Определение качества природных вод методом биоиндикации. Биоиндикаторы воды
Биоиндикация качества воды
При оценке качества воды необходимо помнить, что проведение соответствующих измерений требует соблюдения определенных принципов.
При первых визитах к реке или другому водоему мы, как правило, задаем описательные вопросы: что, каким образом и где. Функциональные вопросы (почему?) возникают позднее. Эти вопросы гораздо труднее, для ответа на них уже требуется не только измерительная работа, но и работа с литературой и мыслительные усилия.
Из опыта предыдущих полевых работ известно, что многие учащиеся пытаются выполнить все измерения с помощью техники, имеющейся у них с собой. Возвратясь в лабораторию, они испытывают большие трудности, так как реально не представляют, какую информацию они получили. Оказывается, что большинство результатов измерений трудно интерпретировать. Лучше на первых стадиях исследования прочитать об определенных методах исследования, чтобы представлять, на какие вопросы можно получить ответы, как аккуратно провести измерения. Предварительная подготовка и планирование сохранит вам больше времени, чем слепое использование всех методов измерений.
При интерпретации результатов измерений качества воды надо иметь в виду, что результаты измерений верны только по отношению к определенному времени. Днем позднее или ранее результаты измерений могут существенно отличаться. Например, вы можете отметить очень низкую концентрацию нитратов в ручейке или речке в один из дней. Однако, придя на другой день, вы можете отметить чрезвычайно высокое содержание нитратов, так как находящееся неподалеку сельскохозяйственное предприятие вывалило навоз в реку. Таким образом, физико-химические измерения позволяют оценить качество воды только на данный момент.
Присутствие индикаторных видов растений или животных позволяет более глубоко судить о качестве воды в водоеме.
Оценка качества воды водоемов и водотоков может быть проведена с использованием физико-химических и биологических методов. Биологические методы оценки - это характеристика состояния водной экосистемы по растительному и животному населению водоема.
Любая водная экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, имеет сложную систему подвижных биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Прежде всего, влияние антропогенных факторов, и в частности, загрязнения отражается на видовом составе водных сообществ и соотношении численности слагающих их видов. Биологический метод оценки состояния водоема позволяет решить задачи, разрешение которых с помощью гидрофизических и гидрохимических методов невозможно. Оценка степени загрязнения водоема по составу живых организмов позволяет быстро установить его санитарное состояние, определить степень и характер загрязнения и пути его распространения в водоеме, а также дать количественную характеристику протекания процессов естественного самоочищения.
Планктон - совокупность живых обитателей водоема, не способных активно передвигаться или медленно передвигающихся, но не противостоящих токам воды.
Фитопланктон - совокупность растительных организмов водоема, не способных активно передвигаться, - важнейший компонент водных систем, активно участвует в формировании качества воды и является чутким показателем состояния водных экосистем и водоема в целом.
Подчеркивая всю важность биоиндикационных методов исследования, необходимо отметить, что биоиндикация предусматривает выявление уже состоявшегося или происходящего загрязнения окружающей среды по функциональным характеристикам особей и экологическим характеристикам сообществ организмов. Постепенные же изменения видового состава формируются в результате длительного отравления водоема, и явными они становятся в случае в случае далеко идущих изменений.
Таким образом, видовой состав живых организмов из загрязняемого водоема служит итоговой характеристикой токсикологических свойств водной среды за некоторый промежуток времени и не дает ее оценки на момент исследования.
В холодное время года системы биологической индикации в гидробиологии вообще не могут быть применены.
При сбросе в водоем токсических веществ, содержащихся в промышленных сточных водах, происходит угнетение и обеднение фитопланктона. При обогащении водоемов биогенными веществами, содержащимися, например, в бытовых стоках, значительно повышается продуктивность фитопланктона. При перегрузке водоемов биогенами возникает бурное развитие планктонных водорослей, окрашивающих воду в зеленый, сине-зеленый, золотистый, бурый или красный цвета ("цветение" воды). "Цветение" воды наступает при наличии благоприятных внешних условий для развития одного, редко двух-трех видов. При разложении избыточной биомассы, выделяется сероводород или другие токсичные вещества. Это может приводить к гибели зооценозов водоема и делает воду непригодной для питья. Многие планктонные водоросли в процессе жизнедеятельности нередко выделяют токсичные вещества. Увеличение в водоемах содержания биогенных веществ в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождаемые чрезмерным развитием фитопланктона, называют антропогенным эвтрофированием водоемов.
