IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ИССЛЕДОВАНИЕ ЧИСТОТЫ ВОДЫ В ООПТ «УТИНОЕ БОЛОТО» МЕТОДОМ САПРОБНОСТИ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Актуальность. Особо охраняемая природная территория – охраняемый природный ландшафт «Утиное болото» (далее ООПТ «Утиное болото») была создана по инициативе горожан в 2009 году, это деградированная азональная экосистема, природно-антропогенное образование, имеет статус ООПТ местного значения [5]. Утиное болото является местом гнездования обыкновенной кряквы (Anas platyrhynchos), в 2013 г. там наблюдалось около 12 выводков с 2 - 6 птенцами [6; 7].
Как указывают С. А. Бузмаков и П. Ю. Санников [4], территории ООПТ г. Перми мало изучены, за редким исключением, и наша работа вносит вклад в исследование данного вопроса.
Новизна. Впервые исследуется чистота воды в ООПТ «Утиное болото» методом сапробности.
Цель - исследовать чистоту воды в ООПТ «Утиное болото» методом сапробности.
Задачи:
Исследовать видовой состав перифитона на стеклах обрастания.
Проанализировать полученные данные и сделать выводы о чистоте воды.
Предложить меры по очистке водоема.
ООПТ «Утиное болото» представляет собой природно-антропогенное образование, расположенное на правом берегу р. Камы, в Кировском районе г. Перми и занимает площадь 11,83 га. Это уникальный и очень интересный объект по происхождению и роли в экосистеме: в районе кинотеатра «Рубин» вследствие нарушения гидрологического режима территории сформировалось болото низинного типа. Рельеф поверхности выровненный, абсолютные высоты над уровнем моря изменяются от 107,1 м до 107,4 м. Почвы болотные, перегнойно-глеевые, торфяники среднемощные низинные. С 80-х годов XX столетия здесь ежегодно гнездятся утки-кряквы [7].
Метод сапробности относится к одному из многочисленных методов биоиндикации, т.е. определения состояния экосистемы с помощью живых организмов. Биоиндикация получила широкое распространение в настоящий момент, т.к. имеет ряд преимуществ по сравнению с методами определения физико-химических параметров окружающей среды, хотя и не заменяет их: во-первых, методы биоиндикации дешевы и просты – не требуется дорогих реактивов и сложных операций, во-вторых, организмы реагируют на всю совокупность факторов среды, таким образом, мы можем наблюдать и оценивать действие суммы факторов в данной точке экосистемы [8].
Принцип метода сапробности состоит во взаимосвязи организмов со средой обитания. С одной стороны, понятие сапробности приближается к понятию эвтрофикации, т.к. содержит трофическую характеристику, а с другой стороны, сапробность приближается к токсичности или загрязненности воды, поскольку показывает действие отрицательных факторов в среде, когда органика разлагается, и наблюдается дефицит или отсутствие кислорода. Следовательно, понятие сапробности характеризует качество воды [3]. По мере повышения загрязнения водоема повышается и его сапробность.
Разные организмы в природе предъявляют разные требования к качеству воды с одной стороны, и количеству и характеру корма в ней, с другой стороны. Таким образом, в природе есть организмы, приспособленные к условиям повышенного содержания органики, малого количества кислорода – это организмы полисапробной зоны, её индикаторы. Было замечено, что полисапробные организмы обычно лучше переносят и химические загрязнения (например, ядохимикатами или тяжелыми металлами), а также повышенную температуру и минерализацию воды. Это дает возможность применять сапробность и для оценки промышленных загрязнений водоемов.
Всего выделяют 5 зон сапробности: от чистого к загрязненному водоёму: ксеносапробные → олигосапробные → бета-мезасапробные → альфа-мезосапробные → полисапробные [8].
Объект и методы исследованияСбор материала проводился 14 октября 2017г., температура воды в болоте составила 3,2 °С, температура воздуха была 12,7 °С выше ноля, ясно [9].
Объектом исследования послужили стекла обрастания перифитоном, находившиеся в воде длительное время (от одного месяца и более). Стекла были извлечены из воды, помещены в термос и перенесены в лабораторию для дальнейшего изучения. При единичном обследовании можно ограничиться рассмотрением наиболее типичных сообществ, например, в малых водостоках исследуют перифитон, что применимо и в нашем случае [3].
