Исследовательская работа: оценивание степени загрезнения реки Кукса, методом биоиндикации.
презентация урока для интерактивной доски по биологии (9 класс) на тему

Конкурс научно-исследовательских и прикладных проектов учащихся старших классов по теме охраны и восстановления водных ресурсов

Оценивание степени загрязнения реки Кукса методом биоиндикации

                                          Проект выполнила: Дикова Людмила Сергеевна,

                          г. Курганинск, МОУ СОШ № 1, 9 класс

                                            руководитель Гагаузова Р.В.,

                                            учитель биологии МОУ СОШ № 1

2012

Содержание

          Введение.                                                                                                   3

1. Актуальность и важность проблемы загрязнения реки Кукса           4
2. Сбор и анализ информации                                                                   4
3. Проведение полевых исследований                                                     5
4. Разработка программы действий                                                         12
5. Реализация программы                                                                         13
6. Заключение                                                                                            13
7. Список литературы                                                                               15

Введение

     Богата и разнообразна природа Кубани. Много лет человек вел здесь свою разрушительную деятельность. Люди не смогли сохранить первозданность природы. Прокладываются дороги, идёт строительство жилого сектора, развивается фермерская деятельность – все это наносит огромный вред окружающей среде.

     Воздействие на природу Кубани привело к тому, что естественные ландшафты подверглись сильному изменению. Они все чаще превращаются в антропогенные комплексы. Если оценивать современную экологическую ситуацию, то можно назвать её неблагополучной. Особую тревогу вызывает загрязнение водоемов, в частности малых рек. Они имеют большое значение в жизни планеты. Собирая буквально по струйкам с обширных площадей как чистую, так и грязную воду, они несут её в большие водоёмы. Вот почему от их экологического состояния во многом зависит экологическое состояние больших рек, озер и морей.

     Малые реки покрывают водоносной сетью нашу Землю, неся свежесть и прохладу всему живому. С древнейших времен малые реки служили источником питьевой воды и человеку. На их берегах селились люди. Они были теми путями, которые объединяли людей, выводили их в море и знакомили с миром.

     Малые реки очень тесно связаны с окружающим ландшафтом. Каждое изменение в нем (уничтожение лесов, распашка) отражается на их водном режиме. Они более уязвимы в результате хозяйственной деятельности человека. Огромный ущерб малым рекам наносят: бессистемная рубка леса, распашка поймы, уничтожение по берегам растительности, беспорядочная застройка поймы, уничтожение нерестилищ, сброс сточных вод, электроудочки. В результате малые реки загрязняются и мелеют! Нередко их вода непригодна не только для питья, но и для промышленных нужд.

     Широко бытует ошибочное мнение, что, в отличие от растений и животных, которые более или менее чутко реагируют на техногенные воздействия, вода может выдержать что угодно: и сброс загрязнений, и  свалки по берегам рек, и многое другое. Но есть предельно допустимые уровни техногенных воздействий на гидросферу.

Актуальность и важность проблемы загрязнения реки Кукса

     Территория Курганинского района в целом, располагает достаточными запасами пресных вод. Однако химизация сельского хозяйства, увеличение канализационных стоков в городах и поселках приводит к загрязнению малых рек. Из-за многолетнего загрязнения многие реки теряют способность к самоочищению, а вода в них становится непригодной для водоснабжения. Река Кукса протекает по территории города Курганинска и страдает от загрязнения бытовыми стоками.    

     Несмотря на небольшую протяженность реки, её состояние вызывает большую тревогу у жителей нашего города. Особенно у проживающих по улицам Набережная, Ленина, Куйбышева. Жители обеспокоены загрязнением реки, увеличивающимся с каждым годом: сточными водами, стоками животноводческих ферм, минеральными удобрениями, бытовым мусором.

      Многие специалисты и старожилы утверждают, что загрязнение речек и ручьёв ведет к уменьшению водных ресурсов, изменению ландшафта, что отрицательно отражается на здоровье человека, зверей, пернатых, насекомых. Беднее получаются урожаи зерновых, картофеля, овощей, фруктов, лесных даров. Такова цепочка, идущая от речек и ручьев. Об этом стоит не забывать!

