V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Гидробионты – индикаторы качества воды

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Пахомова  Д.А. 1

---

1Муниципальное Автономное Общеобразовательное учреждение «Средняя школа №19» имени И.П.Мытарева

Абдулганиева  С.С. 1Неверова  Н.Ф. 1

---

1Муниципальное Автономное Общеобразовательное учреждение «Средняя школа №19» имени И.П.Мытарева

Работа в формате PDF

648.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

В природе вода играет важнейшую роль. Значение круговорота воды в природе огромно. Именно этот процесс позволяет животным и растениям получать столь необходимую для их жизни и существования влагу.

Моря и океаны, реки и озера — все водоемы играют важнейшую роль в создании климата той или иной местности. А высокая теплоемкость воды обеспечивает комфортный температурный режим на нашей планете.

Вода играет одну из ключевых ролей в процессе фотосинтеза. Не будь воды, растения не могли бы перерабатывать углекислый газ в кислород, а значит - воздух был бы непригоден для дыхания.

Проблема чистой воды и охраны водных экосистем становятся все более значимыми по мере усиления воздействия человека на природу.

Мы, юные исследователи природы родного края, группа «Эврика» (объединение ребят МБОУ СШ №17 и МАОУ СШ №19), решили провести исследовательскую работу по организмам, обитающих в водоёмах, расположенных в реке Мелекесска. Определить видовой состав гидробионтов и определить их роль в жизни водоёма.

Актуальность: гидробионты являются естественными индикаторами загрязненности водоема, важно определить их видовой состав и роль жизнедеятельности в данных водоемах.

Объект исследования: водоемы реки Мелекесска(рис. 1).

Предмет исследование – видовой состав гидробионтов и определения их роли в жизни водоёмов реки Мелекесска.

Цель исследования - изучение гидробионтов и определение экологическогосостояния исследуемых водоёмов.

Задачи:

- изучить литературу о гидробионтах, их роли в природе;

- изучить методы определения качества воды с использованием живых организмов;

- исследовать гидробионты исследуемых водоёмов;

- определить видовой состав исследуемых организмов;

- провести анализ качества воды исследуемых водоёмов с помощью гидробионтов-биоиндикаторов;

- определить экологическое состояние исследуемых водоемов

ГЛАВА 1.ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Понятие о гидробионтах

Гидробиология — наука о жизни и биологических процессах в воде.

Гидробионт (лат.Hydrobiontes; от др.-греч. ὕδωρ — вода + бионт) — организм, приспособленный к обитанию в водной среде (биотопе). Гидробионтами (водными организмами) являются, например, рыбы, губки, стрекающие, иглокожие, большая часть ракообразных и моллюсков. [1]

Гидробионты — морские и пресноводные организмы, постоянно обитающие в водной среде. К гидробионтам также относятся организмы, живущие в воде часть жизненного цикла, например, большинство представителей земноводных, комары, стрекозы и др. Существуют морские и пресноводные гидробионты, а также живущие в естественной или искусственной среде.[1]

Разнообразие гидробионтов:1.Пелагические организмы — растения или животные, обитающие в толще или на поверхности воды. Нейстон — совокупность микроорганизмов, живущих у поверхностной плёнки воды на границе водной и воздушной сред.

2.Плейстон — растительные или животные организмы, обитающие на поверхности воды, или полупогруженные в воду.

3.Реофилы — животные, приспособившиеся к обитанию в текущих водах.

4.Нектон — совокупность водных активно плавающих организмов, способных противостоять силе течения.

5.Планктон — разнородные, в основном мелкие организмы, свободно дрейфующие в толще воды и не способные сопротивляться течению.

6.Бентос — совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте дна водоёмов.[1]

Значение гидробионтов в природе велико.

