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

МОДЕЛЬ ПРУДА В ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЯХ: МОНТАЖ, МОНИТОРИНГ, УХОД
Дюпин Н.С.
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

Актуальностьмоей работы в том, что она востребована различными группами людей: предлагаемая мной модель пруда удачно впишется в природный пейзаж пришкольного участка. Пользуясь моими алгоритмами монтажа, контроля и ухода за прудом, владельцы садовых участков могут создать своё «Водяное Королевство». В благоустройстве двора наряду с другими ландшафтными формами модель пруда может быть не только живописным украшающим элементом, но и служить объектом наблюдений и открытий для детей.

Для достижения цели: выполнение модели пруда в природных условиях и поддержание ее в биологическом равновесии, я поставил задачи:

1. Поиск и изучение источников информации по теме работы

  1. Монтаж модели пруда в природных условиях

  2. Мониторинг модели по органолептическим показателям воды, состоянию растений и результатам микроскопии гидробионтов.

4. Уход за моделью и прилежащей территорией

Пруд — искусственный водоем, созданный для орошения, разведения рыбы и водоплавающей птицы, хранения воды, проведения оздоровительных мероприятий и других целей. Режим в искусственных прудах полностю контролируется и регулируется человеком. Естественный пруд получается из озера, у которого центральная котловина постепенно зарастает.

Обитатели пруда составляют собой взаимосвязанную живую систему. Пищевые цепи начинаются с водных растений: одноклеточных водорослей, или многоклеточных высших растений. Растения пруда: тростник, рогоз, камыш, стрелолист, сусак, частуха, ежеголовник и др. Их поедают водные беспозвоночные (клопы-водомерки, жук-плавунец, пиявка, рак, личинки комаров и др. насекомые; моллюски: беззубка, прудовик, катушка, различные микроорганизмы.), растительноядные рыбы (карась, карп, плотва) и птицы . Еще растения под воздействием солнечного света из воздуха берут углекислый газ, а выделяют в воду кислород, необходимый для дыхания всех животных.

Пруд способен необыкновенно украсить собой природный уголок. Созерцание воды, купание в воде — источник удовольствия от единения с природой.

Изучив литературу (Шериг Х. Пруд, Золотницкий Н. Ф. Аквариум любителя, Райков Б.Е. Римский-Корсаков М.Н. Зоологические экскурсии, Дмитриев Ю.Д. Если посмотреть вокруг... и др.), я приступил к практической части.

Монтаж модели пруда

  1. Основа модели — эмалированный таз. Таз вкопан в почву таким образом,

что борта выше уровня почвы на два сантиметра. Это предотвращает попада-

ние почвы в модель.

2. На дно модели заложен грунт из галек размером от двух до одного сантиметра.

3. Инкрустировали модель природными камнями диаметром от трех до десяти сантиметров. Каждый вдавливался в грунт на четверть от размера. Окаймление составило 50 сантиметров.

4. Вокруг модели были выкопаны все сорняки с корнями.

5. В модель поместили по одному экземпляру стрелолиста и частухи подорожниковой. Также мы поместили туда фрагмент зелёных нитчатых водорослей (тины), ряску (восемь экземпляров).

6. В модель залили воду из реки Данилихи.

7. По прошествии десяти суток мы распределили по окружности модели и на растительности моллюсков двух видов (раковинных)

Рис. 1. Монтаж модели пруда на этапе завершения работ.

Мониторинг и уход для поддержания

биологического равновесия в модели пруда

Наблюдения за моделью проводились еженедельно, а именно:

  1. Визуальный осмотр и фотосъемка: емкости с водой, растений в ней, крупных гидробионтов, прилежащей территории;

  2. Оценка качества воды по органолептическим показателям;

  3. Отбор пробы воды с последующей её микроскопией на световом микроскопе «Karl Zeiss». Фотосъемка гидробионтов и их сообществ посредством встроенной в микроскоп цифровой видеокамеры.

Нами были предприняты следующие меры по поддержанию равновесия и привлекательного вида модели и прилегающей территории:

  1. Долив воды, объем равный испарившемуся

  2. Удаление части разросшихся зеленых водорослей до исходного

  3. Удаление части отмерших частей растений стрелолиста

  4. Удаление насекомых и растений, случайно попавших в модель

  5. Прополка прилегающей территории от сорняков

  6. Заглубление камней, сместившихся в результате размыва дождем

Особенности сезонного развития гидробионтов в модели пруда

В летний период (июнь – август) в модели пруда обнаружены микроорганизмы, типичные для природных водоемов: прудов, водоемов-эфемеров (лужи). Из водорослей средняя встречаемость была у диатомовых. Нами было обнаружено пять таксонов, в том числе один вид колониальных диатомей. Все водоросли были сравнительно крупные, развитые, подвижные.

