XX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Оценка экологического состояния экосистемы озера Урвановское Меленковского района

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Скляров С.Р. 1

---

1МБОУ ООШ №12 о. Муром Владимирской области

Харитонова М.В. 1

---

1МБОУ ООШ №12 о. Муром Владимирской области

Работа в формате PDF

1.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Озера являются одной из важнейших экологически значимых частей экосистем нашей планеты. Большие и малые, прославленные и безымянные сверкают они как голубые жемчужины и дарят нам свою красоту. Озера не зря называют волшебными зеркалами природы. Главное же богатство озер – пресная вода, так необходимая человеку.

На территории Владимирской области насчитывается около трехсот озер. Водные источники - это индикаторы общего экологического состояния территории. В настоящее время все возрастающий поток рыболовов и отдыхающих усиливает антропогенную нагрузку на них. [2]

В июле 2022 года школьная экологическая экспедиция проводила свои исследования в Меленковском районе, где расположено одно из самых длинных озер области. Озеро расположено на территории государственного природного заказника регионального значения Окский. Урвановское очень живописное озеро, являющееся любимым местом отдыха населения. Поэтому актуальность выбранной темы определяется необходимостью изучения и сохранения данного водного объекта в экологически чистом состоянии.

Гипотеза: в связи с увеличением антропогенного воздействия на озеро, экологическое состояние экосистемы озера может изменяться.

Цель исследования: дать оценку современного экологического состояния экосистемы озера Урвановское Меленковского района.

Задачи: 1)Изучить физико-географические особенности озера.

2) Определить экологический тип водоема.

3) Дать оценку трофических связей озера с использованием высших растений.

4) Определить качество воды озера по системе сапробности.

5) Определить качество воды методом оценки воды озера по бентосным организмам.

6) Определить качество воды по физико-химическим показателям.

7) Изучить степень антропогенного воздействия на экосистему озера.

8) Представить выводы и рекомендации.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Характеристика экологических типов водоемов

По общепринятой классификации стоячие водоемы (озера, естественные пруды и т.п.) делятся на ацидотрофные, дистрофные, олиготрофные, мезотрофные и эвтрофные ( Приложение №2). Кроме того имеется ряд переходных стадий [4].

1.2. Трофность и сапробность как показатели экологического состояния водоёма.

Качество воды позволяют оценить органолептические, гидрохимические, микробиологические и гидробиологические показатели. Важным гидрологическим показателем качества воды в озерах и прудах является ее трофность, понимаемая как количество органических веществ, накопленных в процессе фотосинтеза в условиях наличия биогенных элементов.

По характеру содержания питательных веществ озера делятся на четыре основные группы: олиготрофные – глубокие озера с низкой биологической продуктивностью; вода прозрачная и насыщена кислородом, гуминовых веществ очень мало; мезотрофные – озера с умеренным количеством питательных веществ, характеризуются чистой и прозрачной водой, хорошо развитым планктоном; эвтрофные – обычно неглубокие озера богаты питательными веществами, планктоном; вода малопрозрачная, на дне развиты процессы гниения; дистрофные – часто заболоченные неглубокие озера бедные кислородом и питательными веществами для организмов, вода слабо минерализована, отличается повышенной кислотностью, малой прозрачностью.

Сапробность - 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. Водоемы, загрязненные органическими веществами, как и организмы, способные жить в них, называют сапробными (от греческого слова «сапрос» – гнилой). По степени загрязненности вод органическими веществами водоемы классифицируют на: полисапробные –органических веществ много, кислорода нет; мезосапробные – неразложившиеся белки отсутствуют, зато присутствуют сероводород, диоксид углерода и кислород;   альфа-мезосапробные – вода умеренно загрязнена органическими веществами, есть аммиак и аминосоединения, кислорода мало; бета-мезосапробные – органических загрязнителей мало; кроме аммиака, есть продукты его окисления, много кислорода; олигосапробные – практически нет растворенных органических веществ, кислорода много, вода чистая.

