Гидробионты - индикаторы качества воды

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Сарасинская общеобразовательная школа

Алтайского района Алтайского края

Гидробионты – индикаторы качества воды

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ  РАБОТА ПО ЭКОЛОГИИ

Хан Аюб,

8 класс

Руководитель:

Бердюгина Виктория Николаевна,

учитель географии и биологии,

руководитель эколого-краеведческого кружка «Юннат»

с.Сараса, 2013

-2-

Оглавление

1. Введение                                                                           - с.3
2. Основная часть                                                                - с.4

I Теоретическая часть исследования                             - с.4

    1.Понятие о гидробионтах                                         - с.4

    2.Методы биоиндикации                                            - с.6

II Практическая часть исследования                             - с.8

1.Знакомство с гидробионтами                                      - с.9

    1.Тип Плоские черви                                                   - с.9

    2.Тип Моллюски                                                          - с.9

    3.Тип Членистоногие. Класс Ракообразные             - с.10                                                      

                                      3а. Класс Насекомые                 - с.10

    4.Тип Хордовые. Класс Земноводные                       - с.13

    5. Растения                                                                    - с.13

2.Качество воды и экологическое состояние

водоёмов                                                                           - с.15

3.Выводы                                                                          - с.16

III Заключение                                                                  - с.17

3. Список литературы                                                          - с.18
4. Список источников                                                          - с.18
5. Приложения                                                                      - с.19

-3-

Введение

Вода – источник жизни. Основа всех процессов жизнедеятельности любого организма. Вода в природе имеется всюду. Она составляет большую часть нашей планеты. Тем самым создавая иллюзию неисчерпаемости водных запасов. Но с каждым годом всё острее становится проблема нехватки пресной воды. Во-первых, пресной воды на Земле мало, всего лишь 2% всей воды Земли. Во-вторых, в быту, промышленности, сельском хозяйстве человек использует только пресную воду, что приводит к её загрязнению. И с каждым годом ухудшается экологическое состояние воды.

Окрестности села Сараса представлены разными водными объектами – река Сараса, ручьи, родники, пруды. И мы не испытываем нехватку пресной воды. Но вот в каком состоянии находится вода, которую мы употребляем и используем в своей жизни….  

             В августе этого года  был участником  Лесной летней школы «Чарыш – 2013», которая проходила в Чарышском районе. Там меня заинтересовали занятия по гидробиологии – науке о водных организмах.  Захотелось больше узнать о гидробионтах, об их значении в природе.

Я решил провести исследовательскую работу по организмам, обитающих в  водоёмах,  расположенных в окрестности села Сараса. Определить видовой состав гидробионтов и определить их роль в жизни водоёма.

 Для исследования выбрал следующие водоёмы:

-  ручей Арбанак , расположенный в логу Арбанак, примыкающего с востока к селу Сараса;

- малый пруд, расположенный в черте села рядом с главной дорогой, проходящей через село Сараса.

Оба водоёма испытывают антропогенную нагрузку: на берегах ручья и пруда  разбросан мусор, пасётся домашний скот, выхлопные газы от автомобильного транспорта через атмосферу попадают в водоёмы.  

-4-

Цель исследования  - изучение гидробионтов и определение экологического состояния исследуемых водоёмов.

Задачи:

1. Изучить литературу о гидробионтах, их роли в природе.
2. Изучить методы определения качества воды с использованием живых организмов.
3. Исследовать гидробионты исследуемых водоёмов.
4. Определить видовой состав исследуемых организмов.
5. Провести анализ качества воды исследуемых водоёмов с помощью гидробионтов-биоиндикаторов.
6. Определить экологическое состояние исследуемых водоёмов.  

Основная часть

I Теоретическая часть исследования

1. Понятие о гидробионтах

В любом водоеме есть сообщества, которые формируются на подводных камнях,  затопленных корягах. На их поверхностях поселяются организмы, способные вести прикрепленный или малоподвижный образ жизни. Это водоросли, мхи, бактерии, простейшие, черви, моллюски, ручейники, личинки насекомых. Все эти организмы можно назвать одним словом – гидробионты.

