Исследование естественного состояния водной экосистемы

IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Исследование естественного состояния водной экосистемы

Никухина П.А. 1
1ОГБУДО "Детский эколого-биологический центр"
Фокина Н.Н. 1
1ОГБУДО "Детский эколого-биологический центр"
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Любое негативное воздействие на окружающую среду: загрязнение воздуха, почв, растительности, выпадение радиоактивных осадков, сброс сточных вод на рельеф и другие, в силу замкнутости биотических процессов – неизбежно проявится в виде изменения качества поверхностных вод и, прежде всего, малых рек.

На малых реках и их водосборе проживает значительная часть населения страны. Неизбежный контакт с загрязненными водами малых рек и хозяйственное использование некачественных вод, во многих случаях могут составлять угрозу здоровью ныне живущих людей, и вызывать опасение за благополучие последующих поколений. Общество буквально «на электризовано» сообщениями о том, что все наши болезни происходят от загрязнения водоемов. Медиками загрязнение поверхностных и подземных вод рассматривается как «бомба замедленного действия». ()

Однако ныне, в силу того, что официальные контролирующие органы, большинство научных исследований и усилия общественного мониторинга качества поверхностных вод ориентированы на преимущественное обследование заведомо загрязненных водных объектов, во всех регионах страны существует огромный дефицит информации о естественном состоянии водных экосистем.

В связи с этим, изучение естественного состояния водных экосистем, следует рассматривать, как передний край фронта работ по охране и прогнозу качества водных ресурсов, в том числе, по прогнозу здоровья населения страны.

Фиксирование данных о естественном состоянии всех типов водных объектов, является весьма актуально.

В 2016-2017 годах целью наших исследований было: изучить естественное состояние водной экосистемы.

При этом были поставлены задачи:

Найти соответствующий водоём;

Найти информацию о данном водоёме;

Доказать: водоём является естественной водной экосистемой;

Изучить доступные методики исследовательской деятельности и литературу по данному вопросу.

Нами в 2016 году было выявлено, что малая река Малая Гусса, которая протекает в Касимовском районе, является естественной водной экосистемой.

Исследование данной реки мы продолжили в 2017 году и выявили следующее, что река Мала Гусса является естественной водной экосистемой

Проведенный нами физико-химический анализ воды в 2016 г. и 2017 г. показал, что она хорошего качества

Вода в реке холодная, растительность встречается только на берегу, почти нет водорослей, во многих местах каменистое дно.

Оценка воды по методике С, Г. Николаева показала, что вода 1 класса чистоты

В большом количестве мы встречали на камнях ручейник риакофилу, которая живет только в первом и втором классе качества воды, но не встречали ни раков, ни фильтратов. По словам местных жителей их здесь никогда не было.

Обнаруженные нами не многочисленные индикаторные таксоны встречались во все створах как в 2016 году, так и в 2017 году, что говорит о их постоянном составе.

В 2018-2019 годах мы продолжили исследование данной реки, кроме того нами были изучены реки Большая Гусса и Лавсинка. Целью данных исследований стало: оценка качества воды в реке Лавсинка и её притоков.

При этом были поставлены задачи:

Найти сведения о реке Лавсинка.

Изучить литературу по данному вопросу.

Выбрать методику исследования.

Выбрать створы на данной водной системе.

Провести оценку качества воды методами биоиндикации и с использованием компьютерной программы.

Сделать выводы.

Обзор литературы

Вода, самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества – соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород, сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения.

Свойства и качество воды зависит от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая природная вода – дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг./л). (1)

В настоящее время существует два метода контроля состояния окружающей среды: инструментальный (физико-химические методы анализа) и биологический (методы биоиндикации). Физические и химические методы позволяют идентифицировать токсиканты, а также дают точную количественную информацию об их содержании.

Однако инструментальные методы имеют существенный недостаток – они не в состоянии дать оценку суммарного действия токсикантов, являющихся биологически активными веществами, на живой организм. (3)

В этом отношении бесспорным преимуществом обладают методы биоиндикации, с помощью которых представляется, возможно, оценивать влияние загрязняющий веществ на живые организмы в зависимости от дозы и времени их воздействия.

По определению Р. Шуберта, биоиндикаторами являются организмы или как патогенных, так и непатогенных факторов. Таким образом, биоиндикация оценивает патогенные факторы, но не непосредственно, а косвенно – через биологическое действие. (5)

В отечественной практике используется в основном первый метод. В мировой практике в основном метод - биоиндикации.

