V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Невидимые обитатели болота

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Суворова М.Н. 1

---

1МБОУ СОШ №11, 9 класс

Титова Е.А. 1Ушакова М.Б. 1

---

1МБОУ СОШ №11

Работа в формате PDF

746.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Глава I. Введение

В окрестностях нашего поселка есть болота. Они спрятались среди старого соснового леса. Болото – это участок земной поверхности, постоянно или большую часть года насыщенный водой и покрытый специфической болотной растительностью. Общая площадь болот в мире 350 млн. га. На территории нашей страны сосредоточено около ¾ площадь мировых болот. В Мурманской области болота занимают 37% общей площади.

Болото представляет собой сформированный в течение многих веков природный комплекс. Неотъемлемые части болота — вода, торф, особые виды растений и связанные с ними виды животных. Если исчезнет хотя бы одна составляющая часть этого комплекса, то исчезнет и само болото. Из-за столь тесных взаимосвязей этих компонентов болота являются одними из самых сложных и уязвимых типов экосистем.

Актуальность: Болото важно сохранить, как уникальную экосистему в устройстве биосферы планеты. Это приведет и к сохранению биоразнообразия нашей местности.

Решили провести изучение болота и начали исследование с изучения мелких организмов, населяющих небольшие водоемы на территории болота.

Проблема: Нерациональное использование болот, которые являются местом обитания для живых организмов.

Новизнаисследования в том, что на территории Печенгского района не проводилось изучение водных организмов в водоемах болот.

Гипотеза: Многообразие организмов в воде зависит от особенностей водоемов болота.

Цель работы: Изучить видовой состав организмов – обитателей водоемов, являющихся составной частью природной экосистемы – болота.

Задачи:

изучить имеющуюся литературу по данной теме;

описать водоемы, находящиеся на территории болота;

собрать пробы воды из исследуемых водоемов;

освоить технику работы с цифровым микроскопом, осуществить фотосъемку живых объектов;

провести наблюдения за обнаруженными организмами;

систематизировать и классифицировать живые организмы;

оценить численность представителей разных классов в пробах воды всех болотных водоемов;

отследить сезонную динамику изменения численности особей;

исследовать качество воды, используя методы органолептического и химического анализа.

Предмет исследования: влияние состояния водоемов болота на многообразие организмов.

Объект: организмы водоема, как часть экосистемы болота.

Методы исследования: информационно-познавательный; исследовательский; лабораторно-аналитический; сравнительный; измерения.

1. «Микроорганизмы водоема»

По локализации в водоеме все найденные виды можно разделить на три группы: планктонные, бентосные и перифитонные виды.

Планктон - это разнородные, в основном, мелкие организмы, населяющие толщу воды водоемов.Планктон изучаемых нами болот составляют бактерии, водоросли, инфузории, коловратки, ракообразные. К бентосу относятся обитатели дна водоема, такие, как инфузории, корненожки, коловратки, нематоды, тихоходки. Перифитон – сообщество водных организмов, которые поселяются на различных предметах и на живых телах в воде (водоросли, инфузории).

БАКТЕРИИ- группа прокариотных микроорганизмов, одноклеточные.

По форме клеток они могут быть шаровидными (кокки), палочковидными (бациллы), извитыми (вибрионы, спириллы, спирохеты) [6, с.30].

