XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Оценка экологического состояния озера Торфянка по результатам исследования проб воды на наличие простейших организмов
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Торфянка — официальное название озера в городском округе Королёв Московской области. Часто водоём называют Тряпкой, иногда — Бейк-озером (популярная точка на маршрутах городских, областных и московских велосипедистов). Ещё одно народное название — Карьер.
История: озеро появилось на карте Королёва сначала как карьер, в котором рабочие посёлка Торфопредприятие добывали песок. Со временем глубина карьера достигла восьми метров, и добыча песка прекратилась, карьер затопили грунтовые воды.
Особенности: верхний слой воды летом прогревают лучи солнца, а снизу холодные подземные ключи освежают воду и не дают ей заболачиваться.
В озере Торфянка водится рыба, некоторые даже рыбачат, но улов невелик. Можно встретить здесь и водоплавающих птиц – в основном уток.
На берегу Торфянки любят отдыхать жители города. Приозерная зона открыта не только во время летней жары – гостей на Торфянке ждут круглый год.
Помните: озеро Торфянка расположено на территории национального парка-заповедника «Лосиный остров», здесь строго следят за разведением открытого огня. А отдыхающие, бросающие мусор, могут получить солидный штраф.
Цель проекта — Определение экологического состояния озера Торфянка путем анализа наличия и разнообразия простейших организмов в пробах воды.
Гипотеза: Если в пробах воды озера Торфянка будут обнаружены разнообразные виды простейших организмов, это свидетельствует о благоприятном экологическом состоянии водоема
Объект исследования — Озеро Торфянка.
Предмет исследования — Простейшие организмы, обитающие в воде озера Торфянка, и их влияние на оценку экологической ситуации водоёма.
Задачи проекта:
- Собрать пробы воды в разных точках озера Торфянка
- Провести микроскопическое исследование образцов
- Определить виды простейших и их количество
- Сделать выводы о загрязнении воды и экологическом состоянии
Актуальность проекта
- Проблема загрязнения воды в охраняемых зонах становится все более актуальной в настоящее время.
- Узнав экологическое состояние воды в озере Торфянка, выяснить можно ли купаться в озере.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Простейшие (одноклеточные) организмы
Простейшие (одноклеточные) — организмы, тело которых состоит из одной клетки. Клетка живёт как целостный организм и осуществляет все функции животного: движение, питание, дыхание, выделение, обмен веществ, размножение, раздражимость.
Рисунок 1. Виды одноклеточных организмов
К одноклеточным организмам относятся бактерии, археи, простейшие и некоторые водоросли.
Бактерии
Прокариотические микроорганизмы, не имеющие оформленного ядра и мембранных органелл.
-
Особенности:
-
Клетки окружены клеточной стенкой из муреина, которая защищает от воздействий внешней среды.
-
У некоторых видов бактерий поверх клеточной стенки имеется дополнительный внешний слой — слизистая капсула.
-
Некоторые виды бактерий имеют один или несколько жгутиков, с помощью которых передвигаются.
-
Археи
Одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра и каких-либо мембранных органелл.
-
Особенности:
-
Внешне археи не отличаются от бактерий: среди них также есть палочки, кокки, извитые формы.
-
У некоторых архей есть жгутики бактериального типа, позволяющие им быстро передвигаться.
-
Размножение у архей бесполое: бинарное деление, фрагментация и почкование.
-
Простейшие
Одноклеточные эукариотические организмы, не относящиеся к растениям, животным или грибам.
-
Особенности:
-
Клетка покрыта плотной (инфузории, жгутиковые) или эластичной (амёбы) оболочкой.
-
В цитоплазме имеются постоянные и временные органоиды (митохондрии, пищеварительные и сократительные вакуоли, лизосомы и др.), а также одно или несколько ядер.
-
Большинство видов простейших имеют специальные органоиды движения: ложноножки, жгутики или реснички.
-
При неблагоприятных условиях многие образуют цисту.
-
Простейшие играют важную роль в природе и жизни человека:
В природе:
-
Участие в пищевых цепях: Простейшие служат пищей для других организмов, а также сами питаются бактериями и другими микроорганизмами, участвуя в круговороте веществ.
-
Разложение органических веществ: Некоторые простейшие участвуют в разложении органических остатков, способствуя очищению водоемов и почвы.
-
Индикаторы загрязнения: Определенные виды простейших чувствительны к загрязнению, поэтому их наличие или отсутствие может указывать на состояние окружающей среды.
