XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Флористическое разнообразие массовых видов водорослей окрестностей п. Мегет

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Максимова В.Д. 1

---

1МБОУ "Мегетская СОШ"

Бакшеева А.В. 1

---

1МБОУ "Мегетская СОШ"

Работа в формате PDF

840.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Водоросли автотрофные фотосинтезирующие организмы, к которым относится несколько самостоятельных по происхождению и эволюции групп организмов, обитающих преимущественно в воде [3]. За время существования водорослей, возникло множество их форм, отличающихся по особенностям строения, пигментного состава, размножения и расселения по планете.

Водоросли имеют большое значение для человека, отдельных экосистем и существования биосферы в целом [1]. Древнейшие фотосинтезирующие организмы насытили воду и атмосферу кислородом. Современные водоросли, населяя Мировой океан, по-прежнему служат поставщиками кислорода для водных ценозов и всей биосферы. Водоросли являются продуцентами первичной органической массы в водных экосистемах, началом пищевых цепей, таким образом, они «кормят» всех обитателей водоемов [11].

Альгофлора многих малых водоемов, в том числе в окрестностях п. Мегет на сегодняшний день остается не изученной. А изучать водоросли необходимо, так как они играют важную роль в нашей жизни и жизни Планеты. Водоемы в окрестностях п. Мегет используются человеком как место отдыха, рыбалки, играют важную роль в экосистемах.

Цель: выявление разнообразия массовых видов водорослей больших и малых водотоков окрестностей п. Мегет (Ангарский городской округ).

Задачи:

Изучить теоретический материал по теме исследования.

Осуществить сбор проб на водоемах окрестностей п. Мегет.

Определить родовую и видовую принадлежность собранных водорослей.

Провести систематический анализ альгофлоры.

Выполнить экологический анализ водоемов по показателям сапробности.

Составить определительную карточку для диагностики водорослей.

Объект исследования – водоросли водоемов.

Предмет исследования – видовое разнообразие водорослей водоемов окрестностей п. Мегет.

Оборудование: Световой микроскоп Микмед 1.

Методы исследования: микроскопический, описательный, сравнительный, аналитический.

Глава 1. Физико-географическая характеристика п. Мегет

Мегет – посёлок в Ангарском городском округе Иркутской области. Поселок расположен на Транссибирской железной дороге в 15 км северо-западнее центра Иркутска и 17 км юго-восточнее города Ангарска и занимает площадь 2752 гектара [8].

Первое упоминание о Мегете встречается в начале XX века, как о железнодорожном разъезде на Транссибирской железной дороге. Первый дом в поселке был построен в 1908 году по улице Железнодорожной, существует по сей день.

В 1914 году здесь была построена одна из первых в мире магнитных обсерваторий. Позднее здесь было построено предприятие по обеспечению работы каналов кабельных и радиорелейных линий, завод металлоконструкций, птицефабрика, организован лесной питомник [8 ,10].

На территории радиостанции находится сооруженная в 1994 году телекоммуникационная башня высотой 246 метров - пятая по высоте телебашня России (после Останкинской, телебашен Санкт-Петербурга, Новороссийска и Москвы). Отметим, что именно Мегетская радиостанция в апреле 1961 года обеспечивала связь Юрия Гагарина с Землей.

У Мегета достаточно выгодное географическое и транспортное расположение между двумя крупными городами Ангарск и Иркутск на Транссибирской железнодорожной магистрали и автомобильной трассе федерального значения [16].

Поселок окружен сосновыми и смешанными сосново-березовыми лесами. На территории поселка и прилегающих к нему территориях отмечено четыре постоянных водоема,сеть искусственных котлованов у реки Протоки и один постоянный крупный водоток – р. Ангара.

Река Ангара - главная водная артерия области. Ангара обладает постоянством стока, имеет быстрое течение, прозрачную воду, на ней много порогов и перекатов, она поздно замерзает и рано вскрывается.

Общая длина Ангары 1826 км. Она мощным потоком вытекает из оз. Байкал и впадает в Енисей в 83 км южнее города Енисейска. Водосборная площадь бассейна Ангары, включая оз. Байкал, 1 039 000 км”. Половина площади бассейна приходится на оз. Байкал, остальная часть - на собственно Ангару.

Ангара течет по территории области с юга на север. Долина ее хорошо разработана. На отдельных участках она расширяется до 12-15 км, а в местах выходов траппов сужается до 300-400 м. Питание Ангара получает из оз. Байкал. Естественным регулятором расходов воды является Иркутское водохранилище. Ангара питается за счет вод притоков, роль которых увеличивается к устью. Зимой питание Ангары происходит главным образом за счет вод Байкала, так как грунтовое питание притоков незначительное. Летом, когда количество воды в притоках резко увеличивается за счет осадков и таяния снега, роль притоков в питании возрастает [2, 9].