Трофность и сапробность находятся во взаимосвязи с видовым составом и численностью обитателей водоема. [6].

1.3. Биоиндикация

Этот метод позволяет судить о состоянии окружающей среды по встрече, отсутствию, особенностям развития организмов-биоиндикаторов. [4].

1.3.1. Макрофиты как показатели состояния водной системы.

Макрофиты (гидрофиты)– один из важнейших компонентов водных экосистем. Это высшие растения (цветковые, хвощи, мхи), а также крупные водоросли, нормально развивающиеся в условиях водной среды.Макрофиты подразделяются на три группы:

- Растения с листьями, погруженными в воду – рдест, элодея, пузырчатка, риччия, уруть, наяда, роголистник;

- Растения с листьями, плавающими на поверхности воды (прикрепленные или свободно плавающие) – ряска малая, кувшинка, кубышка, сальвиния;

- Воздушно-водные растения, у которых часть побегов находится в воде, а другая – возвышается над водой – тростник, рогоз, камыш, хвощ [1,5].

Макрофиты развиваются в основном в олигосапробной и бета-мезосапробной зонах.

1.3.2. Зообентос как показатель состояния водной системы

В настоящее время для оценки качества вод успешно применяют различные индикаторные организмы донных (бентосных*) сообществ, которые имеют длительные жизненные циклы, ведут малоподвижный образ жизни и в связи с этим являются хорошими показателями качества воды [3]. Поэтому по наличию в водоёме тех или иных представителей макрозообентоса можно судить о степени его чистоты:

   Чистые водоемы заселяют личинки веснянок, поденок, вислокрылок и ручейников;

      Умеренно загрязненные водоемы заселяют водяные ослики, бокоплавы, личинки мошек (мокрецов), двустворчатые моллюски-шаровки, лужанки, личинки стрекоз и пиявки (большая и малая ложноконская);

       Чрезмерно загрязненные водоемы заселяют малощетинковые кольчецы (трубочники), личинки комара-звонца (мотыли) и ильной мухи (крыска) [4].

1.4. Показатели качества природной воды.

Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования; при этом показатели качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды. Среди нормативов качества воды устанавливаются лимитирующие показатели вредности - органолептические, санитарно-токсикологические или общесанитарные.

1.5. Антропогенное воздействие на природу

1. 1. 1. 1. 1. Антропогенное воздействие на природу - прямое осознанное или косвенное и неосознанное воздействие человека и результатов его деятельности, вызывающее изменение природной среды и естественных ландшафтов, практически всех природных биогеохимических циклов. Если антропогенная нагрузка изменяется год от года, то она может быть причиной изменения экосистем.

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Исследования проводились с 27 по 30 июля 2022 года

Район исследования: озеро Урвановское Меленковский район Владимирская область. Объект исследования: экосистема озера Урвановское.

2.1. Методика определения экологического типа водоема.

В основе данного метода лежит определение признаков, характеризующих принадлежность водоема к конкретному экологическому типу: размеры и глубина котловины озера, характер прибрежных грунтов, цвет и прозрачность воды, содержание кислорода в воде, кислотность и жесткость воды. В ходе исследования водоема эти признаки определяются и на основании таблицы «Определение экологического типа водоема» (Приложение №2) определяют экологический тип данного водоема.

2.2. Оценка трофических связей в озере.

По степени трофности выделяют 4 типа водоемов, которую обозначают цифрами: ацидотрофные — 0; олиготрофные — 2; мезотрофные — 3; эвтрофные — 4 [4]. Видам, свойственным тому или иному типу водоема присваивают соответствующий номер: 1 — растения дистрофного, 2 — олиготрофного, 3 — мезотрофного и 4 — эвтрофного типа водоема. Частоту встречаемости учитывают по девятибалльной шестиступенчатой шкале частот со следующими значениями: 1-очень редко, 2- редко, 3- нередко, 5 –часто, 7 – очень часто, 9- масса. В протокол вносятся названия всех определенных индикаторных видов водных растений и, учитывая частоту их встречаемости, производят расчет суммарной трофности водоема.

