VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Микроскопические организмы водоема и их влияние на экологическую систему
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Цель: изучить микроскопические организмы водоема и выяснить взаимосвязь их с экологической системой
Для процесса исследования мы ставим следующие задачи:
Изучить литературу о микроскопических организмах пресного водоема.
2. Выявить представителей микроскопических растений и животных старицы реки Алей.
3. Изучить чистоту водоема и влияние микроскопических организмов на экологическую систему.
4.Установить возможные причины загрязнения водоема, влияющие на численность микрофлоры и микрофауны и выявить пути решения экологических проблем
Для решения поставленных задач использовались следующие методы работы: - наблюдение
изучение литературы
эксперимент, практикум
Новизна работы заключается в том, что подобных исследований никто не проводил, поэтому считаю, что полученные данные помогут учащимся школы расширить знания о жизни водоема как экологической системы
Выдвижение гипотезы.
Вода в водоеме на вид в некоторых местах сильно загрязнена. Можно предположить, что видовой состав микрофлоры и микрофауны здесь не столь разнообразный и попытаться выяснить, зависит ли видовое разнообразие от чистоты водоема. Итак, я выдвигаю предположение: многообразие микрожизни водоема зависит от чистоты воды.
Глава I. 1. Описание водоёма. Старица реки Алей имеет серповидную форму и расположена на западе микрорайона Малопанюшова. Это район города Алейска. Общая протяженность составляет около 1500 метров. Ширина в некоторых местах достигает до 20 метров. Глубина (по словам рыбаков) на середине озера составляет от 0,5 метра до двух. (рис.1,2)
Рис. 1. Рис.2.
Вода из водоема вытекает в реку Алей (левый приток Оби). Водоём находится в неглубоком котловане с пологими склонами, которые поросли в некоторых местах камышом и травами. Примером могут служить полевой хвощ, клевер, череда, тимофеевка луговая. Берега в некоторых местах сырые. Вода недостаточно прозрачна. Питание старицы идёт за счёт родников, а также грунтовых, талых и дождевых вод.
Раньше (двадцать и более лет назад, по рассказам местных жителей) вода использовалась для полива огородов, служила местом купания домашних уток, гусей. В настоящее время вовремя экскурсий я не увидела ни одной домашней птицы на водоеме. Вдалеке от домов встречаются дикие утки. Иногда на водопой приходит малочисленное стадо коров местных жителей.
Берега во многих местах завалены кучами мусора и другими бытовыми отходами.
Глава II. Характеристика микроскопических организмов 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
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.
Зеленые водоросли
У представителей этой группы окраска всегда чисто - зеленая. Это одноклеточные водоросли–хлорелла, клостериум, хламидомонады колониальные – вольвокс, гониум, ; нитчатые – спирогира, нителла 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 воде практически нет растворенных органических веществ, кислорода много, вода чистая. Водоросли родов Спирогира и Кладофора указывают на то, что здесь нет неразложившихся белков, есть сероводород, диоксид углерода и кислород; происходит минерализация органических веществ. Они – 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».
Эвгленовые водоросли.
Ботаники относят эти организмы к водорослям. Зоологи – к животным
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 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: 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.
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.
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.
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.
Глава III. Экспериментальная часть и результаты исследования пресного водоёма
3.1. Методика исследования. Исследования водоема проводила 5 июня 2019 года в 12:00-14:00 часов, температура воздуха +24 градусов, незначительная облачность, долгота дня 17 часов 17 минут. Измерения проводила в двух местах водоема: на мелководье (вблизи частных домов) и на другой стороне (более глубоком месте, где нет домов)
3.2. Измерение температуры воды. Термометр опустила в водоем. Не вынимая термометр из воды, после того как установился на постоянном уровне, определила температуру воды водоема. Она равна на мелководье +14 градусов, в глубоком месте +12. Температура воздуха в данное время составляла +23 градуса.
3.3. Определение прозрачности воды.
Обычно в глубоких водоемах прозрачность воды определяют диском Секки (белый диск диаметром 30 см) или белой стандартной доской (либо круглой диаметром 20 см, либо квадратной со стороной 20 см). Эти приспособления опускают в воду на размеченной веревке до тех пор, пока диск (доска) не перестают быть видимыми. Длина погруженной в воду веревки (в метрах) равна прозрачности воды. В исследуемом водоеме вода была прозрачная в обоих местах, так как просматривалось дно. Но около берега во многих местах вода «цвела» (рис.3).
Рис.3.
3.4. Определение видового состава водоема микроскопических организмов.
