk-dostoprimechatelnosti-gora-beshtau

Приложение 1

Карта - схема

 

Монастырское озеро

Таблица 1

Результаты органолептического анализа

 

Запах воды

Цвет

Прозрачность, см

Проба 1

Запах тины сильный

буро - серый

Мутная (10 – 20 см)

Проба 2

Запах тины сильный

Желтоватый

Маломутная (25 – 30 см)

Таблица 2

Результаты химического исследования

 

pH

SO4-2

Cl-

S-2

HCO3-

Проба 1

6,8

+

+

-

-

Проба 2

6

+

+

-

-

Таблица 3

Результаты радиометрии

Места забора проб

Июль 2021

Февраль 2022

мРг/ч

мРг/ч

воздух

субстрат

воздух

субстрат

1

32

44

24

28

2

28

40

11

17

Фотоприложение 1

   

В городе тепло, а на озере – лед (до сбора проб)

Мы с набранным материалом

   

Взятие проб на северном берегу озера

Взятие проб на южном берегу

Фотоприложение 2

Проводим органолептические исследования взятых проб

   
   

Проводим химическое исследование

   
   
 

Фотоприложение 3

Рассматриваем микрофлору Монастырского озера

   
 

Фотоприложение 4

Проводим радиологический анализ

   

Летние исследования . Костюренко Виктория – член школьного лесничества МБУДО ЦДТЭиТ им. Р.Р. Лейцингера

     

Показания дозиметра на южном берегу

Проводим «зимние» замеры

     

Замеры на южном берегу

Снимаю показания на северном берегу

Замеряю радиоактивный фон на западном

берегу

   

На северном берегу самые высокие показатели – 45 мР/час – на камне лучше не сидеть!

Такие показания на западе

Фотоприложение 5

Вот такое оно, Монастырское (Ведьмино) озеро г. Бештау

(фотографии представлены фотолюбителем Фроловым А.В.)

   
   
   
   

Цветущие нимфеи

Цветение кубышки

 
 
Просмотров работы: 120