Каждая группа организмов в качестве биологического индикатора имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют границы ее использования при решении задач биоиндикации.
Водорослям принадлежит ведущая роль в индикации изменения качества воды в результате эвтрофирования (заболачивания) водоема.
Зоопланктон также достаточно показателен как индикатор эвтрофирования и загрязнения (в частности органического и нитратного) вод. Кроме этого, среди зоопланктона встречаются и представители патогенной фауны, ограничивающей использование водного объекта в целях водоснабжения.
Простейшие являются высокочувствительными индикаторами сапробного состояния водоемов.
Зообентос - совокупность животных, обитающих на дне и в придонных слоях воды, служит хорошим индикатором загрязнения донных отложений и придонного слоя воды. Наиболее достоверными индикаторами среди них служат легочные моллюски, особенно катушки и речные чашечки. Положительные результаты дает также оценка качества воды по личинкам насекомых. Свободно живущие личинки ручейников, а также поденок являются наиболее чувствительными организмами.
Значение макрофитов (высшая водная растительность) наиболее существенно при предварительном гидробиологическом осмотре водных объектов. При загрязнении водоемов изменяется видовой состав, биомасса и продукция макрофитов, возникают морфологические аномалии, происходит смена доминантных видов, обусловливающих особенности ценоза. Данные по ихтиофауне важны при оценке состояния водного объекта в целом и особенно при определении допустимых уровней загрязнения водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение.
Проведение биологических исследований имеет свои особенности в стоячих и текущих водоемах.
Для изучения рек и ручьев большое значение имеют перифитонные организмы (т.е. обрастатели), те, которые дают картину общего состояния воды за достаточно длительный промежуток времени, предшествующий исследованию. Быстрые колебания степени загрязнения воды плохо уловимы с помощью перифитона и для их наблюдения лучше подходят гидрохимические и бактериологические методы.
Также случайные загрязнения местного характера легче всего могут повлиять на характер населения дна (т.е. организмов бентоса) в таких водоемах.
Это обстоятельство заставляет при исследовании рек обращать внимание на быстрые места их течения - перекаты, плотины и т. д. Если мы хотим получить представление об общем состоянии реки, то станции необходимо выбирать именно здесь. Если же нас интересуют разовые или местные загрязнения необходимо исследовать обитателей дна в местах со слабым течением - в заводях, бочагах и т.п. После впадения в реку тех или иных загрязненных стоков последние сносятся течением вниз по реке и откладываются в более глубоких местах реки с замедленным течением.
Биологическое исследование стоячих водоемов, как правило, интерпретируется более легко. Здесь, прежде всего, необходимо проведение комплексных исследований с тем, чтобы иметь более полное представление о состоянии водоема. Чем крупнее исследуемый водоем, тем большее количество разнообразных станций надо выбирать по его периметру.
Почти любое использование воды влияет на ее качество. Использованная вода обычно возвращается в реки или отстойники для восстановления. Это может оказать нежелательное влияние на жизнь, если использованная вода будет сильно отличаться от естественной.
Примеси, содержащиеся в воде
Различные виды живых существ показывают, чем загрязнена окружающая среда. Какой бы совершенной ни была современная аппаратура, она не может сравниться с "живыми приборами", реагирующими на те или иные изменения, отражающие воздействие всего комплекса факторов, включая сложные соединения различных ингредиентов.
mirznanii.com
4.2. Биоиндикация качества воды по животному населению
Отбор проб для анализа
Количество участков реки, выбираемых для обследования, определяется целями работы. При исследовании качества воды на всем протяжении водотока места отбора проб выбирают через равные интервалы от истока до устья. Если исследуется влияние конкретного источника загрязнения, качество воды может определяться на небольшом числе участков ниже и выше от него по течению.
При выборе участков отбора проб следует учитывать ряд условий. На них не должно быть мелководий с густой водной растительностью, а также затонов с застойной водой. И в том, и в другом случае донное население может значительно отличаться от такового на участках реки с нормальной скоростью течения воды.
Очень важно, чтобы в пробах на каждом из обследованных участков были представлены донные организмы различных биотопов: илистых, песчаных и каменистых грунтов; скоплений растительности, а также ее остатков; погруженных в воду стволов, веток и иных предметов и т.п. чем разнообразнее участок по числу местообитаний, тем число проб должно быть больше. Но и на участках с однообразным дном число проб не должно быть менее трех.