2.3. Методы определения качества воды озера

2.3.1. Определение качества воды через исследование сапробности водоёма по высшим водным растениям-индикаторам.

На каждой исследуемой площадке отмечается наличие и обилие макрофитов – индикаторов сапробности. Индекс сапробности вычисляется по формуле Пантле – Букка.

_N

S = ås*n_i / ån ,

^{i = 1}

где s – индикаторная значимость вида по сапробности; h – относительное количество особей вида (обилие вида). Относительное количество особей вида (h) оценивается следующим образом: случайные находки приняты за 1, частая встречаемость – 3 и массовое развитие – 5.

Значения индекса Пантле – Букка для водоёмов с разной степенью сапробности

2.3.2.Метод биоиндикации - качественной оценки воды по бентосным организмам по методике Московского института пресноводных аквакультур.

Этапы: 1) Отобрать грунт со дна водоема, отобранный грунт промыть до полного просветления промывных вод. Оставшийся материал перенести в кювету. 2) Провести разборку бентоса.3) определить индикаторную значимость животных-индикаторов. 4) найти суммарную значимость и по большей величине определить класс чистоты воды.5) результаты исследований оформить в виде таблицы

Согласно данному методу воду делят на 6 классов. Первый класс относится к очень чистым водам. Шестой класс качества - к очень грязным, полным отсутствием донных макробеспозвоночных.

2.3.3. Методы исследования физико-химических показателей качества воды. ( Муравьев А.Г. «Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами» - АО «Крисмас⁺», Санкт-Петербург. 1998)

2.4. Методика проведения комплексного маршрутного учета антропогенных воздействий на местность (А.С. Боголюбов, 2000г.)

Учет проводится методом «случайного» маршрута, т.е. строго по прямой линии (без дорог) с использованием компаса. Маршрут может быть как прямолинейным, так и замкнутым с возвращением в точку старта. Исходя из этого, протяженность учета должна быть не менее 2-4 км. Ширина учетной полосы может варьировать от 10 до 40 метров (по 5-20 метров в каждую сторону от линии маршрута).

Оформление результатовРезультаты проведенного исследования оформляются в виде таблицы, где в левой колонке перечисляются все обнаруженные во время учета объекты антропогенных воздействий, а справа - их представленность на обследованной территории. Для измеряемых объектов представленность выражается в % от общей протяженности маршрута; для неизмеряемых - в единицах на 1 километр маршрута; для точечных - плотность в единицах на 1 квадратный километр территории.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Физико-географическая характеристика озера Урвановское

Озеро располагается в пойме реки Ока, в 1 км восточнее села Урваново Меленковского района на территории государственного ботанического заказника регионального значения Окский. Озеро признано памятником природы в 1976 году. Это типичная старица в пойме реки Оки, представляющая собой впадину. По своему внешнему виду больше напоминает участок реки. Площадь озера оставляет 30 га. Оно вытянуто по пойме в общем направлении почти строго с юга на север. Длина озера — 12 км. Ширина — 330 м. Урез воды 79 метров. Средняя глубина озера — 7-10 метров, наибольшая — 17 м. По некоторым оценкам, глубина озера составляет 35 метров. Дно озера покрыто многометровым слоем ила.

На берегах озера расположены населенные пункты: Верхозерье, Усад и Урваново, Шохино.Из озера вытекает ручей Рогачиха и несколько безымянных водотоков. Южный берег заболочен. В озере обитают ценные породы рыб: судак, лещ, щука, окунь, линь, плотва, густера, ерш, жерех. Водятся бобр и выхухоль, занесенная в Красную книгу РФ.

Озеро играет большую роль в жизни местных жителей и приезжих. Это и вода, и пища, и водная переправа, и зона отдыха для взрослых и детей.

Рекреационная нагрузка: во многих местах на берегу озера организованы места отдыха, спуска лодок на воду и ловля рыбы. В районе села Усад через озеро проложен наплавной понтонный мост.