1.2. ВОДОРОСЛИ- автотрофные растения, в их клетках присутствуют различные модификации хлорофилла и другие пигменты, обеспечивающие фотосинтез. Отдел Зеленые водоросли. Хлорелла(Сhlorella) – одноклеточная водоросль, ее мелкие шаровидные клетки видны только с помощью микроскопа. Снаружи клетка покрыта оболочкой, под которой находится цитоплазма с ядром, а в цитоплазме – зеленый хроматофор [6, с.56]. Улотрикс(Ulothrix)(см. Прил.5) имеет слоевище в виде нитей, которые состоят из коротких клеток. В цитоплазме каждой из них расположены ядро и хроматофор в виде незамкнутого кольца [6, с.58]. Клостериум(Closterium) (см. Прил.5) представляет собой одиночные клетки, суживающиеся к концам, без перетяжки посередине, прямые или дуговидно изогнутые. Спирогира (Spirogyra) (см. Прил.5) имеет вытянутые клетки покрытые слизью. Внутри клеток – хроматофоры в виде спирально закрученных лент [6, с.58]. Отдел Сине-зеленые водоросли. Глеокапса(Gloeocapsa) (см. Прил.5) имеет шаровидные клетки, одетые слизистой оберткой, одиночные или чаще в небольших колониях [4, с. 236]. Отдел Диатомовые водоросли. Пиннулярия(Pinnularia) (см. Прил.5) имеет таллом, поверхностная оболочка которого пропитана кремнеземом и состоит из двух створок, надвигающихся одна на другую. В цитоплазме клетки имеются ядро и хроматофоры, содержащие зеленый хлорофилл и бурый диатомин.

1.3. ПРОСТЕЙШИЕ являются организмами, тело которых по строению соответствует одной клетке, но иногда объединенных в многоклеточные колонии организмов. Размеры тела большинства простейших микроскопические [3, с.65]. Тип Саркожгутиковые. Класс Саркодовые (Sarcodina) (см. Прил.5). К данному классу относятся одноклеточные животные, которым свойственна непостоянная форма тела. Это связано с образованием ложноножек, служащих для передвижения и захвата пищи [2, с.23]. Класс растительные жгутиконосцы (Phytomastigophorea) (см. Прил.5). Они обычно содержат хлорофилл и другие пигменты, способны к фотосинтезу и являются автотрофами. У некоторых видов хлорофилл утерян, и они перешли к гетеротрофному питанию. Нередко встречаются колониальные виды. Жгутиконосцы имеют жгуты, выполняющие локомоторную функцию. Количество их варьирует и может быть постоянно[2, с.46].

Тип Инфузории. Класс Ресничные инфузории (Ciliata) (см. Прил.5). Инфузории - одноклеточные организмы, которые передвигаются с помощью ресничек [5, с.46]. У инфузорий разных видов разнообразная форма тела, но чаще удлиненная, обтекаемая. Для них характерно наличие не менее двух разных по размеру ядер - большого (макронуклеус) и малого (микронуклеус), выполняющих различные функции [6, с.72].

1.4. МНОГОКЛЕТОЧНЫЕ ЖИВОТНЫЕ. Тип Круглые черви. Класс Нематоды (Nematoda) (см. Прил.5). Тело тонкое нечленистое, цилиндрическое, вытянутое в длину и заостренное на концах. Свободноживущие нематоды (см. Прил.5) очень мелки: от 0,05 до 50 мм. Класс Коловратки (Rotatoria) (см. Прил.5).Это своеобразная группа в основном пресноводных микроскопических животных, выделенная в добавочный класс типа [3, с. 428]. Тело коловраток обычно подразделяется на головной, туловищный и ножной отделы. На передней части головы всегда находится коловращательный аппарат – специфический орган коловраток, выполняющий одновременно функцию движения и питания [5, с. 98].Класс Гастротрихи (Gastrotricha) (см. Прил.5) - наименее изученная группа водных беспозвоночных. Форма тела несколько уплощенная червеобразная или бутылевидная с расширенной головной частью, более узкой «шеей» и широким «туловищем». На брюшной стороне расположены органы движения – реснички. На заднем конце большинство видов имеет хвостовую вилочку [2, с. 208].

Тип Членистоногие. Класс Ракообразные (Crustacea) (см. Прил.5). Животные с сегментированным телом, одетым хитиновой кутикулой и членистыми конечностями [2, с. 292].

КлассТихоходки (Tardigrada) (см. Прил.5). Небольшая группа очень мелких животных неясного систематического положения. Тело у тихоходок имеет размер 0,1—1,5 мм, полупрозрачное, из четырех сегментов и головы. Снабжено 4 парами коротких и толстых ног с 4—8 длинными щетинковидными коготками на конце, причем последняя пара ног направлена назад [8].