Оценка качества воды по биотическому индексу
О чистоте воды природного водоема можно судить по видовому разнообразию и обилию животного населения.
Чистые водоемы заселяют пресноводные моллюски (рис. 5), личинки веснянок, поденок, вислокрылок и ручейников. Они не выносят загрязнения и быстро исчезают из водоема, как только в него попадают сточные воды.
Р
ис. 5. Пресноводные моллюски – биоиндикаторы чистоты водоема.
1. Роговая шаровка.
2. Прудовик обыкновенный.
3. Прудовик ушковый.
4. Физа ключевая.
5. Прудовик яйцевидный.
6. Лужанка настоящая.
7. Лужанка полосатая.
8. Битиния щупальцевая.
9а,б. Горошина.
10а,б. Катушка обыкновенная.
11а,б. Катушка килевая.
12а,б. Перловица вздутая.
13. Перловица живописцев.
14. Беззубка утиная. 15. Катушка завитая. 16. Катушка гладкая.
Умеренно загрязненные водоемы заселяют водяные ослики, бокоплавы, личинки мошек (мокрецов), двустворчатые моллюски-шаровики, битинии, лужанки, личинки стрекоз и пиявки.
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.
Для определения биотического индекса необходимо взять пробу воды из водоема с помощью водного сачка. Проба включает небольшое количество воды с илом и беспозвоночными животными, обнаруженными в сачке. Взятая проба может быть разобрана сразу на берегу водоема, если позволяет погода, или перенесена в лабораторию и рассмотрена там. Перед разбором проба промывается на сите, все обнаруженные беспозвоночные переносятся в чистую воду, налитую в чашки Петри или эмалированные ванночки. Содержимое чашек Петри тщательно разбирается и определяется по видам и группам видов беспозвоночных животных. Для удобства
определения можно использовать таблицы с рисунками наиболее распространенных в водоемах видов беспозвоночных (рис. 6 а-г).
Р
ис. 6а. Животное население малых рек и озер. 1. Молочно-белая планария.
2. Малая ложноконская пиявка.
3. Ложноконская пиявка.
4. Улитковая пиявка.
5. Дождевой червь.
6. Трубочник.
7. Волосатик.
8. Шаровка.
9. Физа заостренная.
10. Яйцевидный прудовик. 11. Ушковый прудовик. 12.Обыкновенный прудовик. 13. Прудовик малый. 14. Лужанка настоящая. 15. Роговая катушка. 16. Битиния щупальцевая. 17. Катушка килевая. 18. Катушка гладкая. 19. Куташка круговая. 20. Циклоп.
Рис. 6б. Животное население малых рек и озер.
21. Дафния.
22. Водяной ослик.
23. Бокоплав.
25. Водяной паук (самка).
26. Личинка настоящей стрекозы. 27. Личинка стрекозы коромысла. 28. Личинка стрекозы лютки.
29. Плавт.
Рис. 6в. Животное население малых рек и озер.
30. Личинка поденки.
31. Личинка поденки кенис макрура. 32. Личинка веснянки Перла маргината.
33. Гладыш (клоп).
34. Гребляк малый.
35. Водомерка панцирная.
36. Водяной скорпион.
37. Личинка вислокрылки с трахейными жабрами.
Рис. 6г. Животное население малых рек и озер.
38. Ручейник.
39. Чехлик агрипнии.
42, 43, 46. Чехлик лимнофилуса.
44. Чехлик колчанки.
45.Чехлик стенофилакса ротундипенниса.
47. Личинка большого ручейника.
48. Личинка ручейника, не строящая чехлика.
49. Пеструшка. 50. Желтушка. 51. Личинка плавунца окаймленного. 52. Личинка бабочки рясковой огневки. 53. Чехлик из ряски. 54. Личинка комара коретры. 55. Личинка комара-дергуна. 56. Личинка комара обыкновенного. 57. Личинка слепня. 58. Личинка иловой мухи. 59. Птихоптера. 60. Личинка мокреца. 61. Личинка мухи-львинки.
В исследуемой пробе определяют ключевые виды (табл.4) и группы сопутствующих видов. Под группой сопутствующих видов в одних случаях понимают род, или семейство, или класс беспозвоночных, в других – каждый вид.