Из большого арсенала биологического анализа наиболее соответствует целям водного мониторинга – метод биоиндикации, которая основана на контроле состояния водных сообществ, постоянно испытывающих весь спектр негативных воздействий. (4)

Программам школьного экомониторинга предлагает изучение поверхностных водоемов (рек, прудов, озёр, ручьев, каналов и т.д.) биоиндикационными и физико-химическими методами.

Видовой состав и численность обитатели водоема зависят от свойств воды. Главная идея биомониторинга состоит в том, что гидробионты отражают сложившиеся в водоеме условия среды. Те виды, для которых эти условия неблагоприятны, выпадают, заменяясь новыми видами с иными потребностями. (1)

Одним из методов биоиндикации является система биоиндикаций С.Г. Николаева, которая позволяет идентифицировать 6 классов качества поверхностных вод в соответствие с градацией загрязнения водоёмов. В качестве индикаторных организмов рассматриваются макробеспозвоночные донные сообщества, имеющие длительные жизненные циклы, ведущих малоподвижный образ жизни и легко определяемые по атласу.

Данным методом можно пользоваться при обследовании как малых рек (протяженностью до 101 – 120 км), так и «незначительных» (до 10 км) и очень малых (от 11 до 20 км). (2)

Этот метод мы использовали в нашей работе.

Методика

Одним из методов биоиндикации является система биоиндикаций С.Г. Николаева, которая позволяет идентифицировать 6 классов качества поверхностных вод в соответствие с градацией загрязнения водоёмов. В качестве индикаторных организмов рассматриваются макробеспозвоночные донные сообщества, имеющие длительные жизненные циклы, ведущих малоподвижный образ жизни и легко определяемые по атласу.

Выбранный нами участки реки, отвечали следующим требованиям:

На них не быть затонов, которые характеризуются особыми физико-химическими и биологическими режимами.

Намечаемый для обследования створ располагался выше по течению от бродов, переездов, мест водопоя скота и массового купания людей.

Обследовалось все многообразие биотопов речного ложа: отложения илов, песчаные, глинистые и в различной степени заиленные грунты; камни, погруженные в воду сучья и стволы.

При обследовании обращалось внимание на состояние прилегающей к реке территории.

Для проведения исследований нами были использованы:

Скребок и закидная драга.

Кювета или широкая емкость с плоским дном Разбор собранного материала производился на месте. Для этого маленькие порции промытого грунта разбирали в кювете с небольшим слоем воды. Если возникали трудности с определением таксонов, они фотографировались и определялись уже при увеличении на компьютере.

При обследовании реки не принимали во внимание пустые домики ручейников, створки раковин беззубок, перловиц, шаровок, горошин, пустые раковины брюхоногих моллюсков.

Из списка обнаруженных таксонов по методике С.Н. Николаева определяли класс качества вод следующем способом: в заранее подготовленной таблице №2 по каждому обнаруженному таксону любым знаком делали отметку в графах классов, согласно возможному диапазону существования этого таксона по таблице 1.

Если удалось отловить несколько особей одного таксона, в таблице дели только по одной отметке в каждом классе, а не по числу пойманных особей.

По окончании внесения отметок обнаружения таксонов, в каждом классе вспомогательной таблицы подсчитывали число отметок, который умножался на величину индивидуальной классовой значимости (нижняя строка табл.1) и получали суммарную индикаторную значимость таксонов в каждом классе. Принадлежность обследованного участка реки к определенному классу качества вод определяли по максимальной суммарной значимости в ряду с 1 по 5 классы. (2)

В августе 2019 году проведено повторное исследование реки Лавсинка и ее притоков по методике С.Г. Николаева, а также был проведен анализ воды с использование компьютерной программы.

Характеристика района исследования

На самом севере Рязанской области находится село Лався, которое делит пополам река Лавсинка (Приложение № 5). Река Лавсинка через 8 километров впадает в речку Колпь, который в свою очередь впадает в реку Гусь – приток Оки.

Перед деревней Лався происходит слияние двух речушек: Большой Гуссы и Малой Гуссы, после этого появляется река Лавсинка (Приложение №4).