Глава II. Практическое исследование

Материалы, методы и район исследований

Исследование проводилось с сентября по октябрь 2014 года; с мая по сентябрь 2015 года на территории болота в окрестностях поселка Раякоски. Мы выбрали четыре водоема, которые находятся рядом со школой.

По видовому составу растений, которые окружают водоемы, мы определили, что все водоемы находятся на территории верхового болота.

Верховое болото – это болото с бедным минеральным питанием. Оно формируется в условиях застаивания поверхностных вод на плоских понижениях водоразделов, подстилаемых водонепроницаемыми породами [1, с.13]. При изучении верхового болота были проведены исследования представителей растительного и животного мира, обитающих в воде. Брали пробу в прибрежной части и с донных отложений водоема в пластиковые сосуды объемом 50 мл. Время отбора 16:00 МСК. В толще воды всего было взято 15 проб из каждого водоема, а также образцы донных отложений в количестве 8 проб.

Провели качественную обработку проб. Исследовали по очереди образцы воды. Каплю пробы рассмотрели на предметном стекле сначала на малом увеличении микроскопа (Микромед школьный 40х – 1024х) (окуляр – 10, объектив – 4), потом отдельные организмы рассмотрели под большим увеличением (окуляр – 16, объектив – 40). Фотографировали живые объекты с помощью цифрового окуляра. Определение провели при помощи «Определителя пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР», 1977 г.

Задача количественной обработки - оценка численности различных видов. Подсчитали число особей каждого вида инфузорий в пробе воды водоема № 3 (см. таблица 2), число особей каждого класса в пробах воды четырех водоемов (см. таблица 3). Пробу внесли в камеру Горяева, которую изготовили самостоятельно – взяли пластмассовую (одноразовую) чашку Петри и расчертили на ней сетку со стороной квадрата 1,7 мм (так как рассматривали с помощью микроскопа на увеличении 40). Квадраты пронумеровали, надписывая номера с обратной стороны. Камеру с вылитой в нее пробой поместили под микроскоп, подсчитали число особей каждой формы в 9 квадратах и вычислили среднее значение для одного квадрата. Общее число особей данной формы в просмотренном образце определили, умножая полученное число на площадь дна камеры [8].

Результаты исследования и обсуждение

В болотной воде мы обнаружили различных представителей типа Простейшие, Круглые черви, Членистоногие. Полученные результаты внесли в таблицу.

Таблица 1

Разнообразие планктона и бентоса в пробах

Стилонихия митилюс, Эуплотес пателла, Вортицелла конваллярия, Парамеция хвостатая, Колепс хиртус, Спиростомум минус, Голофрия сулката устойчивы к колебаниям температуры, поэтому встречаются и имеют высокую численность в различные сезоны года, были обнаружены в пробах воды всех болотных водоемов в сентябре, октябре 2014.

Виды, которые обнаружены в 2015 году, неустойчивы к колебания температуры, поэтому для них отмечены низкие показатели численности в более холодное время. Высокую численность некоторые из этих видов имеют только в середине лета.

К группе перифитонных видов относится Вортицелла конваллярия. Типичным бентосным видом является Спиростомум минус. Типично планктонные организмы - Парамеция хвостатая, Парамеция золотистая, Парамеция бурсария, Прородон круглый. В зависимости от температурного режима водоема и времени суток представители инфузорий могут находиться как в планктоне, так и бентосе, совершая суточные миграции. Основной фактор таких миграций трофический, поэтому трудно провести границу между бентосными и планктонными видами.

В четырех обследованных водоемах в качестве доминирующих отмечены растительные жгутиконосцы и ресничные инфузории. Было обнаружено: 16 видов ресничных инфузорий, относящихся к 12 родам; 4 вида растительных жгутиконосцев; 2 вида коловраток; 2 вида саркодовых. В работе уделяли особое внимание инфузориям, так как они многочисленны и представлены большим количеством видов. Представители растительных жгутиконосцев, обнаруженных в пробах, определены не в полном объеме, планируем работать над этим в дальнейшем.

