VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Оценка качества воды по скорости регенерации планарий
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
«Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя не опишешь, тобою наслаждаешься, не понимая, что́ ты такое. Ты не просто необходима для жизни, ты и есть жизнь.»[1]
(Антуан де Сент-Экзюпери)
Актуальность
В современном мире всё больше внимания уделяется окружающей среде, так как всё большему загрязнению подвергаются почва, атмосфера, водоёмы. Все компоненты природы важны, но вода является важнейшим условием существования живых организмов. Казалось бы, воды в природе достаточное количество, ведь она занимает 71 % поверхности Земли, однако, из её огромных запасов доля пригодной для использования составляет всего лишь 0.02%. И для человека первостепенной задачей является умение быстро и точно определять качество воды.
1.Материалы и методы
Среди множества способов определения качества пресной воды, пригодной для потребления одним из наиболее эффективных является способ биоиндикации. Этот метод основывается на чувствительности живых организмов к загрязнению окружающей среды. Лучшими биоиндикаторами качества воды являются планарии, потому что они реагируют на вещества-загрязнители даже при концентрации 10-18 моль. Кроме того, этот способ оценки качества воды нагляден и прост в применении.
Планария – один из немногих организмов, способных к регенерации, то есть восстановлению утраченных частей тела. Метод биоиндикации по планариям состоит в измерении среднего коэффициента регенерации.
Метод оценки воды по скорости регенерации планарий заключается в сравнении средних коэффициентов регенерации в исследуемых образцах воды с контрольным. Для вызова регенерации необходимо отсечь у планарии какую-либо часть тела, например головы. Полученный биоматериал помещается в образцы воды из разных источников, один из которых контрольный (с привычной для них средой) и содержится в одинаковых условиях равное время. Через несколько дней в программе «Plana 2» производится измерение длины и ширины каждой планарии, затем вычисляется их площадь, после чего измеряется площадь регенерации. С помощью отношения площади регенерации к общей площади определяются коэффициенты регенерации в каждом образце воды, из которых вычисляется среднее значение, затем оно сравнивается со средним коэффициентом регенерации в контрольном образце воды.
2.Краткая характеристика планарии
Систематическое положение объекта биоиндикации:
Домен: Эукариоты
Царство: Животные
Тип: Плоские черви
Класс: Ресничные черви
Отряд: Tricladida
Семейство: Планариевые
Род: Dugesia
Вид: Планария Тигрина (Dugesia tigrinn)
Планарии – свободно живущие обоеполые организмы, обитающие в морях, пресных водоёмах, влажных тропических лесах (1). Тело у них вытянутое, сплюснутое в спинно-брюшном направлении, двусторонне-симметричное, покровы тела окрашены в разнообразные цвета, размеры тела варьируются от долей миллиметра до полуметра. Они являются типичными представителями трёхслойных животных, имеющих эктодерму, мезодерму и энтодерму. У планарии имеется несколько видов тканей: эпителиальная (покровная), мышечная, соединительная и нервная, которые образуют системы органов – опорно-двигательную (кожно-мускульный мешок), пищеварительную (рот, выдвижная глотка, разветвлённый кишечник), нервную (нервные узлы, нервные стволы, чувствительные клетки, парные щупальца и глаза ), выделительную (разветвлённые трубочки, пронизывающие всё тело), кроме того, всё тело планарии покрыто мелкими ресничками [3,4].
Планария — хищник, нападающий на мелких животных (рачков, червей, улиток), поедающий также икру животных из-за высокого содержания в ней белка. Прижимаясь к жертве, она заглатывает её с помощью своей выдвижной глотки. Планария активна в основном в ночное время, так как не любит дневной свет. Днём предпочитает закапываться в грунт.
Несмотря на гермафродитизм, планария не оплодотворяет сама себя, поэтому в размножении принимают участие две особи. Оплодотворённые яйца образуют зиготы буровато-чёрного цвета, и по мере движения по яйцеводам окружаются запасами питательных веществ, а в конце концов запаковываются в кокон (размером немного больше булавочной головки) и выводятся наружу. Коконы планария прикрепляет к подводным растениям, из которых через несколько недель появляются маленькие особи.
У планарий также есть бесполый способ размножения — за счёт поперечного деления червя пополам. Потом, из каждой такой половинки восстанавливается целый организм [2].
