III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ИЗУЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОДОЕМОВ СЕЛА УНДОРЫ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ЗООБЕНТОСА
Кузнецова А.И.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


ВВЕДЕНИЕ

Экологическое состояние водоёмов тесно связано с хозяйственной деятельностью человека. Это приводит к изменениям качества вод различных категорий водоёмов с последующим их загрязнением.

На территории нашего села располагаются два пруда: Старостин и Рожков. Они не могут остаться без внимания, так как водоемы находятся в самом центре нашего населенного пункта и наиболее сильно подвержены антропогенному воздействию.

В функциональном отношении водные беспозвоночные является важной частью гетеротрофного компонента водных систем. Изменение в видовой структуре биоценозов, варьируется с уровнем загрязнения водоема, это позволяет использовать водных беспозвоночных для определения антропогенного воздействия на водные системы.

Актуальность работы

В настоящее время для предотвращения загрязнения водоёмов сделано много. Однако единого механизма, способного эффективно защищать водоемы от загрязнения, пока не разработано. Я считаю, что решение этой проблемы заключается в комплексном подходе к ней, это включает не только очистку вод и прилегающих к водоему территорий, но и необходимость достигнуть биологической реабилитации загрязненных водоёмов. Для этого нужно знать степень загрязнения водоемов, а также видовое разнообразие обитающих в них организмов.

Село Ундоры является курортной зоной. Следовательно, изучение экологического состояния, а тем более поддержание природных объектов в экологически чистом состоянии является актуальным в современное время.

Цель и задачи исследования

Целью данной исследовательской работы является изучение экологического состояния водоемов села Ундоры по показателям зообентоса.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

  1. Изучить топографию исследуемых водоёмов и их гидрологические особенности.

  2. Доступными методами изучить морфометрические и морфологические особенности водоемов.

  3. Определить экологическое состояние водоёмов, используя методики биологической индикации по показателям зообентоса.

  4. Определить степень антропогенного влияния на водоемы.

Гипотеза

Я предположила, что экологическое состояние водоемов на территории села Ундоры удовлетворительное.

Практическая значимость

Данные, полученные в ходе работы, могут быть использованы в школе на уроках биологии, экологии и краеведения, а также в качестве справочного материла об антропогенной нагрузке на водоёмы.

ГЛАВА 1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

  1.  
    1. Материалы исследования

  1. При подготовке данной работы были проанализированы литературные источники по теме исследования. Работа проводилась в летний период 2016 года. Было исследовано 2 водоема на территории села Ундоры, именуемые Старостин и Рожков пруды. В ходе исследований было отобрано 5 проб в 5 точках. Пробы отбирались водным сачком у берега содна и прибрежных растений по стандартным методикам (рис.1).

  2. Для работы использовалось также лабораторное оборудование (микроскоп, пробирки, пипетки, предметные и покровные стекла для изготовления препаратов), перчатки, определитель водных животных (5).

Рис. 1. Отбор проб водным сачком у берега со дна (фото автора)

1.2 Методы исследования

В работе я использовала 4 стандартные методики: определение биотического индекса Скотта, Майера, Вудивисса и олигохетного индекса Гуднайт-Уотлея (далее материал приводится по методикам из литературных источников (1, 8, 9, 10)). Определение видов проводилось по Лосукову (5). 1.2.1 Методика расчета биотического индекса Скотта

Индекс Скотта является одним из самых простых для вычисления, но достаточно надежных. Виды беспозвоночных сортируют на три группы, которые различаются по степени чувствительности к загрязнению водоема: Группа I- чувствительные к загрязнению организмы - поденки, веснянки и ручейники, которые не плетут сетей; II - отчасти устойчивые к загрязнению организмы - ручейники, плетущие сети, речные раки, личинки жуков, водяные ослики и двустворчатые моллюски; III - устойчивые к загрязнению организмы - малощетинковые черви, пиявки и личинки хирономид. Для расчета индекса следует число систематических групп умножить на соответствующий множитель и произведения сложить между собой. Затем, в зависимости от того, в какой интервал попадает значение индекса, по таблице 1 определяется экологическое состояние водоемов.