Видовые составы инфузорий обследованных водоемов различны (см. Прил.1). Наибольшее число видов зарегистрировано для водоема № 3 - 10 видов (63% от общего количества отмеченных видов). В других водоемах число видов варьирует от 3 до 9. По видовому разнообразию лидирует род Инфузории – 4 вида, род Стентор – 2 вида, для остальных родов отмечено по 1 виду. Во всех водоемах встречены особи 3 видов: Парамеция хвостатая, Вортицелла конваллярия, Колепс хиртус.

Динамика численности ресничных инфузорий показана на примере доминантных видов (см. Прил. 2).

Так как в третьем водоеме наблюдалась многочисленность организмов, отличающихся друг от друга по размерам, по форме, по активности и движению, составили отдельную таблицу.

Таблица 2

Видовой состав и средняя численность особей в пробах водоема №3

Весенние вспышки увеличения в водоеме № 3 численности видов Парамеция хвостатая, Голофрия сулката, Вортицелла конваллярия могут быть связаны с относительно небольшой глубиной данного водоема, что способствует быстрому прогреву воды, а также накоплению органического вещества, так как вода непроточная. Понижение количества особей видов, входящих в состав планктона, в июне связано с тем, что накануне и в день взятия проб шли дожди. Уровень воды в водоеме повысился, над органическим слоем, который занимает 70% глубины водоема, накопилась вода, концентрация организмов стала меньше. Численность вида Спиростомум минус увеличилась по сравнению с планктонными видами, так как он входит в состав бентоса и был обнаружен в донных отложениях водоема, его количество не зависит от объема воды. В сентябре наблюдается минимум особей, что связано с общими закономерностями сезонной динамики численности. В сентябре наблюдается обильное накопление в водоеме органических веществ, практически нет свободной воды, в связи с этим в пробах встречаются только те виды, которые могут обитать в большом количестве органики.

Таблица 3

Количество особей в пробах исследуемых водоемов

Во всех водоемах обнаружены растительные жгутиконосцы, инфузории, коловратки, саркодовые. В пробах 1 и 4 водоемов наблюдали ракообразных: циклопов и цериодафний. В пробах 3 водоема - самое большое многообразие организмов. В мае в пробах 1, 2, 4 водоемов инфузорий меньше, чем в 3-ем. Температура воздуха в мае составляла в среднем 14 ºС (см. Прил. 3). 3-ий водоем находится на открытой местности, поэтому нагревание поверхности воды происходит быстрее, и организмы поднимаются в верхний слой.

В июнесредняя температура воздуха была выше, чем в мае, вода нагрелась, иво всех водоемах численность особей повысилась, кроме 3-его. В июне в водоеме № 2 наблюдается резкое увеличение инфузорий, 96 % численности – сувойки.

В сентябре организмов обнаружено меньше, чем в июне, так как средняя температура воздуха была ниже. Но в водоеме № 2 наблюдали рост числа жгутиконосцев, предположительно, их составляли виды устойчивые к колебаниям температуры. Среди водоемов больше всего организмов обнаружено во втором, так как температура воды в этом водоеме выше, чем в остальных. Наблюдали обилие бактерий, а они являются пищей для простейших.

Коловраток в 2014 году было больше в водоеме № 3, а 2015 году они были только в водоеме № 1. Это объясняется нахождением в воде водоема № 3 большого количества растительных остатков, вследствие чего происходит уменьшение концентрации кислорода в воде. Это является ограничивающим фактором для их размножения.

Сравнивая сентябрь 2014 и 2015 года, подвели итог: общая численность организмов была больше в 2015 году, так как температура воздуха была выше в 2 раза.