Сбор и анализ информации

Изначально Кукса питалась и пополнялась чистой водой из родников. Действуют эти источники и поныне. Водились в реке окуни,  караси и раки, а в камышах и осоке селилась водоплавающая птица.

     Но с тех пор, как были стал разрастаться город, началось загрязнение реки. Большой урон Куксе был нанесен производственными стоками консервного завода. Затем потекли сюда и канализационные стоки. Приток их, к сожалению, так и не прекращен. В итоге некогда пригодная даже для питья вода стала губительна для всего живого.

     Загрязнение вод реки Кукса происходит главным образом за счёт сброса сточных вод от сельскохозяйственных объектов и бытовых стоков частного сектора жилья    

          Одним из источников загрязнения реки является неправильное применение средств защиты растений от сорняков и вредителей. В настоящее время сельскохозяйственные культуры почти не обрабатываются из-за финансовых трудностей хозяйств. Много проблем создаёт городская канализация. Канализационные стоки попадают в реку.

     И геология нашей местности, и происходящий во время дождя смыв вод, как с дорог, приусадебных участков, так и с иных территорий оказывают дополнительное, негативное влияние на водный бассейн Куксы. В результате, в реке превышена предельно допустимая концентрация железа, органики. Все эти факторы не могут не влиять на состояние реки Лабы, в которую и впадают воды Куксы.    

     В настоящее время в реку Кукса плывут различные масла, туда «сплавляются» минеральные удобрения. Кроме загрязнения водных объектов ЖКХ, Агропромом существует ещё и бытовое загрязнение. Жители города выбрасывают в реку различный мусор (полиэтиленовые бутылки, пакеты и прочее), тем самым еще более усугубляя и без того критическое положение водоёма.

Городская администрация предпринимает меры по очистке вод Куксы от загрязнения, но надлежащего эффекта это не даёт, так как продолжается сброс загрязненных сточных вод. Периодически  водоём очищается от придонных осадков, благоустраиваются берега, высаживаются деревья. Это улучшает ихтиофауну Куксы, экологическое состояние мест отдыха для населения.

          Неоднократно вопрос загрязнения реки затрагивался в средствах массовой информации. Так, в газете «Курганинские итоги» систематически освещается эта проблема. Журналисты поднимают вопросы, касающиеся экологического состояния реки, население информируется о степени загрязнения водоема.

Проведение полевых исследований

     В настоящее время существуют различные методы исследования воды, в том числе метод биоиндикации, включающий фито- и зооиндикацию. В его основе лежит высокая чувствительность определенных растений или систематических групп беспозвоночных животных к загрязнению воды. Используя данные методы, мы поставили цель и задачи нашей работы.

     Цель: исследовать экологическое состояние реки Кукса, протекающей по территории города Курганинска.

     Задачи: 1. Осуществить рекогносцировочное обследование реки Кукса.

              2. Определить показатели качества воды реки Кукса.

              3.  Оценить состояние водных объектов по видовому составу

                   беспозвоночных, являющихся индикаторами чистоты водоемов (метод индикации).

Методика работы

     Работа проводилась в г. Курганинске на реке Кукса, с августа по сентябрь 2009 года.

     На первом этапе работы было проведено предварительное обследование реки. В результате получили следующую информацию:

1. Тип и название водного объекта.
2. Расположение пункта наблюдения.
3. Морфометрические особенности участка.
4. Особенности окружающей местности.
5. Наличие или отсутствие водной растительности.
6. Особенности грунта на дне водного объекта.
7. Характеристика воды.
8. Наличие обрастания на подводных предметах.
9. Наличие фауны на дне водоёма.

     Вторая часть работы заключалась в оценке состояния водоёма и качества воды в нём.

Результаты наблюдений

     20 августа 2009 года было проведено предварительное обследование реки Кукса, протекающей по территории города Курганинска, берущей начало у щебзавода.

     Пункт наблюдения был выбран в рекреационной зоне недалеко от центра города.