Таблица 1

Соответствие индекса Скотта показателю состояния водоемов

Состояние реки по индексу Скотта

>22

Отличное

17-22

Хорошее

11-16

Удовлетворительное

15

Чистая вода

Часто наблюдаемая последова-

тельность исчезновения организмов из биоценозов по мере увеличения степени загрязнения

Грязная

вода

Личинки веснянок

Больше одного вида

 

7

8

9

10

Только один вид

 

6

7

8

9

Личинки поденок, исключая Baetisrodani

Больше одного вида

 

6

7

8

9

Только один вид

 

5

6

7

8

Личинки ручейников и/или Baetisrodani

Больше одного вида

 

5

6

7

8

Только один вид

4

4

5

6

7

Гаммарус

Все вышеназванные виды отсутствуют

3

4

5

6

7

Азеллус

Все вышеназванные виды отсутствуют

2

3

4

5

6

Тубифициды и/или красные личинки хирономид

Все вышеназванные виды отсутствуют

1

2

3

4

 

Виды, нетребовательные к кислороду

(Eristalistenax)

Все вышеназванные виды отсутствуют

0

1

2

   

На перекрестке столбца и строки в таблице находим значение индекса Вудивисса, характеризующее исследуемый водоем. Если водоем получает от 0 до 2 баллов – он сильно загрязнен, относится к полисапробной зоне; 3-4 балла говорит о средней степени загрязненности (альфа-мезосапробный); 5-6 баллов – о незначительном загрязнении водоема (бета-мезосапробный). Чистые (олигосапробные) водоемы обычно получают оценку 7-10 баллов.

1.2.3 Методика определения биотического индекса Майера

Основное преимущество этой методики (как и при расчетах индекса Скотта) заключается в том, что беспозвоночных не нужно определять с точностью до вида и методика годиться для любых типов водоемов. Метод также использует приуроченность различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности. Организмы-индикаторы отнесены к одному из трех разделов (Таблица 3). Нужно отметить, какие из приведенных в таблице индикаторных групп обнаружены в пробах и количество обнаруженных групп из первого столбца таблицы необходимо умножить на 3, количество групп из второго – на 2, а из третьего - на 1. Получившиеся цифры складывают. Значение суммы и характеризует степень загрязненности водоема. При сумме более 22 – вода относится к 1 классу качества; от 17 до 21 ко второму классу (>17 баллов водоем олигосапробный); от 11 до 16 баллов - 3 класс качества (бета-мезосапробная зона); меньше 11 – водоем грязный (альфа-мезосапробный или полисапробный).

Таблица 3

Таблица для определения индекса Майера

Обитатели чистых вод

Средняя чувствительность

В загрязненных водоемах

Нимфы веснянок

Бокоплав

Личинки комаров-звонцов

Нимфы поденок

Речной рак

Пиявки

Личинки ручейников

Личинки стрекоз

Водяной ослик

Личинки вислокрылок

Личинки комаров-долгоножек

Прудовики

Двустворчатые моллюски

Моллюски-катушки

Личинки мошки

Моллюски-живородки

Малощетинковые черви

1.2.4 Методика определения олигохетного индекса Гуднайт-Уотлея

Эта методика биоиндикации используется только для определения загрязнения водоема органическими веществами. Для определения значений олигохетного индекса годятся только материалы дночерпательных проб. Значение индекса (а)равняется отношению количества обнаруженных в пробе олигохет (малощетинковых червей) к общему количеству организмов (включая и самих червей) в процентах:

N Oligochaeta

а= --------------- * 100 %

N всех организмов

Степень загрязнения воды органическими веществами определяется по таблице 4.

Таблица 4

Олигохетный индекс Гуднайт-Уотлея

Значениеиндекса, %

Степень загрязнения воды

Класс качества

Менее 30

Отсутствие загрязнения

1-2

30 – 60

Незначительное

2-3

60 – 70

Умеренное

3-4

70 – 80

Значительное

4-5

Более 80

Сильное

5-6

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Краткаяхарактеристикарайонаисследования

Ундоры — село в Ульяновском районе Ульяновской области. Административный центр Ундоровского сельского поселения.

Расположено в 40 км севернее от областного центра Ульяновска на правом берегу Куйбышевского водохранилища, на живописной Приволжской возвышенности, водоразделе рек Волги и Свияги. Знаменито оно прежде всего своими минеральными источниками, которые содержат до 20 полезных микроэлементов. Благодаря этому Ундоровская минеральная вода «Волжанка» обладает уникальными качествами. В 1982 году 7,5 тысячи гектаров вокруг села Ундоры признаны курортной зоной.

На территории нашего села расположено несколько небольших водоемов (рис.2). Я проводила исследование двух водоемов: Рожков и Старостин пруды, так как они расположены вблизи нашей школы. Рожков пруд (рис.3) расположен в парке Ивашева, параллельно переулку Школьному, Старостин пруд (рис.4) расположен на пересечении улицы Школьной и Старостина.