Для количественного учета просматривали 50 полей зрения на 10 препаратах с помощью микроскопа марки «Биомед» с увеличением 10х40. Состав перифитона определяли с помощью краткого определителя родов водорослей [1]. Для определения сапробности использовали метод Пантле и Бука в модификации Сладечека [2]. Данный метод учитывает относительную частоту встречаемости (обилие) гидробионтов h и их индикаторную значимость s(сапробную валентность). Индикаторную значимость s и зону сапробности определяют для каждого вида по спискам сапробных организмов [2; 3]. Обе величины (h и s) входят в формулу для вычисления индекса сапробности:
где S – сапробная валентность, h – частота встречаемости организмов в сообществе.
Данные, полученные в ходе исследования, использовали для вычисления индекса сапробности.
Результаты и обсуждениеЦвет воды в болоте при заборе стёкол был желтоватым, в воде была видна невооруженным глазом взвесь мелких частиц ила, явно чувствовался сильный запах гниения.
В результате исследований были обнаружены 8 родов микроорганизмов, составлявших перифитон болота (табл. 1). Наиболее часто в поле зрения встречались прикрепленные инфузории Vorticella sp., обитающие преимущественно в полисапробной зоне, сине-зеленая прокариотическая водоросль Oscillatoria sp., предпочитающая альфа-сапробную зонуи представитель эвгленовых Euglena sp., обитатель полисапробной зоны(рис. 1, 2).
Таблица 1
Видовой состав перифитона на стеклах обрастания, сапробная валентность и обилие (частота встречаемости) организмов
|
Организмы перифитона, род |
S, сапробная валентность |
h, обилие (частота встречаемости) |
Sxh |
|
Euglena sp. |
4 |
2 |
8 |
|
Oscillatoria sp. |
3 |
3 |
9 |
|
Cymbella sp. |
1 |
1 |
1 |
|
Melosira sp. |
2 |
1 |
2 |
|
Navicula sp. |
3 |
1 |
3 |
|
Pinnularia |
2 |
1 |
2 |
|
Volvox sp. |
2 |
1 |
2 |
|
Vorticella sp. |
4 |
9 |
36 |
|
∑ h=18 |
∑(Sxh)=63 |
||
Рисунок 1. Oscillatoria sp. на предметном стекле
Рисунок 2. Инфузория Vorticella sp.
Индекс сапробности (IndS), таким образом, составил 3,5 балла, следовательно, вода в водоеме характеризуется как загрязненная, а сам водоём относится к 4 классу качества водоёма [3].
В ходе исследования нами были предложены меры по очищению водоёма:
Убирать бытовой мусор, оставляемый отдыхающими.
Пропагандировать ответственное отношение к природе среди сверстников, знакомых, т.е. не мусорить, соблюдать природоохранный режим ООПТ.
Не кормить уток хлебом: кормление уток хлебом не только расхолаживает самих уток и притупляет у них инстинкт поиска пищи, но и загрязняет сам водоем органикой, в результате происходят активное гниение и потребление кислорода, создаются анаэробные условия, в которых могут выжить только наиболее устойчивые виды организмов.
В ходе исследования было выявлено 8 родов микроорганизмов, составлявших перифитон болота.
Вода в ООПТ «Утиное болото» является загрязненной (индекс сапробности составил 3,5 балла).
Утиное болото относится к 4 классу качества водоёма.
ООПТ «Утиное болото» испытывает антропогенную нагрузку, является антропогенно-природным уникальным объектом, нуждается в охране и изучении.
О. В. Анисимова, М. А. Гололобова. Краткий определитель родов водорослей. Учебное пособие / Ред. В. М. Гаврилов. М., 2006. 159 с.
Баринова С. С., Медведева Л. А. Атлас водорослей – индикаторов сапробности (российский Дальний Восток). Владивосток: Дальнаука. 1996. 364 с.
Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование / Ред. О.П. Мелехова, Е.И. Сарапульцева. М.: Академия. 2010. 288 с.
Бузмаков С. А., Санников П. Ю. Перспективы создания сети особо охраняемых природных территорий г. Перми // Вестник Удмуртского университета. Серия «Биология. Науки о Земле». 2012. №3. С.14-22
Бузмаков С. А. Антропогенная трансформация природной среды // Географический вестник. 2012. №4 (23). С.46-50
Воронов Г. А. Позвоночные животные, обитающие на особо охраняемых природных территориях г. Перми // Географический вестник. 2013. №3 (26). С.88-94
Публичный паспорт охраняемого природного ландшафта местного значения «Утиное болото»: [сайт]. URL: http://www.prirodaperm.ru
Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем / под ред. проф. В. А. Абакумова. СПб.: Гидрометеоиздат. 1992.
Справочно-информационный портал "Погода и климат" // pogodaiklimat.ru: 2004 - 2017. URL: http://www.pogodaiklimat.ru/ weather.php?id=28224&bday=14&fday=14&amonth=10&ayear=2017 (дата обращения: 29.11.2017).