Определение загрязнения местного водоема по беспозвоночным организмам

Управление образования  муниципального образования Тимашевский район

Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №14 улица Ленина, 19а, поселок Советский, Краснодарский край, Тимашевский  район

тел. 88613037446, факс 88613037444, E-mail: school14@tim.kubannet.ru

                                                                       Секция  БИОЛОГИЯ

   Определение загрязнения местного водоема по беспозвоночным организмам

     Голубева Карина Федоровна      

 Голубева Карина Ф                                                      МБОУ СОШ №14, 11 класс

                                                                                           руководитель: Буравлева Надежда      

                                                                                           Михайловна, учитель биологии                                                                      

                                                                  2012          

                             Изучение беспозвоночных организмов местного водоема

Голубева Карина Федоровна  11класс

Россия, Краснодарский край, поселок Советский, Муниципальное бюджетное образовательное учреждение  средняя общеобразовательная школа №14 муниципального образования Тимашевский район

   Содержание:

1. Введение. Актуальность изучения биоразнообразия

   живых организмов………………………………………………….. 3                                                                                  

2. Основная часть………………………………………………………5

   2.1. Обзор литературы ………………………………………………5

   2.2. Материалы и методы исследования…………………………....5

   2.3. Методика исследования………………………………………... 5

   2.4. Качественная обработка проб………………………………….  5

   2.5. Определение уровня загрязнения водоема по

    беспозвоночным индикаторам…………………………………….. 9

3. Заключение………………………………………………………….. 9

4. Список литературы………………………………………………… 10

5. Приложения………………………………………………………… 11

                           Изучение беспозвоночных организмов местного водоема

Голубева Карина Федоровна, 11 класс

Россия, Краснодарский край, поселок Советский, Муниципальное бюджетное образовательное учреждение  средняя общеобразовательная школа №14 муниципального образования Тимашевский район

 1. Введение

Актуальность изучения биоразнообразия живых организмов

Среди основных экологических проблем современности сокращение биоразнообразия занимает особое место.

Первая международная экологическая конференция - Стокгольмская конференция ООН по окружающей среде (1972г) приняла «Декларацию принципов» по основным экологическим проблемам человечества, рассчитанную на перспективу. Одна из резолюций отмечает «необходимость сохранения природных ресурсов на благо нынешнего и будущих поколений («природные ресурсы не собственность нынешнего поколения, а взяты в долг у будущих поколений» (Международное экологическое право)) (Биология в школе// №27-28, 2004г.)

Сохранение разнообразия живых систем на Земле - необходимое условие выживания человека и устойчивого развития цивилизации. Для сохранения биологического разнообразия России в соответствии с ее обязательствами в рамках Конвенции о биологическом разнообразии разработаны Национальная стратегия и План действий по сохранению биоразнообразия России.

Стратегия выражает общее стремление российского общества к сохранению биоразнообразия, открывая возможности для эффективного присоединения к этому процессу всех заинтересованных сторон (Национальная стратегия сохранения биоразнообразия России), (Биология в школе // №27-28, июль 2004).

Объект «Стратегии…» изначально обозначен как «биоразнообразие». Одним из требований к механизмам реализации стратегии является необходимость «учитывать особенности состояния биоразнообразия в России в целом и в регионах». (Национальная стратегия сохранения биоразнообразия России).

     Для реализации данного требования принят Закон Краснодарского края от 6 апреля 2006г. №1008-КЗ о внесении изменений в Закон Краснодарского края «Об охране окружающей среды на территории Краснодарского края». Нужно изучить большое число экосистем и выявить экологические связи между элементами систем, т.к. они являются системообразующим признаком. Определенный состав организмов характеризует состояние экосистемы. В водоемах с различным уровнем загрязнения обитают качественно отличающиеся друг от друга группы беспозвоночных гидробионтов.

        Таким образом, взяв в качестве изучаемой экосистемы местный водоем, мы определили цель работы: изучение биологического разнообразия беспозвоночных местного водоема для определения уровня загрязнения водоема.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1.Провести отбор беспозвоночных местного водоема и  дать их качественную характеристику (определить с возможной степенью точности.)

2.Определить уровень загрязнения водоема, используя шкалу загрязнений по индикаторным таксонам.