-Старостин пруд - Рожков пруд

Рис.2. Территория района исследования

2.2 Краткая характеристикапробиместихотбора

Пробы отбирались в разных частях водоемов, для сравнительного анализа характер отбора проб для двух водоемов был одинаковым:

Проба №1: южная часть пруда, дно илистое, сильно заросшее водной растительностью.

Проба №2: западная часть пруда, дно илистое.

Проба №3: дно илистое, растительность практически отсутствует.

Проба №4: восточная часть пруда, растительности почти нет.

Проба №5: северная часть пруда, растительность практически отсутствует.

Рис.3. Место забора проб с Рожкова пруда

Рис.4. Место забора проб со Старостина пруда

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Видовое многообразие водных беспозвоночных исследуемых водоемов

В ходе исследования был проведен количественный и качественный анализ проб.

Таблица 5

Количество обнаруженных групп беспозвоночных животных в пробах, взятых со Старостина пруда

Номер пробы

Место забора пробы

Количество обнаруженных групп беспозвоночных

№ 1

Южная часть пруда, дно илистое, сильно заросшее водной растительностью.

8

№ 2

Западная часть пруда, дно илистое.

10

№ 3

Основание моста, дно илистое, растительность практически отсутствует.

6

№ 4

Восточная часть пруда, растительность практически отсутствует.

9

№ 5

Северная часть пруда, растительность практически отсутствует.

9

Таблица 6

Количество обнаруженных групп беспозвоночных животных в пробах, взятых с Рожкова пруда

Номер пробы

Место забора пробы

Количество обнаруженных групп беспозвоночных

№ 1

Южная часть пруда, дно илистое, сильно заросшее водной растительностью.

9

№ 2

Западная часть пруда, дно илистое.

10

№ 3

Основание моста, дно илистое, растительность практически отсутствует.

6

№ 4

Восточная часть пруда, растительность практически отсутствует.

10

№ 5

Северная часть пруда, растительность практически отсутствует.

8

В водоемах на период исследования было отмечено 23 вида беспозвоночных относящихся к 7 классам, 12 отрядами 17 семействам.

Фауна Старостина и Рожкова пруда имеет идентичный состав, так как водоемы находятся в равных климатических условиях, а также в почвенном и растительном соотношении территории, на которых располагаются пруды, идентичны.

Таблица 7

Видовое многообразие выловленных беспозвоночных в водоёмах села

Класс

Отряд

Семейство

п/п

Вид

Волосатики

(Nematomorpha)

   

1

Волосатик водный

(Gordiusaquaticus)

Кольчецы малощетинковые

(Oligochaeta)

 

Трубочники

(Tibificidae)

2

Трубочник обыкновенный

(Tubifextibifex)

Пиявки

(Hirudinea)

Хоботные пиявки

(Rhynchobdellida)

Hirudinidae

3

Пиявка ложноконская большая

(Haemopissanguisuda)

     

4

Пиявкаложноконскаямалая

(Herpobdellaoctoculata)

Брюхоногие моллюски

(Gastropoda)

Лёгочные моллюски

(Pulmonata)

Прудовики

(Lymnaeidae)

5

Прудовик обыкновенный

(Lymnaeastagnalis)

   

Катушки

(Planoebidae)

6

Катушка окаймленная

(Planorbisplanorbis)

     

7

Катушка закрученная

(Anisusuortex)

     

8

Физа пузырчатая

(Physafontinalis)

   

Лужанки

(Viviparidae)

9

Лужанка болотная

(Viuiparuscontectus)

Ракообразные

(Crustacea)

Равноногие

Водяные ослики

(Asellidae)

10

Водяной ослик

(Asellusaquqticus)

 

Ракообразные

Ветвистоусые

(Cladocera)

 

11

Дафния обыкновенная

(Daphnia pulex)

 

Жаброноги

(Anostraca)

 

12

Жаброног обыкновенный

(Branchipusstagnalis)

 

Бокоплавы

(Amphipoda)

 

13

Бокоплав озерный

(Gammaruslacustris)

Паукообразные

(Arachnida)

Клещи

(Acarina)

Гидрахниды

(Hydrachnidae)

14

Клещ географический

(Hydrachnageodraphica)

Насекомые

(Insecta)

Стрекозы

(Zygoptera)

Лютка

(Lestidae)

15

Лютка – невеста

(Lestessponsa)

   

Стрелки

(Coenagrionidae)

16

Стрелка красивая

(Coenagionpulchellum)

 

Полужесткокрылые

(Hemiptera)

Гладыши

(Notonectidae)

17

Гладыш обыкновенный

(Notonectaglauca)

   

Гребляки

(Corixidae)

18

Греблякзубчатоногий

(Corixadentipes)

   

