Проектная работа «Изучение прибрежной растительности и качества воды р. Большой Несветай».

Российский национальный юниорский конкурс водных проектов                                старшеклассников

«Изучение прибрежной растительностии качества воды р. Большой Несветай.»

Автор: Крылатова  Виталина, учащаяся 10 класса,

МБОУ « Родионово-Несветайская СОШ №7»,

Родионово–Несветайского района,

Ростовской области.

Научный руководитель: Колесникова Лилия Викторовна

Учитель биологии МБОУ

«Родиново-Несветайская СОШ №7»

Родионово–Несветайского района,

Ростовской области.

2016-2017

Аннотация

Объектом исследования является прибрежно-водная растительность в среднем течении р.БольшойНесветай

Целью работы является изучение прибрежной  растительности реки Большой Несветай и органолептическая оценка качества воды.

      Для ее достижения поставлены и решены следующие задачи:

1. Установить видовой состав прибрежно-водной растительности  р. Большой Несветай. Провести анализ качества воды.
2. Оценить экологическое состояние реки.

Методика исследования

1.При проведении полевых работ использовался маршрутный метод, метод трансект и метод пробных площадок.

2.Визуально-колометрический.

Результаты: На исследуемом участке реки выявлен 61 вид растений, относящихся к 39 родам, 28 семействам и 3 отделам; гидрофиты составляют треть (18 видов или 29,5%) флоры водоема и две трети (43 вида или 70,5%) приходится на гелофиты. Проведена оценка рН и органолептических показателей качества воды систочника исследуемого объекта. Неоднократно, учащимися нашей школы были проведены экологические субботники по уборке берегов реки от бытового мусора.

Вывод: 1. В результате проведенных исследований выявлен 61 вид растений, относящихся к 39 родам, 28 семействам и 3 отделам.

2. Треть выявленных видов относится к группе гидрофитов, две трети – гелофиты.

3. В ходе геоботанических исследований среди прибрежно-водной растительности выявлено 13 доминантных видов и выделено 25 ассоциаций, среди которых преобладают монодоминантные.

4.Проведена оценка рН и органолептических показателей качества воды с

источника исследуемого объекта. Полученные результаты показали,

что данные показатели соответствуют ПДК России, что говорит об

удовлетворительном состоянии.

Заключение: Данная работа позволила нам познакомиться с прибрежными растениями, изучить их разнообразие и экологическое состояние р. Большой Несветай.

ВВЕДЕНИЕ

Особый тип экологических сообществ представляют реки, озера, водохранилища и болота. Каждый водоем имеет различный тепловой режим, глубину, текучесть и застойность, рельеф дна и грунт. Даже в одном и том же водоеме отдельные участки отличаются друг от друга и образуют экологические ниши для разнообразных водных обитателей флоры и фауны.

Растительность в зависимости от глубины располагается поясами и обеспечивает животным газовый состав воды, служит им кормом, защитой и укрытием. Водная растительность пресных водоемов состоит из значительного числа широко распространенных плавающих и прикрепленных форм. Это прежде всего рдесты, роголистники, уруть, резак, водокрас, ряски, желтая кубышка и белая кувшинка. На мелководьях они сменяются обычными болотными растениями.

    Прибрежно-водные растения (макрофиты) занимают особое положение в системе растительного мира благодаря своим морфологическим биологическим и экологическим особенностям, главными из которых являются следующие:

- широкая экологическая амплитуда, то есть они могут расти в самых разнообразных условиях;

- большинство водных растений -  многолетние;

- разнолистность (подводные, плавающие и воздушные листья на одном и том же растении сильно различаются по внешнему виду и внутреннему строению);

- слабое развитие механической и проводящей тканей, наличие аэренхимы и воздушных полостей;

- слабо развитая корневая система;

- наличие хлорофилла в эпидермисе;

- вегетативное размножение.