                    Изучение беспозвоночных организмов местного водоема

Голубева Карина Федоровна

Россия, Краснодарский край, поселок Советский, Муниципальное бюджетное образовательное учреждение  средняя общеобразовательная школа №14 муниципального образования  Тимашевский район

         2.Основная часть.

      2.1 Обзор литературы.

Проблемами мониторинга природной среды ученые занимаются более 40лет. Основы разработаны Ю.А. Израэлем (Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М., 1984). Биологический мониторинг направлен на оценку состояния экосистем.

А. Н. Захлебный считает, что  умение дать оценку состояния окружающей среды является одним из общих умений, характеризующих экологическую грамотность человека.

Например, концентрация кислорода - показатель, на который реагируют биоиндикаторы. Чем загрязненнее водоем, тем меньше в нем растворенного кислорода. В водоемах с различным уровнем загрязнения обитают качественно отличающиеся друг от друга группы беспозвоночных гидробионтов. Выделяют три такие группы. Уровень загрязнения водоема определяется по беспозвоночным  обитателям с использованием шкалы загрязнений, рекомендованной  Т.А.Поповой (Попова Т.А. Экология в школе. Мониторинг природной среды. ТЦ Сфера, М.,2005 , с.30)

          2.2. Материалы и методы исследования.

Объектом изучения являются беспозвоночные местного водоема.

Необходимое оборудование: капроновый сачок, пинцеты, стеклянные банки, чашки Петри,  белые блюдца для разбора проб, определители беспозвоночных, микроскоп.

Методы исследования: наблюдение, отбор проб, камеральная обработка -определение с помощью определителей

           2.3. Методика исследования

Исследование проводилось согласно рекомендаций, приведенных в «Руководстве по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем» СПб,: Гидрометеоиздат,2004) и методическом пособии Т.А.Поповой (Попова Т.А. Экология в школе. Мониторинг природной среды. ТЦ Сфера, М.,2005, с.30)

Во время каждого сбора одна проба берется в центре водоема, другая примерно на полпути от центра к берегу, третья – в прибрежье. Пробы берут утром, когда нет ветра и волнения.

Орудие лова – сачок из капроновой ткани, диаметр кольца 0,40 м., площадь отверстия 0,1256 кв.м.

Глубина пруда составляет 0-2м, объем обловленной воды при однократном проходе с глубины 2,0м составляет 0,2512 куб.м. При тралении от центра к берегу (4 метра) объем воды составил 0,5024 куб.м.

Информация о сборе пробы.                                              Таблица 1

Такие этикетки пишутся на месте сбора карандашом на листе бумаги, в который заворачивают сосуд с пробой.

        2.3. Качественная обработка проб

Беспозвоночные изучались в пруду поселка Советского Тимашевского района. Пруд представляет собой участок водоема площадью 9га, отгороженный от основного русла земляными дамбами (Приложение 1)

Пробы брались весной(17 апреля), летом(17 июля) и осенью(17 сентября) 2010 года.

Для определения состава организмов, проживающих в водоеме, необходимо провести разбор проб. Крупные организмы определять не сложно(приложение 2).

Мелкие организмы необходимо фиксировать  крахмальным клейстером. Определение проводят с помощью специальных определителей (Полевой определитель пресноводных беспозвоночных. /Составители: А.Полоскин, В.Хаитов-М.,2006/, Мамаев Б.М. и др. Определитель насекомых европейской части СССР. М.;  «Просвещение», 1976).

Многие близкородственные виды плохо различимы и правильно определить их могут только специалисты. В этом случае в качестве названий употребляются названия семейств или классов, которые приводятся в таблицах. Были обнаружены следующие животные:

(список видов беспозвоночных местного водоема приведен в приложении 4)

В гуще водных растений встречаются животные типа Инфузории(Infusoria или Ciliophora):

- инфузория туфелька (paramecium caudatum)-типичный представитель типа;

- инфузория трубач (род stentor). stentor  polymorphus имеет зеленоватую окраску из-за симбиотических водорослей (одноклеточных зеленых). Пищевые объекты у трубача разнообразнее, чем у инфузории-туфельки – он поедает не только бактерий, но и мелких простейших, одноклеточных водорослей.

- стилонихия (stylonichia mytilus) – длина до 0,3мм, живет на дне, на водной растительности, ресничный аппарат очень незначителен. Стилонихия имеет очень широкий диапазон пищевых объектов - бактерии, жгутиконосцы, одноклеточные водоросли, более мелкие инфузории.