Водяные скорпионы

(Nepidae)

19

Скорпион водяной

(Nepacineria)

   

Водомерки

(Gerridae)

20

Водомерка прудовая

(Gerrislacustris)

 

Жесткокрылые

(Coleoptera)

Плавунцы

(Dytiscidae)

21

Полоскун бороздчатый

(Aciliussulcatus)

   

Вертячки

(Gyrinidae)

22

Вертячка дневная

(Gyrinusmarinus)

 

Двукрылые

(Diptera)

Звонцы

(Chironomidae)

23

Звонец мохнотоусый

(Chironomusplumosus)

Таблица 8

Видовая насыщенность и обилие (количество особей) беспозвоночных пяти проб, взятых со Старостина пруда

№ пробы

1

2

3

4

5

 

количество особей

Водяной клещ

1

 

2

 

1

Волосатик

 

1

     

Катушки

 

4

6

8

10

Водяные клопы

5

   

4

2

Личинка жука

3

8

3

6

 

Личинка комара

 

10

 

8

4

Личинка стрекозы

3

1

6

 

3

Лужанка

3

   

4

 

Пиявка

2

5

 

5

8

Прудовик

 

6

 

7

2

Водяной ослик

5

 

7

3

4

Жаброног

 

5

 

7

 

Бокоплав

3

2

 

1

1

Червь кольчатый

6

4

5

 

1

Количество групп:

8

10

6

9

9

Количество особей в пробе

26

46

29

49

43

Таблица 9

Видовая насыщенность и обилие (количество особей) беспозвоночных пяти проб, взятых с Рожкова пруда

№ проб

1

2

3

4

5

 

количество особей

Водяной клещ

1

 

2

 

1

Волосатик

 

2

 

2

 

Катушки

 

4

6

2

1

Водяные клопы

3

   

7

 

Личинка жука

3

8

3

1

 

Личинка комара

 

7

   

4

Личинка стрекозы

7

1

7

 

9

Лужанка

2

   

4

 

Пиявка

2

5

 

5

7

Прудовик

 

6

 

4

1

Водяной ослик

11

 

2

 

1

Жаброног

 

2

 

3

 

Бокоплав

1

 

3

1

2

Червь кольчатый

8

2

7

3

1

Количество групп:

9

10

6

10

8

Количество особей в пробе

34

38

29

31

26

Рис.5. Видовая насыщенность и обилие беспозвоночных Старостина пруда

Рис.6. Видовая насыщенность и обилие беспозвоночных Рожкова пруда

Главной отличительной особенностью видового состава является то, что в них доминируют различные представители обнаруженных видов зообентоса, например в Старостином пруду доминирующими группами являются: прудовики, катушки, пиявки. В Рожковом пруду доминирующими группами беспозвоночных являются: личинки стрекоз, пиявки, кольчатые черви.

3.2 Определение степени загрязнения водоёмов Результаты расчета биотического индекса Скотта

Для расчета индекса я умножила число систематических групп на соответствующий множитель (таблица 10, 11) и произведения сложила между собой. Затем по таблице 1 определила экологическое состояние водоемов.

Таблица 10

Вычисление индекса Скотта для Старостина пруда

ГруппаI

Числен-

ность

ГруппаII

Числен-

ность

ГруппаIII

Числен-

ность

Чувствительные

к загрязнению

Довольно устойчивые

К загрязнению

Устойчивые к

загрязнению

   

Бокоплав

7

Пиявка

20

   

Водяной ослик

19

Звонец

22

   

Личинка жуков

20

   
           

Количество групп

 

Количество групп

3

Количество групп

2

Множитель

 

Множитель

2

Множитель

1

Произведение

 

Произведение

6

Произведение

2

Сумма произведений – Индекс Скотта

6+2

8

Таблица 11

Вычисление индекса Скотта для Рожкова пруда

ГруппаI

Числен-

ность

ГруппаII

Числен-

ность

ГруппаIII

Числен-

ность

Чувствительные

к загрязнению

Довольно устойчивые

к загрязнению

Устойчивые к

загрязнению

   

Бокоплав

7

Пиявка

19

   

Водяной ослик

14

Звонец

11

   

Личинка жуков

15

   
           

Количество групп

 

Количество групп

3

Количество групп

2

Множитель

 

Множитель

2

Множитель

1

Произведение

 

Произведение

6

Произведение

2

Сумма произведений – Индекс Скотта

6+2

8

Для обоих водоемов индекс Скотта оказался равным 8, это значит, что по индексу Скотта состояние водоемов неудовлетворительное.