Среди животных-гидробионтов есть организмы с различным типом питания, но особую роль играют фильтраторы, которые прогоняют через систему специальных микропористых структур (сеточек или сит) значительный объем воды и извлекают из него организмы планктона и частицы мертвого органического вещества. Их способность к очищению воды очень велика. Многие виды дафний в пересчете на одну особь за сутки способны очистить до 1,5 л воды. Фильтрационный тип питания очень экономичен, так как не требует затрат энергии на поиск пищи.[2]В пресных водах активные биофильтраторы - перловица, беззубка, дафнии и другие беспозвоночные. Большую роль в процессах самоочищения загрязненных вод играют прибрежно-водные растения. К ним относятся: ряска трехдольная, камыш озерный, кубышка желтая, водокрас лягушачий, тростник обыкновенный, кувшинка белоснежная, рогоз широколистный, рдест плавающий, роголистник погруженный, элодея. Гидробионты выполняют рольбиологических индикаторов качества водной среды, тем самым определяя экологическое состояние водоёма.[3]

1.2Методы биоиндикации

Среди методов гидробиологического анализа экологического состояния водных объектов метод биоиндикации занимает одно из важнейших мест. Он основан на способности отдельных видов обитателейводоёмов - биоиндикаторов - показывать своим развитием и существованием в воде на ее степень загрязнения, они отражают сложившиеся в водоеме условия среды. Видовой состав и численность обитателей водоема зависят от свойств воды.[4]

Биоиндикация качества воды с использованием ряски

В качестве индикаторов загрязнения воды органическими веществами используется ряска, позволяющая по количеству здоровых и поврежденных щитков, особей ряски оценить степень органического загрязнения.[4]

Таблица экспресс-оценки качества воды по ряске.

В верхней строке, первый показатель (число щитков/ число особей).

В столбце слева, процент поврежденных щитков.

На пересечении столбца и строчки в клетке будет стоять какая-то цифра. Это и есть степень чистоты воды:

очень чистая

чистая

умеренно загрязненная

загрязненная

грязная.

Таблица 1

С помощью данного метода можно получить разные значения класса чистоты воды в разных водоемах или даже в разных местах одного водоем.[5]Биоиндикация качества воды по животному населению (индекс Майера)

Среди гидробионтов наиболее удачным и надёжным биоиндикатором являются водные животные, особенно беспозвоночные (это связано с их продолжительностью жизненного цикла и оседлым образом жизни). Основу пресноводных беспозвоночных гидробионтов составляют личинки насекомых, которые, по сравнению с другими гидробионтами, отличаютсяповышенной чувствительностью к токсическим воздействиям и другим изменениям среды.[5]

Чистые водоемы заселяют пресноводные моллюски, личинки веснянок, поденок, вислокрылок и ручейников, бокоплавы. Они не выносят загрязнения и быстро исчезают из водоема, как только в него попадают сточные воды.

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

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

Метод основан на том, что различные группы водных беспозвоночных приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности.[6]

Таблица 2

Количество найденных групп из первого раздела необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела — на 2, а из третьего — на 1. Получившиеся цифры складывают: Х*3 + Y*2 +Z*1 = S

По значению суммы S (в баллах) оценивают степень загрязненности водоема:

- более 22 баллов — водоем очень чистый и имеет 1 класс качества;

- 17-21 баллов — водоём чистый, имеет 2 класс качества;

- 11-16 баллов — умеренная загрязненность водоема, 3 класс качества;

- менее 11 — водоем грязный, 4 -7 класс качества. [7]

Если проводить исследования качества воды регулярно в течение какого-то времени и сравнивать полученные результаты, то с использованием этих методов можно определить, в какую сторону изменяется состояние пруда.

Глава 2. Характеристика природных условий района исследования

Димитровград (до 1972 года Мелекесс) — город в Ульяновской области России. Расположен на левом берегу Куйбышевского водохранилища при впадении в него реки Большой Черемшан.Экологический каркас Димитровграда складывается из трёх основных элементов: доминирующие элементы природного ландшафта (Куйбышевское водохранилище, река Мелекесска, река Большой Черемшан).

