Бентосные организмы и качество морской среды

XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2022

Бентосные организмы и качество морской среды

Олифиренко В.В. 1
1Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение гимназия №16 МОБУ №16
Танцура М.Г. 1Горбунова Т.Л. 2
1МДОУ д/с №67 г. Сочи
2Институт природно-технических систем, филиал в Сочи
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.

Для определения загрязненности моря в целом и для его отдельных участков, целесообразно изучать состояние биоценозов и видов их составляющих. Бентосная флора и фауна, являясь прикрепленными организмами, представляют главную мишень воздействия загрязнителей. Северо – восточное побережье Черного моря в районе города Сочи подвержено антропогенному воздействию, связанному с интенсивным развитием курорта и его инфраструктур. Изучая в 2020 году зависимость морфологических признаков мидий от антропогенного загрязнения прибрежных участков на нескольких пляжах Черного моря в районе Большого Сочи, было установлено, что пляжи «Зеленая Роща» и п. Головинка являются наименее подверженными загрязнению прибрежных вод. Улучшение экологической ситуации, по сравнению с предыдущим периодом исследования, на одном из самых популярных городских пляжей «Маяк». Пляжи «Мацеста», «Фазотрон» и «Бытха», по результатам исследований, являются наиболее загрязненными.

В 2021 году для подтверждения результатов, в программу исследования был включен анализ бентосной макрофлоры, сопутствующей биоценозам мидии.

Цель: изучение макрофито- и макрозообентоса прибрежной зоны Черного моря на участках пляжей в районе Большого Сочи для оценки качества морской среды методом биоиндикации.

Задачи: выбор участков отбора проб; отбор биологического материала; первичная обработка материала, определение организмов биологических сообществ, измерение морфометрических параметров моллюсков; обработка и анализ результатов, сравнение результатов с данными предыдущего периода работы (2020 г.), формулировка выводов.

Гипотеза: качественные и количественные характеристики видов, формирующих биоценозы бентосных организмов, являются индикаторами качества морской среды.

Обзор литературы.

1.1. Метод биоиндикации для оценки состояния окружающей среды.

Методом биоиндикации определяется наличие в окружающей среде загрязнителя по состоянию определенных организмов, наиболее чувствительных к изменению экологической обстановки. Первые схемы растений – индикаторов горных пород были представлены в конце XIXв. А.П.Карпинским. [1]

Требования к биологическим индикаторам сводятся к следующему: они должны представлять собой массовые и широко распространенные виды, обладающие способностью накапливать контролируемые загрязнения, cохраняя при этом генетическую стабильность. Они должны быть прикрепленными или малоподвижными, обладать доступностью в плане сбора образцов.[2]

II. Материалы и методы.

Исследования являются продолжением работ по изучению морфологических характеристик прибрежной мидии и их биоиндикаторной значимости, проведенных в 2019 – 2020 гг. Исследование в рамках данной работы проходило с июля по сентябрь 2021 года. Объектом для исследования стали макрофиты и макрозообентос, обнаруженные в исследуемых биоценозах.[6][7]

На каждой станции были выбраны пробные площади - буны, на них определены учетные площадки (квадраты размером 25см x 25 см) по 3 повторности на каждой площади. Среднее расстояние от берега при проведении мониторинга – примерно 10 м. Обрастания соскребали с субстрата в герметичную ёмкость. Подписывали маркерами. Моллюски отбирались на станциях в трех районах города - Лазаревском, Центральном и Хостинском: пляжи: «Фазотрон», «Маяк», «Зеленая роща». Работы производились в соответствии с методикой Дехты В.А.[3]

Особенное внимание при разборе проб было адресовано популяциям мидий. Учтен количественный анализ моллюсков в пробах. У крупных образцов мидий, длина более 1.5 см, проводили измерения следующих параметров: – длины (L), высоты (H), ширины (D), см; использовали индексы отношений: H/L (вытянутость), D/L (выпуклость). Определяли цвет раковины и цвет мантии. Определяли полный вес мидий. Отдельно был определен вес тела моллюсков и рассчитано процентное соотношение веса тела мидий от общего веса. [4] Морфометрические параметры мидий имеют адаптивное значение, поэтому являются удобными маркерными признаками при оценке состояния окружающей водной среды в условиях техногенного пресса.[5] В лаборатории производилось определение основных видов водорослей, составляющих фитоценозы исследуемых станций с помощью определителя.[8] В пробах просчитывалось количество талломов каждого вида водорослей, отмечались размеры и состояние талломов. Если в пробах присутствовали беспозвоночные (ракообразные, моллюски, черви, полихеты), они определялись с помощью определителя и просчитывались.[9]

Всего было отобрано и проанализировано 27 проб. На каждом пляже визуально оценивали факторы воздействия на качество морской среды. Измеряли температуру воды и температуру воздуха. Измерения были отмечены в полевом журнале.