Районом нашего исследования стала река Лавсинка и её притоки. Сведений о данной реке нет в литературных. Запрос в отдел водных ресурсов по Рязанской области Московско-Окского бассейнового водного управления тоже не дал результатов. Из интернет источниках узнали лишь следующее: «Река Лавсинка — левый приток Колпи, протекает в территории Рязанской области, Московской и Владимирской области. Устье реки расположено в 19 км до впадения реки Колпь в реку Гусь. Длина Лавсинки составляет 18 километров». При проведение наших исследований эти данные не подтвердились.

Малая Гусса – так называют её местные жители. Она вытекает из лесных болот и долов, в некоторых местах встречаются родники (Приложение № 3). Её протяженность весной около 10 километров, осенью не более 5 километров, ширина до 4 метров, глубина на перекатах 10 – 15 см, в баклушах до 1,5 метров.

Территория водосбора данного водного объекта расположена в лесу, где нет населенных пунктов. А выпас скота на этой территории не производится уже более 20 лет. Поэтому Малую Гуссу можно считать естественной водной экосистемой.

Большая Гусса также как и Малая Гусса вытекает из леса и до слияния с Малой Гуссой имеет протяженность около 12 км, ширину до 8 метров, глубину от 20 см на перекатах, до 1,5 метра в омутах.

Река Лавсинка появляется при слиянии этих двух рек. Здесь на берегу начинается одна из улиц деревни Лався. В километре от этого места на реке Лавсинка находится плотина. Через 300 метров река делит деревню на 2 части и снова течет по лесу до впадения её в реку Колпь.

Нами были взято по три створа на каждой реке (Приложение №1).

Результаты исследований

Исследования проводились 4 сентября 2016 года, 12 июня и 3 сентября 2017 года методом биоиндикации с использованием методики С. Г. Николаева.

Химический анализ воды проводили 5 сентября 2016 года и 4 сентября 2017 года только реки Малая Гусса.

Оценка воды по методике С, Г. Николаева показала, что вода 1 класса чистоты. Проведенный нами физико-химический анализ воды в 2016 г. и 2017 г. показал, что она хорошего качества.

В 2018 году мы провели исследование качества воды только с использованием методики С. Г. Николаева. Исследование проходили в мае и в августе 2018 г. В августе 2019 году проведено повторное исследование реки Лавсинка и ее притоков по методике С.Г. Николаева, а также был проведен анализ воды с использование компьютерной программы.

На Малой Гуссе и Большой Гуссе вылов проходил в трех створах: перед их слиянием, выше по течению на 500 метров и 1500 метров.

На реке Лавсинке в 3 створах: в деревне у моста, в 1000 метров и 2000 метров ниже по течению.

Видовой состав беспозвоночных в одних и тех же створах в мае и августе был одинаков, что говорит о его постоянстве. Данный результат мы получили и в 2019 году.

Видовой состав беспозвоночных в реке Большая Гусса. Таблица №1

Видовой состав

створ

створ

3 - створ

Ручейник Риакофила

+

+

+

Ручейник лимнофил

+

+

+

Температура воды С0

12

11

11

На каменистом дне Большой Гуссы мы нашли лишь два вида ручейников: Риакофила и Лимнофил. При этом была очень низкая температура воды (110), при температуре воздуха 25.

Видовой состав беспозвоночных в реке Малая Гусса. Таблица №2

Видовой состав

створ

створ

3 - створ

Ручейник Риакофила

+

+

+

Ручейник лимнофил

+

+

+

Личинка вислокрылки

+

+

-

Температура воды

14

13

14

Из таблицы видно, что в Малой Гуссе нам удалось найти личинки двух видов ручейников как в большой Гуссе и личинку вислокрылки.

Видовой состав беспозвоночных в реке Лавсинка. Таблица № 3

Видовой состав

створ

створ

3 - створ

Ручейник Риакофила

-

-

-

Ручейник лимнофил

+

+

+

Ручейник Анаболия

+

+

 

Гидропсиха

+

   

Водные клопы:

афелохирус гладыш плавт водяной скорпион водомерки

+ + +

+ +

   

Жуки: плавунец окаймленный

личинка плавунца

Водолюб большой

+

+

+

   

Плоские личинки поденок

+

   

Личинки стрекоз: бабка плосконожка красотка

+ + +

+

+

+

+

Моллюски: горошинка речная лужанка катушка прудовик

+ + + +

   

Пиявки: большая ложноконская рыбья плоская

+

+

+

+

 

Водяной ослик

+

   

Трубочник Мотыль

+

+

   

