XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Исследования состояния водного объекта – река Андога в районе поселка Фанерный завод Кадуйского района Вологодской области, методом биоиндикации с использованием донных беспозвоночных
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность.
Наш летний дом находится в поселке Фанерный завод Кадуйского района Вологодской области. На территории поселка протекает река Андога. В период с 50-х до 90-х годов прошлого столетия в поселке располагалось предприятие по переработке древесины и производству фанеры. Доставка леса на предприятие производилась методом сплава по реке. Такая транспортировка сырья приводила к загрязнению реки. Сейчас производство фанеры прекращено, завод перестал работать, однако жители поселка озабочены экологическим состоянием водоема.
Определить качество воды водного объекта (рек, озер, ручьев) можно с помощью метода биоиндикации.
Биоиндикация – это оценка состояния водоемов по их биоте, то есть живому населению. Данный метод является одним из наименее простых и мало затратных способов определения экологического состояния природного объекта (реки, ручья, водоема).
Цель: определить с помощью биоиндикации уровень экологического состояния реки Андоги в районе населенного пункта – поселок Фанерный завод Кадуйского района Вологодской области.
Для проведения исследования чистоты водоема методом биоиндикации требуется специальное оборудование (ранцевая лаборатория) и методика проведения эксперимента.
Задачи:
-
Подготовка оборудования для проведения биоиндикации;
-
Осуществление забора донных отложений для определения обитателей;
-
Произвести расчеты биотического индекса Майера для определения чистоты воды водоема;
-
По результатам определения биотического индекса Майера определить экологическое состояние водоема.
Гипотеза: после использования реки в технических целях, вода в реке Андога на территории поселка Фанерный завод Вологодской области загрязнена и не пригодна для использования.
Объект исследования: водный бассейн реки Андога на территории поселка Фанерный завод Вологодской области.
Предмет исследования: чистота воды в реке Андога на территории поселка Фанерный завод Вологодской области.
Методы: биоиндикация; аналитический; сравнительный; расчетный.
Глава 1. Описание предмета исследования
А́ндога — река в Вологодской области России, самый длинный левый приток Суды (бассейн Волги). Длина реки — 142 км, берега низменные. Андога вытекает из озера Андозера в Белозерском районе, течёт на юг, пересекает Кадуйский район, в нижнем течении отклоняется на юго-восток и впадает в Суду в 10,9 км от её устья в посёлке Андогский Череповецкого района. Бассейн Рыбинского водохранилища и Белого озера.
На территории поселка Фанерный завод Кадуйского района до 1992 года располагалось предприятие по переработки древесины. Дно реки и берега во время активного сплава по реке регулярно чистили. После закрытия предприятия сплав по реке был прекращен, дноуглубительные работы и работы по очистке берегов реки от растительности не осуществлялись. Со временем берега реки стали зарастать деревьями и кустарником, по течению реки образовалось много намывных островов и зарослей камыша и рогоза.
Рис.1 Местоположение реки на карте Рис. 2 Фото реки лето 2024 года
Глава 2. Оборудование и материалы
Исследование производилось с использованием ранцевой полевой лаборатории «НКВ-Р» производства научно-производственного объединения ЗАО «Крисмас+» (далее – ранцевая лаборатория) (Рис. 3, 4), которая укомплектована всеми инструментами, позволяющими как осуществлять сбор проб, так производить их обработку, сортировку и идентификацию зообентоса по видам, а также сохранить образцы для обработки.
Рис. 3 Ранцевая лаборатория Рис. 4 Ранцевая лаборатория
Помимо лаборатории для забора материалов самостоятельно сделан сачок, для которого использовалась полимерная труба длиной 1,5 метра кольцо диаметром 30 см. и москитная сетка в 2 слоя с размером ячейки 1 -1,2 мм. (рис.5).
рис.5 Фото исполнителя с сачком.
Комплектность Ранцевой лаборатории отражена в Таблице 1 [3].