Таблица 4
Определение биотического индекса пресноводных экосистем
по донным беспозвоночным
| Ключевые организмы | Общее количество групп | |||||
| 0-1 | 2-5 | 6-10 | 11-15 | 16 | ||
| Биотический индекс | ||||||
| Личинки веснянок имеются | Более одного вида Только один вид | - - | 7 6 | 8 7 | 9 8 | 10 9 |
| Личинки поденок имеются | Более одного вида Только один вид | - - | 6 5 | 7 6 | 8 7 | 9 8 |
| Личинки ручейников имеются | Более одного вида Только один вид | - 4 | 5 4 | 6 5 | 7 6 | 8 7 |
| Бокоплавы имеются | Все прочие виды отсутствуют | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Водяные ослики имеются | Все прочие виды отсутствуют | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Черви-трубочники и/или красные личинки хирономид имеются | Все прочие виды отсутствуют | 1 | 2 | 3 | 4 | - |
| Все другие ключевые группы отсутствуют | Некоторые организмы, не требующие растворенного кислорода, могут присутствовать (личинки мух) | 0 | 1 | 2 | - | - |
studfiles.net
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
- Введение - с.3
- 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
- Список литературы - с.18
- Список источников - с.18
- 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:
- Изучить литературу о гидробионтах, их роли в природе.
- Изучить методы определения качества воды с использованием живых организмов.
- Исследовать гидробионты исследуемых водоёмов.
- Определить видовой состав исследуемых организмов.
- Провести анализ качества воды исследуемых водоёмов с помощью гидробионтов-биоиндикаторов.
- Определить экологическое состояние исследуемых водоёмов.
Основная часть
I Теоретическая часть исследования
- 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
Степень загрязнённости водоёма | Название водорослей |
Чистые водоёмы | анабена, диатома |
Умеренно загрязнённые | диатома, навикула, кладофора, улотрикс, спирогира, мелозира, сценедесмус, клостериум |
Относительно чистые водоёмы | хламидомонада, навикула, клостериум |
Сильно загрязнённые | хлорелла, эвглена зеленая |
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.
Обитатели чистых вод, Х | Организмы средней чувствительности, Y | Обитатели загрязненных водоемов, Z |
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски Бокоплав
| Речной рак Личинки стрекоз Личинки комаров-долгоножек Моллюски-катушки Моллюски-живородки
| Личинки комаров-звонцов Пиявки Водяной ослик Прудовики Личинки мошки Малощетинковые черви |
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:
- 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.
- 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
Ручей Арбанак | Малый пруд |
|
|
-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
Исследуе мые водоёмы | Обитатели чистой воды: | Организмы средней чувствительности | Обитатели грязных вод |
Ручей Арбанак | - личинки поденок - личинки веснянок - личинки ручейников - бокоплав | - личинка стрекозы | - чёрная планария - малощетинковые черви |
Малый пруд | - личинки веснянок - личинки подёнок | - личинки стрекозы - катушки | - малый прудовик - личинка комара-звонца -пиявка |
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.
- Биологический энциклопедический словарь. Москва, «Советская энциклопедия», 1989.
Список источников:
- ru.wikipedia.org/wiki/
- http://glossary.ru/cgi-bin/gl_sch3.cgi?RDokwuhouty:
- http://gendocs.ru/v
- http://www.letopisi.ru/index.php
- http://yourlib.net/content/view/11943/141/
- 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
nsportal.ru
Другое: Животные–биоиндикаторы окружающей среды
Животные-биоиндикаторы окружающей среды
Введение
В настоящее время анализ загрязнения природных и антропогенных экосистем проводится, как правило, на основе данных о содержании в почвах, воздухе, воде и снежном покрове опасных в токсическом отношении веществ. Однако проанализировать содержание в указанных средах всех загрязнителей и оценить биологический эффект их совместного действия только физико-химическими методами не представляется возможным. Очевидно, что полную, комплексную оценку качества окружающей природной среды можно дать только при сочетании физико-химических методов исследований и биологических, так как живые организмы и их сообщества интегрально реагируют на совокупность всех факторов. Один из возможных путей подхода к данной проблеме - это биотестирование техногенных факторов, то есть выявление загрязнения объектов окружающей среды с помощью методических приемов, основанных на оценке состояния сообществ и отдельных особей, подвергшихся воздействию ксенобиотиков.
Для этой цели широко применяются биологические индикаторы.