Определение биотического индекса Вудивисса

В обоих исследуемых водоемах было обнаружено 9 групп беспозвоночных животных, во взятых мною пробах был обнаружен Бокоплав озерный (Gammarus lacustris), который присутствует в классификации биологических проб по Ф. Вудивиссу.

Индекс Вудивисса в исследуемых водоемах равен 5, что свидетельствует о незначительном загрязнении водоема.

Определение биотического индекса Майера

В исследуемых мною водоемах животных из категории обитателей чистых вод обнаружено не было, из категории обитателей со средней чувствительностью к загрязнению обнаружено 3 группы, из категории обитателей в загрязненных водоемах было обнаружено 5 групп живых организмов. Согласно формуле для вычисления индекса Майера, индекс исследуемых водоемов равен 11, то есть водоемы относятся к третьему классу качества (бета-мезосапробная зона).

Определение олигохетного индекса Гуднайт-Уотлея

Во взятых мною пробах был обнаружен один вид малощетинковых червей, Трубочник обыкновенный (Tubifextibifex). Общее количество особей в пробах Старостина пруда равняется 16. Общее количество особей всех выловленных беспозвоночных составило 193. Олигохетный индекс Гуднайт-Уотлея составил 30.8 %.

Общее количество особей Трубочника обыкновенного в пробах Рожкова пруда равняется 21. Общее количество особей всех выловленных беспозвоночных составило 158. Олигохетный индекс Гуднайт-Уотлея составил 33,1 %.

При полученном результате можно сказать, что в обоих случаях и Старостин и Рожков пруды незначительно загрязнены органическими веществами.

3.3 Оценка степени антропогенного влияния на исследуемые водоёмы

На Старостин и Рожков пруды человек оказывает сильное влияние. Кроме того, что прибрежная линия загрязнена бытовыми отходами, Старостин пруд находится в зоне дорог с оживленным движением, соответственно на поверхность воды оседают выхлопные газы, вызывая загрязнение тяжелыми металлами. Но основной проблемой прудов всегда было и остается «цветение».

ВЫВОДЫ

1. Изучила топографию исследуемых водоёмов и их гидрологические особенности.

2. Доступными методами изучила морфометрические и морфологические особенности водоемов.

3. Используя методики биологической индикации по показателям зообентоса, определила, что экологическое состояние исследуемых водоёмов неудовлетворительное, они загрязнены и нуждаются в реабилитации.

4.Степень антропогенного влияния на водоемы значительная. Поэтому на территории исследования следует предпринять действенные меры по охране чистоты водоемов, в числе которых может быть: ограничение доступа на территорию, разъяснительная и агитационная деятельность.

Кроме этого я планирую в дальнейшем провести биологическую реабилитацию, с помощью хлореллы, что будет являться практическим вкладом в разрешение данной проблемы. При вселении штамма хлореллы идёт интенсивный процесс восстановления загрязненных вод независимо от их категории. Подвергается изменению также химический состав воды. Хлорелла активно использует не только азот и фосфорсодержащие компоненты, но и многие химические элементы и соли, в том числе и микроэлементы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Ашихмина Т. Я. Школьный экологический мониторинг. – М.: Агар, 2000.

  2. Данилов-Данильян В.И. Вода – стратегический фактор развития экономики России. Вестник Российской Академии Наук, Т. 77, № 2, 2007 г., С. 108-114.

  3. Данилов-Данильян В. И. Глобальная проблема дефицита пресной воды// Глобальные проблемы. 2008, № 1. С. 45-56.

  4. Данилов-Данильян В. И. Пресная вода – главный сдерживающий фактор мировой экономики//Экономические стратении, № 3, 2011, С. 98-100

  5. Лосуков Р. Обитатели водоемов. Полевые справочники – определители. Корманный определитель водных животных средней полосы Европейской части России. - М.: «Лесная страна», 2009. 128 с.

  6. Курдов С. А. Реки Воронежской области. – Воронеж: издательство Воронежского университета, 1982.

  7. Миркин Б.М., Г.С. Розенберг, Л.Г. Наумова. Словарь понятий и терминов современной фитоценологии. - М.: Наука, 1989. 224 с.

  8. Николаев С., Потапов В., Малинина Ю. «Методы биологического анализа уровня загрязнения малых рек Саратовской области» / Методическое пособие/. – Саратов: Изд-во Государственного учебно-научного Центра «Колледж», 1999.

  9. Методика изучения перифитона и оценки сапробности водоемов (Сост. А.С. Боголюбов). – М.: Экосистема, 1997.

  10. Методы исследований зообентоса и оценки экологического состояния водоемов (сост. А. Боголюбов). – М.: Экосистема, 1997.