Таблица 1
|
наименование средства |
Количество |
Назначение |
|
Игла препарировальная |
2 шт |
Перемещение и позиционирование животных |
|
Карандаш специальный |
1 шт. |
Несмываемая маркировка флаконов с пробами |
|
Контейнер |
1 шт. |
Упаковка оборудования при транспортировке |
|
Кювета белая пластмассовая |
2 шт. |
Емкость для поиска и наблюдения животных |
|
Лупа от «*4-6» до «*20» |
3 шт. |
Изучение деталей строения животных в ходе их идентификации/определения |
|
Перчатки защитные |
5 пар. |
Защита рук при работе в загрязненной среде |
|
Пинцет универсальный |
3 шт. |
Отлов и перемещение организмов |
|
Пипетка полимерная на 3 мл |
5 шт. |
Отлов мелких организмов, их перемещение во флаконы |
|
Поднос-лоток |
1 шт. |
Размещение оборудования, чашек Петри с животными |
|
Скотч |
1 шт. |
Защита этикеток при маркировке флаконов с пробами |
|
Раствор этилового спирта |
250 мл |
Фиксация животных для хранения и детальной идентификации в стационарных условиях |
|
Стакан полимерный на 50 мл |
3 шт. |
Помощь при заполнении флаконов жидкостью |
|
Флакон полимерный на 100 мл с пробками |
5 шт. |
Транспортировка и хранение крупных водных беспозвоночных животных |
|
Флакон стеклянный с пробкой на 20 мл |
10 шт. |
Транспортировка и хранение мелких и средних водных животных |
|
Чашка Петри d=4-6 см |
10 шт. |
Сортировка водных животных из пробы для идентификации и дальнейшего определения гидробиологических индексов |
|
Этикетки самоклеящиеся |
1 уп. |
Маркировка флаконов с пробами |
|
Ножницы |
1 шт. |
Работа со скотчем и этикетками |
|
Сито гидробиологическое |
1 шт. |
Концентрирование отловленных организмов |
|
Руководство по применению Ранцевой лаборатории |
2 экз. |
Идентификация пойманных животных, оценка состояния водоема, расчет индексов |
Глава 3. Методы работы
Для проведения оценки состояния гидробионтов в природной среде используют такие показатели как видовой состав, обилие их в месте исследования водоема, плотность обитания и бимасса на единицу площади или объема среды. Получение, указанных показателей, для всего водоема сложная задача, поэтому чаще всего используют выборочный метод. Мы использовали показатели видовой состав биоты, обилие их в месте исследования водоема.
Биоиндикацию проводили по методу Майера. Эта методика подходит для любых типов водоемов. Она более простая и имеет большое преимущество – в ней не надо определять беспозвоночных с точностью до вида, достаточно рассортировать их на три группы, которые различаются по степени чувствительности к загрязнению. Метод основан на том, что различные группы водных беспозвоночных приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности [2].
Характеристика водоема на территории поселка Фанерный завод Кадуйского района: ширина реки 168 м.; глубина 1,2 м.; водоток ближе к среднему, скорее слабопроточный, дно илистое.
Было проведено три повторности проб за период 1 -15 августа 2024 года.
Дно реки достаточно илистое и водоток не сильный в целях осуществления забора донных проб использовался сачок, изготовленный самостоятельно.
В слабопроточных водоемах, дно которых покрыто илом и песком, беспозвоночные обычно прикрепляются к растениям, бревнам, и поселяются в тех местах, где концентрируется органический материал.
Обычно выделяются следующие места обитания организмов:
- заросшие края берегов, где достаточно много полуразложившегося листового опада (рис. 8);
- коряги и бревна (рис. 6);
- заросли водной погруженной и плавающей растительности (рис. 9);
- дно водоема, покрытое песком, илом и гравием (рис. 7).
При проведении заборов проб обследованы все четыре зоны обитания зообентоса. В целях забора проб один человек взмуливал илистые отложения и песок, потоптывая ногами по дну, второй человек ниже по течению производил движения сачком, а также проводил сачком по растительности и вдоль бревен и коряг.