     Значение и роль прибрежно-водных растений велики. Прежде всего, это пищевой ресурс и местообитание многих животных. Макрофиты используются в качестве промышленного сырья, корма для сельскохозяйственных животных и домашней птицы. Кроме того, среди них много лекарственных и используемых в пищу человеком растений. Заросли прибрежно-водных растений – мощный очистительный фактор, защищающий водоемы от многих органических и минеральных загрязнителей. Не последнюю роль прибрежно-водные растения играют вбиоиндикации качества воды.

Актуальность темы.

    В настоящее время водные объекты подвергаются интенсивному хозяйственному использованию, поэтому проблема их изучения и сохранения становится особенно значимой. Для оценки происходящих изменений и прогнозирования экологических последствий антропогенных воздействий большое значение имеет анализ многолетней динамики растительности. Важнейшей задачей природоохранной деятельности в современном мире является сохранение биоразнообразия на Земле, поэтому исследования флоры и фауны родного края становятся как никогда актуальными.

Цели и задачи исследования.

      Целью данной работы является изучение прибрежной  растительности реки Большой Несветай и органолептическая оценка качества воды.

      Для ее достижения поставлены и решены следующие задачи:

3. Установить видовой состав прибрежно-водной растительности  р. Большой Несветай. Провести анализ качества воды.
4. Оценить экологическое состояние реки с помощью методов биоиндикации.

       Исследования и сбор материала проводились в среднем течении реки Большой Несветай. Возле слободы Родионово-Несветайская  в июне-июле2016 года.

Литературный обзор

     В России начало изучения растительного и животного мира водоемов было связано с организацией гидробиологических станций. С 1920-х годов внимание стали уделять классификации  и экологии прибрежно-водной растительности. С 1950-х годов началось изучение продуктивности, а также кормовой ценности прибрежно-водной растительности, условия ее распространения  и произрастания, способы заготовки, хранения, культивирования. С 60-х годов появляются работы, в которых указывается возможность использования прибрежно-водных растений для очистки водоемов от органических и минеральных взвесей, а также ряда соединений (нитратов, фосфатов, тяжелых металлов, радиоактивных элементов и других).

       В 60-х годах XX века были обозначены основные направления гидроботанических исследований в нашей стране, из которых геоботаническое направление разработано наиболее полно и остается в настоящее время ведущим.

        Современная флора высших водных растений включает 224 вида. В Ростовской области выявлено около 140 видов споровых и цветковых растений        

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

      Объектом данного исследования является прибрежно-водная растительность в среднем течении р.Большой Несветай

         Материалами для работы являются: гербарий прибрежно-водной растительности исследуемого участка реки, фотографии, литературные данные, полевые исследования с геоботаническим описанием водной растительности и ее глазомерным картированием.    

       При проведении полевых работ использовался маршрутный метод, метод трансект и метод пробных площадок. В состав изучаемой флоры включены все произрастающие в воде и по ее урезу виды сосудистых растений и мхов. На трансектах и пробных площадках определялся видовой состав растений, их количественное соотношение, проективное покрытие каждого вида, встречаемость. Определение видов растений осуществлялось с помощью соответствующих определителей. Ассоциации выделялись по видам-доминантам на основе доминантно-детерминантного подхода.       Классификация прибрежно-водной растительности по экологическим группам выполнялась по методике В.М. Катанской (1981) в зависимости от морфологических и эколого-биологических особенностей растений.  Для оценки качества воды и трофности реки применялся метод фитоиндикации с использованием высших водных растений-индикаторов.    

Физико-географическая характеристика реки Большой  Несветай.

Речная система Родионово-Несветайского района представлена реками: Крепкая, Тузлов, Большой Несветай и Малый Несветай, а также Сухой Несветай, которые относятся к федеральной собственности. р.БольшойНесветай берёт начало на южном склоне Донецкого кряжа, к северу от хутора Петровского Красносулинского района Ростовской области. Течёт вначале на юг, у п. Самбек поворачивает на юго-запад. Далее у хутора Болдыревка принимает справа реку Керету. Затем, у хутора Поповка поворачивает на юго-восток. К северу от хутора Гребцово принимает слева реку Малый Несветай, свой крупнейший приток. Впадает в реку Тузлов с левой стороны, в 44 км от её устья, к северу от хутора Камышеваха Аксайского района Ростовской области. Река протекает по равнинной степи территории Красносулинского, Родионово-Несветайского и Аксайского районов Ростовской области, а также по территории городского округа Новошахтинска.Река весьма маловодна, течение медленное, в засушливые годы летом пересыхает. Питается подземными водами, в нижнем течении наблюдается прерывистое течение.

