VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение гидробионтов на примере пресного водоёма поселка МИС

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Апашкина  В.С. 1Мачука  Д.В. 1

---

1МОУ СОШ пос. МИС

Мачука  Л.М. 1Чувашева  И.Ю. 1

---

1МОУ СОШ пос. МИС

Работа в формате PDF

4.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение.

Вода является идеальной средой обитания для многих беспозвоночных животных – червей, моллюсков, крошечных ракообразных и простейших. Все они являются главной пищей плотоядных рыб: карасей, окуней, судака. В ней также проживают различные растения и водоросли, что тоже очень важно для экосистемы водоёма.

Гидробионты – это все живые организмы - животные, растения, бактерии, развивающиеся и существующие в водной массе и донных отложениях водоемов и водотоков.

Как отмечали многие авторы, все гидробионты являются в какой-то мере очистителями воды, отсюда и развилась тенденция возлагать слишком большие надежды на процессы самоочищения воды в естественных водоемах. Но все гидробионты, особенно растения и так называемые микроорганизмы, являются в то же время и загрязнителями воды. После отмирания нитчатых, зеленых и сине-зеленых водорослей выделенные продукты разложения могут настолько ухудшить качество воды, что она становится не пригодной в пищевых целям, возникает «цветение» воды.

Актуальность данной темы обусловлена тем, что изучив гидробионты искусственного водоема, мы определим тип водоёма, а также:

Расширим рамки своего знания о многообразии микромира водоёма;

Изучим флору и фауну гидробионтов, обитающих в естественных условиях, исключающих загрязнение водоема.

Объект исследования - водоём поселка МИС.

Предмет исследования – гидробионты пресного водоёма.

Изучению подлежат мельчайшие организмы – обитатели водоёма, видимые, в основном, лишь под микроскопом. Следует научиться различать растительные организмы (фитопланктон) и животные организмы (зоопланктон), уровень их организации, способы питания и роль их в водной среде. Планктонные формы играют важную роль в круговороте веществ; многие виды являются биологическими индикаторами загрязненности вод.

Для процесса исследования мы ставим следующие задачи:

Выявить типичных представителей растительного и животного мира, являющихся гидробионтами в местном водоёме.

Определить чистоту водоема, исходя из состава гидробионтов.

Установить причины загрязнения, влияющие на численность гидробионтов.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы работы:

Теоретические: изучение гидробионтов по учебникам, справочникам и энциклопедиям;

Экспериментальные: взятие проб воды, изучение их под микроскопом;

Практические: определение систематических групп гидробионтов с помощью определителей и справочной литературы и составление рекомендаций по эксплуатации местного водоёма.

Новизна работы заключается в том, что до нас подобных исследований по водоёму поселка никто не проводил, поэтому считаем, что полученные данные помогут учащимся школы расширить знания о природе родного края.

Выдвижение гипотезы.

Вода в водоеме на вид загрязнена, следовательно, видовой состав гидробионтов должен быть не очень разнообразным, поэтому нужно попытаться выявить причины, приводящие к сокращению гидробионтов.

Глава I. Физико-географическая характеристика района исследования.

Поселок МИС расположен к югу в 30 км от МКАД. Поселком городского типа он стал 1949 году. В это время на данной территории, организовывается Машинно-испытательная станция, по инициативе Министерства сельского хозяйства. Строительство фермы способствовало развитию поселка: появились жилые дома, школа, детский сад. С этого времени наш поселок стал значимой структурой сначала Подольского района, а затем с 2015 года – городского округа Подольск.

Поселок небольшой, по площади занимает всего 3,5 тысячи квадратных километров. Численность населения составляет около 3 тысяч человек. На северо-западе поселок граничит с микрорайоном Климовск, на юго-западе с поселком Львовский, а на востоке с селом Сынково. В 5-ти километрах от поселка находится Малая Московская кольцевая дорога, в народе «бетонка» и в 2-х километрах Симферопольское шоссе. Поэтому географическое положение является достаточно выгодным.

Климат территории умеренно-континентальный. Зимы здесь сравнительно мягкие, температура января в среднем составляет около -10 ^о. Частые оттепели, талый снег под ногами – обычная картина для этой местности. Температура июля в среднем составляет +18 ^о. Максимум осадков, по статистике, здесь выпадает летом и составляет 500 мм в год, поэтому и теплая погода не отличается особенно большим разнообразием, частые туманы и высокая влажность отмечается круглый год. Это объясняется тем, что поселок находится в низине, с относительными высотами 200 м над уровнем моря.