Рис. 6 Рис. 7
Рис. 8 Рис. 9
Собранные материалы с помощью оборудования Ранцевой лаборатории обработаны, особи выбраны из листового опада, илистых отложений, водных растений, с помощью определителя, входящего в состав Ранцевой лаборатории распределены по видам и помещены в стеклянные флаконы и залиты этиловым спиртом.
рис.11-12 рис.10
Оценка экологического состояния водных объектов носит комплексный характер и может производиться с помощью химического, бактериологического и гидробиологического методов.
В нашем проекте оценка качества воды производится гидробиологическим методом, основой которого является правило Шелфорда. Стенобионтные виды имеют низкую толерантность по отношению к разным факторам среды. Это виды, которые могут обитать только в сравнительно узком диапазоне какого-либо экологического фактора. Виды – эврибионты имеют широкую толерантность и могут существовать в достаточно широком диапазоне экологических условий. Таким образом, отсутствие определенных видов стенобионтов в водоеме, может служить показателем его экологического состояния. При загрязнении водоемов органическими веществами равновесие нарушается и часть видов может обитать в малых количествах, либо совсем исчезнуть [4 с43].
Большинство из применяемых в настоящее время систем биоиндикации позволяют достаточно надежно оценивать уровень загрязнения ограниченным числом терминов и баллов. При любых неблагоприятных условиях разнообразие видов в биоценозе уменьшается, а численность устойчивых видов возрастает.
Однако, методы биоиндикации имеют общие недостатки:
– численность большинства организмов имеет четко-выраженную сезонность, и зависят от погодных условий;
– для большинства методов требуются квалифицированные специалисты в определении видов живых организмов.
Метод Майера более эффективно применять, сравнивая значения индекса для одной и той же точки в динамике.
Глава 4. Результаты работы и их обсуждение.
Группы беспозвоночных для вычисления индекса Майера
|
Обитатели чистых вод |
Обитатели средне-загрязненных вод |
Обитатели сильно-загрязненных вод |
|
1 |
2 |
3 |
|
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски |
Бокоплавы Речные раки Личинки стрекоз Личинки Tipulidae (комары долгоножки) Катушки Живородки |
Личинки Chironomidae (комаров-звонцов) Пиявки Водяные ослики Прудовики Личинки Simulidae (мошки) Малощетинковые черви |
|
∑1= |
∑2= |
∑3= |
|
3*∑1= |
2*∑2= |
∑3= |
|
Индекс Майера = 3*∑1+2*∑2+∑3 |
||
Соответствие индекса Майера показателю состояния водоема
|
Состояние водоема по индексу Майера |
|
|
≥22 |
Очень чистое |
|
17-22 |
Чистое |
|
11-18 |
Умеренно-загрязненное |
|
<11 |
Грязное |
Таблица 1
Видовое разнообразие зообентоса, определенное 1 августа 2024
|
Обитатели чистых вод |
Обитатели средне-загрязненных вод |
Обитатели сильно-загрязненных вод |
|
1 |
2 |
3 |
|
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски |
Бокоплавы Речные раки Личинки стрекоз – 6 шт. Личинки Tipulidae (комары долгоножки) Катушки – 1 шт. Живородки – 1 шт. |
Личинки Chironomidae (комаров-звонцов) Пиявки Водяные ослики Прудовики – 3 шт. Личинки Simulidae (мошки) Малощетинковые черви |
