Исследование воды в реке Хор методом биоиндикации

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа села Бичевая муниципального  района имени Лазо Хабаровского края

Оценка качества воды в реке Хор методом биоиндикации

Руководитель:

Гаспарян Елена Владимировна,

педагог дополнительного образования

МБУ ДОЦ РТДиЮ р.п. Переяславка

Исполнитель:

Игнатова Екатерина Олеговна,

ученица 7 класса МБОУ СОШ села Бичевая

с. Бичевая

2016

Содержание
Введение                                                                                                       3         
I.  Биоиндикация как метод исследования экосистем                                   5 
II. Взятие проб гидробионтов                                                                     8
III. Количественная оценка состояния водоема                                                              9

Заключение                                                                                                               11 Источники информации                                                                           10
Приложения                                                                                                      11

Введение 

        Самое распространенное вещество на нашей планете – это вода. Существование человечества немыслимо без нее. Вода обладает рядом уникальных свойств, необходимых для поддержания всех форм жизни на Земле. Из всех природных ресурсов вода является самым удивительным, так как после использования она по-прежнему остается водой. Вода относится к неисчерпаемым ресурсам, однако перед человечеством встает угроза водного дефицита. Почему? Нас, людей, стало больше, поэтому значительно возросло водопотребление: для обеспечения коммунального и промышленного водоснабжения во всем мире расходуется почти 600 куб. км пресной воды. Из них только 150 куб. км воды расходуется безвозвратно, а остальная, загрязненная сточная вода поступает обратно в реки и водоемы, отравляя, делая непригодными для человека и жизни. Именно поэтому в настоящее время особенно актуальна проблема сохранения водных ресурсов. 
Водный кризис угрожает обществу не потому, что на земле не хватает воды, а потому что человек при современной организации промышленного производства, а также своей непродуманной деятельностью портит огромные количества чистой природной воды.

     В связи с вышесказанным проблема оценки качества воды очень актуальна. 

Цель моей исследовательской работы:  оценка качества речной воды с помощью метода биоиндикации.

Этот метод основан на определении степени чистоты воды с помощью обитающих в ней гидробионтов. Ранее в нашей школе уже проводились исследования качества речной воды органолептическими и химическими методами, а вот метод биоиндикации никто не использовал. Я решила его применить, чтобы еще раз убедиться, что вода в нашей речке удовлетворительного качества. 

Существуют различные методики биоиндикации воды, однако для всех них характерны достаточно высокая чувствительность, универсальность, доступность (относительная дешевизна), наглядность и простота. Для осуществления поставленной цели необходимо было выбрать метод биоиндикации из числа имеющихся (по литературным данным), освоить его и применить на практике. Мною использовался индекс Майера, простой и применяемый для любых типов водоемов. Сущность метода заключается в следующем: организмы — индикаторы отнесены к одному из трех разделов (1 — обитатели чистой воды, 2 — организмы средней чувствительности, 3 — обитатели загрязненных водоемов). Количество обнаруженных групп из первого раздела таблицы необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела — на 2, из третьего — на 1. Получившиеся цифры сложить. Значение суммы характеризует степень загрязненности водоема. 

Задачи исследования:

1. Познакомиться с методами биоиндикации;
2. Исследовать воду реки Хор методом биоиндикации;
3. Сделать выводы об уровне загрязненности воды;
4. Довести информацию о степени загрязненности воды в реке до населения.
   
   Объект исследования: вода в реке Хор

Река Хор берёт начало на западных склонах Сихотэ-Алиня и в 10 км ниже посёлка Хор впадает в реку Уссури. Основные притоки: Матай, Катэн, Кафэн, Чукен, Черенай, Чуи, Сукпай, Кабули, Туломи. В летнее время часты паводки, вызываемые интенсивными продолжительными дождями.

Предмет исследования: степень загрязненности воды реки Хор

В реке ловят рыбу, моют машины, стирают ковровые дорожки, в ней  купаются люди, но боятся пить. Почему? Многие считают, что вода в реке  грязная, а я убеждена, что это не так.

Гипотеза: предположим, что вода в реке Хор чистая

Сроки проведения исследования: июнь – сентябрь 2015 года.

