МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ СТАНЦИЯ ЮНЫХ НАТУРАЛИСТОВ Г. ДИГОРА ДИГОРСКИЙ РАЙОН
Тема: «Биомониторинг экологического состояния водных экосистем»
т/о «Юный эколог»
Автор: Дзотова Кристина Александровна
10 класс
Руководитель: Каргинова Фатима Юрьевна
2014 г
Проблема сохранения окружающей среды в настоящее время концентрирует на себе внимание исследователей всего мира. Увеличение объема загрязнений окружающей среды, в связи с усилением антропогенной нагрузки, вызывает необходимость в апробации экологически нестабильных участков методом мониторинга биоиндикационных признаков.
С целью определения степени загрязнения экосистем в предлагаемой работе рассмотрены виды растений-индикаторов, изучены их особенности роста и развитие. Представлены данные по изучению особенностей протекания физико-химических процессов Любительских прудов в ст.Николаевская. Установлены экологические группы высших водных растений, исследованы условия питания, дыхания и продуктивности гидрофитов.
В работе рассмотрены водные экосистемы, отзывчивые на негативные изменения в окружающей среде.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ: Целью наших исследований является определение степени загрязнения экосистем, с помощью биоиндикаторов. Для осуществления поставленной цели решались следующие задачи:
· рассмотреть виды растений-индикаторов;
· провести оценку реакции живых организмов на изменения в среде их обитания;
· проанализировать научные данные об индикационных способностях водных растений;
· определить методы и критерии, отражающие загрязнение окружающей среды.
АКТУАЛЬНОСТЬ: Вопрос охраны природы является актуальной в настоящее время. Методы биодиагностики, также как и методы дифференциальной диагностики загрязняющих веществ позволяют ретроспективно оценить качество окружающей среды. Отличие лишь в стоимости затрат на получение информации, которая для методов биодиагностики на два порядка ниже.
Биомониторинг экологической обстановки на территории может организовываться региональными и местными природоохранными организациями с целью получения ретроспективной базовой (долгосрочной информации) о состоянии природных, антропогенных, природно-антропогенных и антропогенных объектов.
Не всегда есть возможность проводить комплексные научные исследования, требующие больших материальных затрат и специального оборудования. В таких случаях можно использовать методы биоиндикации, биомониторинга, получивших в последнее время широкое признание и распространённость. Система биомониторинга водной среды отработана лучше других.
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЖИВОТНЫХ В КАЧЕСТВЕ БИОИНДИКАТОРОВ. О чистоте воды природного водоема можно судить по видовому разнообразию и обилию животного населения. Лягушки могут быть четким показателем содержания в воде многих токсичных веществ. Например, в теле лягушек в городе содержание свинца в 8 раз выше, чем на теле. Лучшим индикатором загрязнения среды можно считать зеленую жабу.
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСТЕНИЙ В КАЧЕСТВЕ БИОИНДИКАТОРОВ.Индикаторные растения могут использоваться для выявления отдельных загрязнений водных объектов, для оценки общего состояния водной среды. Хорошим биоиндикатором является водоросль Носток сливовидный. Наличие этого вида говорит о чистой воде. Первый признак тревоги – измельчение и нарушение правильной округлой формы изумрудных "шаров" этой водоросли.
Лучший индикатор опасных загрязнений – прибрежное обрастание, располагающиеся на поверхностных предметах у кромки воды. В чистых водоемах эти обрастания ярко-зеленого цвета или имеют буроватый оттенок. Для загрязненных водоемов характерны белые хлопьевидные образования. Ряска удобный объект для биоиндикации, т.к. у нее высокая скорость размножения, чувствительность к среде обитания. В случае загрязнения воды тяжелыми металлами ряска повреждается, ее листья теряют зеленый цвет, обесцвечиваются или коричневеют, становятся корявыми.
При загрязнении воды токсичными веществами многие виды водных растений исчезают, зато разрастаются рдест, лютик, уруть, роголистник, элодея. Если этих растений в пруду слишком много – возможно, вода загрязнена марганцем, медью, железом, цинком.
МЕТОДЫ БИОИНДИКАЦИИ ВОДНЫХ ОРГАНИЗМОВ. При биологическом исследовании изучают водоем в целом – воду, дно, берега, а не только организмы, населяющие водоемы.
При единичном обследовании можно ограничиться рассмотрением наиболее типичных сообществ: например, в малых водостоках исследуют перифитон, в реках – планктон, бентос и перифитон, в прудах – заросли макрофитов т.д.
Моллюски имеют большое значение в технологии биологической очистки водоемов от органических веществ. Они имеют органы химического чувства (чувствительные клетки), которыми они пользуются для определения недоброкачественной воды. Моллюски – фильтраторы засасывают воду, содержащую органические и минеральные частицы, взвешенные в воде, мелкие планктонные организмы, а выделяют профильтрованную воду.
Моллюскоиндикация поверхностных вод предусматривает извлечение пресноводных моллюсков из прибрежного слоя ила, что необходимо для визуальной идентификации групп биоиндикаторов и посчитать плотность их популяции. Большей частью они обитают на поверхности донного ила или в самом иле на глубине 1 – 2 см.