В жизни человека:
-
Участие в очистке сточных вод: Некоторые простейшие используются в биологической очистке сточных вод, поглощая органические загрязнения.
-
Медицинские исследования: Простейшие используются в научных исследованиях для изучения механизмов развития болезней и разработки новых лекарств.
-
Паразитические формы: Некоторые простейшие являются паразитами и вызывают различные заболевания у человека и животных (например, дизентерийная амеба, малярийный плазмодий).
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Объект исследования — озеро Торфянка, расположенное на территории национального парка «Лосиный остров»
На территории национального парка нельзя мусорить, разводить костер, плавать в озере, ловить рыбу.
Рисунок 2. Озеро Торфянка
Задачи, которые мы решали:
-
Собрать пробы воды в разных точках озера
-
Провести исследование проб воды провели с помощью микроскопа Levenhuk
1. Собрали пробы воды
В ходе сбора воды в разных участках озера было замечено, что вода чистая, без запаха, но много водорослей. В виду того, что температура воздуха была около +5 градусов, то отдыхающих на берегу не было.
Рисунок 3. Сбор проб воды
2. Провели исследование проб воды
Исследование проб воды провели с помощью микроскопа Levenhuk.
Рисунок 4 . Исследование воды
Для исследования воды с помощью микроскопа необходимо собрать пробу воды и подготовить её для наблюдения под микроскопом. Обычно это включает фиксацию пробы, приготовление мазка или нативного монтажа и осветление образцов.
Некоторые особенности подготовки пробы:
-
Подготовка ёмкости — использовать чистую ёмкость, после обеззараживания и обезжиривания.
-
Обеззараживание носика крана — протереть спиртом или обжечь пламенем, чтобы не занести лишних бактерий в воду.
-
Время нахождения воды в ёмкости — не более двух часов.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В ходе исследования были обнаружены следующие виды организмов:
1. Инфузории туфельки
2. Акантария
3. Циста непатагонной амебы
4. Тихоход (водяной медведь)
5. Коловратка вида Brachionus plicatilis
1. Инфузория-туфелька (лат. Paramecium caudatum) — вид инфузорий, одноклеточных организмов. Название получила за постоянную форму тела, напоминающую подошву туфли
Внешний вид: вытянутое, слегка уплощённое тело, напоминающее туфельку, с закруглённым передним концом и более узким задним. Длина тела составляет примерно 0,5 мм.
Передвижение: инфузория плавает при помощи постоянного биения ресничек, покрывающих всю поверхность клетки. Скорость передвижения достигает 2,5 мм в секунду.
Питание: у инфузории есть клеточный рот и клеточная глотка. Расположенные вокруг рта реснички загоняют в него воду вместе с бактериями. Бактерии попадают в глотку, где формируются пищеварительные вакуоли. В них пища переваривается, образовавшиеся вещества поступают в цитоплазму, а непереваренные остатки выбрасываются наружу через порошицу
Выделение: в клетке инфузории-туфельки есть две сократительные вакуоли, расположенные в разных концах тела. Они удаляют из клетки излишек воды.
Дыхание: дыхание у инфузории осуществляется через всю поверхность клетки.
Размножение: обычно инфузория размножается бесполым путём — делением надвое. При недостатке пищи или изменении температуры инфузории переходят к половому размножению, а затем могут превратиться в цисту.
2. Аканта́рии (лат. Acantharea) — гетеротрофные протисты с аксоподиями, представители морского планктона.
Крупные (до миллиметра и более) клетки радиально симметричные, с ярко окрашенной центральной зоной цитоплазмы и со светопреломляющими иглами.
Питаются микропланктоном. У большинства видов имеются внутриклеточные симбиотические микроводоросли.
При размножении образуют жгутиконосные клетки (зооспоры или гаметы).
3.Тихоходки (Tardigrada) — крошечные беспозвоночные длиной от 0,1 до 1,2 мм.
Насчитывается около 1,5 тысяч видов этих существ.Тихоходки обладают уникальной способностью входить в криптобиоз. В этом состоянии они переживают температуры от –271 °C до +150 °C. Выдерживают дозы радиации, в тысячи раз превышающие смертельные для человека.
Тело тихоходки состоит из четырех сегментов, каждый из которых имеет пару ножек с крошечными коготками или другими прикрепительными структурами. Они помогают ей цепляться за поверхность при движении. Также есть головной отдел с парой глаз. Организмы покрыты плотной кутикулой, защищающей их от внешней среды. У них нет органов дыхания и кровообращения — кислород поступает через поверхность тела.