Данная местность расположена на Москворецко - Окской равнине, которая является частью Восточно-Европейской платформы. Данная местность является переходной зоной от хвойного к широколиственному лесу. Поэтому в лесных массивах можно встретить большое разнообразие деревьев: сосна, ель, дуб, клен, осина, береза, липа. Леса вокруг поселка богаты земляникой и грибами, часто встречаются опята, белые грибы и лисички. Несмотря на близость с жилыми домами, иногда можно встретить, лисиц и белок. Большое разнообразие птиц: щегол, синица, кукушка, дятел, соловей, сойка.

За последнее столетие, лес претерпел изменения. В окрестностях поселка происходила массовая вырубка леса из-за расширения жилой зоны. Однако в 1960 году липы в поселке были восстановлены и на сегодняшний день – это вполне зрелые деревья. Наличие такого разнообразия леса определило и типы почв. Здесь встречаются и серые лесные, и дерново-подзолистые. В этом и состоит уникальность нашего поселка.

Водные объекты представлены искусственно-созданными водоёмами. (Приложение 1). Это так называемые каскадные пруды.

1. 1. Описание искусственного водоёма.

Искусственный водоём расположен на северо-западе поселка МИС. Окружающий рельеф – равнина, изрезанная сглаженными оврагами. Вода в нём особо не вытекает, в основном «стоячая», поэтому местные жители называют его ставом. Водоём находится в неглубоком котловане с пологими склонами. Перепад высот берегов не значителен: место впадения в пруд ручья выше уровня плотины на другом конце на 0,5- 1 метр. Максимальная глубина водоёма 3-4 метра. Площадь водного зеркала 2,2 га.

Искусственный водоем представляет собой типичный пресный водоём с пологими берегами, поросшими камышом и другой водной растительностью. В некоторых местах в зарослях проделаны проходы и оборудованы места для ловли рыбы удочкой с берега. По берегам встречаются хвощ, череда. Берега сырые и местами заболоченные. Вода в пруду не достаточно прозрачна. Питание пруда идёт за счёт небольших родников, а также грунтовыми, талыми и дождевыми водами. По историческим данным, а также при беседе с местными жителями, мы выяснили, что на южном берегу водоема была построена ферма в 1949 году.

До того времени водоём был чистым, т.к. его чистили регулярно. Из родников местные жители раньше даже пили воду. Вода также использовалась для полива огородов. Действовали водоотводы и в водоем не попадали грязные стоки. Воду из водоёма использовали еще для купания и для домашних животных. Также в поселке была ферма, поэтому вода местного водоёма использовалась и для выпойки животных.

По рассказам местных жителей – для очистки пруда назначался день, когда жители поселения собирались и распределяли между семьями определенную площадь. Копали глубиной до 1,5 - 2 м. и землю вывозили за пределы, затем расчищали русла родников, родники окружали камнями, все это длилось обычно 3-5 дней. За двое суток водоем был полон воды. Исходя, из рассказов местных жителей можно сделать выводы, что раньше люди бережно относились к водоисточнику. В последний раз основательно чистили водоём с использованием техники в 1968 году (по рассказам местных сторожил).

В настоящее время экологическое состояние водоема ухудшилось. По имеющимся данным выявлено и учтено 7 родников в 1997 году, в 2005 году где-то около 5 родников, остальные заилены, а осенью этого года, при повторном обследовании было выявлено порядка 3 родников, которые сильно захламлены и заилены (Приложение 2).

Глава II. Характеристика гидробионтов пресноводного водоема.

2. 1. Фитопланктон.

Фитопланктон – основной продуцент органического вещества в водоемах, за счет которого существуют водные гетеротрофные животные и некоторые бактерии. Фитопланктон в пресных водоемах представлен разнообразными водорослями: зелеными, сине-зелеными, золотистыми, диатомовыми, желто-зелеными и эвгленовыми.

Сине – зеленые водоросли (Cyanophyta) .

Это водоросли сине-зеленой, желто-зеленой, оливково-зеленой окраски. Эта группа очень просто устроенных организмов. Некоторые ученые считают их зелеными бактериями. У сине-зеленых водорослей в клетке нет ядра, нет также и жгутиков. Хлорофилл сине-зеленых водорослей не сосредоточен в хлоропластах, а разбросан в виде мелких зерен по цитоплазме. Помимо хлорофилла, каротина и ксантофилла, сине-зеленые водоросли содержат синий пигмент – фикоцианин. Сине-зеленые водоросли покрыты липкой студенистой наружной оболочкой, выделяемой их клетками.