Методы исследования: экспериментально – теоретические (работа с источниками, сбор материала), эмпирические (счет, измерение, сравнение, анализ результатов);

III. Результаты исследований.

5 и 24 июля 2021года в Сочи выпало рекордное количество осадков, которое повлекло за собой подъем уровня воды в реках и затопление пляжей. Вследствие чего, пробы, отобранные в августе и сентябре были загрязнены иловыми частицами.

Результаты мониторинга, пляж «Фазотрон»

Диаграмма1

Численность мидий чрезвычайно низка; изоподы

Диаграмма 2

Фауна: митилястер, кольчатый червь

Диаграмма 3

Фауна: митилястер 81%, мидии 9%

Изучив биоценозы обрастателей, в 2021 году, заключаем, на станции «Фазотрон» видовой состав фитобентоса с июля по сентябрь 2021 года меняется: в июле в пробах преобладает ульва, в августе – кладофора, в сентябре – церамиум и полисифония. В сентябре в пробах присутствует водоросль Cestoseira sp,(2%) - вид индикатор чистой водной среды. Данный биоценоз неустойчив, его можно характеризовать как слабо загрязненный. Количество моллюсков мидии и митилястера с июля по сентябрь идет на увеличение. Доля митилястера в пробах составляет 81%. Популяция мидий представлена неполовозрелыми особями. По сравнению с результатами 2020 года картина стала хуже. Диаграммы 1-3. Приложение1-3.

Результаты мониторинга, пляж «Зеленая роща»

Диаграмма 4

 

Численность мидий в пробах низка, присутствуют черви и ракообразные.

Диаграмма 5

 

В пробах обнаружены балянусы, полихеты, ракообразные, неполовозрелые особи мидий 245 шт.

Диаграмма 6


В пробах неполовозрелые особи мидии, митилястер.

На станции «Зеленая Роща» преобладающим видом, составляющим фитооценозы обрастателей в июле - ульва, в августе- церамиум, в сентябре преобладает кладофора. В пробах сентября присутствует водоросль Cestoseira. Количество мидий и митилястера увеличивается, популяция мидий представлена неполовозрелыми особями. Моллюсков крупных размеров в пробах на данной станции не обнаружили. Предполагаем, данный биоценоз является следствием сукцессии после негативного воздействия на него в относительно недавнем времени. По результатам исследований 2020 года данный биоценоз был наименее подвержен антропогенному воздействию. Диаграммы 4-6.Приложение1-3.

Результаты мониторинга, пляж «Маяк»

Диаграмма 7

 

В пробах неполовозрелые особи мидий, единичные особи, митилястер.

П олихеты, балянусы, изоподы.

Диаграмма 8

 

В пробах, неполовозрелые мидии, единичные особи. Полихеты.

Диаграмма 9

 

В пробах присутствуют неполовозрелые особи мидий.

Фитоценозы макрофитов на станции «Маяк», отличаются видовым разнообразием по сравнению с другими станциями. Сообщество хорошо сбалансировано, нет абсолютно доминирующих видов. Виды - макрофиты такие как: Bryopsis, Ceramium, Ulva хорошо приспособлены к условиям длительного воздействия биогенными стоками. Среди них нет доминирующих видов. Мидии представлены мелкими неполовозрелыми особями. В 2020 году на этой станции отмечали улучшение экологической ситуации. Диаграммы 7-9. Приложение1-3.

Обсуждение результатов. Сравнивая морфометрические показатели моллюсков в 2020 и 2021 году на станциях «Фазотрон» и «Маяк», отмечаем, что в 2020 году здесь наблюдалась высокая плотность популяции половозрелых и неполовозрелых особей. В 2021 году картина изменилась: в пробах июля и августа обнаружены единичные неполовозрелые особи. В сентябре плотность популяции моллюсков увеличивается. В пробах преобладает митилястер. Возникает вопрос: Что случилось с популяцией мидий?