Первые поселения в районе современного города появились во второй половине XVII века, когда началось заселение земель между Волгой и Черемшаном. Оно было связано со строительством первой Закамской укреплённой линии, создававшейся по приказу Алексея Михайловича для защиты закамских и заволжских жителей от набегов калмыков, киргизов и башкир. В 1656 году на Закамскую линию принудительно переселяются жители челнинской общины крестьян из Елабужского уезда Вятской губернии во главе с Фёдором Поповым (в том числе и жители небольшой татарской деревушки Мелекес). Переходя на новые места, вынужденные переселенцы принесли названия родных мест. Так появляются речка Мелекесска, Русский Мелекесс и деревняМелекесс.

Мелекесска (Мелекесс) - малая река - протекает по Мелекесскому району Ульяновской области (Димитровград). Впадает в Черемшанский залив (Куйбышевское водохранилище - правый берег) в 52 км от устья. Длина водотока - 16 км. Водосборная площадь - 107 кв. км.

На реке находятся 5 прудов:

Пруд в районе поселка Русский Мелекесс.

Лебединый пруд(в зоне леса)

Верхний пруд (в черте города).

Марков пруд (в черте города).

Нижний пруд (в черте города).

Исследуемый пруд (Лебединый пруд) находится между городом Димитровградом и поселком Дачный в районеДимитровградскогомясокомбината.Левый берег пруда прилегает к жилым домам, проходящая рядом автотрасса, ограждена сосновым бором шириной 320м.

Длина пруда -779,96м.,

Ширина - 262,71м.

Исследуемый пруд Верхний, находиться в черте города (район Химмаша).

Длина пруда -834 м.

Ширина - 120м (самое широкое место).

Климат территории, на которой расположен город Димитровград, умеренно-континентальный с отчётливо выраженными сезонами года. Снежный покров устанавливается в середине ноября, самый холодный месяц года — январь. Зима длится до середины марта, летняя погода наступает в середине мая. Средняя температура января −13°C, июля — + 21°C, количество осадков — 300 мм в год. Вегетационный период длится около 180 дней.

Среднегодовая температура воздуха — 4,8°C.

Относительная влажность воздуха — 68,8%.

Средняя скорость ветра — 3,8 м/с.

Глава 3. Результаты исследования

3.1Знакомство с гидробионтами

В результате проводимой работы определили гидробионты, обитающие в прудах Лебединый и Верхний.

Тип: Кольчатые черви

Класс: Поясковые

Подкласс: Малощетинковые черви

Вид: Трубочник обыкновенный

Вид малощетинковых червей семейства Tubificidae. Трубочники — тонкие нитевидные розоватого цвета черви длиной до 40 мм. На каждом сегменте тела по 4 щетинки. Питаются разлагающимися частицами, заглатывая и пропуская через кишечник ил.

Обитает на дне заиленных стоячих водоёмов, в загрязненных ручьях и реках. Образует огромные скопления в иле сильно загрязнённых рек, но встречается также на песчаных и каменистых грунтах более чистых рек (в незначительных количествах). Живут в сделанных из ила трубчатых норках, из которых выставляют над поверхностью грунта задний конец тела (с жабрами), который постоянно движется, совершая волнообразные дыхательные движения. Трубочник обнаруживается на дне круглый год.

Тип: Моллюски. Класс: Брюхоногие

Семейство: Прудовики

Вид: Прудовик обыкновенный.