     В районе наблюдения ширина реки 2 м, максимальная глубина 1 м, средняя глубина 0,5 м. Берега реки задернованы, поросли кустарником. Дно реки илистое. Питание реки осуществляется за счёт подземных вод, часто выбивающихся на дне русла и у закраины поймы в виде сильных ключей. Вблизи водоёма встречаются насекомые.

     Для определения показателей качества воды, мы использовали среднюю пробу объемом один литр, которую получили путем смешения равных частей проб, отобранных через одинаковые промежутки времени.

     Прозрачность обусловлена цветом и мутностью воды, т.е. содержанием в ней различных органических и минеральных веществ. Мерой прозрачности служит высота водяного столба, сквозь который можно различить на белой бумаге шрифт определенного размера и типа.

     Мы использовали стеклянный цилиндр высотой 50 см и диаметром 2.5 см. Шрифт с высотой 3,5 мм. Исследование проводили в хорошо освещенном помещении на расстоянии 1 м от окна. Цилиндр установили на шрифт, наполнили тщательно перемешанной пробой изучаемой воды до такой высоты, чтобы буквы, рассматриваемые сверху, стали плохо различимы. Измерения проводили три раза.

     1 результат – 43 см

     2 результат – 42.5 см

     3 результат – 43 см

Среднее значение: (43+42,5+43) : 3=42.8 см

     Цвет воды определяли при помощи цилиндра из бесцветного стекла после её отстаивания. Для этого:

1. Цилиндр установили на белый лист и наполнили водой до 10 см. Цвет воды – зеленоватый.
2. Пробу налили в цилиндр до отметки 10 см. В качестве контроля использовали такой же сосуд, заполненный на эту же высоту дистиллированной водой. Затем обе ёмкости рассматривали сверху на белом фоне при рассеянном дневном освещении. В изучаемую пробу постепенно добавляли дистиллированную воду, и результаты снова сравнивали с контролем. Цвет разбавленной пробы и цвет дистиллированной воды совпали при отметке 18 см. Данное разбавление показывает, во сколько раз исследуемая вода по цвету превышает норму.

     Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в неё естественным путем или со сточными водами. На запах поверхностных вод влияет присутствие в них органических веществ.

     Определение основано на органическом исследовании характера и интенсивности запаха воды при температуре 20 и 60 С.

     Для определения запаха мы использовали: конические колбы с широким горлом вместимостью 500 мл, мерный цилиндр вместимостью 250 мл, водяную баню, лабораторный термометр. В коническую колбу мы налили 250 мл воды при температуре 20 С, закрыли притертой пробкой  и встряхнули вертикальным движением. Затем открыли пробку и определили интенсивность и характер запаха. Далее колбу нагревали на водяной бане при температуре 60 С, после чего содержимое перемешали встряхиванием, колбу открыли и установили характерные особенности и интенсивность запаха. Мы определили, что для воды характерен травянистый запах естественного происхождения. Интенсивность запаха оценили в 2 балла, т.е. запах слабый. Еле обнаруживаемый, но не привлекающий внимание потребителя.

     Для оценки экологического состояния реки мы использовали метод С.Г.Николаева, который производится с помощью шкалы (таблица 1).

Таблица 1. Шкала качества воды.

     Таблица устанавливает 6 классов качества воды. Для каждого из них в ходе многолетних наблюдений были найдены свои индикаторные таксоны, которые в водах других классов встречаются лишь изредка. В таблице 1, кроме списка таксонов, соответствующих определенному классу вод, приводится условная значимость каждого из них. Эта величина нужна для последующей количественной оценки уровня загрязнения.

     Для определения класса качества воды обследованного участка реки среди пойманных организмов мы отобрали представителей индикаторных таксонов и их названия записали в рабочую таблицу 2 в соответствии с их положением в классах шкалы качества воды. Организмы, не относящиеся к индикаторным таксонам, мы не учитывали.

Таблица 2. Рабочая таблица определения качества воды в реке.