Планария Тигрина (2) представляет собой полупрозрачного серого плоского червя лентовидной формы, длиной до 1 см и шириной меньше 1 мм, выращенного в лабораторных условиях.
3.Ход работы:
Для оценки качества воды взяли воду из 2 источников и контрольный образец, в каждый образец поместили по 20 обезглавленных планарий, измерили площадь регенерации, вычислили коэффициент регенерации, рассчитали средний коэффициент регенерации и сравнили с контрольным. Первый образец, объёмом в 500 мл, был взят из артезианской скважины, находящейся в восточной части д. Большое Грызлово, с южной стороны Московской области. Второй образец такого же объёма был взят из реки Бредея протекающей на юге того же населённого пункта. Для оценки регенерации было взято 60 обезглавленных особей планарий вида Планария Тигрина и проведено 3 эксперимента (по 20 особей на каждый).
Опыты проводили на планариях бесполой лабораторной расы Dugesia tigrinn, специально выведенной для исследований. Животных содержали в контрольной воде (2/3 водопроводной воды города Пущино + 1/3 дистиллята), при комнатной температуре и кормили мотылем [2].
4.Практикум:
Цель: определение качества воды в р. Бредея и в артезианской скважине по скорости регенерации планарий.
Задачи: 1) Поставить эксперимент по регенерации планарий в воде из разных источников.
2) Измерить площадь регенерации через равный промежуток времени.
3) Соотнести состав воды со скоростью регенерации в ней планарий.
Опыт №1: «Регенерация планарий в контрольном образце воды» Для опыта взяли контрольный образец воды (2/3 водопроводной воды города Пущино + 1/3 дистиллята) объёмом в 500 мл, в который поместили 20
обезглавленных планарий и через 3 дня измерили: длину, ширину, общую площадь и площадь регенерации, а также вычислили коэффициент регенерации по формуле: К(рег.) = S(голов.) /S(общ.) с помощью программы “Plana 2” (3,4).
Полученный результат: был вычислен средний коэффициент регенерации по формуле: К(рег.)ср. = ∑ / N, где ∑ - сумма коэффициентов регенерации, а N – количество особей.Он оказался равен 1.87
Опыт №2: «Регенерация планарий в образце воды из артезианской скважины»
Для эксперимента был взят образец воды из артезианской скважины объёмом в 500 мл, в который было помещено 20 обезглавленных планарий, через 3 дня произвели повторно те же измерения и вычисления (5,6) и сравнили с данными контрольных особей (3,4).
Полученный результат: был вычислен К(рег.)ср.= 1.394.
Опыт №3: «Регенерация планарий в образце воды из р. Бредея»
Взяли образец воды из реки Бредея объёмом в 500 мл и поместили в него 20 обезглавленных планарий, через 3 дня были сделаны аналогичные измерения, вычисления(7,8) и сравнение (3,4) .
Полученный результат: вычислили К(рег.)ср. ≈ 1.766 и сравнили его с котрольным.
Итоги экспериментов: итак, в контрольном образце К(рег.)ср.= 1.87, в образце из скважины К(рег.)ср.= 1.394, а в образце из р. Бредея К(рег.)ср. ≈ 1.766.
Выводы: поскольку во всех образцах воды наблюдался довольно высокий средний коэффициент регенерации, можно сделать вывод, что вода во всех источниках пригодна для использования, но наиболее близкий результат к контрольному был получен в образце, взятом из р. Бредея (9).
Заключение
Данная работа направлена на определение качества воды р. Бредея и артезианской скважины методом биоиндикации по скорости регенерации планарий. В ходе работы был изучен метод биоиндикации по скорости регенерации планарий, который заключается в вычислении среднего коэффициента регенерации, для этого необходимо измерить длину и ширину, рассчитать общую площадь планарии и площадь регенерации, из найденных коэффициентов регенерации определяемых через отношение площади регенерации к общей площади, вычислить среднее арифметическое значение коэффициентов регенерации.