 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ АНАЛИЗ

Таксономический анализ прибрежно-водной растительности  

    На исследуемом участке реки выявлен 61 вид растений, относящихся к 39 родам, 28 семействам и 3 отделам. Подавляющая часть представлена цветковыми растениями, включающими 58 видов (95,1%) из 26 семейств (92,9%). Из них 30 видов (49,2%) из 9 семейств (32,1%) относятся к классу Однодольных, а 28 видов (45,9%) из 16 семейств (57,1%) к классу Двудольных.  Одним видом представлен отдел Хвощевидные и двумя – отдел Моховидные.

       Распределение видов по семействам и родам приведено в таблице 1.

        Таблица 1                                    

                                      Соотношение семейств по родам и видам                                

Процентное соотношение количества видов растений представлено на диаграмме (рис.1).

                       Рис.1. Процентное соотношение видов по семействам

       Из данных таблицы и диаграммы видно, что преобладающими по числу видов являются семейства Осоковых, Рдестовых и Лютиковых (по 7 видов или 11,5%). К семейству Злаковых относится 5 видов (8,2%). Семейства Ежеголовниковые, Ситниковые и Первоцветные содержат по 3 вида (4,9%).  Одним и двумя видами представлено 21 семейство,  в состав которых входит в сумме  42,6% видов растений. По количеству родов лидирует семейство Злаковых (4 рода). Семейство Рдестовых,  представленное  семью видами, относящимися к одному  роду, является монотипным.

 Экологический  анализ прибрежно-водной растительности

    Для данного анализа использовалась классификация В.М. Катанской (1981).

     На основании данной классификации выделяют 3 группы растительности: гидрофиты погруженные, весь цикл развития которых проходит в воде; гидрофиты плавающие, к которым относят свободно плавающие на поверхности растения или имеющие плавающие листья, и гелофиты (водно-болотные растения) – надводные растения с поднимающимися над поверхностью воды стеблями и листьями, которые успешно развиваются и проходят полный цикл развития как в воде, так и на берегах водоемов.        Распределение видов растений по экологическим группам приведено в таблице 2.                                                                                                                                                      

                                                                                                                Таблица 2

                    Экологическая структура прибрежно-водной растительности  

  Процентное соотношение экологических групп прибрежно-водной растительности представлено на диаграмме (рис.2).

        Рис.2. Соотношение экологических групп прибрежно-водной растительности

Из данных таблицы и диаграммы видно, что гидрофиты составляют треть (18 видов или 29,5%) флоры водоема и две трети (43 вида или 70,5%) приходится на гелофиты. Видовое разнообразие типично водных растений (гидрофитов) ниже во всех континентальных водоемах, однако, их экологическая амплитуда существования намного шире, чем у прибрежных видов растений.

Общий анализ прибрежно-водной растительности показывает, что самыми распространенными видами реки являются: рдест блестящий, рдест пронзеннолистный, камыш озерный, ива плакучая, ежеголовник простой,  манник большой, роголистник погруженный, осока острая, тростник обыкновенный

Выделение ассоциаций

     Геоботаническое описание прибрежно-водной растительности дает возможность выделить основные ассоциации водоема. Ассоциация – основная единица классификации фитоценозов.

       При выделении ассоциаций использовался доминантно-детерминантный подход (Папченков, 2001). На основе данных проективного покрытия и обилия видов выделялись виды-доминанты, составляющую основу названий ассоциаций. Для наименования ассоциаций использовалась бинарная номенклатура: первое слово является родовым названием доминирующего вида с окончанием «etum», а второе – родовое название содоминанта с добавлением окончания «osum».