Диапазон условий, в которых могут обитать сине - зеленые водоросли, чрезвычайно широк, но основная масса видов обитает в пресных водоемах. Они часто вызывают цветение воды (микроцистис), образуя на поверхности воды плохо пахнущие пленки. Это отрицательно сказывается на жизни обитателей воды. Поэтому сине-зеленые используются как индикаторы загрязненной органическими веществами воды.

Цветение воды вызывают сине-зеленые: микроцистис, воронихиния, афанизоменон, анабена, глеотрихия. Колония носток обитает в прудах на водных растениях (Н. И. Плавильщиков, 1972 г.).

Зеленые водоросли (Chlorophyta).

У представителей этой группы окраска всегда чисто - зеленая. Это одноклеточные водоросли – хлорелла, клостериум, 320 видов одноклеточных хламидомонад; колониальные – вольвокс, гониум, синура, пандорина; нитчатые – спирогира, нителла, хара и другие. Зеленая водоросль рода Зигнема отличается исключительной слизистостью на ощупь. Встречается в стоячих и медленно текущих водоемах, образуя большие массы тины оливково- зеленого цвета. Зеленые водоросли – одни из главных создателей корма для гетеротрофов.

Зеленые водоросли могут служить индикаторами чистоты вод. Водоросли, принадлежащие родам Хара, Зигнема, Вольвокс указывают на то, что в олигосапропробной воде практически нет растворенных органических веществ, кислорода много, вода чистая. Водоросли родов Спирогира и Кладофора указывают на бета-мезосапропробную зону: здесь нет неразложившихся белков, есть сероводород, диоксид углерода и кислород; происходит минерализация органических веществ. Бета-мезосапробы – показатели умеренного, естественного загрязнения, характерного для живого, наполненного многими гидробионтами водоема. Это также могут быть застойные места. В полисапробной зоне водоема встречается хлорелла, хламидомонада, сценедесмус. Преобладание полисапробов в естественных водоемах, как правило, приурочено к местам сброса органических веществ, к местам «гниения» (С.В Алексеев, 1997 г.).

Желто-зеленые водоросли ( Xanthophyta).

Очень редкая группа организмов в пресных водоемах. Род Трибонема образует нити, сплетающиеся в клубки, пряди или хлопья. Служит индикатором умеренно загрязненного водоема (мезосапробного).

Эвгленовые водоросли.

Ботаники относят эти организмы к водорослям – Тип Euglenophyta,

Зоологи – к животным: Тип Protozoa, Класс Flagellata, Отряд Euglenoidina.

Классификация организмов связана с большими трудностями, так как ее представители обладают свойствами и животных, и растений. Подавляющее большинство эвгленовых живет в пресной, богатой органикой воде. Запасным питательным веществом является полисахарид парамилон, не обнаруженный более ни у одной группы организмов. Хотя эвгленовые богаты хлорофиллом, они не могут жить только за счет фотосинтеза. Они не могут существовать в среде, содержащей только минеральные соли, но бурно развиваются при внесении в среду небольшого количества аминокислот. Некоторые из 350 видов этого типа полностью автотрофны, другие являются истинными сапрофитами, для третьих характерно голозойное питание – они ловят и пожирают другие организмы, то есть питаются подобно типичным животным.

2. 2.Зоопланктон.

Зоопланктон пресных водоемов представлен одноклеточными организмами Protozoa (голые амебы, раковинные амебы солнечники и инфузории); многоклеточными организмами – в основном, ветвистоусыми и веслоногими ракообразными и коловратками.

Одной из особенностей водной среды является наличие в ней большого количества мелких частиц органического вещества – детрита, образовавшегося за счет отмирающих растений и животных. Детрит для многих водных организмов представляет собой высококачественную пищу, поэтому некоторые из них, так называемые биофильтраторы, приспособлены добывать его с помощью специальных микропористых структур, процеживая воду и задерживая взвешенные в ней частицы. Такой способ питания называется фильтрацией. К биофильтраторам относятся двустворчатые моллюски, планктонные ракообразные и другие. Мелкие рачки, такие, как дафнии, отцеживают пищевую взвесь густыми щеточками щетинок на своих конечностях. Личинки мошек в ручьях отфильтровывают пищу пучками щетинок на голове, а личинки комаров – щетинками на верхней губе (В. А. Догель, 1981г.).