С берегового мостика взяла пробы воды при помощи банки (рис.4). Пробы воды брала у самого берега, на небольшой глубине и на открытых участках, где поглубже. Перед взятием пробы воду взмучивала, делала соскреб с травянистой растительности, чтобы в пробу попали иловые частицы, растительный детрит, частицы водорослей, планктонные и бентосные организмы. Чтобы лучше рассмотреть простейших, в банку с лупой набрала часть воды и внимательно рассмотрела пробу с помощью лупы (рис.5). Подвижные инфузории хорошо были заметны под увеличительным стеклом, гораздо сложнее заметить амёбу. Больше всего амёба напоминает маленький полупрозрачный сероватый комочек, который медленно передвигается по дну сосуда, постоянно меняя свою форму.
Рис.4. Рис.5.
В учебном кабинете приготовила микропрепараты и изучала микроорганизмы под микроскопом (рис.6).
. Рис.6.
Под увеличением в 300 раз увидела разнообразных простейших: покрытую ресничками инфузорию–туфельку, ее врага – хищную инфузорию бурсарию, эвглену зелёную, которую легко отличить по красному глазку, зеленой окраске и единственному жгутику (рис.7). Инфузория плавает благодаря движению многочисленных мелких ресничек, покрывающих со всех сторон ее тело и действующих, как тысячи мелких весел. Все эти реснички двигаются – «мерцают», сгибаясь в одну сторону, подобно тому как волнуется хлебное поле от пробегающего ветра.
Рис.7.
В микропрепарате, где была капля воды взятая с глубины, я не увидела хламидомонад. А вот в капле воды, взятой у берега она была. Это и не удивительно, так как в водоеме в данном месте вода была зеленой, или, как говорят, «вода цветет», когда в ней бурно развивается микроскопическая одноклеточная зеленая водоросль хламидомонада. Следовательно, около берега в воде больше органических веществ.
Основные производители органических веществ в водоеме – микроскопические водоросли, входящие в состав планктона. Используя солнечный свет, углекислый газ, воду и минеральные соли, они быстро растут и размножаются, образуя много органических веществ. От обилия водорослей вода летом имеет тёмно-зеленый цвет. Несмотря на микроскопические размеры, водоросли составляют основную часть растительной пищи в водоеме.
Простейшие играют заметную роль в круговороте веществ в природе. С одной стороны, многие из них энергично пожирают бактерий и других микробов, способствуя очищению водоема от гнилостных процессов, а с другой стороны, сами служат пищей различным животным.
1V. Заключение.
Изучив литературу о микроскопических организмах пресноводных водоемов, я пришла к выводу о том, что в исследуемом водоеме жизнь микроорганизмов не столь разнообразна как описывается в литературе. Более богата жизнь в прибрежной зоне, а именно около жилых домов. Здесь, даже не вооруженным взглядом видно многообразие живых организмов: «цветущая» вода, многоклеточные зеленые водоросли, личинки комаров, стрекоз, моллюски, дафнии…. Таким образом, там, где больше органических веществ, там и плотность живых организмов больше.
Местные жители говорят, что старица стала зарастать камышом, берега - кустарниками и кленами. Из этого можно сделать вывод, что со временем может произойти смена биоценоза, т.е. есть напрашивается вывод о том, что экосистема старицы находится в состоянии недостаточного экологического равновесия. Видимо, частично на мелководье происходит заиливание родников. 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, когда река разливается и заполняет старицу водой (что бывает не ежегодно).
Я уже три года подряд летом посещаю школьный профильный лагерь «Экологический калейдоскоп». По итогам моих наблюдений за чистотой прибрежной зоны водоема, участниками лагеря была проведена акция «Чистой старицы быть!» в ходе которой были убраны кучи мусора вдоль берега. (Рис.8).
Мы составили обращение к жителям микрорайона с просьбой не бросать мусор под берег и разнесли их по домам. Думаю, что старица реки Алей будет чище, а ее видовой состав богаче.
Рис.8 Рис.9
Литература:
Алексеев С.В. Экология. Учебник для 9 класса средней школы.
С.-П. Смио-Пресс,1997 г.
Герасимов В.П. Беспозвоночные животные. Изучение их в школе. Пособие для учителя. М., «Просвещение», 1978.
Голуб В.Б., Черненко Ю.И. Полевой определитель беспозвоночных животных по биотопическому принципу: Поселения человека. Воронеж, 2005 г.
Яхонтов А.А. Зоология для учителя: Введение в изучение науки о животных. Беспозвоночные / Под ред. И.Х. Шаровой. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 1982. – 352с., ил.
http://www.zoofirma.ru/