Семейство лёгочных улиток из отряда лёгочных. Широко распространённые обитатели пресных вод. Обладают хорошо развитой спирально закрученной в 4—5 оборотов раковиной. [8]

Класс: Двустворчатые

Двустворчатые моллюскиисключительно водные животные, они в основном ведут малоподвижный образ жизни. Большинство из них живет в морях (мидии, устрицы, морские гребешки), и лишь незначительная часть обитает в пресных водоёмах (беззубка, перловица, дрейссена речная). Характерная особенность Двустворчатых — отсутствие головы. Для Двустворчатых моллюсков характерен фильтрационный способ питания. У них имеется вводной сифон, по нему вода с взвешенными в ней пищевыми частицами (простейшие, одноклеточные водоросли, остатки отмерших растений) поступает в мантийную полость, где эта взвесь фильтруется. Двустворчатые моллюски являются фильтраторами воды, кормом для животных, используются в пищу человеком (устрицы, гребешки, мидии).

Раковина высотой до 4 см, шириной до 2 см. Обитает в богатых растительностью участках пруда. Питается водорослями, мертвыми органическими веществами, падалью. Дышит атмосферным воздухом, запасы которого обновляет, периодически поднимаясь на поверхность.

Семейство: Катушки

Их можно обнаружить в медленно текущих или стоячих мелководных водоемах, а также на заросших заводях, в местах, где отсутствует быстрое течение. Такие водоемы, как правило, отличаются обилием гниющей растительности, которая служит для катушек не только убежищем, но и пищей.[8]

Тип Членистоногие. Класс Ракообразные

Род: Дафния.

Длина тела — от 0,2 до 6 мм. Иногда дафний называют водяными блохами.

Основной пищей для дафний служат бактерии и одноклеточные водоросли. Прекрасный корм для пресноводных рыб. Многие мелкие ракообразные питаются фильтрационным способом, т. е. отцеживают грудными конечностями пищевую взвесь. Благодаря их пищевой деятельности осветляется природная вода и улучшается ее качество.[8]

Циприс

Тело циприса заключено в двустворчатую раковину, достигающую длины 2,5 мм и высоты 1,5 мм. Из раковинки, да и то лишь во время движения, высовываются только две пары усиков, вторая пара ножек и «вилочка» — две щетинки на конце брюшка. Подобно большинству ракушковых рачков, раковинка циприса окрашена в грязно-зеленоватый цвет. Циприсы всеядны. Они питаются водорослями, отмершими растениями, объедают умерших водных животных.[9]

Циклоп

Семейство веслоногих рачков c длиной тела 1—5,5 мм, имеющих непарный лобный глазок, из-за которого они и получили своё название. Обитают обычно у дна пресноводных водоёмов, и лишь немногие — в толще воды. Циклопы -хищники и питаются простейшими, коловратками, мелкими рачками. Сами служат пищей многим рыбам и малькам. Могут служить промежуточными хозяевами паразитических червей (ришты, широкого лентеца и других).[9]

Тип Членистоногие. Класс Насекомые

Поденки

Личинки подёнок встречаются в стоячих и текучих водоемах. Имеют три хвостовые нити и трахейные жабры на члениках брюшка. Личинки некоторых видов поденок — хищники, многие виды растительноядные.

Развитие длится 2-3 года. Взрослые насекомые не питаются, живут всего 2-5 дней, после спаривания и откладки яиц в воду погибают.[10]

СтрекозыОтряд древних амфибионтных хорошо летающих насекомых, насчитывающий в мировой фауне свыше 6650 видов. Это относительно крупные насекомые. Стрекозы —хищники, которые питаются насекомыми, пойманными на лету. Представители отряда широко распространены по миру, встречаясь на всех материках, исключая Антарктиду.

Личинки развиваются в водоёмах различных типов — главным образом в стоячих озёрах, прудах и старицах рек, а также в ручьях, реках и болотистых водоёмах, вплоть до созданных человеком прудов и канав с водой. Питаются личинки стрекоз исключительно живой добычей, которую они по целым часам неподвижно караулят, сидя на водных растениях или на дне. Их главную пищу составляют дафнии, которые поедаются ими в огромных количествах, особенно более молодыми личинками. Стрекозы имеют большое значение для человека. Велика их роль в регуляции численности кровососущих насекомых, ряда насекомых-вредителей сельского и лесного хозяйства.[10]Комары-звонцы - семейство из отряда двукрылых. Название комар получил из-за характерного звука, который получается из-за того, что комар машет крыльями до 1000 взмахов в секунду. Взрослые особи вообще не питаются, их ротовые органы недоразвиты. Личинки комаров-звонцов («мотыль») — живут в придонном иле и способны жить на глубине до 300 метров. Личинки питаются детритом и микроорганизмами, некоторые являются хищниками. Комары-звонцы безвредны для человека. Личинки используются в качестве корма для рыбы.[11]