Другая группа животных осаждает детрит либо на поверхность собственного тела, либо на специальные ловчие устройства. Такой способ питания называется седиментацией. Таким способом питаются простейшие, личинки некоторых насекомых, коловратки. Коловратки, например, имеют коловращательный аппарат – орган, служащий для движения и добывания пищи. Биение ресничек, расположенных на переднем конце тела, напоминает вращение колеса. Это обеспечивает плавание животного и образует коловорот, втягивающий частицы пищи в ротовое отверстие.

Роль зоопланктона в водоеме чрезвычайно велика: одни организмы являются источниками питания для других, в конечном итоге все они составляют основу питания рыб. Многие беспозвоночные организмы участвуют в самоочищении водоемов (фильтраторы, седиментаторы). Некоторые организмы являются промежуточными хозяевами паразитических червей.

Наличие или отсутствие определенных беспозвоночных указывает на состояние водоема: в самых грязных водоемах встречаются только инфузории и бактерии, в чистых водоемах живут простейшие, коловратки, дафнии, циклопы (М.В. Рылов, 1968 г.).

Глава III. Экспериментальная часть и результаты исследования гидробионтов пресного водоёма поселка МИС.

3.1. Методика исследования.

Пробы воды брали у самого берега, на небольшой глубине, на открытых участках и вблизи зарослей камышей. Перед взятием пробы воду взмучивали, делали соскреб с травянистой растительности, чтобы в пробу попали иловые частицы, растительный детрит, частицы водорослей, планктонные и бентосные организмы.

Сначала определи органолептические свойства воды (Приложение 3).

3. 2. Оценка органолептических свойств воды:

внешний вид поверхности воды: поверхность не прозрачная, без пятен и плёнок;

цветность: желто-зелёная;

осадок: незначительный по толщине, илистый, серый, через час отстаивания вода стала прозрачной;

мутность: слабо-мутная;

запах: очень резкий, прудовый.

Дно илистое, особенно много ила у мостика (40-50 см), а в верхней части пруда – 20-25 см.

Таким образом, оценка органолептических свойств воды позволяет сделать вывод, что в воде присутствуют взвеси, иловые частицы. Резкий прудовый запах свидетельствует о находящейся в воде органике, относящейся к гидробионтам данного водоёма. По органолептическим показателям воды местный водоем можно отнести к числу средней степени загрязнённости.

3. 3. Результаты и их обсуждение

Затем провели забор воды из поселкового водоема для определения гидробионтов. Пробы рассматривали в тот же день в течение двух часов под микроскопом с увеличением в 300 раз (15 Х 20), (Приложение 4).

Исследование проводили с мая по сентябрь (в период «бабьего лета»).

Определение состава фитопланктона.

Нами было взято 5 проб воды, среди которых мы сумели определить следующие растительные организмы:

Определение состава зоопланктона

Как и следует из литературы, пресноводные водоемы населены главным образом, представителями ракообразных и простейших. Прибрежные зоны нашего водоема богаты жизнью, что свидетельствует об отсутствии в нём особо опасных для жизни веществ – загрязнителей.

В поверхностных слоях воды, хорошо прогреваемых солнцем, располагается зона, где процесс фотосинтеза совершается наиболее активно. Водоросли выделяют в воду кислород, который необходим для дыхания всем водным обитателям.

Водорослями питаются простейшие, ракообразные, коловратки.

Рыбы питаются водорослями и зоопланктоном.

В иле накапливается детрит, который перерабатывается бактериями. Они осуществляют минерализацию органических веществ. Минеральные соли, растворяясь в воде, поглощаются водорослями. Таким образом, осуществляется круговорот веществ в биогеоценозе водоема.

Из представителей животного мира нами были установлены следующие систематические группы зоопланктона и зообентоса. Их представители отражены в таблице.

Таким образом, мы смогли выявить 6 родов водорослей, обитающих в прибрежной зоне водоема. Состав водорослей позволяет сказать, что водоем загрязнен, встречающиеся водоросли носток лишь отражают картину естественных процессов отмирающей органики в стоячей воде у кромки берега. Нами также были выявлены представители животного мира: Класс Корненожки, Класс Ресничные инфузории, Класс Круглые черви, Класс Олигохеты, Класс Ракообразные, Класс Земноводные.

Выводы

Выявлено в прибрежной зоне местного водоёма 6 родов водорослей.

Наиболее часто встречались водоросли: зеленые (спирогира, вольвокс), сине-зеленые (носток).