     После внесения в таблицу 2 всех обнаруженных в пробах индикаторных таксонов в каждом классе второй графы подсчитали число таксонов и умножили на величину условной значимости данной группы таксонов. Найденную суммарную значимость занесли в графу 5 соответствующего класса. Класс качества воды на обследованном участке определили по максимальной классовой значимости одной из групп таксонов. В пробах были обнаружены таксоны. Характерные для 2-ого, 3-ого, 4-ого классов качества воды. Однако наибольшая суммарная классовая значимость приходится на таксоны 3-ого класса. Следовательно, вода этого участка реки относится к 3-му классу качества, т.е. вода удовлетворительно чистая.

     Для уточнения полученных результатов, мы использовали метод, основанный на определении индекса Майера. Он основан на том, что различные группы водных беспозвоночных животных приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности. При этом организмы-индикаторы относятся к одному из трех разделов, представленных в таблице 3.

Таблица 3. Индекс Майера.

     Найденные нами организмы относятся к 1.2 и 3 разделам таблицы. По данной методике количество найденных групп из первого раздела необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела – на 2. из третьего – на 1. Получившиеся числа складывают.

3X+2Y+1Z=S

3*2+2*2+1*1=11

S=11

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

1. Более 22 баллов – водоем чистый и имеет 1-й класс качества;
2. 17-21 баллов –  2-й класс качества;
3. 11-16 баллов – умеренная загрязненность водоема, 3-й класс качества;
4. Менее 11 баллов – 4-7-й класс качества, водоем грязный.

Так как, S=11, следовательно, водоем относится к 3 классу качества. т.е. водоем умеренно-загрязненный.

     Состояние водоема мы оценивали, используя метод фитоиндикации. В основе которого лежит высокая чувствительность семейства рясковых к загрязнению водной среды. Ряску применяют для очистки воды, т.к. листецы извлекают из неё и запасают азот. Фосфор, калий, поглощают углекислый газ и обогащают воду кислородом. На присутствие загрязняющих веществ ряска реагирует изменением цвета листеца и поэтому может использоваться как индикаторный организм. Для того, чтобы оценить состояние водоема мы:

1. Выбрали место отбора проб на реке.
2. Выбрали на поверхности воды участок площадью 0,5 м2 и собрали на этом участке все плавающие растения. Ведром с поверхности собрали ряску, с помощью шумовки растения перенесли в полиэтиленовый пакет, содержащий необходимое количество воды из водоёма. Пробу, содержащую 200 растений, мы разделили по видам. Пользуясь схемой определителем. Затем произвели подсчет:

А) числа растений каждого вида (одно растение – материнский щиток с прикрепленными к нему детками);

Б) общего числа щитков (суммарное количество материнских щитков и деток) каждого вида;

В) число щитков с повреждениями (черные и бурые пятна – некроз, пожелтение – хлороз)

    3. Результаты наблюдений занесли в таблицу 4.

     Мы определили, что наиболее массовым видом семейства рясковых в данной пробе является ряска тройчатая – корень один, щиток вытянутый, на верхушке заостренный.

Таблица 4. Результаты изучения загрязнения водоема.

    По таблице 5 определили класс качества воды.

Таблица 5. Таблица экспресс-оценки качества воды по ряске.

В этом методе класс качества воды оценивается следующим образом:

1 – очень чистая;

2 – чистая;

3 – умеренно загрязненная;

4 – загрязненная;

5 – грязная;

«--» -  невозможные варианты.

     15 сентября 2009 года мы продолжили обследование реки Кукса. Пункт наблюдения 2 был выбран в районе городского рынка. В районе наблюдения ширина реки 2,5 метра, максимальная глубина 1 метр, средняя глубина 0.6 метра. Берега задернованы. Дно реки илистое. Вдоль берегов реки находятся ливнестоки частных домов, берега реки загрязнены бытовыми отходами.

     Используя методики, описанные ранее, мы определили показатели качества воды.  

     Прозрачность воды значительно ниже, чем в пункте наблюдения1; наблюдается значительное количество взвешенных минеральных веществ. Прозрачность по шрифту составляет 30 см водяного столба.

     Цвет. Вода коричневатого оттенка, мутная.

     Запах искусственного происхождения, со слабой интенсивностью.