Биологические индикаторы - организмы, которые реагируют на изменения окружающей среды своим присутствием или отсутствием, изменением внешнего вида, химического состава, поведения. При экологическом мониторинге загрязнения использование биологических индикаторов дает ценную информацию, так как они реагируют сразу на весь комплекс загрязнений (Фельдман Л.Г., 1993г). Кроме того, обладая «биологической памятью», биологические индикаторы своими реакциями отражают загрязнения за длительный период.
Живые индикатора природы живут повсюду: в почве, в воздухе, в воде. Есть они в животном и растительном мире. Например, собака лаем предупреждает о приближении незнакомого человека. Улитка прячется в свой домик перед ненастной погодой. А вислоухий рачок - дафния, обитатель озер, прудов, тихих заводей, чуток к любому изменению химического состава воды. Биоиндикаторы часто используются при наблюдении за изменением природной среды. Их называют тестоорганизмами (Поляков В.А., 1995г). Это название они получили в связи с тем, что используются в научных опытах как биотесты. Таким образом, животный мир, так или иначе, является индикатором окружающей среды. О загрязнениях и животные, и птицы, и рыбы едва ли не ежедневно сообщают человеку: кто миграцией, кто заболеванием, а некоторые - полным исчезновением. Действительно, концепция живого "стража окружающей среды" стара, как мир.
Целью данной работы является изучение организмов животного мира, которые являются биоиндикаторами и используются для выявления экологического состояния окружающей среды, а также оценка экологического состояния воды в реке Понура Калининского района Краснодарского края при помощи доступных биотестов - дафний.
Для достижения поставленной цели в работе были определены следующие задачи:
- Изучить представителей животного мира, которые используются человеком как различные биологические индикаторы.
- Установить, какие именно изменения окружающей среды показывают биоиндикаторы животного мира.
- Изучить самые распространенные методы биотестирования окружающей среды.
- Используя метод биотестирования при помощи дафний, установить токсическое состояние воды реки Понуры в районе станицы Калининской.
Работа написана на страницах, имеет приложение с фотографиями, таблицу, выводы и предложения.
1. Аналитический обзор литературы
Индикаторы - сигнальные или измерительные приборы, созданные человеком и широко применяемые в технике. Но есть индикаторы созданные природой. Живые и очень чувствительные.
Биоиндикаторы - организмы, которые реагируют на загрязнение окружающей среды изменением видимых признаков, что позволяет прогнозировать ситуацию с загрязнением на основе измерения этих изменений. Растения - биоиндикаторы, как указывает Л.Г. Фельдман (1993 г.), находят применение, прежде всего при контроле загрязнения воздуха. Животные - биоиндикаторы используются чаще всего для наблюдения за качеством вод. В различных странах, например в Германии, использование биоиндикаторов (а именно различные виды рыб) при оценке загрязненности вод предписано законом.
Существуют различные методы воздушно-гигиенического контроля с помощью биоиндикаторов: фитоценологическое картирование, экспозиция растений-индикаторов, характеристика критерий повреждений живых биоиндикаторов и другие.
На протяжении истории человеческого общества люди научились не только наблюдать за изменением в поведении различных представителей животного мира, но и широко использовать их особенности для предсказания погоды, характеристики окружающей среды, надвигающихся природных катастроф. В последние годы животные - биоиндикаторы используются в экспериментальной и производственной деятельности.
Тест-объектами являются водные животные - инфузория туфелька (Paramecium caudatum), гидра (Pelmatohydra oligactis), рыбы гуппи (Poecilia reticulata) и золотая рыбка (Carassius auratus auratus), личинки остромордой (Rana arvalis) и озерной (Ranaridibunda) лягушек.
1.1 Использование рыб как биоиндикаторов водной среды
В Японии стартовал эксперимент, в ходе которого декоративные рисовые рыбки, которых многие держат в домашних аквариумах, будут использоваться для определения угрозы терактов на водозаборных станциях. Плавучие разведчики смогут оперативно доложить «куда следует» об изменении химического состава воды - пусть даже для этого им придется жертвовать жизнью. Испытание нового «оружия» против террористов, которые не раз пытались отравить питьевую воду и уничтожить таким образом множество людей, начались в Токио, Бледно-оранжевых рыбок, длина которых не превышает пяти сантиметров, японские ученые выпустили в водохранилища двух водозаборных станций. По словам специалистов, рисовая рыбка чутко реагирует на появление в воде посторонних примесей. Почуяв неладное, она всплывает ближе к поверхности или сразу погибает. Японцы предлагают использовать эти живые индикаторы, так как это экономически выгодно. Фильтры, устанавливаемые для контроля состава воды, обходятся слишком дорого и сложны в обращении. Аквариумные же рыбки не только дешевы, но и работают гораздо быстрее - изменение состава воды сказывается на их самочувствии уже через два часа, в то время как автоматическое оборудование подает сигнал тревоги лишь через пятнадцать (Е.И. Коневецкая, 2004г).