Также было проведено исследование, для которого взяли 60 обезглавленных планарий бесполой лабораторной расы Dugesia tigrinn и поместили их в три образца ( в контрольный, из р. Бредея и артезианской скважины ) по 20 шт. в каждый. В результате проведённых через 3 дня измерений и вычислений были получены следующие коэффициенты регенерации: контрольный – 1.87, артезианская скважина – 1.394, Бредея – 1.766. На основе этих данных можно сделать вывод, что вода во всех источниках пригодна для использования, но наиболее близкий результат к контрольному был получен в образце, взятом из р. Бредея, а значит и качество воды в р. Бредея выше, чем в артезианской скважине.
Источники:
Ссылки на Интернет-ресурсы:
https://ru.wikiquote.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D1%82%D1%83%D0%B0%D0%BD_%D0%B4%D0%B5_%D0%A1%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%AD%D0%BA%D0%B7%D1%8E%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B8
http://earthpapers.net/regeneratsiya-glotki-u-planariy-dugesia-tigrina-i-ee-regulyatsiya#ixzz5UHogBxLr
Печатные:
Биология : 7 класс : учебник для учащихся общеобразовательных организаций / В. М. Константинов, В. Г. Бабенко, В. С. Кучменко. – 5-е изд., перераб. – М. : Вентана-Граф, 2017. – 288 с. : ил.
Биология. 7 кл. Многообразие живых организмов: Учеб. для общеобразоват. учреждений / В. Б. Захаров, Н. И. Сонин. – 5-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002. – 248 с.: ил.
Приложения
Приложение 1
Рисунок 1. Различные виды планарий (Интернет-ресурс)
П риложение 2
Фото 1. Планария Тигрина (личный архив 2018 г.)
Приложение 3
Таблица 1. Отношение площади регенерации к общей площади тела планарии (%) в контрольном образце воды.
Приложение 4
Диаграмма 1. Коэффициенты регенерации разных особей в контрольном образце воды.
Приложение 5
Таблица 2. Отношение площади регенерации к общей площади тела планарии (%) в образце воды из артезианской скважины.
Приложение 6
Диаграмма 2. Коэффициенты регенерации разных особей в образце воды из артезианской скважины.
Приложение 7
Таблица 3. Отношение площади регенерации к общей площади тела планарии (%) в образце воды из р. Бредея
Приложение 8
Диаграмма 3. Коэффициенты регенерации разных особей в образце воды из Бредея.
Приложение 9
Диаграмма 4. Средние коэффициенты регенерации планарий в образцах воды разных источников.
Приложение 10
Фото 2. Регенерирующая Планария Тигрина (личный архив 2018 г.)
МОУ «Большегрызловская СОШ»
Метод оценки качества воды по скорости регенерации планарий вида Dugesia tigrinn
д. Большое Грызлово
2018 г.
МОУ «Большегрызловская СОШ»
Метод оценки качества воды по скорости регенерации планарий вида Dugesia tigrinn
д. Большое Грызлово
2018 г.
Метод оценки качества воды по скорости регенерации планарий вида Dugesia tigrinn
М етод оценки воды по скорости регенерации основан на их способности восстановления утраченных частей тела. Вызвать регенерацию можно отсечением у планарии какой-либо части тела, например головы.
Метод оценки качества воды по скорости регенерации планарий вида Dugesia tigrinn
М етод оценки воды по скорости регенерации основан на их способности восстановления утраченных частей тела. Вызвать регенерацию можно отсечением у планарии какой-либо части тела, например головы.
Этапы метода:
1.Отсечение части тела;
2.Помещение полученного биоматериала в образцы воды из определяемых источников и в контрольный на 3 дня;
3.Измерение длины и ширины, определение площади регенерации,
общей площади, вычисление К(рег.) = S(голов.) /S(общ.) в программе «Plana 2»;
4.Рассчет К(рег.)ср. = ∑ / N, где ∑- сумма коэффициентов регенерации, а N – количество особей;
5.Сравнение К(рег.)ср. образцов воды из определяемых источников с К(рег.)ср. контрольным.
Этапы метода:
1.Отсечение части тела;
2.Помещение полученного биоматериала в образцы воды из определяемых источников и в контрольный на 3 дня;
3.Измерение длины и ширины, определение площади регенерации, общей площади, вычисление К(рег.) = S(голов.) /S(общ.) в программе «Plana 2»;
4.Рассчет К(рег.)ср. = ∑ / N, где ∑- сумма коэффициентов регенерации, а N – количество особей;
5.Сравнение К(рег.)ср. образцов воды из определяемых источников с К(рег.)ср. контрольным.