Гидробионты — морские и пресноводные организмы, постоянно обитающие в водной среде. К гидробионтам также относятся организмы, живущие в воде часть жизненного цикла - земноводные, насекомые. Существуют морские и пресноводные гидробионты.

Гидробионты в зависимости от того, в каком слое они живут и способа передвижения подразделяются на:
- нектон – крупные активно передвигающиеся животные, способные преодолевать течения и большие расстояния. К ним относят рыб, кальмаров,

-5-

китов, ластоногих, амфибии.
- планктон – совокупность мелких растений и мелких живых организмов, обитающих на разной глубине и не способных к активным передвижениям. В этой группе выделяют подгруппу – нейстон – образованную личинками животных, временно населяющими верхний слой воды. Планктон является пищей многих видов животных, населяющих водную среду.
- бентос – представлен совокупностью прикрепленных к дну или медленно передвигающихся по дну организмов. Эта группа наиболее разнообразна на мелководье.
         В море гидробионты представлены более широко, чем в пресных водоемах. Гидробионты могут жить как в естественной, так и в искусственной среде (промышленное рыбоводство, аквариумистика).

Значение гидробионтов в природе велико.

Среди животных-гидробионтов есть организмы с различным типом питания, но особую роль играют фильтраторы, которые прогоняют через систему специальных микропористых структур (сеточек или сит) значительный объем воды и извлекают из него организмы планктона и частицы мертвого органического вещества. Их способность к очищению воды очень велика. Многие виды дафний в пересчете на одну особь за сутки способны очистить до 1,5 л воды. Фильтрационный тип питания очень экономичен, так как не требует затрат энергии на поиск пищи. В пресных водах активные биофильтраторы — перловица, беззубка, дафнии и другие беспозвоночные. Большую роль в процессах самоочищения загрязненных вод играют прибрежно-водные растения. К ним относятся: ряска трехдольная, камыш озерный, кубышка желтая, водокрас лягушачий, тростник обыкновенный, кувшинка белоснежная, рогоз широколистный, рдест плавающий, роголистник погруженный, элодея.
          Гидробионты выполняют  роль  биологических индикаторов качества водной среды,  тем самым определяя экологическое состояние водоёма.

-6-

2.  Методы биоиндикации

Среди методов гидробиологического анализа экологического состояния водных объектов метод биоиндикации занимает одно из важнейших мест. Он основан на способности отдельных видов обитателей

водоёмов - биоиндикаторов - показывать своим развитием и существованием в воде на ее степень загрязнения, они отражают сложившиеся в водоеме условия среды. Видовой состав и численность обитателей водоема зависят от свойств воды.

1. Биоиндикация качества воды с использованием водорослей.

 В качестве индикаторов загрязнения воды органическими веществами используются водоросли. Разработана специальная шкала, позволяющая по составу водорослей оценить степень органического загрязнения: одни живут только в чистых водах и не терпят загрязнения, другие обитают в условиях умеренного загрязнения, а третьи предпочитают загрязнённую воду.

Значимость водорослей по Т.Я. Ашихминой

2. Биоиндикация качества воды по животному населению (индекс Майера).

Среди гидробионтов наиболее удачным и надёжным биоиндикатором являются водные животные, особенно беспозвоночные (это связано с их продолжительностью жизненного цикла и оседлым образом жизни). Основу пресноводных беспозвоночных гидробионтов составляют личинки насекомых, которые, по сравнению с другими гидробионтами, отличаются

-7-

повышенной чувствительностью к токсическим воздействиям и другим изменениям среды.

Чистые водоемы заселяют пресноводные моллюски, личинки веснянок, поденок, вислокрылок и ручейников, бокоплавы. Они не выносят загрязнения и быстро исчезают из водоема, как только в него попадают сточные воды.

Умеренно загрязненные водоемы заселяют водяные ослики, личинки мошек (мокрецов), двустворчатые моллюски-шаровки, битинии, лужанки, личинки стрекоз и пиявки (большая ложноконская, малая ложноконская).

Чрезмерно загрязненные водоемы заселяют малощетинковые кольчецы (трубочники), личинки комара-звонца (мотыли) и ильной мухи (крыска).