II. Биоиндикация как метод исследования экосистем

О возможности использования живых организмов в качестве показателей определенных природных условий писали еще ученые Древнего Рима и Греции. В трудах М.В. Ломоносова и А.Н. Радищева есть упоминания о растениях-указателях особенностей почв, горных пород, подземных вод.
По современным представлениям биоиндикаторы — организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация — метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов — биоиндикаторов.
Биоиндикационные исследования подразделяются на два уровня: видовой и биоценотический. Видовой уровень включает в себя констатацию присутствия организма, учет частоты его встречаемости, изучение его анатомо-морфологических, физиолого-биохимических свойств. При биоценотическом мониторинге учитываются различные показатели разнообразия видов, продуктивность данного сообщества.
Существуют различные виды биоиндикации. Если одна и та же реакция вызывается различными факторами, то говорят о неспецифической биоиндикации. Если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о специфической биоиндикации. Например, лишайники и хвойные деревья могут характеризовать чистоту воздуха и наличие промышленных загрязнений в местах их произрастания. Видовой состав животных и низших растений, обитающих в почвах, является специфическим для различных почвенных комплексов, поэтому изменения этих группировок и численности видов в них могут свидетельствовать о загрязнении почв химическими веществами или изменении структуры почв под влиянием хозяйственной деятельности.

    Какой бы современной ни была аппаратура для контроля загрязнения и определения вредных примесей в окружающей среде, она не может сравниться со сложно устроенным «живым прибором». Правда, у живых приборов есть серьезный недостаток — они не могут установить концентрацию какого-либо вещества в многокомпонентной смеси, реагируя сразу на весь комплекс веществ. В то же время физические и химические методы дают количественные и качественные характеристики фактора, но 
позволяют лишь косвенно судить о его биологическом действии.
С помощью биоиндикаторов можно получить информацию о биологических последствиях и сделать только косвенные выводы об особенностях самого фактора. Методы биоиндикации, позволяющие изучать влияние техногенных загрязнителей на растительные и животные организмы являются наиболее доступными. Биоиндикация основана на тесной взаимосвязи живых организмов с условиями среды, в которой они обитают. Изменения этих условий, например, повышение солености или рН воды может привести к исчезновению определенных видов организмов, наиболее чувствительных к этим показателям и появлению других, для которых такая среда будет оптимальной.
Существуют разные биологические индикаторы. О наличии некоторых загрязнителей можно судить по внешним признакам растений и животных. Благодаря «памяти» этих организмов, можно узнать и о роли тех факторов, которые в настоящее время уже не действуют. По высоте некоторых растений можно судить о концентрации солей в воде.
Вода — самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества — соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород, сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения. Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая вода — дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л). Воду, содержащую до 0,1% растворенных веществ, принято называть пресной, от 0,1 до 5% — минерализованной, свыше 5% — соленой.

    О чистоте воды природного водоема можно судить по видовому разнообразию и обилию животного населения.
Чистые водоемы заселяют пресноводные моллюски, личинки веснянок, поденок, вислокрылок и ручейников. Они не выносят загрязнения и быстро исчезают из водоема, как только в него попадают сточные воды. Умеренно загрязненные водоемы заселяют водяные ослики, бокоплавы, личинки мошек (мокрецов), двустворчатые моллюски-шаровки, битинии, лужанки, личинки стрекоз и пиявки (большая ложноконская, малая ложноконская, клепсина). Чрезмерно загрязненные водоемы заселяют малощетинковые кольчецы (трубочники), личинки комара-звонца (мотыли) и ильной мухи (крыска). Показателем качества воды может служить биотический индекс, который определяется по количеству ключевых и сопутствующих видов беспозвоночных животных, обитающих в исследуемом водоеме. Самый высокий биотический индекс определяется числом 10, он отражает качество воды экологически чистых водоемов, вода которых содержит оптимальное количество биогенных элементов и кислорода, в ней отсутствуют вредные газы и химические соединения, способные ограничить обитание беспозвоночных животных. Существует также метод определения степени загрязненности водоема по индексу Гуднайта и Уотлея, основанный на трофности (количество органических веществ, накопленных в процессе фотосинтеза в условиях наличия биогенных элементов — азота, фосфора, калия). Роль биоиндикаторов в этом случае играют личинки комаров-дергунов или хирономусы (в народе «мотыль») и малощетинковые кольчецы (трубочники). Об их количестве судят о степени эвтрофикации водоема.

II. Взятие проб гидробионтов

В июне – сентябре 2015 года мною было совершено несколько экскурсий на реку Хор с целью определить, сколько в нашем водоеме организмов биоиндикаторов. Для этого был использован сачок водный, состоящий из сетки-мешка, пришитого к обручу-кольцу, прикрепленному к палке. Длина палки 1,5 м. Был выбран участок площадью ориентировочно 10x10 метров в районе местной церкви и такой же участок в популярном месте отдыха у Ореховой рощи. Пробы гидробионтов отбирались с помощью сачка. При отборе проб сачком я вела сачок против течения, проводила им ближе ко дну, по зарослям водной растительности, у камней. После каждого взмаха сачок вынимался, и пойманные организмы вытряхивала в тазик для подсчета и обследования.