Тип Кишечнополостные (Coeleterata):

 - стебельчатая или бурая гидра (Hydra olygactis)

- бесстебельчатая или обыкновенная гидра (Hydra vulgaris)

Гидры питаются преимущественно планктонными рачками – циклопами и дафниями, которые всегда держатся в светлых и хорошо прогретых солнцем местах.

Тип Плоские черви (Plathelminthes)

Класс Турбеллярии (Turbellaria)

- молочно-белая планария (dendrocoelum lanteum)

- черная многоглазка (polycelis nigra)

- дугезия (dugesia polychroa) – уничтожает личинок комара-звонца.

Они могут ползти по субстрату со скоростью до 7см/мин., ведут хищный образ жизни, поедают довольно крупных животных, например водяных осликов.

Тип Круглые черви (Nematoda)

Класс Коловратки (Rotatoria)

Самые мелкие из многоклеточных животных. В период массового развития в 1 куб/см. может быть несколько сот экземпляров. Они очищают воду, уничтожая массу бактерий, водорослей и разложившихся органических остатков. Сами служат пищей другим организмам, особенно только что вылупившимся личинкам многих видов рыб. Многие коловратки строят домики.

Тип Кольчатые черви (Annelida)

- щетинкобрюх улитковый (chaetogaster limnaei) – обнаружен на раковинах прудовиков. Его пищей являются инфузории, коловратки.

- трубочник обыкновенный (tubifex) – по типу питания – грунтоед, число особей на 1 кв.м. достигает 100 штук, они являются кормом для рыб.

- пиявки (подкласс Настоящие пиявки -Euhirudinea

- большая ложноконская пиявка (haemopis sanguisuga) – пожирает целиком или частично крупных беспозвоночных животных. Отличается от медицинской пиявки темным телом.

Тип Моллюски

- обыкновенный прудовик (lymnae a stagnalis) – раковины закручены вправо.- малый прудовик (galiba truncatula) – самый мелкий представитель семейства. Пища – гниющие растительные и животные остатки, а также  яйца и личинки других водных животных. Малый прудовик нападает на раненую рыбу, головастиков или тритонов (Большой атлас природы России. М, Ридерз Дайджест, 2007 )

- перловица обыкновенная (unio pictorum) – относится к двустворчатым моллюскам, длина раковины до 15см.

Тип Членистоногие (Arthrpoda)

Класс Ракообразные

- щитни (tpiops cancriformis) – живут всего 2 недели в году, все остальное время в стадии покоящихся яиц. Весной появляются в пруду и простых лужах, поедают частицы грунта, дафний, личинок насекомых, грызут молодые побеги растений.

          - дафнии (daphnia)(водяные блохи) -ветвистоусые раки. В  середине лета дафнии крупнее, чем весной и осенью, на голове есть вытянутый шлем, есть «хвост» - задний шип на раковине. Такое явление называется цикломорфоз. Дафнии уничтожают массу бактерий, а сами служат основным кормом для рыб, особенно их мальков (Жизнь животных в7т/ гл. редактор В.Е. Соколов/ М.: Просвещение, 1987)

- циклопы (cyclopoida) - обитают в придонных слоях воды, дышат всей поверхностью тела, плавают при помощи 4-х пар грудных ножек. Уничтожают личинок комаров, более крупных по размеру, чем сами.

- рак узкопалый (astacus leptodactylus) – санитар водоемов, биоиндикатор химического загрязнения воды.

Класс Насекомые

Отряд Жесткокрылые

- вертячка-поплавок (gyrinus natator) – охотится на насекомых и их личинки, главным образом на комаров

- плавунец окаймленный (dytiscus marginalis) – питается насекомыми, личинками, рачками, улитками.

Отряд Полужесткокрылые

- гладыш обыкновенный (notonecta glauca) – поедает насекомых, мальков рыб, головастиков.

Также обнаружены личинки:

- стрекоз (эналлагма, стрелка и др.). Личинки – хищники, питаются исключительно живой добычей, подстерегая ее в засаде.

- поденок (обыкновенной и двукрылой).

- комаров (звонцов), поедаются рыбами, используются как «мотыль» для рыбалки.