Данная методика подходит для любых типов водоемов. Она более простая и имеет большое преимущество — в ней не надо определять беспозвоночных с точностью до вида. Даёт возможность быстро оценить состояние исследуемого водоёма. Метод основан на том, что различные группы водных беспозвоночных приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности.

Количество найденных групп из первого раздела необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела — на 2, а из третьего — на 1. Получившиеся цифры складывают:      Х*3 + Y*2 + Z*1 = S

По значению суммы S (в баллах) оценивают степень загрязненности водоема:

• более 22 баллов — водоем очень чистый и имеет 1 класс качества;

-8-

• 17-21 баллов — водоём чистый, имеет 2 класс качества;

• 11-16 баллов — умеренная загрязненность водоема, 3 класс качества;

• менее 11 — водоем грязный, 4 -7 класс качества.

Если проводить исследования качества воды регулярно в течение какого-то времени и сравнивать полученные результаты, то с использованием этих методов можно определить, в какую сторону изменяется состояние пруда.

II Практическая часть исследования

В течение двух лет с ребятами нашего кружка мы изучаем водоёмы, расположенные в окрестности с.Сараса. Я остановился на разных по свойствам водоёмах.

Ручей Арбанак, проточный водоём. Расположен в одноимённом логу, примыкающем с востока  в верхней части с.Сараса. Протекает через весь лог. Протяжённость около 6 км, средняя ширина 120 см, средняя глубина 25 см. Является правым притоком р.Сараса. Водоём используется для поения телят, которые в летний период пасутся на территории лога. Сильное загрязнение имеет в районе летнего телятника, который расположен на правом берегу ручья в его нижней части.

        Малый пруд. Водоём располагается в черте с.Сараса, в верхней его части. В 25 м от автодороги, проходящей через село. Водоём имеет овальную форму, вытянутую в направлении север – юг. Размеры 7 на 18 метров. Уровень воды в водоёме зависит от количества выпадающих осадков и от проточности ручья, который протекает через пруд. Обычно к концу лета уровень воды понижается в среднем на 40 см. Место размножения и обитания лягушек. Пруд и прилегающая территория подвержены антропогенному воздействию: пасётся домашний скот (коровы, свиньи), разбросан мусор, проходящая рядом автодорога.

-9-

Сбор животных производил двумя способами:

1. Ручной сбор: с погруженных в воду предметов: коряг, веток водных растений, камней, поднимая их на поверхность, снимал животных и помещал в стеклянную банку; или рассматривал на местности.
2. Забор воды из водоёма: с помощью ёмкости брал воду из водоёма и рассматривал содержимое воды в школьной лаборатории с помощью микроскопа.

1.Знакомство с гидробионтами

В результате проводимой работы определил гидробионты, обитающие в водоёмах окрестности с.Сараса.

Тип Плоские черви. Класс ресничные черви

Планарии

Это небольшие плоские черви, которые встречаются в пресноводных водоемах: ползают среди водных растений, прячутся под камнями и корягами. Размеры планарий – от нескольких миллиметров до 1-2 см.  Тело покрыто тончайшими ресничками. Ротовое отверстие помещается на брюшной стороне. Питаются мелкими водными животными и являются хищниками. Не отказываются и от падали. Обладают высокой способностью к восстановлению утраченных частей тела и заживлению различных поранений.

         Чёрная планария имеет закругленный головной конец, по краю которого сидит ряд глаз.

Тип Моллюски

Брюхоногий  моллюск  прудовик обыкновенный

Раковина высотой до 6 см, шириной до 3 см. Обитает в богатых растительностью прудах, озерах, затонах рек. Питается растениями, мелкими животными. Дышит воздухом, запасы которого обновляет, поднимаясь на поверхность. Обычно ползает среди зарослей, соскабливая водоросли и мелких животных с нижней стороны листьев. При высыхании водоема

-10-

запечатывает устье раковины плотной пленкой. Может вмерзать в лед и затем оживать при оттаивании.

Тип Членистоногие. Класс Ракообразные

Дафнии

Планктонные ракообразные. Имеют размеры от 0,2 до 6 мм в длину. Уплощенное с боков округлое тело покрыто двухстворчатой прозрачной оболочкой. Вверху располагаются раздвоенные усики: ударяя ими по воде, рачок небольшими скачками перемещается вверх. Дафнии процеживают воду, улавливая из нее и поедая различные микроорганизмы.