Глава 2. Материалы и методы исследования

Пробы отбирались в окрестностях поселка Мегет. Обследовались четыре небольших озера и р. Ангара (рис.1). Всего было проанализировано 20 проб. Для сбора не использовалось специального оборудования. Водоросли помещались в стеклянные банки. Крупные ватообразные скопления водорослей собирались руками или палкой. Прикрепленные водоросли, образующие зеленоватый налет на поверхности подводных камней, отбирались в прибрежной зоне вместе с небольшими камушками и так помещались в банку. В качестве оборудования использовался световой микроскоп (Микмед 1). Микроскопирование сопровождалось выполнением фотографий с помощью камеры телефона (Samsung Galaxy A5). Для диагностики собранного материала готовились микропрепараты. Для этого нужно было воспользоваться следующим оборудованием: предметные и покровные стекла, пинцеты, препаровальные иглы, фильтровальная бумага. Затем приготовить прижизненный препарат водорослей. Для этого на предметное стекло необходимо нанести каплю воды из капельницы. Затем пинцетом взять небольшое количество водорослей для приготовления препарата. Покровное стекло поставить на ребро у края капли и постепенно опустить на нее. При осторожном опускании покровного стекла между стеклами не должно остаться пузырьков воздуха, мешающих микроскопированию. Капля должна быть небольшой, чтобы после прижимания ее покровным стеклом жидкость не выступала из-под него. Избыток жидкости удаляли фильтровальной бумагой. Рассмотреть препарат при увеличении объектива 8Х и 40Х.

Диагностика многих водорослей до вида была затруднительна, так как требует специальных приемов исследования, глубоких знаний цитологии водорослей, иногда генетических исследований, а также специального оборудования, имеющегося только в научных учреждениях. Максимальное увеличение микроскопа Микмед 1, которым мы пользовались – 600 раз, это позволило вести определение на уровне морфологии (внешних признаков и формы) клеток, с помощью кратких определителей [4, 6, 7], уточнения некоторых родов сделано с помощью научной литературы [5].

Рис. 1. Окрестности пос. Мегет (Google Maps)

- места отбора проб.

Глава 3. Водоросли водоемов окрестностей п. Мегет

3.1. Систематический анализ альгофлоры п. Мегет

В рамках данного исследования осенью 2021 года и осенью 2022 года было собрано и обработано по 10 проб водорослей: по две с каждого из пяти водоемов в окрестностях п. Мегет. Водоем 1 - р-н Вересовки, Водоем 2 - р. Протока, Водоем 3 - р.Ангара, Водоем 4 - р-н хлебной базы, Водоем 5 - «Лягушатник». Всего за два года. было обработано 20 проб.

По окончании микроскопирования и работы с определителями был составлен список всех обнаруженных видов в 2021-22 гг. по отделам, всего было выявлено 48 видов (прил. 1, прил.2):

Зеленые (Chlorophyta).

Анкистродесмус псевдоудивительный (Ankistrodesmus pseudomirabilis)

Драпарнальдия клубочковая (Draparnaldia glomerata)

Зигнема (Zygnema Ag)

Кладофора глобулина (Cladophora globulina)

Педиаструм sp. (Pediastrum sp.)

Ризоклониум (Rhizoclonium Kutz)

Ризоклониум sp (Rhizoclonium sp.)

Спирогира sp. (Spirogyra sp.)

Спирогира вздутая (Spirogyra inflatа)

Стигеоклониум прелестный (Stigeoclonium amoenum)

Тетрацистис sp. (Tetracystis sp.)

Улотрикс тончайший (Ulothrix tenuissima)

Хлоргормидиум повислый (Chlorhormidium flaccidum)

Хлорелла обыкновенная (Chlorella vulgaris)

Желто-зеленые (Xanthophyta)

Вошерия sp. (Vaucheria sp.)

Харациопсис sp. (Characiopsis sp.)

Харациопсисменьший (Characiopsis minor)

Харациопсисмешковидный (C. saccata)

Сине-зеленые(Cyanophyta)

Лингбияболотная (Lyngbya aestuarii)

Мерисмопедиятончайшая (Merismopedia tenuissima)

Ностоксливовидный (Nostoc pruniforme)

Осцелляториябуравовидная (Oscillatoria terebriformis)

Спирулинабольшая (Spirulina major)

Диатомовые(Bacillariophyta)

Гомфонемазаостренная (Gomphonema acuminatum)

Гомфонемастянутая (G. constrictum)

Гомфонемаугловатая (G. angustatum)

Диатомаобыкновенная (Diatoma vulgare)

Дидимосфенияпарная (Didymosphenia geminata)

Мелозира sp. (Melosira sp.)