Учёные создают первых мутантов, которые будут служить человеку. Это генетически изменённые безмолвные рыбы, которые в ближайшем будущем будут использоваться как термометры и лакмусовые бумажки. Исследователи отделения биологических наук Национального университета Сингапура выводят новый вид рыбы-зебры, которая будет реагировать на загрязнение воды изменением цвета чешуи.
Группа биологов под руководством профессора Жияна Гонга намерена вывести разновидность рыбы-зебры с помощью методов генной инженерии.
Рыба, меняющая цвет в зависимости от содержания в воде вредных примесей, может принести своим создателям значительную прибыль, поскольку она может стать более дешёвой и простой альтернативой нынешним индикаторам загрязнения воды.
Как следует из названия, у рыбы-зебры полосатая чешуя - чёрные полосы перемежаются серебристыми. В результате генетических манипуляций биологи вывели несколько особей, которые флуоресцируют зелёным или красным светом. Учёные извлекли флуоресцентные гены из тела медузы и ввели их в икру рыбы-зебры. Агенты генов (gene promoters) медузы играют роль "выключателей" - под действием той или иной среды они могут активизировать окрас различных тканей рыбы. На сегодняшний день исследователям удалось выделить два типа агентов генов рыбы-зебры - отвечающий за выработку эстрогена (estrogen-inducible promoter) и отвечающий за устойчивость к стрессам (stress-responsive promoter). Рыба-зебра с изменённой генной структурой будет реагировать флуоресцентным свечением на присутствие в воде химикалий, подобных эстрогену, через estrogen-inducible promoter, а на наличие тяжёлых металлов и токсинов - через stress-responsive promoter. Таким образом, рыба немедленно "окрасится" в цвет, соответствующий составу окружающей водной среды.Пока учёные добились "воспроизведения" рыбой только двух цветов - красного и зелёного, но профессор Гонг считает, что в дальнейшем количество цветов можно увеличить до пяти, причём каждый цвет будет указывать на специфическое загрязнение. При использовании такой рыбы вредные примеси могут быть обнаружены в воде невооружённым глазом. Кроме того, популяция рыб-зебр весьма многочисленна,
что говорит о её низкой стоимости и высокой воспроизводимости популяции. Все эти факторы делают генетически изменённую рыбу-зебру едва ли не идеальным индикатором. Оппоненты профессора Гонга считают, что "генетические сигналы на молекулярном уровне, например, изменение цвета рыбы - это просто повод для химического анализа, поскольку таким "индикатором" невозможно определить ни количество вредных веществ, ни их концентрацию. Это просто сигнал о том, что превышен некий уровень какого-то вещества в определённом участке биологического организма". Дональд Баирд (2003г.), исследователь из шотландского университета Стерлинга, уверен, что наиболее разумный подход - это работа с группами генов, которая даёт возможность единовременно обнаруживать широкий диапазон загрязнителей. По его мнению, это более дешёвый и менее разрушительный способ анализа среды. Тем временем, "участь" рыбы-зебры может постигнуть и золотых рыбок (goldfish), так как они также могут быть генетически программируемыми и демонстрировать различные флуоресцентные цвета. Более того, исследователи намерены вывести рыбу, которая меняла бы цвет в зависимости от температуры воды, то есть собираются использовать генетически изменённую флуоресцентную рыбу в качестве термометра.