Весной размножаются быстро, образуя зеленоватые, оранжевые или желтоватые облачка, клубящиеся в толще воды. Оплодотворенные яйца дафний могут переносить высыхание и морозы, благодаря чему численность рачков быстро восстанавливается после неблагоприятных периодов. Очень полезное животное — оно очищает воду, служит полноценным питанием другим водным обитателям и используется для кормления аквариумных рыбок.

Бокоплав

Ракообразное. Тело сжато с боков. Длина тела 10-20 мм. Самки мельче самцов. Цвет серый, красноватый. Обитают в прибрежной зоне проточных водоемов с чистой водой. Основная пища – растения. Передвигается лежа на боку, сгибая и разгибая тело. Период размножения растянут, поэтому в популяции можно обнаружить разновозрастных рачков. Поздней осенью зарывается в грунт и впадает в оцепенение.

Тип Членистоногие. Класс Насекомые

Поденки

Личинки подёнок встречаются в стоячих и текучих водоемах. Имеют три хвостовые нити и трахейные жабры на члениках брюшка. Личинки некоторых видов поденок — хищники, многие виды растительноядные.

-11-

Развитие длится 2-3 года. Взрослые насекомые не питаются, живут всего 2-5 дней, после спаривания и откладки яиц в воду погибают.

Веснянки

Личинки веснянок обитают в ручьях и реках с быстрым течением. Личинки хищничают: ловят мелких водных животных. Могут быстро бегать по дну, неплохо плавают, но обычно малоподвижны — прицепившись к камням, подкарауливают добычу. Развиваются личинки один год, растут, много раз линяя. Взрослые веснянки - насекомые длиной до 2,5 см, с продолговатым мягким телом, четырьмя прозрачными крыльями (в покое плоско сложены над брюшком) и двумя хвостовыми нитями. Летают вяло и мало, хорошо бегают. Не питаются. Появляются рано весной.

Ручейники

Обитают в стоячих и текучих водоёмах. Взрослое насекомое (имаго) ручейников невзрачны на вид, окрашены в разные оттенки бурого и серого цветов, длиной 1—2 см. Крылья, покрытые волосками, складывают в покое на спине под острым углом, кровлеобразно. Полет неохотный и вялый, предпочитают сидеть на прибрежных растениях, при необходимости ловко перебегая по поверхности воды. Коротким хоботком с язычком пьют воду и цветочные соки. Кладки яиц в виде студенистых комочков на растениях в воде. Личинки делятся на два типа: свободноживущие (плетут ловчие сети под водой) и строящие чехлики из различных материалов, которые скрепляют паутинными нитями, выделяя их видоизмененными слюнными железами.

Стрекозы

Стрекозы - воздушные хищники с длинным брюшком, четырьмя крыльями и большими фасеточными глазами. Разделяются на два подотряда: равнокрылые (красотки) — передние и задние крылья одинаковы, глаза разделены широким промежутком, и разнокрылые (коромысло) — задние крылья сильно отличаются от передних.

-12-

Личинки равнокрылых стрекоз имеют длинное вытянутое тонкое тело с тремя листообразными жаберными пластинками на заднем конце. Плавают с помощью колебательных движений тела.

У личинок разнокрылых стрекоз тело коренастое, широкое, толстое, хвостовых жабер нет. Плавают они, выталкивая воду из задней кишки — как ракета. Обитают в любых стоячих и медленно текучих водоемах. Все личинки стрекоз — хищники. Поедают мелких рачков, личинок комаров, жуков, поденок, мальков рыб. Развитие может занимать от нескольких месяцев до 2—3 лет.

Водомерки

Длина их колеблется от 6 до 14 мм. Лапки смазаны жироподобным веществом, благодаря чему водомерка легко скользит по водной глади. Все лето самки откладывают на поверхность воды яички, из которых вылупляются крошечные водомерки. Осенью насекомые покидают водоем и прячутся на берегу под какими-нибудь предметами. Безвредны.