 В процессе исследования некоторые беспозвоночные были помещены в аквариум  для проведения наблюдений за их поведением. Наиболее удачные фотоснимки приведены в презентации работы.

         Наличие определенных видов беспозвоночных в местном водоеме свидетельствует   о   широко  разветвленных цепях питания. В пруду водится рыба, а так как кормовой  базы достаточно, арендатор данного  участка провел зарыбление мальками хозяйственно- ценных видов рыб. Также было вселено 5000 штук молоди раков, для которых есть все условия для роста и создания родительского стада.   Раки являются биоиндикаторами, их наличие и разведение свидетельствуют об устойчивости экосистемы пруда. В прибрежной зоне нет поливных участков, поэтому изменение уровня воды зависит только от естественного испарения. Вода используется для поения животных во время пастбищного сезона.  

             3. Определение уровня загрязнения водоема по беспозвоночным  индикаторам

В водоемах с различным уровнем загрязнения обитают качественно отличающиеся друг от друга группы беспозвоночных гидробионтов. Выделяют три такие группы:

1 группа  - личинки поденок, веснянок, веслокрылок, ручейников, двустворчатые моллюски (перловица, беззубки);

2 группа - бокоплав, катушки, лужанки, шаровки, горощинки, личинки стрекоз, комара- долгоножки;

3 группа - водяной ослик, олигохеты, трубочник, пиявки, прудовики, личинки комара- звонца(мотыль), мокрецы (Попова Т.А. Экология в школе. Мониторинг природной среды. ТЦ Сфера.М.;2005, с.30)

Используя шкалу загрязнений по индикаторным таксонам (приложение 3), мы определили уровень загрязнения водоема по беспозвоночным обитателям. Так как 30%собранных организмов относятся к 1-й и 2-й группам, экологическая полноценность водоема характеризуется наличием удовлетворительно чистой воды. Использование питьевое с очисткой, рекреационное, для ограниченного орошения, поения животных.

           4. Заключение

В рамках национальной задачи сохранения биоразнообразия в масштабе конкретной экосистемы местного водоема были изучены населяющие его беспозвоночные животные. По результатам исследования сделаны следующие выводы:

1. Качественное определение состава показало наличие 41 видов водных беспозвоночных.

2. Водоем имеет видовой состав беспозвоночных, позволяющий отнести его к группе водоемов с удовлетворительно чистой водой, пригодной для рекреационного и технического использования, ограниченного орошения, поения животных.

3. Водоем находится на территории, недавно  объявленной микрозаказником, что позволяет сохранить его экологическую полноценность.

5. Список литературы

1. Доклад « О состоянии природопользования и об охране окружающей среды Краснодарского края в 2006г.» Краснодар: Пересвет, 2007

2. Жизнь животных в 7т / т.3/гл. ред. В.Е.Соколов/М.: Просвещение 1987

3. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.;1984

4. Мамаев Б.М. и др. Определитель насекомых европейской части СССР. М.;      «Просвещение», 1976

5. Национальная стратегия сохранения биоразнообразия России // Биология в школе, №27-28, 2004

 6. Полевой определитель пресноводных беспозвоночных. /Составители: А.Полоскин, В.Хаитов-М.,2006

7. Попова Т.А. Экология в школе. Мониторинг природной среды. М.; ТЦ Сфера, 2005

8. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. С.-Пб.; Гидрометеоиздат, 2004

                                                                                                            Приложение  I

Рис 1. Пруд пос. Советского -  место изучения  видового разнообразия беспозвоночных животных

                                                                                                      Приложение I I

Рис.2   Качественная обработка проб  

                                                                                                   Приложение III Фауна беспозвоночных организмов                             Таблица 2

пруда пос. Советского

                                                                                                    Приложение I V

 Группы пресноводных беспозвоночных зооиндикаторов (по Поповой Т.А.):

   1 группа  - личинки подёнок, веснянок, веслокрылок, ручейников, двустворчатые моллюски (перловица, беззубка);

   2 группа - бокоплав, катушки, лужанки, шаровки, горошинки, личинки стрекоз, личинки комара – долгоножки;

   3 группа  - водяной ослик, олигохеты, трубочник, пиявки, прудовики, личинки комара – звонца (мотыль), личинки мошки «крыски», мокрецы.

Шкала загрязнений по индикаторным таксонам

               (по Поповой Т.А.)                                                   Таблица 1