Пищеварительная система выглядит как неветвящаяся трубка без дополнительных органов. В ротовом аппарате находятся острые «стилеты», которые помогают прокалывать оболочку мхов, водорослей или мелких организмов — ими питаются тихоходки. Половая железа располагается над кишечником.
Нервная система представлена довольно крупным ганглием в головном отделе и четырьмя туловищными ганглиями — по одному в каждом сегменте тела. Все они соединены между собой продольными связками, образуя брюшную нервную цепочку.
Устойчивы к химическим воздействиям — переживают влияние кислот и ядов.
Тихоходки питаются водорослями, бактериями, грибками, а некоторые виды охотятся на нематод и других мелких беспозвоночных. Их ротовой аппарат оснащен острыми стилетами, которыми они прокалывают покровы жертвы и высасывают содержимое.
4. Цисты непатогенных амеб — это стадии жизненного цикла некоторых видов амёб, которые не вызывают инфекционных заболеваний. Например, цисты кишечной амебы (Entamoeba coli) и амебы Гартмана (Entamoeba hartmanni)
Особенности цист:
-
Округлой или овальной формы (10–15 мкм) с гладкой двухконтурной оболочкой.
-
Незрелые цисты содержат одно или два ядра, зрелые — четыре ядра с кариосомами.
-
Устойчивы вне организма человека: при температуре 20 °С остаются жизнеспособными в почве несколько дней, в зимних условиях (–20 °С) — до 3 месяцев.
-
Высокие температуры для них губительны, при высушивании и нагревании цисты быстро погибают.
5. Brachionus plicatilis — вид коловраток, солоноватоводная коловратка.
— это (выдерживающая широкий диапазон из в качестве корма для личинок рыб.
Коловратка обычно может размножаться как бесполым, так и половым путём (циклический партеногенез).
Значение
В природе коловратка играет роль в переработке органических веществ водоёма: уничтожает массы бактерий, водорослей и детрита, которые ей служат пищей. ecosystema.ru
В аквакультуре Brachionus plicatilis используют как стартовый корм для мальков икромечущих пресноводных рыб и морских рыбок на первых стадиях развития. Однако при кормлении мальков пресноводных рыб коловратку следует давать порционно, так как она спустя несколько часов погибает в пресной воде.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ
В ходе работ было исследовано 5 проб воды из разных точек, по одной из каждой
В результате проведенного исследования проб воды из озера Торфянка нами было выявлено следующее многообразие простейших организмов:
Инфузория-туфелька (Paramecium caudatum) — широко распространённый вид, свидетельствующий о чистой среде обитания.
Акантарии (Acantharia) — морские организмы, также встречаются в пресноводных биотопах высокого качества.
Тихоходки (Tardigrada) — крайне устойчивые существа, способные выживать даже в экстремальных условиях, однако их присутствие часто является признаком хорошей экологической обстановки.
Циста непатогенной амёбы — форма покоя амёб, показывающая стабильную среду.
Коловратка вида Brachionus plicatilis — активно развивающийся организм, характеризует относительно чистую и богатую кислородом воду.
Эти наблюдения позволяют сделать вывод о высоком биологическом разнообразии, характерном для незагрязнённых водоёмов.
ВЫВОДЫ
Проведённое исследование показало, что вода озера Торфянка обладает высоким качеством и соответствует критериям экологически чистого водоёма.
Наличие широкого спектра простейших организмов подтверждает наше предположение о связи биологического разнообразия и уровня загрязнённости водоёма.
Таким образом, гипотеза подтвердилась: большое количество видов простейших действительно свидетельствует о хорошем экологическом состоянии озера.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Следовательно, вода озера Торфянка пригодна для безопасной эксплуатации человеком, включая возможность плавания и отдыха. Однако важно помнить о сохранении чистоты окружающей среды и соблюдать установленные природоохранительные нормы, чтобы сохранить высокое качество озёрной системы.
Список литературы
1https://korolevriamo.ru/articles/stati/prudy-i-ozera-v-koroleve-cherepahi-ogari-i-edinstvennyj-v-gorode-plyazh/
2 «Энциклопедия «Биология» (с иллюстрациями)», издательство РОСМЭН, 2008 г.
3 Учебник «Биология», 6 кл., издательство Просвещение, 2024 г.
4 Учебник «Биология», 5 кл., издательство Просвещение, 2022 г.