Нами выявлено, что июнь – это период максимального количества гидробионтов по видовому составу :инфузории, сувойки, трубачи, спиральноротые инфузории и многие другие часто попадались в поле зрения микроскопа. Тогда же обнаруживались крупные жгутиконосцы, черви нематоды и малощетинковые.

Однако в июле, с наступлением жары, биоценоз сменился. Исчезли простейшие, но в массе развились рачки родов Хидорус, Дафния, Циклоп.

Нами было прослежено массовое размножение рачков Дафний от созревания зародышей в теле самки, до их выхода из выводковой камеры и дальнейшее плавание возле самки. Молодые рачки были очень многочисленны, отличались подвижностью. Рачки Циклопы также размножались. Много самок с яичными мешками плавали среди тины. Далее мы наблюдали, как науплиусы (личинки рачка Циклопа) плавали в толще воды, совсем не похожие на взрослых Циклопов. Рачки Хидорусы тоже размножались, много было как молоди, так и крупных половозрелых особей.

Осенью исчезли диатомовые водоросли. В октябре рачков Дафний и Циклопов стало меньше. Тогда нами был впервые обнаружен новый рачок рода Циприс. Интересно, что осенью все рачки Хидорусы обросли зелеными одноклеточными водорослями. Мы считаем, что это происходит потому, что

осенью становится мало света. Так как рачки Хидорусы тяготеют к освещенным местам, поэтому и происходит прикрепление к ним зеленых водорослей.

Таблица 1. Динамика развития гидробионтов в модели пруда

Дата

Результаты наблюдений

Визуальные

Микроорганизмы

Погодные условия

(мониторинг в 10.00. утра)

Растения

16 июня

Температура воздуха +25, солнечно

Стрелолист два экземпляра.

Нитчатые зеленые водоросли, фрагмент 10*15см

1. диатомовые водоросли одного таксона

28 июня

Температура воздуха +14

пасмурно

Стрелолист образовал цветоносный побег с бутонами

Водоросли разрослись в три раза, были удалены до исходного состояния

1. рачок рода Хидорус, много особей, подвижны;

2. диатомовые водоросли трех видов;

3. червь Нематода

4. крупные инфузории

5. прикрепленные инфузории сувойки

29 июня

Температура воздуха +16

пасмурно

Стрелолист. Начали распускаться первые единичные цветы

1. рачок рода Хидорус, много особей, подвижны;

2. рачок рода Дафния, крупные, много особей. Тело рачков заполнено мелкими яйцами;

3. рачок рода Циклоп. Единичные особи, все имеют яичные мешки;

4. диатомовые водоросли четырех видов.

01 июля

Температура воздуха +27

солнечно

Стрелолист. Около 30 % бутонов распустились. Некоторые листья начали отмирать. Образовалась развитая корневая система

Водоросли слегка пожелтели

1.Рачок рода Хидорус- массовый.

2.Рачки рода Дафния-крупные, много особей. Тело заполнено почти сформировавшимися подвижными рачками

3.Молодые рачки Дафнии, малощетинковый червь единично

5. личинки комаров, единично

6. диатомовые водоросли пяти видов.

05 июля

Температура воздуха +26

солнечно

Стрелолист. Около 40 % бутонов распустились.

Водоросли заняли 70% модели, были удалены до исходного состояния.

1. рачок рода Хидорус, массовое развитие, подвижны;

2. рачки рода Дафния крупные, много особей. Тело заполнено почти сформировавшимися подвижными рачками

3. мелки молодые рачки дафнии подросли

4. Диатомовые водоросли, четыре вида.

18 июля

Температура воздуха +28

солнечно

Стрелолист. Цветет только самая верхняя часть цветоноса, остальные цветы образовали завязи

Водоросли заняли все водное пространство модели, удалены до исходного состояния

1. рачок рода Хидорус, массовое развитие, подвижны;

2. рачки рода Дафния, крупные, много особей

3. рачок рода Циклоп. Средняя встречаемость

29 июля

Температура воздуха +30

солнечно

Стрелолист. Плодоношение.