      Всего выделено 25 ассоциаций, разделенных на 3 группы: ассоциации погруженных растений, ассоциации растений с плавающими листьями, ассоциации надводных растений. Названия ассоциаций приводятся в таблице 3.                                                                                                                                                      

                       Таблица 3

Список ассоциаций прибрежно-водной растительности реки Большой Несветай

    Из данных таблицы видно, что гидрофитная растительность представлена 14 ассоциациями (56%), из них 8 (32%) – ассоциации погруженных растений и 6 (24%) ассоциаций растений с плавающими листьями, гелофитная включает 11 ассоциаций (44%). Важная особенность прибрежно-водной растительности заключается в том, что большинство ассоциаций гидрофитов сложены просто и являются монодоминантными (9 из 14 или 64,3%)

Определение органолептических показателей качества воды.

        1.Метод качественного определения цветности рекомендован ГОСТ 1030.

определяет цветность качественно, характеризуя цвет воды в пробирке высотой 10–12 см. Этот метод является наиболее простым. Определяется цветность воды, при рассматривании пробирки сверху на белом фоне при достаточном боковом освещении. Отмечается наиболее подходящий оттенок из приведенных в таблице

Таблица 1

Исследуемая вода соответствует слабо-желтоватой.

2. Метод количественного определения цветности проведен нами в лаборатории Водоканала. Этот метод на визуальном сравнении цвета анализируемой воды с искусственной стандартной цветовой шкалой, создаваемой модельными растворами бихромата калия и сульфата кобальта. Цветность воды определяют в градусах цветности визуальным методом, сравнивая окраску пробы с контрольной шкалой образцов окраски: Объём пробы, необходимой для определения, составляет не менее 12мл. Продолжительность выполнения определения - не более 5 мин. Исследуемая вода соответствует слабо-желтоватой.

3. Метод определения запаха воды. Запах определяют при нормальной (20 С) и при повышенной (60 С) температуре воды. Описывают его субъективно по своим ощущениям.Интенсивность запаха оценивают по 5-бальной шкале, приведённой в таблице.

Таблица №2 для определения характера и интенсивности запаха

    Для речной воды допускается запах не более 3 баллов.

3. Для оценки мутности (прозрачности) использовали качественный метод определения визуальным способом. Заполнили пробирку водой до высоты 10 см. Рассмотрели пробирку сверху на тёмном фоне при достаточном боковом искусственном освещении. Сравнив по табл. Мутности воды, определили, что в исследуемой воде мутность не заметна, т.е. отсутствует.

4. Для определения пенистости необходимо знать рН воды, поэтому сначала определили водородный показатель. Для этого извлекли индикаторную полоску из пакета. Отрезав рабочийучасток, не снимая полимерного покрытия, опустили его в анализируемуюводу на 10 сек. Через 3 мин. сравнили окраску участка с образцами контрольной шкалы и определил рН. Величина соответствовала 7 (среда нейтральная).

5. Так как этот показатель соответствовал норме для определения пенистости, продолжили исследование. Заполнили колбу на 0,5л анализируемой водой и взбалтывали около 30 сек. Образовавшаяся пена исчезла менее чем за одну минуту. В соответствии с методикойопределения пенистости, пробу можно считать отрицательной.

Для оценки органолептических показателей полученные данные занесли в таблицу №3.

таблица № 3

ВЫВОДЫ

1. В результате проведенных исследований прибрежно-водной растительности реки Большой Несветайвыявлен 61 вид растений, относящихся к 39 родам, 28 семействам и 3 отделам.

2.Наибольшим числом видов представлены семейства Осоковых, Рдестовых и Лютиковых.

3. Треть выявленных видов относится к группе гидрофитов, две трети – гелофиты.

4. В ходе геоботанических исследований среди прибрежно-водной растительности выявлено 13 доминантных видов и выделено 25 ассоциаций, среди которых преобладают монодоминантные.

5. Среди жизненных форм прибрежно-водной растительности преобладают гидрофиты (30 видов), составляющие половину всех видов, и многолетние длиннокорневищные растения (23 вида).

7. Анализ экобиоморф выявил преобладание гидроморфных и геломорфных видов, составляющих более половины всех типов растений.