Концепция живого "стража окружающей среды" не нова - использовать в качестве индикаторов загрязнения живых существ предлагалось давно. Но как доказывают многие ученые, генетически изменённая рыба представляет существенную угрозу для живой природы и может привести к исчезновению "исходной" популяции. Энн Капуссински, профессор Института социальной, экономической и экологической поддержки (ISEES) Университета Mиннесоты, также считает, что необходимо провести дополнительные исследования, чтобы оценить потенциальный риск выпуска рыбы-мутанта. "В некоторых видах рыбы меняют цвет с целью привлечь особей другого пола, чтобы произвести потомство, - рассказывает профессор Капуссински. - Генетические изменения в цвете особей могут нарушить и этот хрупкий механизм, что также приведёт к сокращению, а то и гибели того или иного вида"(2004 г.).Существуют и другие виды рыб, с помощью которых можно оценить степень загрязнения окружающей среды, осуществлять постоянный контроль ее качества и изменений. Например, зеркальный карп и золотая рыбка становятся беспокойными при наличии в воде стоков нефтяной и химической промышленности. Высокая чувствительность щуки к загрязнению делает ее надежным индикатором состояния питьевой воды. Индикаторами чистоты водоема могут служить подкаменщик сибирский и форель.
2.2 Использование дождевых червей как биоиндикаторов тяжелых металлов
Британские ученые предложили использовать дождевых червей в качестве биоиндикаторов для выявления следов тяжелых металлов в почве. Тревор Пирс из университета Ланкастера и его коллеги обнаружили в районе бывшего мышьякового рудника окрашенных в ярко-желтый цвет, но во всех прочих отношениях вполне здоровых дождевых червей. Исследования показали, что необычная окраска вызвана повышением содержания мышьяка в их пище. Оказалось, что и многие другие тяжелые металлы приводят к изменению цвета дождевых червей: так свинец делает их черными, а цинк - почти прозрачными. Благодаря этой особенности черви могут служить надежными биодетекторами загрязнения почвы. Более того, по мнению Пирса (2002 г.), достаточно большая колония червей - вместе с резистентными к тяжелым металлам растениями - способна эффективно очистить почву от вредных веществ.
.3 Ракообразные - индикаторы загрязнения
При контроле за качеством сбросных вод большое значение имеют данные о применяемых пестицидах, их стойкости в водной среде и биологической активности.
Вот уже несколько лет с ранней весны до осени на азовских лиманах проводят исследования ученые Всесоюзного научно-исследовательского института природы и заповедного дела. Здесь они совместно со специалистами ВНИИ риса анализируют состав воды рисовых чеков, сбросных каналов и самих лиманов. Контрольные исследования проводятся разными методами. Рисоводы определяют качество воды с помощью гидрохимических анализов. Природоведы - методом биотестирования.
Первые берут пробы воды и затем в течение довольно длительного времени на сложном лабораторном оборудовании определяют химический состав сбросных вод. Вторые же все исследования проводят с использованием живых организмов. Делается это так. В колбы набирается вода из различных источников. Затем туда выпускают дафний и наблюдают за их поведением. В первой колбе дафнии погибли через несколько мгновений. Вода, взятая из отстойника коллектора, оказалась сильно загрязненной. Во второй - живые организмы просуществовали только 24 часа. Эта проба воды взята из рисовых чеков одного из рыбоводческих хозяйств. В третьей колбе, в воде, взятой из сбросного канала, рачки жили 48 часов. И только в последней колбе с дафниями как будто бы ничего не произошло даже после 96-часового обитания в исследуемой воде из Курчанского лимана Азовского моря. Но ученые при этом заметили необычное поведение дафний. Периоды активного их движения сменялись неподвижным состоянием, явно ненормальным было и потомство дафний. Данный эксперимент показывает различные степени загрязнения вод, сбрасываемых с рисовых полей. Полученные данные используются в разработке автоматизированных устройств для регистрации токсичности водной среды. В Белгородской обл. проводили биотестирование с помощью Daphnia magna природных источников питьевой воды (родников). Основными оценочными показателями являлись: выживаемость, плодовитость, рост в ряду поколений, общая численность популяций. Исследование хронической токсичности с помощью дафнии показали, что из 9 изученных источников 6 имеют воду хорошего качества, остальные 3 следует оценивать как непригодные для питья (Огрель Л.Ю., Шевцова Р.Г.,2002 г.).