Отдел: Цветковые. Класс: Однодольные

Порядок: Частухоцветные

Семейство: Ароидные

Род: Ряска

Многолетняя трава семейства рясковых. Мелкое растение (длина листеца, листовидной пластинки, 2-3 мм). Обитает в пресных стоячих и медленно текущих водах. В основном плавает на поверхности. Имеет длинный корень, размножается ветвлением листеца. Служит пищей для водоплавающих птиц.[11]

3.2 Исследования качества воды с использованием ряски

Лебединый пруд в районе мясокомбината, между окраиной города Димитровграда и поселком Дачный

Определили пять мест для отбора проб.

Для ограничения участка поверхности воды использовались рамки площадью 0,5 м².

Выловленные растения (ряска малая), было подсчитано количество особей, общее число щитков и среди них число щитков с повреждениями, результаты занесены в таблицу.

Подсчитали суммарное количество щитков у всех проверенных растений ряски и количество щитков с повреждениями (черные, бурые пятна – некроз и пожелтение – хлороз).

Таблица 3

Результаты анализа проб ряскипруда Лебединый.

Качество воды и экологическое состояние водоёмов

По результатам проб определения качества воды по ряске пруда Лебединый – класс качества воды -3, «умеренно загрязненная»

3.3Исследованиякачества воды по животному населению (индекс Майера)

Сбор животных производил двумя способами:

Ручной сбор:с погруженных в воду предметов: коряг, веток водных растений, камней, поднимая их на поверхность, снимал животных и помещал в стеклянную банку; или рассматривал на местности.

Забор воды из водоёма: с помощью ёмкости брал воду из водоёма и рассматривал содержимое воды в школьной лаборатории с помощью микроскопа.

Таблица 2

Распределение гидробионтовпо исследуемым водоёмам.

Оценка качества воды и экологического состояния водоёмов (индекс Майера)

В своей исследовательской работе мы применили метод биоиндикации качества воды по животному населению.

Среди обнаруженных видов беспозвоночных животных, согласно методике Майера, отобрали виды-биоиндикаторы, и распределил в экологические группы. Данные занесли в таблицу.

Таблица 3

Группы беспозвоночных животных исследуемых водоёмов.

В Лебедином пруду обнаружено 18 видов организмов, из них 8 – биоиндикаторные, среди них:3 группы видов первой экологической группы («чисто»): (личинки поденок, личинки веснянок, двухстворчатые моллюски) 3 х 3 = 9; 2 группы видов второй группы («умеренное загрязнение»): (личинки стрекозы, катушки) 2 х 2 = 4; 3 группы видов третьей группы («грязно») (малощетинковые черви, прудовики, личинка комара-звонца) 3 х 1 = 3.

Индекс Майера = 9+4+3=16, что соответствует - умеренная загрязненность водоема, 3 класс качества.

В Верхнем пруду обнаружено 9 видов, из них 4 – биоиндикаторные, среди них:2 группы видов первой экологической группы («чисто»): (личинки поденок, двустворчатые моллюски): 2 х 3 =6; 2 группы видов второй группы («умеренное загрязнение»): (личинка стрекозы, катушки) 2 x 2 = 4;2 группы видов третьей группы («грязно») (пудовики, личинка комара-звонца) 2 x 1 = 2.