Комары-звонцы

Личинки населяют пресные воды, предпочитая стоячие и медленно текучие. Взрослое насекомое не питается, живёт от нескольких часов до 3-7 суток. По вечерам большими роями парят в воздухе, издавая звенящий звук.

Гребляки

Небольшие водные клопы. Держатся на отмелях у дна, их длина более 15 мм. Плавает вверх ногами. Постоянно живут в воде, активны  даже зимой, подо льдом. Питаются водорослями и мелкими водными беспозвоночными. Безвредны.

Жужелица

Имеют продолговатое тело, длинные бегательные ноги. Крылья бывают недоразвиты. Длина тела 1,2 – 90 мм. Многоядные хищники, питаются почвенными беспозвоночными. Чутко реагируют на изменения микроклиматических и почвенно-растительных условий.

-13-

Тип Хордовые. Класс Земноводные

Лягушка прудовая

Имеет ярко-зеленый оттенок с небольшим количеством темных пятен. Снизу имеет желтый цвет или белый оттенок цвета с темными пятнами или

без них. Максимальная длина тела может достигать 10 см. Живёт в водоемах смешанных и широколиственных лесов.
Наибольшую активность проявляют между 12 и 16 часами в самое теплое время суток. В это время они кормятся. Летом кормится на суше. В рационе корма входят жуки, двукрылые, стрекозы, комары и муравьи. В зимний период в среднем спят по сто дней. Зимует на дне водоемов с сентября—октября по май. Прудовая лягушка является наиболее теплолюбивой лягушкой по отношению к другим видам. Вид съедобный.

Лягушка остромордая (подвиды бурая и серая)

Размеры 5-7 см. Сверху коричневая или серая, с темными пятнами, брюхо светлое без пятен. В брачный период самец серебристо-голубой. От глаза через барабанную перепонку до плеча - темное пятно. Места обитания: лиственные леса, боры, луга, болота. Пищей служат жуки, пауки, кобылки, гусеницы, клопы, комары. Ведут наземный образ жизни. Активность сумеречно-ночная. Зимует с октября по апрель под кучами листьев, хвороста, в норах, редко в незамерзающих ручьях.

Жаба серая, или обыкновенная

Размеры от 6 до15 см. Кожа в крупных бугорках. Обитает в недалеко расположенных от водоёма лесах, садах. Пищей служат пауки, гусеницы, слизни, черви. Для икрометания выбирает стоячие или малопроточные водоемы. Основное время проводит на суше. Самая холодостойкая из жаб: зимует с октября по конец марта в норах, под лесной подстилкой, в подвалах, погребах.

Растения

Ряска

-14-

Многолетняя трава семейства рясковых. Мелкое растение (длина листеца,  листовидной пластинки, 2-3 мм). Обитает в пресных стоячих и медленно текущих водах. В основном плавает на поверхности. Имеет длинный корень, размножается ветвлением листеца. Служит пищей для водоплавающих птиц.

Осока

Многолетняя трава семейства осоковых. Распространены широко. Основной компонент болотных растительных сообществ. Цветут обычно весной.

Эвглена зелёная

Одноклеточная водоросль. Обитает в небольших пресных водоёмах. Передвигается с помощью жгутика (их может быть два), расположенного на переднем конце клетки. Благодаря наличию хлорофилла клетка способна к процессу фотосинтеза, что обеспечивает её питание. Служит индикатором степени загрязнения воды, участвует в самоочищении водоёма.

По водоёмам они распределились следующим образом

-15-

2.Качество воды и экологическое состояние водоёмов

В своей исследовательской работе я применил метод биоиндикации качества воды по животному населению.

Среди обнаруженных видов беспозвоночных животных, согласно методике Майера, отобрал виды-биоиндикаторы, и распределил в экологические группы. Данные занёс в таблицу.

Группы беспозвоночных животных исследуемых водоёмов

1) В ручье Арбанак обнаружено  10 видов, из них 7 – биоиндикаторные, среди них:

• 4 группы видов первой экологической группы («чисто»): (личинки поденок, личинки веснянок, личинки ручейников, бокоплав) 4 на 3 = 12
• 1 группа видов второй группы («умеренное загрязнение»): (личинка стрекозы) 1 на 2 = 2

• 2 группы видов третьей группы («грязно») (прудовики, личинка комара-звонца, пиявка) 3 на 1 = 3

        Индекс Майера = 12+2+2=17, что соответствует воде второго класса качества, «чистая».