Угрожающие факторы: отмечается массовое посещение озера отдыхающими, проезд и стоянка большого количества авто - и мототранспорта.

3.2. Признаки, характеризующие экологический тип водоема:

Котловина озера большая (30 га),

Средняя глубина озера – 7-10 м

Прибрежные грунты – пески, ил, галька

Прозрачность воды – 23 см

Кислотность, рН – 8,8

Жесткость воды - 0,20 гр.Ж

Растворенный кислород – 8,1 мг О₂/дм³

Сопоставив полученные результаты с признаками, определяющими экологический тип водоема, делаем вывод, что в настоящее время экологический тип озера определяется как мезотрофный тип.

3.3. Результаты исследования трофности.

В ходе исследования трофических связей озера выявлено 11 индикаторных видов растений разной трофности, относящихся к 4 типам водоемов. Общая суммарная трофность водоема составила ∑(3) / ∑(2) = 3,03 , что соответствует мезотрофное.

3.4.Результаты расчета сапробности озера по высшим водным растениям-индикаторам.

s – степень сапробности вида, I – индикаторное значение вида, S – сапробный индекс вида.

Площадка №1 : (1,8 +1,7 +3х1,4 +5х1,7) : (1+1+3+5) = 1,62

Площадка №2: (1,8 + 1,7 +3х1,4+1,9+3х1,7): (1+1+3+1+3) =1,63

Площадка №3: (1,8 + 1,7 +1,4+3х1,7): (1+1+1+3) =1,66

Среди высших водных растений, произрастающих на озере и около него, 5 видов - кубышка желтая, горец земноводный, стрелолист обыкновенный, элодея канадска и рдест пронзеннолистный относится к индикаторным видам, по которым можно определить сапробность водоема (по Сладечеку, 1963; Кокину, 1982). Преобладающий показатель сапробности исследуемых участков озера соответствует бетамезосапробной зоне – 2 класс качества воды.

3.5. Результаты качественной оценки воды по бентосным организмам по методике Московского института пресноводных аквакультур.

В ходе работы было заложено 3 участка для взятия проб грунта со дна водоема (участки расположены в местах наиболее удобных подходов к озеру).

Результаты гидробиологических исследований

В ходе исследования выло выявлено небольшое количество видов - 3, являющихся индикаторными. Суммарная значимость индикаторных таксонов показывает, что вода на всех исследуемых участках озера относится к 3 классу качества, т.е. вода удовлетворительно чистая.

3.6. Результаты исследования физико-химических показателей воды

Для оценки качества воды было выбрано 3 исследовательских участка - точки взятия проб воды отмечены на карте (Приложение №1). Полученные данные занесены в таблицу.

Результаты определения физико-химических показателей воды озера

Для получения более точных результатов физико-химических показателей анализ воды был отправлен в ФФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии во Владимирской области» в округе Муром. Все определяемые ингредиенты ниже ПДК.

Результаты санитарно-химического исследования воды озера Урвановское

Наименование показателя	Результат исследования
Запах	0 баллов
рН	8,8
Цветность	140
Прозрачность	23,0 см
Нитриты	0,0030 мг/дм3
Нитраты	0,35 мг/дм3
Железо (общее)	0,20 мг/дм3
Хлориды	15,2 мг/дм3
Сульфаты	17,8 мг/дм3
Плавающие примеси	отсутствуют

3.7. Результаты комплексного маршрутного учета антропогенных воздействий на местность

Маршрут не замкнутый, протяженность 1500 км, ширина 5 м, время прохождения 1 час 30 минут. Данные, полученные в ходе прохождения маршрута фиксировались в Дневнике ведения записей (Приложение №3), на основании которого составлена таблица.

Обработка результатов маршрутного количественного учета

Основными источниками антропогенного воздействия на водоохраную зону озера являются: грунтовая дорога, по которой ездит автотранспорт (за данный период проехало 6 автомашины, 3 мотоциклистов), а также стоянки отдыхающих. В исследуемый период количество отдыхающих было немного - 18 человек. Отмечены случаи бытового мусора, а также кострища разных диаметров, раненые, поваленные и спиленные деревья.