8. Проведена оценка рН и органолептических показателей качества воды с

источника исследуемого объекта: цветности, мутности, прозрачности,

запаха, вкуса и привкуса, пенистости. Полученные результаты показали,

что данные показатели соответствуют ПДК России, что говорит о

удовлетворительном состоянии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Бурное развитие промышленности привело к значительным нарушениям гармонии в отношениях человека с окружающей средой. Отрицательное антропогенное воздействие на водные экосистемы оказывает влияние и на прибрежно-водную растительность. Массовое использование водоемов населением во время отдыха приводит к механическим повреждениям растительности, деградации зарослей от попадания токсичных веществ.

Все вышесказанное требует самого пристального внимания человека к сохранению природных экосистем, поэтому их всестороннее научное изучение в наше время становится как никогда актуальным. Только глубокое знание механизмов функционирования и саморегулирования природных процессов поможет успешному существованию человека на Земле.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Белавская А.П. Водные растения России и сопредельных государств. – СПб., 1994.
2. Булохов А.Д. Экологическая оценка среды методами фитоиндикации. – Брянск: Издательство БГПУ, 1996.
3. Губанов И.А., Киселева К.В., Новиков В.С., Тихомиров В.Н. Иллюстрированный определитель растений Средней России. – Москва: Государство научных изданий КМК, Институт технологических исследований, 2002 – 2004.
4. Губанов И.А., Киселева К.В., Новиков В.С., Тихомиров В.Н. Определитель сосудистых растений центра Европейской России – Москва: Аргус, 1995.
5. Катанская В.М. Высшая водная растительность континентальных водоемов СССР. – Л.: Наука, 1981.
6. Киселева К.В., Майоров С.Р., Новиков В.С. Флора средней полосы России: атлас – определитель. – Москва: ЗАО Фитон +, 2010.
7. Кокин К.А. Экология высших водных растений. – М.: Издательство Московского ун-та, 1982.
8. Колбовский Е.Ю. Изучаем малые реки. – Я.: Издательство Академия развития, 2004.
9. Лисицына Л.И., Папченков В.Г., Артеменко В.И. Флора водоемов Волжского бассейна. Определитель сосудистых растений. – М.: Товарищество научных изданий КМК, 2009.
10.  Лисицына Л.Н., Папченков В.Г. Флора водоемов России. – М.: Наука, 2000.
11. Макрофиты – индикаторы изменений природной среды. – Киев: Наукова думка, 1993.
12. Макрушин А.В.  Биологический анализ качества вод. – Л.: Издательство ЗИН, 1974.
13. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. – Москва: Наука, 1975.
14. Методы выделения растительных ассоциаций. – Л.: Наука, 1971.
15. Папченков В.Г. Доминантно-детерминантная классификация водной растительности. // Гидроботаника: методология, методы. – Р.: Издательство ОАО Рыбинский Дом печати, 2003.
16. Понятовская В.М. Учет обилия и особенности размещения видов в естественных растительных сообществах. Полевая геоботаника. – М.; Л., 1964.
17. Работнов Т.А. Фитоценология. – Москва: МГУ, 1978.
18. Садчиков А.П., Кудряшов М.А. Гидроботаника: Прибрежно-водная растительность. – М.: Издательский центр Академия, 2005.
19. Садчиков А.П., Кудряшов М.А. Экология прибрежно-водной растительности. – М.: Издательство НИА – Природа, РЭФИА, 2004.
20. Туровцев В.Д., Краснов В.С. Биоиндикация. – Тверь: Тверской государственный ун-т, 2004.
21. Унифицированные методы исследования качества вод. Ч.3: Методы биологического анализа. – М.: Издательство СЭВ, 1977.
22. Шенников А.П. Введение в геоботанику. – Л., 1964.

23.Авторский коллектив: С. З. Вишневецкая, В.П.Водолацкий, В.С.Гордеев,  -Экологическая тетрадь Ростовской области, ГУП «Издательство «Молот», 1994г.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Берег реки Большой Несветай        Изучение прибрежной растительности.              

Определение качества воды.                                       Уборка прибрежной территории от мусора.

Физико-географическое положение реки Большой Несветай.