|
∑1=0 |
∑2=8 |
∑3=3 |
|
3*∑1=0 |
2*∑2=16 |
∑3=3 |
|
Индекс Майера = 3*∑1+2*∑2+∑3=16+3=19 - чистое |
||
Таблица 2
Видовое разнообразие зообентоса, определенное 3 августа 2024
|
Обитатели чистых вод |
Обитатели средне-загрязненных вод |
Обитатели сильно-загрязненных вод |
|
1 |
2 |
3 |
|
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски |
Бокоплавы Речные раки Личинки стрекоз – 4 шт. Личинки Tipulidae (комары долгоножки) Катушки Живородки |
Личинки Chironomidae (комаров-звонцов) – 1 шт. Пиявки Водяные ослики Прудовики Личинки Simulidae (мошки) Малощетинковые черви |
|
∑1=0 |
∑2=4 |
∑3=1 |
|
3*∑1=0 |
2*∑2=8 |
∑3=1 |
|
Индекс Майера = 3*∑1+2*∑2+∑3=8+1=9 - грязное |
||
Таблица 3
Видовое разнообразие зообентоса, определенное 5 августа 2024
|
Обитатели чистых вод |
Обитатели средне-загрязненных вод |
Обитатели сильно-загрязненных вод |
|
1 |
2 |
3 |
|
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски – 6 шт. |
Бокоплавы Речные раки Личинки стрекоз - 4 шт. Личинки Tipulidae (комары долгоножки) Катушки Живородки – 2 шт. |
Личинки Chironomidae (комаров-звонцов) – 1шт. Пиявки - 1шт. Водяные ослики Прудовики Личинки Simulidae (мошки) Малощетинковые черви |
|
∑1=6 |
∑2=5 |
∑3=2 |
|
3*∑1=18 |
2*∑2=10 |
∑3=2 |
|
Индекс Майера = 3*∑1+2*∑2+∑3=18+10+2=30 – очень чистое |
||
Таблица 4
Видовое разнообразие зообентоса, определенное 7 августа 2024
|
обитатели чистых вод |
Обитатели средне-загрязненных вод |
Обитатели сильно-загрязненных вод |
|
1 |
2 |
3 |
|
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски – 9 шт. |
Бокоплавы Речные раки Личинки стрекоз – 4 шт. Личинки Tipulidae (комары долгоножки) Катушки Живородки |
Личинки Chironomidae (комаров-звонцов) Пиявки Водяные ослики Прудовики Личинки Simulidae (мошки) Малощетинковые черви |
|
∑1=9 |
∑2=4 |
∑3=0 |
|
3*∑1=27 |
2*∑2=8 |
∑3=0 |
|
Индекс Майера = 3*∑1+2*∑2+∑3=27+8=35 – очень чистое |
||
Таблица 5
Видовое разнообразие зообентоса, определенно 9 августа 2024
|
Обитатели чистых вод |
Обитатели средне-загрязненных вод |
Обитатели сильно-загрязненных вод |
|
1 |
2 |
3 |
|
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски -4 шт. |
Бокоплавы Речные раки Личинки стрекоз – 7 шт. Личинки Tipulidae (комары долгоножки) Катушки Живородки |
Личинки Chironomidae (комаров-звонцов) Пиявки Водяные ослики Прудовики Личинки Simulidae (мошки) Малощетинковые черви |
|
∑1=4 |
∑2=7 |
∑3=0 |
|
3*∑1=12 |
2*∑2=14 |
∑3=0 |
|
Индекс Майера = 3*∑1+2*∑2+∑3=12+14=26 – очень чистое |
||
Таблица 6
Видовое разнообразие зообентоса, определенное 11 августа 2024
|
Обитатели чистых вод |
Обитатели средне-загрязненных вод |
Обитатели сильно-загрязненных вод |
|
1 |
2 |
3 |
|
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски – 10 шт. |
Бокоплавы Речные раки Личинки стрекоз- 2 шт. Личинки Tipulidae (комары долгоножки) Катушки Живородки – 3 шт. |
Личинки Chironomidae (комаров-звонцов) -1 шт. Пиявки Водяные ослики Прудовики Личинки Simulidae (мошки) Малощетинковые черви |
|
∑1=10 |
∑2=5 |
∑3=1 |
|
3*∑1=30 |
2*∑2=10 |
∑3=1 |
|
Индекс Майера = 3*∑1+2*∑2+∑3=30+10+1=41 – очень чистое |
||
Таблица 7