4. ВЫВОДЫ

В ходе выполнения исследовательской работы:

1. Изучены физико-географические особенности озера.

2. Экологический тип озера - мезотрофный

3. Общая суммарная трофность водоема составила ∑(3) / ∑(2) = 3,03 , что соответствует промежуточному типу между олиготрофным и мезотрофным типами.

4. Показатель сапробности исследуемых участков озера соответствует бетамезосапробной зоне – 2 класс качества воды.

5. По результатам качественной оценки воды по бентосным организмам по методике Московского института пресноводных аквакультур вода озера относится к 3 классу качества, т.е. вода удовлетворительно чистая.

6. Вода в озере слабощелочная (рН=8,8), что соответствует кислотности озер мезотрофного типа. Все физико-химические показатели ниже ПДК.

7. Озеро испытывает высокую антропогенную нагрузку. На его берегах расположены села Верхозерье, Урваново, Усад и Шохино. По итогам методики маршрутного учета основных типов современных антропогенных воздействий выявлено: суммарная плотность точечных объектов антропогенного воздействия составляет 0,01 единиц на квадратный метр, степень загрязнения бытовыми отходами – 0,006 единиц на квадратный метр.

8. В целом современное экологическое состояние экосистемы озера находится в удовлетворительном состоянии, но под воздействие возрастающей антропогенной нагрузки оно будет ухудшаться. Наша гипотеза подтвердилась.

Во время экспедиции изучена небольшая часть экосистемы озера. Поэтому мы планируем продолжить дальнейшее исследование экологического состояния экосистемы озера.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вахромеев И.П. Определитель сосудистых растений Владимирской области – Владимир, 2002

2. География Владимирской области: Учебное пособие для учащихся 8 – 9 классов средней школы. ВИПКРО. Владиимр,1996

3. Комплексная экологическая практика школьников и студентов. Программы. Методики. Оснащение. Учебно-методическое пособие. Под редакцией проф. Коробейниковой Л.А.

4. Мелехова О.П., Сарапульцева Е.И., Евсеева Т.И и др. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учеб. пособие для студентов высших учебных заведений - 2-е изд., испр. – М. Издательский центр «Академия» 2008

5 . Муравьев А.Г. «Руководство по определению показателей качества воды

полевыми методами» - АО «Крисмас⁺», Санкт-Петербург. 1998

6. Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие / Под ред. Т.Я. Ашихминой. – М.:АГАР, 2000

Приложение №1

Озеро Урвановское на карте

мост через озеро

- места взятия проб воды

Приложение №2

Определение экологического типа водоема

Приложение №3

Дневник ведения записей

Дата 27.07.2022. Маршрут – вдоль берега озера Урвановское

Протяженность маршрута: 1500 м. Время учета: 1 ч.30 мин.

Измеряемые линейные объекты АВ № Объекты Ширина (м)

1. Пешеходные тропы -

2. грунтовая дорога - 1500.

3. Канава (противопожарный ров) –

4. Свалки мусора 2,0

5. Стоянки отдыхающих – 10,0, 20,0, 20,0, 10,0, 15,0, 15,0 , 25,0, 15, 0, 20,0

Неизмеряемые линейные объекты АВ - отсутствуют

Точечные» объекты АВ. Ширина учетной полосы: 5 м.

Объекты Число объектов на маршруте

1 Бытовой мусор (98)

2 Кострища ∅ менее 1 м. (14)

3 Кострища ∅ более 1 м. (7)

4 Деревья с механическими повреждениями стволов (5)

5 Сухие деревья (9)

6 Суховершинные деревья (-)

7 Пни (12)

8 Поваленные стволы (8)

9 Стоянки отдыхающих

Приложение №4

В иды озера

Авторы работы

Методы исследования

Определение Взятие проб бентоса Определение кислотности

Растений воды

Рекреационная нагрузка на озеро

Мост через озеро

Кострище

мост через озеро кострище гибель рыбы