Среди зоопланктона широко представлены простейшие и ракообразные (два вида Дафния и Циклоп), что свидетельствует о процессах самоочищения водоема.

Наблюдалось: многообразие инфузорий, небольшая численность циклопов, дафний, коловраток.

Прибрежные зоны водоёма не особо богаты фито- и зоопланктоном, что свидетельствует о присутствии в воде веществ-загрязнителей, с которыми не в силах справиться гидробионты.

По органолептическим показателям воды местный водоем можно отнести к числу средней степени загрязнённости.

Заключение.

В ходе проведённого исследования было установлено, что гидробионты местного водоема недостаточно разнообразны. Таким образом, наша гипотеза подтвердилась.

Изучив более подробно видовую структуру обитателей водоема, можно сказать, что данная экосистема по своему качественному составу соответствует мезотрофному водоёму, где процессы саморегуляции и самоочищения проходят своевременно, но все компоненты не сбалансированы и функционируют не всегда согласованно. То есть экосистема пресного водоема находится в состоянии недостаточного экологического равновесия, и здесь главное, чтобы не было негативного вмешательства и загрязнения со стороны человека. Главной причиной такого вмешательства остаётся забор воды для полива в летний период со стороны местных жителей, что недопустимо вовсе. Это пагубно отражается на экосистеме данного водоема, так как питание водоёма в летний период не способно пополнять уровень воды за счёт естественных родников. Поэтому размеры общей площади водоема могут сокращаться, а восстанавливаются только к весне.

Исследуя побережье водоёма летом, мы обратили внимание на его заболачивание, илистые берега, на обилие водорослей, на неприятный гнилостный запах.

Загрязнителями водоёма, по нашим наблюдениям являются:

попадание удобрений, которые используются для обработки почв, поступающих в водоём вместе с талыми водами и осадками;

бытовое загрязнение берегов пластиковыми бутылками и пенопластом.

Чтобы улучшить водный баланс водоёма, по нашей инициативе, группа учащихся МОУ СОШ поселка МИС отряда «Юные волонтеры» начали проводить расчистку нескольких родников, окружали их камнями, а также сделали уборку берегов водоёма от бытового мусора (Приложение 5). Установили наглядные щиты с призывами: «Выброс мусора запрещён!», «Купание запрещено!» (Приложение 6).

С данными, полученными во время исследования, мы обратились с призывом к местным жителям, посредством листовок о бережном отношении к водоёму (Приложение 7), которые мы развесили в общественных местах нашего поселка (продуктовые магазины, амбулатория, школа). В течение летнего периода внешнее состояние местного водоема улучшилось, свалка мусора была благоустроена.

Считаем, что данные нашего исследования помогут учащимся нашей школы и жителям поселка МИС бережнее относится к местному водоему, осознавая то, что разнообразие живых организмов, населяющих водоём – главный показатель хорошей экологической обстановки не только водоема, но и родного поселка, а значит и родного края.

Литература:

Алексеев С.В. Экология. Учебник для 9 класса средней школы.

С.-П. Смио-Пресс,1997 г.

Голуб В.Б., Черненко Ю.И. Полевой определитель беспозвоночных животных по биотопическому принципу: Поселения человека. Воронеж, 2005 г. 

Догель В.А. Зоология беспозвоночных, М.: Высшая школа, 1981 

Жирков И.А. Жизнь на дне. Био-экология и Государственное учебно-педагогическое издательство Министерства просвещения РСФСР био-география бентоса. М., 2010 г.

Мониторинг малых рек и водоёмов. (Практическое пособие для неправительственных экологических организаций, учителей и школьников), Москва, издательство «Арт-ист» , 2010 г.

Натали В.Ф. Зоология беспозвоночных, М: Государственное учебно-педагогическое издательство Министерства просвещения РСФСР, 1963 г.

Плавильщиков Н. Жизнь пруда, Москва, Ленинград: Государственное издательство детсткой литературы Министерства просвещения РСФСР,1972 г.

Рылов М.В. Циклопы пресных вод, Москва, Ленинград: Издательство АН СССР, 1968 г.

Приложения

Приложение 1.

Поселок МИС (снимок из космоса)

Водоём поселка МИС в осенний период

Водоем в весенний период

Приложение 2.

Приложение 3.

Приложение 4.

Приложение 5.

Приложение 6.

Приложение 7

Листовки с призывами.

Внимание!

Не бросай мусор в воду!

Не оставляйте мусор на берегу!

Не мойте машину, мопед, велосипед и другие транспортные средства в водоёмах!

Берегите воду!