Анализируя данные результатов мониторинга 2020 г. и 2021 г., на станции «Зеленая роща», отмечаем ухудшение состояния биоценозов мидий в 2021 году: низкая плотность популяции и низкие морфометрические показатели мидий. В августе и сентябре популяция моллюсков растет. В пробах отмечено численное преобладание митилястера.

IV. Выводы.

Проведя сбор, определение систематической принадлежности, анализ бентосной макрофлоры, сопутствующей биоценозам мидий, на станциях в трех районах города Сочи, заключаем:

- в связи с увеличением хронического антропогенного воздействия, на смену устойчивым биоценозам приходят неустойчивые;

- популяции мидий представлены неполовозрелыми особями, плотность популяций мидий низка;

- по сравнению с результатами мониторинга 2020 года, картина стала хуже;

На основании выводов, сделанных в данной работе, рекомендуется продолжить исследование индикаторных свойств мидий и видов - макрофитов в районе Большого Сочи. Кроме того, в связи с увеличением хронического антропогенного воздействия, рекомендуется изучить химический состав сточных и речных вод, поступающих в Черное море в курортно-рекреационной зоне, а также протестировать их на наличие токсичных свойств.

Литература

1. Обзор методов биоиндикации и биотестирования для оценки состояния окружающей среды / А. С. Еремеева, М. И. Донченко, В. С. Бучельников [и др.]. Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 11 (91). — С. 537-540.— URL: https://moluch.ru/archive/91/19944/ (дата обращения: 20.04.2021).

2. Афанасьев Д. Ф., Цыбульский И. Е. Способ оценки токсичности компонентов среды Азовского и Черного морей. [Электронный ресурс]. URL: http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru (дата обращения: 26. 02. 2015).

3. Дехта В.А. Консервативная изменчивость в мониторинге и оценке состояния морских экосистем на примере мидии МytilusgalloprovincialisLam. // Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем: Сб. научн. тр., Ростов-на-Дону: Изд-во АзНИИРХ, 2006 – С. 102–104.

4. Кепель А.А., Озолинш А.В. Морфометрический анализ мидий рода Mytilus (Mollusca, Bivalvia, Mytilidae) морей СССР // Зоологический журнал. 1992. Т. 71, № 9. С. 33–40.

5. (ВЕСТНИК ВГУ, СЕРИЯ: ХИМИЯ. БИОЛОГИЯ. ФАРМАЦИЯ, 2018, № 2. Сравнительный анализ морфометрических характеристик мидии Mytilus galloprovincialis из различных районов обитания (Крым, Чёрное море). Н.С. Челядина, М.А. Попов. 2018.)

6. (Теюбова В.Ф., Мильчакова Н.А. Эколого-фитоценотическая структура макрофитобентоса открытого прибрежья Чёрного моря (от м.Панагия до м. Видный) // Состояние экосистем шельфовой зоны Чёрного и Азовского морей в условиях антропогенного воздействия: сб. ст., посвящённый 90-летию Новороссийской морской биологической станции им. профессора В.М. Арнольди. Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2011 С. 165–178.)

7. О.В. Степаньян. МАКРОФИТОБЕНТОС ЧЕРНОГО И АЗОВСКОГО МОРЕЙ: ФЛОРИСТИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ (ОБЗОР) 2020 г. НАУКА ЮГА РОССИИ 2020 Т. 16 № 4 С. 26–38)

8. (Зинова А. Д. Определитель зеленых, бурых и красных водорослей южных морей СССР. – Ленинград : Наука, 1967 400 с.).

9. (Определитель фауны Черного и Азовского морей [Текст] : Свободноживущие беспозвоночные : В 3 т. / [АН УССР. Ин-т биологии юж. морей]. - [Киев] : [Наукова думка], [1968-1972]. - 3 т.; 26 см..)

Приложение 1

Мониторинг, июль «Фазотрон»

     
     

Мониторинг, июль «Маяк»

     
     

Мониторинг, июль «Зеленая роща»

     
     

Приложение2

Мониторинг, август «Фазотрон»

     
     

Мониторинг, август «Маяк»

     
     

Мониторинг, август «Зеленая роща»

     
     

Приложение 3

Мониторинг, сентябрь «Фазотрон»

     
     

Мониторинг, сентябрь «Маяк»

     
     

Мониторинг, сентябрь «Зеленая роща»

     
     
Просмотров работы: 20