Состояние водоема также определяют по гидрофитам. Согласно общепринятому определению, гидрофиты - водные растения, прикрепленные к почве и погруженные в воду только нижними своими частями. Гидрофиты обитают по берегам рек, озер, прудов и морей, а также на болотах и заболоченных лугах (т.н. гелофиты). Гидрофиты имеют хорошо развитые механические ткани и сосуды, проводящие воду.
В зарослях водных растений осаждается значительное количество приносимых с водой минеральных и органических взвесей. В результате происходит очистка воды и увеличивается прозрачность. Основная роль в этом процессе принадлежит тростнику обыкновенному, камышу озерному, рогозу узколистному, сусаку зонтичному.
БИОИНДИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОДОЕМОВ С ПОМОЩЬЮ ГИДРОФИТОВ (ЛЮБИТЕЛЬСКИЕ ПРУДЫ).
Исследования проводили с мая по сентябрь 2014 года.
Любительские пруды в ст. Николаевская относятся к бассейну реки Терек. Береговая линия пруда слабо изрезана. Дно илистое. Изучение высших водных растений проводили маршрутным методом, методом пробных площадок и геоботанического профилирования. Всего заложено 4 профиля. На пробных площадках размером 1м2 проведены укосы для определения биомассы. Трава срезалась ножницами у дна, этикетировалась и высушивалась. Взвешивание проводили на учебных весах ВГУ-1.
В составе водной флоры Любительских прудов нами выявлено 19 видов высших растений, относящихся к 11 семействам. Преобладающим по числу видов является семейство Рдестовые, затем следуют Рогозовые, Злаковые, Водокрасовые и Лютиковые. Большинство семейств представлены 1-2 видами. Изученные виды относятся к различным экологическим группам.
Экологический анализ водных растений показал, что преобладающей по числу видов является экологическая группа гидрофитов частично погруженных (6 видов- Хвощ приречный,Рогоз узколистый, Рогоз широколистый, Тростник обыкновенный, Болотница болотная, Камыш озерный). Меньшее число видов относится к гидрофитам, погруженным и гидрофитам (по 4 вида соответственно- Рдест пронзенный, Рдест злаковый, Лютик жестколистый, Лютик стреляющийся и Аир, Белокрыльник болотный, Калужница болотная, Вахта трехлистная). Число видов относящихся к гидрофитам плавающим составляет 3 (Водокрас обыкновенный, Телорез обыкновенный, Ряска малая), а гидрофитам с плавающими листьями-2(Рдест плавающий, Горец земноводный).
Высшие водные растения на Любительских прудах образуют чистые заросли (односоставные сообщества). Особенно это относится к тростнику обыкновенному и камышу озерному. Встречаются также растительные сообщества, состоящие из 2 видов: тростник обыкновенный и хвощ приречный.
Мы провели измерение биомассы различных сообществ высших водных растений.
По данным таблицы можно сделать вывод, что максимальную биомассу имеет тростник обыкновенный, его средняя биомасса составляет 307г/м2, а минимальную биомассу имеют заросли камыша озерного 185 г/м2.
Всего в составе высшей водной флоры Любительских прудов выявлено 19 видов, относящихся к 11 семействам. Наиболее многочисленными по числу видов являются семейства Рдестовые, Рогозовые, Злаковые, Водокрасовые и Лютиковые. Преобладающими экологическими группами являются гидрофиты частично погруженные, гидрофиты погруженные и гигрофиты. Среди сообществ высших водных растений, наибольшее распространение имеют заросли тростника обыкновенного, их биомасса с 1 м2 (сухой вес) составляет 307 г/м2. Дальше всего в пруд заходит рдест пронзенный, что хорошо просматривается на геоботанических профилях. Любительские пруды отличается более богатым видовым составом микрофитов. Любительские пруды имеет большую ширину зарослей, что можно объяснить несколько большей площадью, занимаемой раньше малой и большой заиленностью вследствие поступления биогенных элементов с полей и объектов сельскохозяйственного производства.
ВЫВОДЫ
1. Изучены виды растений – биоиндикаторов, отражающие экологическую нестабильность на конкретной территории. В частности ряска, фитопланктон, зоопланктон, элодея,рдест, зеленая жаба.
2. Проведена оценка реакции живых организмов на изменения природной среды. Выявлены биоиндикаторы загрязнения водных экосистем (сине-зеленые водоросли, ряска и др.)
3. Определены методы биоиндикации водных организмов, отражающих состояние природной среды (метод моллюскоиндикации).
4. Выявлены растения – индикаторы улучшающие экологическую обстановку (тростник обыкновенныйй, камыш озерный, рогоз узколистый, сусак зонтичный).
Биомониторинг является составной частью экологического мониторинга – слежение за состоянием окружающей среды по физическим и биологическим показателям. В задачи биомониторинга входит регулярно проводимая оценка качества окружающей среды с помощью специально выбранных для этой цели живых объектов.
Для этого необходимо в каждом субъекте Российской Федерации создать службу биомониторинга, оснащенную соответствующими малозатратными техническими средствами биоиндикации и биотестирования качества окружающей среды.
Биомониторинг экологической обстановки на территории может организовываться региональными и местными природоохранными организациями с целью получения ретроспективной базовой (долгосрочной информации) о состоянии природных, антропогенных, природно-антропогенных и антропогенных объектов.