2) В малом пруду обнаружено 16 видов, из них 7 – биоиндикаторные, среди них:

-16-

• 2 группы видов первой экологической группы («чисто»): (личинки поденок, личинки веснянок, личинки ручейников, бокоплав,) 2 на 3 = 6
• 2 группы видов второй группы («умеренное загрязнение»): (личинка стрекозы, катушки) 2 на 2 = 4

• 3 группы видов третьей группы («грязно») (пиявки, пудовики, личинка комара-звонца) 3 на 1 = 3

        Индекс Майера = 6+4+3=13, что соответствует воде третьего класса качества, «умеренно загрязнённая».

3.Выводы:

        1.    Изучив литературу, определил, что гидробионты – это большая группа разных водных организмов, включающих в себя животные, растения, бактерии, грибы.

        2.    Для определения чистоты водоёмов         можно использовать биоиндикаторов – беспозвоночных животных и водоросли. Методика, основанная на животных, более простая и  даёт возможность быстро оценить состояние исследуемого водоёма.

        3. Исследования жизни водоёмов определили основных гидробионтов, обитающих в водоёмах окрестности с.Сараса. Среди них многочисленны личинки насекомых, мелкие ракообразные.

         4.    На основе метода биоиндикации по животному населению дана оценка качества воды в исследуемых водоёмах. В малом пруду вода «умеренно загрязнённая», в ручье Арбанак - «чистая», но  с низкими  показателями в своих группах.

        5.    Вода в ручье Арбанак «чистая», за счет питания его родниковой водой, а также благодаря его проточности, что ускоряет процессы круговорота  веществ.

-17-

        6. Для водоёмов характерно наличие слабых процессов самоочищения, о чём  свидетельствует обнаружение трёх видов биофильтраторов – индикаторов данного процесса – дафнии, ряски, зелёной эвглены.

        7. Данные всех проведённых исследований определяют экологическое состояние исследуемых водоёмов как «удовлетворительное».

III Заключение

        Водоёмы окрестности села Сараса украшают и разнообразят природу местности. Это места обитания и размножения многих животных. Они играют большую роль в жизни и хозяйственной деятельности жителей села. Необходимо заботиться о чистоте водоёмов, об их сохранности. Чистота водоёма определяет условия жизни растениям, животным, людям. Важно это всегда помнить!

Целью дальнейшего исследования по данной теме станет:

- продолжение изучения для углубления знаний о гидробионтах водоёмов окрестности села Сараса;

- изучение качества воды водоёмов для определения экологического состояния водоёмов и местности, на которой они расположены;

- создание презентации о гидробионтах окрестности села Сараса для кабинета биологии.

-18-

Список литературы:

1.       Акимушкин И.И., «Мир животных. Насекомые. Пауки», Москва, «Мысль», 1990.

1. Биологический энциклопедический словарь. Москва, «Советская энциклопедия», 1989.

Список источников:

1. ru.wikipedia.org/wiki/
2. http://glossary.ru/cgi-bin/gl_sch2.cgi?RDokwuhouty:
3. http://gendocs.ru/v
4. http://www.letopisi.ru/index.php
5. http://yourlib.net/content/view/11943/141/
6. http://ecology-portal.ru/publ/4-1-0-446

-19-

Приложение 1

Карта размещения исследуемых водоёмов

-20-

Приложение 2

Ручей Арбанак

Малый пруд

-21-

Исследование гидробионтов

-22-

Гидробионты (фото автора)

Планария чёрная

Малый прудовик

-23-

Бокоплав

Водомерка

-24-

Личинка веснянки

Личинка комара-звонца

-25-

Личинка стрекозы

Равнокрылая стрекоза красотка

-26-

Личинка жужелицы

Личинка лягушки (головастик)

-27-

Лягушка прудовая

Серая жаба или обыкновенная

-28-

Лягушка остромордая бурая

Лягушка остромордая серая

-29-

Ряска