Температура воды С0

19

17

17

Согласно шкалы качества воды нами проведена оценка её качества

Шкала класса качества воды Таблица 4

таблиц

атласа

Перечень индикаторных таксонов

Классы качества воды

1

2

3

4

5

6

4

Губки

         

м

а

к

р

о

б

е

с

п

о

з

в

о

н

о

ч

н

ы

х

н

е

т

2

Плоские пиявки

         

3

Червеобразные пиявки

         

1

Трубочник, в массе

         

1

Трубочник

         

7

Перловица

         

7

Беззубка

         

6

Шаровки

         

6

Горошинки

         

5

Затворки

         

9

Бокоплав

         

8

Водяной ослик

         

10

Речной рак

         

18

Водяной клоп - афелохирус

         

21

Риакофила

         

22,26,25

Нейреклипсис, Моланна, Брахицентрус

         

23,24

Гидропсиха, Анаболия

         

17

Роющие личинки поденок

         

16

Плоские личинки поденок

         

15

Веснянки, кроме р. Немуры

         

12,13

Красотка и Плосконожка

         

14

Дедки

         

29

Вилохвостка

         

27

Личинки мошки

         

19

Личинки вислокрылки

         
 

Мотыль

         

28

Мотыль, в массе

         

30

Крыска

         
 

20

4

5

7

20

-

Таблица 5.

Вспомогательные расчеты при определении класса качества вод в реках Малая и Большая Гусса.

Класс качества воды

1

2

3

4

5

   

Индекс, класс, значимости таксонов

25

6

5

7

20

Малая Гуса 1918 г.

         

Отметки обнаружения таксонов

||

|||

|||

|

 

Количество отметок в классе

2

3

3

1

 

Суммарная классовая значимость

50

18

15

7

 

Малая Гуса 1919 г.

         

Отметки обнаружения таксонов

||

|||

|||

|

 

Количество отметок в классе

2

3

3

1

 

Суммарная классовая значимость

50

18

15

7

 

Большая Гуса 1918 г.

 

Отметки обнаружения таксонов

|

||

|

   

Количество отметок в классе

2

2

1

   

Суммарная классовая значимость

25

12

5

7

40

Отметки обнаружения таксонов

|

||

|

   

Количество отметок в классе

2

2

1

   

Количество отметок в классе

2

2

1

   

Согласно наших расчетов, мы получили воду первого класса чистоты и в Малой Гуссе и в Большой Гуссе как в 2018 г., так и в 2019 г.

Класс качества воды в реке Лавсинка. Таблица № 6

Класс качества воды

1

2

3

4

5

Индекс, класс, значимости таксонов

25

6

5

7

20

1 створ в 2018 г.

         

Отметки обнаружения таксонов

|

||||||

|||||||||||

|||||||||

||

Количество отметок в классе

1

6

11

9

2

Суммарная классовая значимость

25

36

55

63

40

1 створ в 2019 г.

         

Отметки обнаружения таксонов

|

||||||

|||||||||||

|||||||||

||

Количество отметок в классе

1

6

11

9

2

Суммарная классовая значимость

25

36

55

63

40

2 створ в 2018 г.

 

Отметки обнаружения таксонов

 

||

||||

||

 

Количество отметок в классе

 

2

4

2

 

Суммарная классовая значимость

 

12

20

14

 

2 створ в 2019 г.

         

Отметки обнаружения таксонов

 

||

||||

||

 

Количество отметок в классе

 

2

4

2

 

Суммарная классовая значимость

 

12

20

14

 

3 створ в 2018 г.

 

Отметки обнаружения таксонов

 

||

|||

|

 

Количество отметок в классе

 

2

3

1

 

Суммарная классовая значимость

 

12

15

7

 

3 створ в 2018 г.

Отметки обнаружения таксонов

 

||

|||

|

 

Количество отметок в классе

 

2

3

1

 

Суммарная классовая значимость

 

12

15

7

 

Постоянство видового состава беспозвоночных как в 2018 г., так и в 2019 г. соответствовало одинаковому качества воды в данных створах. Мы обратили внимание, что ручейник Риакофила (живущий только в 1 и во 2 классе качества воды) не был найден в створах реки Лавсинки. Первый створ реки находился в селе, отличался большим разнообразием индикаторных и неиндикаторных таксонов, поэтому вода там была самая грязная – 4 класс качества – загрязненные воды. Качество воды во 2 и 3 створе была 3 класса качестве – вода удовлетворительной чистоты. Но в 3 створе она ближе была ко 2 классу качества.