Водоросли пожелтели, заполнили все пространство модели. Удалены до фрагмента 10*15

1. рачок рода Хидорус, большое количество

2. рачок рода Дафния – большое количество

3. рачок рода Циклоп многочисленно с яйцевыми мешками

01 сентября

Температура воздуха +23

Солнечно, переменная облачность

Стрелолист в фазе отмирания. Мощная корневая система. Вызревшие семена.

Водоросли приобрели исходный зелено-желтый цвет.

1. рачок рода Хидорус, большое количество

2. рачок рода Дафния – массовое появление молодых особей

08 сентября

Температура воздуха +8

Пасмурно

Стрелолист в фазе отмирания, появились семена.

Зеленая нитчатая водоросль в фазе спороношения, бледно-зеленый цвет

1.Рачки рода Хидорус – у всех особей раковина обросла одноклеточными зелеными водорослями. Много особей на стенках модели. При прикосновении к ним быстро уплывают.

2. Рачки Дафнии, Циклопы встречаются часто, подвижность высокая

15 сентября

Температура воздуха +7 Пасмурно

Стрелолист в фазе отмирания. Вода прозрачная . Зеленая нитчатая водоросль в фазе спороношения, бледный желто-зеленый цвет.

1.рачки рода Хидорус подвижны, массовы, располагаются на стенках модели в зоне «вода-воздух»

2. Рачки Дафнии, Циклопы единичны, быстро плавают.

21 сентября

Температура воздуха + 10. Ясно.

Стрелолист в фазе отмирания. Вода прозрачная . Зеленая нитчатая водоросль в фазе спороношения бледный желто-зеленый цвет

1. Рачки рода Хидорус подвижны, многочисленны. Плавают по стенкам модели, в толще тины.

2. Рачки Дафнии, Циклопы единичны, скорость передвижения средняя

29

сентября

Температура воздуха + 9. Ясно.

Надземная часть стрелолиста полностью отмерла, корни живые упругие

Зеленая водоросль редкими нитями оплетает растения и камни. Преимущественно у дна моде

1.Рачки рода Хидорус малоподвижны, немногочис- ленны, располагаются в основном по стенкам модели.р

2.Рачки Дафнии и Циклопы единичны, плавают замедленно.

3. Впервые обнаружен рачок

рода Циприс. Подвижен, обитает у стенок модели.

05

октября

Температура воздуха +8.

Пасмурно

Стрелолисты в стадии отмирания.

Зеленая водоросль преимущественно у дна модели.

Вода прозрачная.

1. рачки рода Циприс обнаружены в массовом количестве. Располагаются по стенкам модели.

Пруд привлекал большое количество насекомых открытой водной поверхностью.

Фотографии основных микроскопических гидробионтов модели выполнены на световом микроскопе с камерой представлены в Атласе. Увеличение объектов 10*15, 20*15, 40*15.

Атлас фотографий основных микроорганизмов модели пруда, выполненный автором

Основные гидробионты модели пруда

Морфо-физиологический статус гидробионтов

Лето. Нитчатые зеленые водоросли рода Мужоция, образующие большие скопления, в народе называемые «тина».

Клетки водоросли под микроскопом при увеличении 15*20 выглядят как блестящие нити

Цвет – ярко-зеленый. Клетки крупные, много хлорофилловых зерен, расположенных в клетке равномерно

Осень. Нитчатые зеленые водоросли рода Мужоция образуют рыхлые, неплотные скопления

Цвет – желто-зеленый, неяркий. Клетки водоросли заметно мельче, чем летом и в них имеются пространства, незаполненные хлорофиллом.

Другая нитчатая зеленая водоросль

Клетки нитчатой зеленой водоросли со спорами под микроскопом при увеличении 15*20 выглядят как нанизанные бусины

Диатомовые водоросли рода Навикула

Все диатомовые водоросли были подвижными, встречались часто.

Игловидные диатомовые водоросли

Колониальная диатомовая водоросль рода Мелозира (справа)

Инфузория Трубач, жизненная стадия бродяжки

Личинка двукрылых

Рачок рода Циклоп. Головной отдел – хорошо видно скопление зрительных клеток в виде пятна. Хвостовой отдел – в мешках просматриваются оформленные яйца.

Сравнительно крупные самки рачка Циклопа все были с хорошо развитыми яичными мешками.

Молодая особь рачка рода Циклоп называется «науплий»

Молодые рачки Циклопа сначала не похожи на взрослую особь. После нескольких линек их внешний вид значительно меняется, и к периоду полового созревания рачки достигают сходства со взрослыми особями

Рачок рода Дафния. Головной отдел с «глазом»

Рачки Дафнии крупные, подвижные.