Мелозираизменчивая (M. varians)

Мелозираисландская (M. islandica)_

Ницшиялинейноватая (Nitzschia sublinearis)

Новикула sp. (Navicula sp.)

Новикуласкрытоголовчатая (N. сryptocephala)

Синедра sp. (Synedra sp.)

Синедраголовчатая (S. сapitate)

Синедралоктевая (S. ulna)

Сценедесмусчетырехвостый (Scenedesmus quadricauda)

Табелярия sp. (Tabellaria sp.)

Фрагилариялапландская (Fragilaria lapponica)

Циклотелла sp. (Cyclotella sp.)

Циклотеллапланктнонная (C. plantonica)

Цимбеллабайкальская (Cymbella baicalensis)

Цимбеллаланцетная (С. lanceolata var notata)

Цимбелларовная (C. aequalis)

ЦимбеллаСкворцова (C. Skvortzowii)

Цимбелласходная (C. affinis)

Эпитемиязеброидная (Epithemia var saxonica)

После была составлена таблица видового разнообразия массовых видов водорослей в соответствии с годом их обнаружения (прил.) Обобщив ее, можно сделать вывод, что и в 2021, и в 2022 преобладали Диатомовые водоросли, на втором месте по количеству - Зеленые, а наименьшее количество среди определенных – Желтозеленых и Синезеленых. Это может быть обусловлена сезонностью отбора проб. Все виды встретились единично между пробами 2021 и 2022, кроме вида Цимбелла Скворцова (C. Skvortzowii Skabichevskii). Распределение водорослей по водоемам представлено на рисунке 2.

Рис.2. Соотношение водорослей по водоемам за 2021-22 гг. (число видов)

3.2. Экологический анализ альгофлоры

Сапробность (от греч. saprós – гнилой) – это комплекс физиологических свойств данного организма, обуславливающий его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ, с той или иной степенью загрязнения [12].

Олигосапробная зона(о):

Практически чистые водоемы: цветения не бывает, содержание кислорода и углекислоты не колеблется.

На дне мало детрита, автотрофных организмов и бентосных животных (червей, моллюсков, личинок хирономид).

β -мезо-сапробная зона:

Содержание кислорода и углекислоты колеблется в зависимости от времени суток: днем избыток кислорода, дефицит углекислоты; ночью – наоборот.

Нет нестойких органических веществ, произошла полная минерализация.

Ил желтый, идут окислительные процессы, много детрита.

a -мезо-сапробная зона:

Протекают окислительно –восстановительные процессы, начинается аэробный распад органических веществ, образуется аммиак, углекислота;

Кислорода мало, но сероводорода и метана нет.

Железо находится в окисной и закисной формах.

Ил серого цвета и в нем содержатся организмы, приспособленные к недостатку кислорода и высокому содержанию углекислоты.

Полисапробная зона(p):

Дефицит кислорода: он поступает в поверхностный слой только за счет атмосферной аэрации и полностью расходуется на окисление.

В воде содержится значительное количество нестойких органических веществ и продуктов их анаэробного распада, в основном, белкового происхождения, а также сероводород и метан.

Процессы фотосинтеза угнетены. На дне кислорода нет, много детрита, идут восстановительные процессы, железо присутствует в форме FeS, ил черный с запахом H₂S [12].

Во всех изученных водоемах преобладают β-мезасапробы (табл.1).

Таблица 1 - Экологический анализ альгофлоры

Исследуемые водоемы принадлежат к β-мезосапробной зоне, то есть к среднезагрязненным водоемам, где в массе развиваются растительные организмы с автотрофным питанием, наблюдается цветение воды многими представителями фитопланктона, что и наблюдалось нами в данных водоемах.

3.3. Определительная карточка

Ориентируясь на возможности нашей школы, наличие светового микроскопа, его увеличений и водорослей, которые можно собрать на в водоемах окрестностей пос. Мегет, р. Ангары и ее Протоки, мы попробовали составить определительную карточку для диагностики водорослей. Эту карточку можно использовать как на уроке биологии в 5-6 классах, так и при организации гидробиологических кружков.