Индекс Майера = 6+4+2=12, что соответствует - умеренная загрязненность водоема, 3 класс качества.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Река Мелекесска протекает через весь город Димитровград, украшает и разнообразит природу местности. Это места обитания и размножения многих животных. Необходимо заботиться о чистоте реки, об ее сохранности. Чистота реки определяет условия жизни растениям, животным, людям. Важно это всегда помнить!

Дальнейшие исследования по данной теме будут продолжены по следующим направлениям:

- изучения гидробионтов реки Мелекесска;

- изучение качества воды реки для определения экологического состояния расположенных на ней прудов и местности, на которой они расположены;

- создание презентации о гидробионтах реки Мелекесска для школьного кабинета биологии.

ВЫВОДЫ

1. Гидробионты – это большая группа разных водных организмов, включающих в себя животные, растения, бактерии, грибы.

2. Для определения чистоты водоёмов можно использовать биоиндикаторов – беспозвоночных животных и ряску. Данная методика простая и даёт возможность быстро оценить состояние исследуемого водоёма.

3. В результате проведенных исследований выявлены основные группы гидробионтов, обитающих в водоёмах реки Мелекесска. По численности среди них доминируют личинки насекомых, мелкие ракообразные.

4. На основе метода биоиндикации по животному населению и ряски дана оценка качества воды в исследуемых водоёмах: в Лебедином пруду вода «умеренно загрязнённая», в Верхнем пруду - «умеренно загрязнённая», но с низкими показателями в своих группах.

5. Вода в пруду Лебединый более чистая, пруд расположен ближе к истоку реки Мелекесска в лесной зоне.

6. Для исследуемых водоёмов характерно наличие слабых процессов самоочищения, о чём свидетельствует обнаружение трёх видов биофильтраторов – индикаторов данного процесса – дафнии, ряски, двухстворчатые моллюски.

Данные всех проведённых исследований определяют экологическое состояние исследуемых водоёмов как удовлетворительное.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Определения, URL: http://glossary.ru/cgi-bin/gl_sch2.cgi?RDokwuhouty: (дата обращения 19.09.2017)

2.Гидробионты, URL: http://yourlib.net/content/view/11943/141/ (дата обращения 19.07.2017)

3. Методы оценки экологического состояния водоемов, URL:http://edu.greensail.ru/monitoring/methods/bioindicat.shtml (дата обращения 27. 07.2017)

4. Лысенко Н. Л., Биоиндикация и биотестирование водоемов // Биология в школе. 1996. № 5. С. 62–66.

5. Методы биоиндикации , URL: http://mirznanii.com/a/327869/metody- bioindikatsii (дата обращения 25.07.2017)

6. Семченко В. П., Разлуцкий В.И., Экологическое качество поверхностных вод- Минск: Беларус. навука, 2010. – 329 с.

7.Биоиндикация на страже рек и озёр, URL: http://www.priroda.su/item/299 (дата обращения 25.06.2017)

8.Остроумов С.А., Гидробионты в самоочищение вод и биогенной миграции элементов. – М.: МАКС-Пресс, 2008. 200 с.

9.Акимушкин И.И., Мир животных. Насекомые. Пауки. – М.: Мысль, 1993-462 с.

10.Растения и животные водоемов. Животные пресных водоемов, URL: http://fb.ru/article/171008/rasteniya-i-jivotnyie-vodoemov-jivotnyie-presnyih-vodoemov (дата обращения 24.07.2017)

11.Гиляров М.С., Биологический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1986-831 с.

Приложение

Рис. 1. Карта реки Мелекесска на территории города Димитровграда.Рис.2. Ряска(фото автора) Рис.3. Ряска(фото автора)Рис.4.Тип Моллюски Рис.5.Семейство:Катушки(фото автора)(фото автора) Рис.6.Род: Дафния (фото автора) Рис.7.Род: Циприс (фото автора) Рис.8.Личинка поденка пламенная (фото автора) Рис.9. Личинка коромысла большого (фото автора) Рис.10. Мотыль(фото автора)