В теле самки Дафнии просматриваются незрелые зародыши рачков

Незрелые зародыши в теле рачка недвижимы

Созревшие зародыши в теле самки Дафнии

Созревшие в теле Дафнии зародыши подвижны. Уже можно различить глазные пятна и конечности.

Выход молоди рачков из тела самки

Созревшие рачки Дафнии покидают тело самки не все сразу, а постепенно, по одной особи

Только что вышедшие из самки рачки. На заднем плане – хвостовой отдел самки.

Вышедшие из тела самки молодые рачки Дафнии не уплывают сразу, а некоторое время находятся возле самки

Рачок рода Хидорус летом

Рачки активно двигают конечностями из раковинки. Очень подвижные, иногда замирают около водорослей.

Рачок рода Хидорус осенью

Ближе к осени на рачках можно обнаружить одноклеточные зеленые водоросли.

Прикрепляясь к рачкам, обитающими в верхних слоях воды, хорошо освещенных и богатых кислородом, водоросли оказываются в наилучших условиях

Рачок рода Циприс

Тело рачка полностью спрятано в раковинку.

Рачок хорошо заметен невооруженным глазом как запятая кирпичного цвета

Головной отдел личинки насекомого

Личинка достигает 6 мм, очень подвижна и её трудно сфотографировать.

Хвостовой отдел личинки насекомого из отряда двукрылых. Жаберные лепестки

Жаберные лепестки личинки полупрозрачные, строением напоминают кружево из-за обилия в них переплетенных сосудов

Развитие растений в модели пруда

Растения прошли полную фазу развития. Семена были полновесными по 24 штуки в каждой семенной коробочке. Осенью, когда надводная часть растения отмерла, мы обнаружили, что корни в иле белые, тугие, живые.

Водоросль рода Мужоция (тина) за четырнадцать суток увеличивала

объем от 200 до 600%. Осенью тина пожелтела. Под микроскопом мы заметили, что зерна хлорофилла частично разрушились, а некоторые клетки Мужоции содержали особые гороховидные органы, в которых вызревают споры.

Ряска, помещенная в модель, погибла по прошествии недели. Мы связываем это с тем, что модель расположена на открытом пространстве и тенелюбивая ряска была выжжена солнцем.

Выводы

1. Найдено и изучено десять источников информации. Из них шесть книг, семь ресурсов Интернета.

2. За основу модели пруда был взят металлический эмалированный таз. 3. Мониторинг и уход за моделью проводился с июня по ноябрь 2016г. еженедельно. Вода в модели всегда была прозрачной, не имела цвета, со слабым запахом сырости и дождя.

4. Сообщество гидробионтов в летний и осенний периоды было различным по видовому составу. Летом в воде обитали диатомовые водоросли, инфузории, жгутиконосцы, черви нематоды, личинки двукрылых и три вида рачков: Хидорус (массовое развитие), Дафния и Циклоп. В осенний период (сентябрь-октябрь) в воде обитали только эти рачки и личинки двкукрылых. В октябре впервые был обнаружен рачок рода Циприс.

  1. Развитие растений в модели пруда соответствовало природным показателям. Стрелолист прошел полную фазу развития. Водоросль рода Мужоция увеличивала биомассу от 200 до 600% в неделю.

Заключение

Я достиг поставленной цели. Все лето и осень в модели «бурлила жизнь» как в настоящем пруду. Вода была чистой и прозрачной. В микроскоп было видно множество микроорганизмов. В перспективе моей работы – дальнейшее наблюдение за моделью пруда после зимнего периода. Планирую также монтаж моделей пруда на основе других конструкций и технических решений.

Список использованных источников

  1. Шерфиг Х. Пруд. Перевод с датского Л.Ф. Поповой Л. Гидрометеоиздат. 1978. 104 стр. с илл.

  2. Новиков В.С., Губанов И. А. Школьный атлас-определитель высших растений: книга для учащихся. -- М.: Просвещение, 1985.--239 с., илл.

  3. Золотницкий Н.Ф. Аквариум любителя.-- М.: ТЕРРА. 1993.--784с.:ил.

  4. Райков Б.Е., Римский-Корсаков М.Н. Зоологические экскурсии – М.: Топикал, 1994 – 640 с., илл.

  5. Дмитриев Ю.Д. Если посмотреть вокруг…М., Изд. «Детлит», 1976г. 319с.

  6. Лемеза Н.А., Шуканов А.С. Малый практикум по низшим растениям: МН.: Университет, 1994г., 288с.