Определительная карточка-таблица построена по правилам, принятым в ботанических определителях. Эти правила основаны на сравнении признаков, которые противоположны друг другу. Каждая ступень определительной карточки содержит набор определенных признаков (тезу) и набор признаков противоположного значения (антитезу). Тезы имеют порядковый номер, а антитезы обозначаются значком «+». В конце каждого набора признаков указан номер, к которому нужно обратиться для дальнейшего определения, если описание признаков не соответствует рассматриваемому организму. Определение ведется до тех пор, пока набор признаков не закончится названиемводоросли (прил.3).

Заключение

Водоросли - самые древние растения на нашей планете. Мир водорослей огромен по численности и разнообразен по формам.

Водоросли играют огромную роль в природе. Многие водоросли люди используют в пищу [3].

По результатам проведенного исследования можно сделать выводы:

В результате работы осенью 2021 г. и осенью 2022 г. было собрано и обработано 20 проб водорослей: по две смешанных с каждого из 5 водоёмов в окрестностях п. Мегет.

Определено 48 видов водорослей, которые относятся к четырем отделам. Диатомовые - 25 видов. Зелёные – 14 видов. Желтозеленые – 4 вида. И синезеленые – 5 видов.

В большинстве водоемов среди определенных видов преобладали Диатомовые водоросли, это обусловлено осенним сезоном отбора проб.

Если сравнивать пробы 2021 и 2022 года, то можно сказать, что все виды встретились единично, кроме вида Cymbella Skvortzowii. В 2021году была обнаружена в Водоеме 2 (р. Протока), а в 2022 – в Водоеме 5 (Лягушатник).

Исследуемые водоемы относятся к бета-сапробной зоне, т.к. преобладают бета-сапробы, что связано, скорее всего, с тем, что часть водоемов не имеет стока и происходит застой воды, а часть водоемов имеют низкую скорость течения и незначительную глубину в отдельных местах.

Для использования на уроках биологии мы составили карточку для определения водорослей, которые в массе встречаются в любом водоеме.

Список литературы

Биология. 6 класс: Учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / Под ред.проф. И.Н. Пономаревой.-3-е изд., перераб. - М.: Вентана-Граф, 2008. – 240 с.

Бояркин В. М. География Иркутской области [Текст] : (история, природа, население, хозяйство, экология) / В. М. Бояркин, И. В. Бояркин. - 7-е изд., перераб. и доп. - Иркутск : Сарма, 2011. - 255 с.

Водоросли: Учеб. пособие. / Янчук Т.М., Максимова Е.Н., Якубенко Н.В. - Иркутск: Изд-во ИГУ, 2015. 245 с.

Анисимова О. В., Гололобова М. А. Краткий определитель родов водорослей. Учебное пособие /Ред. В. М. Гаврилов – М., 2006. – 159 с.

Ижболдина Л. А. Атлас и определитель водорослей бентоса и перифитона озера Байкал (мейо - и макрофиты) с краткими очерками по их экологии / Л. А. Ижболдина. - Новосибирск : Наука-центр, 2007. – 248 с.

Краткое руководство по определению родов пресноводных водорослей / Авт.-сост. А.К. Храмцов. – Мн.: БГУ, 2004. – 49 с.

Судакова Е. А. Водоросли Прибайкалья (краткий определитель): учеб.пособие / Е. А. Судакова, Е. Н. Чатта. – Иркутск, 2003. – 73 с.

Официальный сайт Ангарского городского округа. URL: https://angarsk-adm.ru/gorodskoy-okrug/about/poselok-meget/ (дата обращения: 18.10.2022).

Природа России и СССР. URL: http://www.rus-nature.ru/ (дата обращения: 20.10.2022)

Иркипедия: Энциклопедия и новости Приангарья. URL: http://irkipedia.ru/ (дата обращения: 21.10.2022).

Studme.org. Значение водорослей в природе и жизни человека. URL: https://studme.org/ (дата обращения: 22.10.2022)

Унифицированныe методы исследования качества вод URL: volimo.ru/books/item/f00/s00/z0000018/st202.shtml (дата обращения: 02.11.2022)

Приложение 1

Видовое разнообразие водорослей водоемов п. Мегет

Приложение 2

Фото 1. Nostoc pruniforme

Фото 4.Scenedesmus quadricauda

Фото 1. Nostoc pruniforme

Фото 2. Characiopsis saccata

Фото 5. Spirulina major

Фото 4. Cymbella aequalis

Фото 6. Didymosphenia geminata

Приложение 3

Определительная карточка:

1. Водоросли микроскопические, одиночные или колониальные, желтовато-коричневого или оливкового цвета, с двусторонней симметрией или радиальные. У мертвых клеток хорошо виден панцирь с штриховатой или точечной структурой. Отдел Диатомовые водоросли………………………………………………………………………2

+ Клетки зеленого или желто-зеленого цвета, без панциря ……………………………..3

2. Клетки собраны в лентовидные колонии разной длины. Клетки с пояска прямоугольные (напоминают «батарею»). Фрагилария (рис. 1). Виды широко распространены среди обрастаний на водных растениях и крупных водорослях. Служат показателем чистоты воды.