Во время взятия проб провели анализ воды водоемов верхового болота по органолептическим и рН показателям (см. Прил. 4). По сравнению с 2014 годом в воде 3 водоема взвешенных частиц стало больше в 11 раз, что объясняется обилием растительных и животных организмов. В 1 и 2 водоемах количество частиц увеличилось незначительно, а в 4 – уменьшилось. Цвет природной воды 3 водоема обусловлен наличием в ней гуминовых кислот, соединений железа, разложением остатков растений. Во всех пробах, кроме 1, среда воды слабокислая. В 1 водоеме – нейтральная. Предполагаем, слабокислая среда болотной воды связана с тем, что пополнение воды происходит за счет атмосферных осадков. Кислотность воды меняется из-за химических процессов в болотной воде. Запахи в воде могут появиться в результате развития некоторых водорослей, а также за счет разложения органического вещества.

Глава III. Заключение

Многообразие организмов в воде зависит от особенностей водоема (температуры воды, размера, количества взвешенных частиц, рН).

В четырех обследованных водоемах в качестве доминирующих отмечены растительные жгутиконосцы и ресничные инфузории. Видовые составы инфузорий различны. Наибольшее число видов зарегистрировано для водоема № 3. По видовому разнообразию лидирует род Парамеция.

В 3, 4 водоемах в среднем температура выше, чем в остальных, но в 4 водоеме организмов всегда обнаруживали меньше. Это связано с большим размером водоема и как следствие, меньшей концентрацией организмов. Водоемы с меньшими размерами прогреваются сильнее и организмов в них обнаружено больше.

В 3 водоеме обнаружено наибольшее количество взвешенных частиц органического вещества, которые являются питанием для организмов, поэтому наблюдали обилие и многообразие организмов.

По показателю рН выяснили, что в 2, 3, 4 водоемах вода кислая. Сильное влияние на реакцию воды оказывают сфагновые мхи, содержащие большое количество органических кислот. Инфузории и жгутиконосцы были обнаружены в воде с разным значением рН.

Сравнивая сентябрь 2014 и 2015 года, подвели итог: общая численность организмов была больше в 2015 году, так как температура воздуха была выше.

Список литературы и источников

Денисенков В. П. Основы болотоведения. СПб.: Изд-во Петербург. ун-та, 2000. - 224 с.

Догель В. А. Зоология беспозвоночных: Учебник для ун-тов. М.: Высшая школа, 1981. - 606 с.

Зенкевич Л.А. Жизнь животных. Т. 1. М.: Просвещение, 1968. - 628 с.

Киселев И.А., Курсанов Л.И. Определитель низших растений Т. 2. М.: Советская наука, 1953. - 312 с.

Кутикова Л. А., Старобогатов Я. И. Определитель беспозвоночных Европейской части СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 258 с.

Пасечник В.В. Биология. 6 кл. Бактерии, грибы, растения: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. М.: Дрофа, 2000. - 272 с.

Цалолихина С. Я. Определитель пресноводных беспозвоночных России. Т. 1. СПб., 1994. - 202 с.

http://bio.1september.ru

Фотографии микроорганизмов выполнила Суворова Мария.

Приложение 1. Видовой состав и размещение инфузорий по водоемам

Приложение 2. Видовой состав и средняя численность видов инфузорий

Приложение 3. Среднее значение температура воздуха и воды за месяц

Приложение 4. Результаты органолептического и рН анализа проб воды

В 2014 году измерения проводились с помощью индикатора, в 2015 – кондуктометром.

Приложение 5. Организмы водоемов болота

Рис. 1. Улотрикс Рис. 2. Клостериум Рис. 3. Спирогира

Рис. 4. Глеокапса Рис. 5.Пиннулярия Рис. 6. Солнечник

Рис. 7. Эвглена зеленая Рис. 8. Растительные Рис. 9. Вортицелла

жгутиконосцы конваллярия

Рис.10. Спиростомум минус Рис.11. Эуплотес пателла Рис.12. Окситриха

Рис. 13. Стромбидиум вириди Рис.14. Метопус ес Рис.15. Парамеция хвостатая

Рис.16. Парамеция золотистая Рис.17. Стентор роезели Рис.18. Стентор полиморфус

Рис. 19. Филодина Рис. 20. Брахионус Рис. 21. Гастротрихия

розеола рубенс

Рис. 22.Циклоп Рис. 23. Цериодафния Рис. 24. Тихоходка

Рис. 25. Нематода