     Оценить экологическое состояние реки мы могли визуально: на поверхности воды плавали мертвые мальки рыб, практически полностью отсутствовали экологические группы беспозвоночных животных.

     Используя индекс Майера (таблица 3), мы выявили, что в данном водоеме встречаются представители третьей группы беспозвоночных: пиявки, олигохеты. Преобладание представителей этой группы – признак повышенного загрязнения воды.

     По данной методике мы вычислили индекс Майера:

1*0+2*0+3*2=6

     По значению суммы S (в баллах) оценили степень загрязнения водоёма: менее 1 балла – водоём грязный, 4-7 класс качества.

Разработка программы действий

     Вряд ли найдётся человек, который не понимал бы, что надо бережно относиться к водным ресурсам. В наше время, когда всем известна огромная роль воды в жизни планеты, нельзя допускать равнодушия к источнику жизни, которое может привести к плачевным результатам. Конечно, вмешательство человека нельзя остановить. Оно будет продолжаться и дальше, но всем надо стремиться к тому, чтобы как можно меньше загрязнять наши водоёмы, как можно бережнее относиться к водным ресурсам.

     Мы предлагаем свою программу помощи реке:

1. Подготовка и проведение акции «Чистый водоём», которая включает проведение субботника по очистке берегов водоёмов от мусора.
2. Проведение экологических бесед в классных коллективах школы о необходимости проведения акции.
3. Публикация на страницах местной периодической печати статей, отражающих состояние реки.
4. Привлечение местного телевидения для освещения проблемы.
5. Обращение к учащимся всех школ города и к жителям с призывом о поддержке в проведении акции.
6. Обращение в экоцентр с призывом проводить акции по экологическому воспитанию населения.
7. Обращение к спонсорам об оказании технической помощи.
8. Письменные обращения в администрацию города об усилении административной ответственности за загрязнение берегов водоёма бытовыми отходами.
9. Выпуск плакатов-молний «Вода – это жизнь» с целью распространения информации о значении воды  и современном состоянии водоёма.

Реализация программы действий

1. Подготовка акции «Чистый водоём».
2. Беседы со школьниками на экологическую тематику.
3. Выпуск плакатов-молний «Вода-это жизнь».
4. Обращение в экоцентр с призывом проводить акции по экологическому воспитанию населения.
5. Подготовка статьи «Какой быть реке Кукса? Выбор за вами» для публикации в местной газете.

Заключение

     В данной работе мы оценили состояние водного объекта реки Кукса в пределах города Курганинска. В результате пришли к выводу, что поверхностные воды реки загрязнены в основном бытовыми отходами. Человек при бесхозной деятельности загрязняет значительно больше природных вод, чем потребляет. Резко возрастающие масштабы использования и загрязнения наших вод требуют их постоянного учёта и охраны.

     Нередко бытует ошибочное мнение о малых реках, как о бесполезных, не имеющих хозяйственного значения, однако они выполняют многие функции: каждый участок следует рассматривать как регулятор гидрологического режима прилегающих территорий, поставщик кислорода, пыле- и шумоуловитель, хранилище генофонда растительного и животного мира, это, наконец, физическая и духовная опора человека, без которой немыслима его жизнедеятельность.

     Для того, чтобы сохранить наши малые реки – эти капилляры, питающие водоносные артерии наших крупных рек, необходимо, прежде всего, создать водоохранную зону шириной, куда должны войти их поймы и склоны берегов, примыкающие к реке овраги и балки. Воды являются ценным природным богатством, их необходимо беречь и охранять.

Список литературы

1. Алексеев В.А. 300 вопросов и ответов по экологии. – Ярославль: Академия развития, 1998.

2. Голиков В.И. Фауна Кубани: видовой состав и экология. Учебное пособие. – Краснодар: издательство «Традиция», 2007.

3. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и её охрана. – М.: Просвещение, 1985.

4. Денисова С.И. Полевая практика по экологии. Учебное пособие. – Мн.: Университетское, 1999.

5. Зверев А.Т. Экология: Учебник для 7-9 классов. – М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век», 2002.

6. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Экология. – М.: ООО «Фирма» «Изд-во АСТ», 1999.