Химический анализ в 2017 г. , а в 2019 году с использование компьютерной программы показали следующие результаты.

Река Лавсинка. Таблица № 7

 

1 створ

2 створ

3створ

2017 г.

2019 г.

2017 г.

2019 г.

2017 г.

2019 г.

Прозрачность

Очень прозрач ная

Очень прозрач ная

Прозрачная

Прозрачная

Очень прозрач ная

Прозрачная

Кислотность РН

7,0

6,8

7, 5

7,6

7, 6

7,7

Окисляемость

(мг.\л)

6,5

7,2

4,1

4,7

4,1

4.5

Сульфаты

1-10

-

1

-

1-10

-

Хлориды

10-50

50

1-10

50

10-50

50

Нитраты (мг./л)

10,0

.10,0

10,0

10,0

10,0

10,0

Запах

нет

нет

нет

нет

нет

нет

Реки Малая и Большая Гуса. Таблица № 7

 

Малая Гусса

Большая Гусса

2017 г.

2019 г.

2017 г.

2019 г.

Прозрачность

Очень прозрач ная

Очень прозрач ная

Очень прозрач ная

Очень прозрач ная

Кислотность РН

6,5

6,8

7,0

7,6

Окисляемость

(мг.\л)

3,5

4,2

4,1

4, 5

Сульфаты

10

-

10

-

Хлориды

10

10

10

20

Нитраты (мг./л)

4,0

5,0

4,0

5,0

Запах

нет

нет

нет

нет

Эти показатели являются хорошими для природной воды.

Выводы

Оценка воды по методике С, Г. Николаева в 2018 г. и 2019 т показала, что вода в реках Малая и Большая Гусса 1 класса чистоты.

В этих реках встречается большое количество родников, вода там даже летом не выше 14 С0. Дно реки в основном каменистое. В воде этих рек бедный состав беспозвоночных. На камнях в большом количестве встречается ручейник риакофила , которая живет только в первом и втором классе качества воды.

Обнаруженные нами не многочисленные индикаторные таксоны встречались во все створах Малой и Большой Гуссы как в 2018 году, так и в 2018 году, что говорит о их постоянном составе.

Вода в реке Лавсинке была более теплой (на 4 - 7 С0), дно песчаное или илистое.

Качество воды на 1 створе, в селе Лався, было только 4 класса качества. На втором и третьем створе 3 класса качества – удовлетворительной чистоты.

Населенный пункт Лався является единственным загрязнителем данной реки. Чем дальше от села, тем чище вода – в 3 створе почти 2 класса качества.

7. Проведенный нами физико-химический анализ воды показал, что она хорошего качества, за исключением 1 створа в реке Лавсенке.

Литература

Ашихмина Т.Я Экологический мониторинг М: Академический Проект.2006.-418с.

Николаев С.Г. и др. «Оперативный метод биоиндикации уровня загрязнения водотоков Московско-Окского водного бассейна»// - М,2009-50с.

Снакин В.В..Пособие по организации школьного экологического мониторинга НИА-Природа Москва 2006 , 120 с..

Труды Рязанского института управления и права «Современные проблемы гуманитарных и естественных наук, «- вып.9 - с.5

Шуберт Р. «Возможности применения растительных биоиндикаторов в биолого-технической системе контроля окружающей среды». - Л,1982, с.110

а) Атласа – определителя индикаторных таксонах из Оперативного метода биоиндикации классового качества поверхностных вод. Николаев С.Г. и др. Методические указания»// - М,2008 г. -61с.

б) Практикум по гидробиологии. Яшнов В.А. 2001. в) Определитель основных групп пресноводных беспозвоночных. Ричард Олтон. 1995.

Приложения

Лавсинский пруд, слияние Малой и Большой Гуссы, река Лавсинка, створы. Приложения №1

Исследование качества воды. Приложение № 2

Река Малая Гусса, впадение родника с ржавой водой

Родник, Большая Гусса Приложение № 3

Перекат

Впадение Малой Гуссы в Большую Гуссу, начало Лавсенского пруда

Приложение №4

Лавсенский пруд

Индикаторные таксоны в Бальшой и Малой Гуссе Приложение № 5

Река Лавсенка Приложение № 6 №

1 створ

2 створ Приложение № 7

3 створ. Индикаторные таксоны реки Лавсенка Приложение № 8

Химический анализ воды Приложение № 9

 

32

Просмотров работы: 114