Видовое разнообразие зообентоса, определенное 13 августа 2024
|
Обитатели чистых вод |
Обитатели средне-загрязненных вод |
Обитатели сильно-загрязненных вод |
|
1 |
2 |
3 |
|
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски – 10 шт. |
Бокоплавы Речные раки Личинки стрекоз – 16 шт. Личинки Tipulidae (комары долгоножки) Катушки Живородки – 2 шт. |
Личинки Chironomidae (комаров-звонцов) – 1 шт. Пиявки- 1 шт. Водяные ослики Прудовики Личинки Simulidae (мошки) Малощетинковые черви |
|
∑1= 10 |
∑2= 18 |
∑3=2 |
|
3*∑1= 30 |
2*∑2= 36 |
∑3=2 |
|
Индекс Майера = 3*∑1+2*∑2+∑3=30+36+2=68 – очень чистое |
||
Таблица 8
Видовое разнообразие зообентоса, определенное 15 августа 2024
|
обитатели чистых вод |
Обитатели средне-загрязненных вод |
Обитатели сильно-загрязненных вод |
|
1 |
2 |
3 |
|
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски – 6 шт. |
Бокоплавы Речные раки Личинки стрекоз – 6 шт. Личинки Tipulidae (комары долгоножки) Катушки – 1 шт. Живородки – 2 шт. |
Личинки Chironomidae (комаров-звонцов) Пиявки Водяные ослики Прудовики Личинки Simulidae (мошки) Малощетинковые черви |
|
∑1=6 |
∑2=9 |
∑3=0 |
|
3*∑1=18 |
2*∑2=18 |
∑3=0 |
|
Индекс Майера = 3*∑1+2*∑2+∑3 = 18+18=36 – очень чистое |
||
Таблица 9
Средние показатели по результатам забора проб 1 -15 августа 2024
|
Дата проведения забора проб |
Индекс Майера |
|
01.08.2024 |
19 |
|
03.08.2024 |
9 |
|
05.08.2024 |
30 |
|
07.08.2024 |
35 |
|
09.08.2024 |
26 |
|
11.08.2024 |
41 |
|
13.08.2024 |
68 |
|
15.08.2024 |
36 |
|
Среднее значение индекса Майера |
=∑значений проб/количество проб= =(19+9+30+35+26+41+68+36)/8=33 |
Выводы
Принимая во внимание, что на количественный и видовой состав зообентоса влияют не только экологическое состояние водоема, но и множество других факторов, в том числе, погодные условия (температура окружающей среды, наличие/отсутствие осадков), результаты проб в некоторые дни значительно выделяются на фоне остальных. При этом отклонения показателя есть как в сторону характеристики водной среды - «Очень чистое» со значение 68, так и «Грязное» со значением – 9. Возможно методика Майера, и подсчитанный индекс не точно отражает реальное положение дел, однако было проведено несколько проб, подсчитана средняя величина, что позволяет сделать заключение, что вода в реке Андога на территории Фанерного завода Кадуйского района Вологодской области достаточно чистая.
В перспективе планируется продолжить исследования чистоты водоема путем биоиндикации по другим методикам, чтобы удостовериться в правильности полученных результатов этого года.
Литература
-
Институт водных проблем Севера КарНЦ РАН Рекомендации по оценке состояния экосистем малых водоемов по организмам макрозообентоса Т. Н. Полякова
http://resources.krc.karelia.ru/krc/doc/publ2007/rekom_poljakova_2007.pdf;
-
Методы оценки экологического состояния пресных водоемов Ю.И. Шевцова 2020 год
http://lugabalt2.sznii.ru/images/lugabalt/basa-dannih/1.%20Bioindication%20Manual.pdf.
-
Руководство по применению ранцевой лаборатории НКВ-Р под ред. А.Г. Муравьева, издательство ЗАО «Крисмас+» 2020 год;
4. Чернова Н.М., Былова А.М. Общая экология. Просвещение, 2002. 716 с.