После того, как организмы были пойманы, я проводила их определение в полевых условиях. Для этого я внимательно рассмотрела весь находящийся в тазике улов. Замеченных животных пинцетом вынимала из тазика и сажала в небольшие емкости с водой (банки), причем разных животных сажала в разные банки. Так их легче сосчитать и труднее потерять что-либо из улова. Особенно важно отсадить отдельно крупных животных (моллюсков) и хищников — они могут раздавить или съесть своих соседей. После определения пойманных животных выпустила обратно в водоем.

 III. Количественная оценка состояния водоема

Мной использовались индексы Майера, простые и применяемые для любых типов водоемов.

Индекс Майера — наиболее простая методика биоиндикации, при которой не нужно определять беспозвоночных с точностью до вида. В ней используется принцип приуроченности различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности. Организмы — индикаторы отнесены к одному из трех разделов: 1 — обитатели чистой воды, 2 — организмы средней чувствительности, 3 — обитатели загрязненных водоемов (См. приложение №1). Отметила, какие из приведенных в таблице индикаторных групп обнаружены в пробах. Количество обнаруженных групп из первого раздела таблицы умножила на 3, количество групп из второго раздела — на 2, из третьего — на 1. Получившиеся цифры сложила. Значение суммы характеризует степень загрязненности водоема.

X*3 + Y*2 + Z*1 = S

Если сумма более 22 — водоем имеет 1 класс качества, значения суммы от 17 до 21 говорят о 2 классе качества. От 11 до 16 баллов — 3 класс качества. Все значения меньше 11 характеризуют водоем как грязный (4-7 класс качества).

Обнаружены следующие гидробионты:

Личинки веснянок – 8; личинки вислокрылок – 3; личинки ручейников – 15; личинки поденок – 4; прудовики – 2; катушки – 2; двустворчатые моллюски – 10; личинки стрекоз – 4; бокоплавы – 4.

Таблица 1

Расчет биотического индекса

Я определила биотический индекс пресноводных экосистем по донным беспозвоночным (см. приложение № 2): личинки ручейников, бокоплавы, личинки веснянок и другие. Итого: 25 баллов. Однако при подсчете рекомендуется соблюдать следующую «условность»: если на станции найдены группы организмов I класса (личинки ручейников, веснянок), то вода на этой станции автоматически считается имеющей балл не ниже 17. Так как в процессе анализа, возможно, были собраны не все организмы, которые живут на данной станции.

Выводы

Мной освоен и применен на практике метод биоиндикации;

простота и универсальность метода Майера дают возможность быстро оценить состояние исследуемого водоема;

вода в реке Хор 1-го класса качества, водоем является чистым;

водоем может использоваться в любых целях: для питья, купания и т.п..

 Заключение

При помощи методов биоиндикации, в том числе методики нахождения индекса Майера мной была определена степень загрязненности реки Хор. Высказанная мной гипотеза о том, что вода в реке чистая, подтвердилась. При таком уровне чистоты воду из реки может быть использована для питья. Так что опасения людей преувеличены. Однако успокаиваться не стоит – есть среди нас экологически безграмотные, безответственные люди, которые и мусор в воду бросают, и машины на берегу реки моют. Поэтому исследовательскую и просветительскую работу необходимо активизировать.

Литература:

1. Алексеев М.А. «Вода и экология: проблемы и решения», М.: «Артос», 2015 г.
2. Т.А. Попова «Экология в школе. Мониторинг природной среды», М.: творческий центр «Сфера», 2005 г.
3. Практикум по экологии. С.В. Алексеев, Н.В. Груздева, А.Г. Муравьев, Э.В. Гущина. Учебное пособие.  АО МДС, 1966 г.
4. Школьный экологический мониторинг. Под ред. Ашихминой Т.Я., изд-во «Агар», 1999 г. 
5. http://net.eurekanet.ru/yellow/info/739.html (8.11.2010)

Приложение 1

№1. Таблица «Индекс Майера» 

Приложение  2.

Определение биотического индекса пресноводных экосистем по донным беспозвоночным

Приложение 3

Фотографии:

река Хор у Ореховой рощи                                 отбор гидробионтов

водяные ослики                                                                    прудовики

   Беззубка                                                                       личинка ручейника

              личинка веснянки