+ Клетки крупные, похожи на матрешку или гитару. Часто сидят на длинных слизистых ножках, образуя колонии, напоминающие кустик. Дидимосфения (рис. 2). Известно два вида в обрастаниях камней и эпифитно на других обычно зеленых водорослях в пресных водах.

3. Водоросли ярко зеленого цвета. Запасное вещество – крахмал. (Окраска йодом дает синюю окраску). Водоросли одноклеточные или многоклеточные. Отдел Зеленые водоросли……………………………………………………………………………………...4

+ Клетки сине-зеленого, оливково-зеленого цвета. Окраска равномерная, структуры клеток не видны. Отдел Сине-зеленые водоросли (Цианобактерии)………………………………………………………………………………7

4. Водоросли одноклеточные. Подвижные или нет…………………………………..5

+ Водоросли многоклеточные нитчатые………………………………..............................6

5. Клетки шаровидные или эллипсоидные, подвижные. Хлоропласт чашевидный. В передней части клетки на большом увеличении можно рассмотреть светочувствительный глазок – стигму (красная точка). В период покоя образуют слизистые скопления. Хламидомонада (рис. 3). Виды этого рода широко распространены в планктоне стоячих водоемов. В период массового размножения вызывают «цветение воды» (вода становится интенсивно зеленой из-за их массового размножения). При наступлении неблагоприятных условий, хламидомонады теряют жгутики, окружаются слизью и переходят в состояние покоя.

+ Клетки шаровидные или эллипсоидные, неподвижные. Хлоропласт чашевидный. Оболочка плотная. Хлорелла (рис. 4). Виды широко распространены в наземной и водной среде. Живут в симбиозе с амебами, инфузориями, байкальскими губками. Имеют большое практическое применение. Культивируют как корм для животных (рыб, ракообразных). Получают различные биологически активные вещества. Используются как индикаторные организмы при мониторинге чистоты вод.

6. Нити однорядные. Клетки цилиндрические, содержат от одного до нескольких спирально закрученных лентовидных хлоропластов. В центре клетки хорошо просматривается ядро после окрашивания раствором йода. Спирогира (рис. 5). Обитает в прудах, озерах, медленно текущих реках. Часто встречается в виде больших светло-зеленых скоплений шелковистой тины. Исключительно пресноводный организм.

+ Нити однорядные, клетки цилиндрические, в каждой по одному поясковидному хлоропласту. В молодости нити прикрепляются бесцветной базальной клеткой к различным подводным предметам, образуя изумрудно-зеленые слизистые дерновинки. Улотрикс (рис. 6). Обычно это прибрежные пресноводные виды. Широко распространены, но предпочитают чистые, холодные, богатые кислородом воды.

7. Колониальные водоросли, окруженные слизью. Колонии шаровидные, сливовидные, гладкие, до нескольких сантиметров. Сверху кожистые плотные, от ярко сине-зеленых до темно-оливково-зеленых. Иногда встречаются в массе. Нити в колонии плотно переплетены, напоминают бусы. Различают вегетативные клетки, гетероцисты, споры, которые отличаются по размерам и форме. Носток сливовидный (рис. 7). Вид широко распространен в прудах, озерах, свободно плавает в воде или лежит на дне. Встречается в массе в заливах р. Ангары и в оз. Байкал. На мелководьях колониями питаются водоплавающие птицы.

+ Нитчатые многоклеточные водоросли. Нити состоят из одного ряда клеток. Концы нитей могут быть закругленными, крючковидно согнутыми, головчатыми и др. Окраска сине-зеленая, реже других оттенков. Нити могут быть одиночные, либо собраны в пучки. Образуют тонкую пленку на поверхности субстрата или на стенках аквариума. Осциллатория (рис. 8). Виды многочисленные, распространены повсеместно, в болотах, в илу стоячих и текучих водоемов, обычны для почвы.

Рис. 1. Фрагилариа (х40) Рис.2. Дидимосфениа (х100)

Р ис. 3. Хламидомонада (х100) Рис.4. Хлорелла (х40)

Р ис. 5. Спирогира (х40) Рис.6. Улотрикс (х40)

Рис.7. Носток (в натуральную величину) Рис. 8. Осциллатория (х100)