Дафнии - это только один из множества живых организмов, которые сейчас используются для биотестирования. Известно, например, что речные улитки накапливают присутствующий в воде марганец и свинец, в теле хищного жука-гладыша накапливается цинк, а жук-плавунец отдает предпочтение меди.Другой пример использования живого существа в качестве детектора-индикатора загрязнения - эксперименты с крабом-подковой (horseshoe crab). В 50-е годы ученые одной фармацевтической компании обнаружили, что при контакте с бактериями его кровь сворачивается. На ракообразное началась охота. Препараты, приготовленные из крови краба, использовались для проверки чистоты стерилизованного медицинского оборудования. На добыче краба-подковы предприимчивые фармацевты заработали более $50 миллионов. В результате планомерного уничтожения возникла опасность исчезновения этого вида краба. И лишь в 2000 году профессоры Национального университета Сингапура (NUS) Хо Бау и Динг Джек Линг (Ding Jeak Ling) - успешно клонировали ферменты крови краба-подковы, создав, таким образом, искусственную копию одного из самых чувствительных к токсинам природных "датчиков". Дело в том, что естественная среда обитания краба-подковы - это самые загрязнённые водоёмы мира, в которых он выживает, благодаря наличию антитоксинов в крови. Краба оставили в покое, а учёные получили множество наград и премий за своё открытие. Своим достижением в генной инженерии ученые создали редкую в науке ситуацию "победы победы" (win-win situation) - научного открытия, от которого выиграли оба: и человек, и - в данном случае - ракообразное.
дафния биоиндикатор водный среда
2.4 Использование Простейших, Кишечнополостных, Моллюсков как индикаторов состояния воды
Довольно широко используется метод биотестирования воды по хемотоксической реакции парамиций. Он основан на способности подвижных организмов (простейших) перемещаться в направлении к источнику или от источника химического стимулирования (хемотаксис). Последний имеет место только при наличии определенной концентрации химических веществ. В противном случае движение микроорганизмов носит хаотический характер, и они распределены в жидкости произвольно. Парамеция каудатум относится к классу Ресничных инфузорий. Это наиболее сложно устроенные простейшие, очень чувствительные к изменениям химического состава среды. Инфузория тетрахимена пириформиа относится к классу Ресничные инфузории. Она очень чувствительна к незначительным концентрациям загрязнений, попадающих в водные системы. Короткий жизненный цикл развития инфузорий дает возможность быстро выявить характер действия токсикантов. Простота культивирования, доступность проведения исследований позволяет использовать этот тест- объект не только в лабораторных, но и полевых условиях. Показателем токсичности используемой пробы является подавление скорости прироста клеток инфузорий и их гибели. Особенности строения гидры пресноводной, ее повышенная чувствительность к раздражимости, в связи с многочисленными нервными клетками, позволяют использовать ее в качестве биотестера свойств сточной воды и провести оценку степени поступления в нее токсичных соединений. Целый ряд методов оценки токсичности сточной воды основаны на регистрации эффектов действия токсикантов. Особое внимание заслуживают гидробионты - фильтраторы, к которым относятся двустворчатые моллюски. Организмы данной группы прокачивают через фильтрующий аппарат значительное количество воды и поэтому требовательны к ее качеству. Присутствие в воде биологически вредных примесей, вызывает серию адаптивных реакций, предотвращающих, либо замедляющих, дальнейшую интоксикацию. Снижение интенсивности фильтрации воды или ее полное прекращение является реакцией, типичной для фильтраторов. Эта реакция используется в качестве тестовой, свидетельствующей о повышенном содержании токсикантов в исследуемой воде.
.5 Птицы и насекомые - индикаторы биологического разнообразия
Исследователи полагают, что исчезновение популяций насекомых и птиц это реальные признаки потери биологического разнообразия. Кроме того, они считают, что их популяции являются отличными индикаторами общего благополучия природной среды. Насекомые представляют собой важную составную часть фауны и являются отражением сложности среды и биологического разнообразия в целом. Они принимают участие в огромном количестве экологических процессов, гарантирующих защиту экосистем. Защита насекомых может проявляться через охрану среды их существования, так как они играют очень значительную роль в защите окружающей среды.Среди насекомых очень известными и выделяющимися считаются такие разновидности, как пчелы, бабочки и божьи коровки. Пчелы, садясь на цветы, обеспечивают их опыление, божьи коровки освобождают поля от тли, а бабочки являются украшением природы. К несчастью, многие виды находятся на грани исчезновения, согласно исследованиям, опубликованным CORDIS, показатель угасания бабочек изменяется в зависимости от зоны их обитания, в общем он оценивается в 11 % за последние 25 лет. Несколько лет назад ученые сообщили, что один из каждых восьми видов птиц в мире находится под угрозой. В числе районов с самым большим количеством исчезающих видов находятся: атлантическое побережье Бразилии, Гималаи, остров Мадагаскар, а также архипелаги Юго-Восточной Азии.
2.6 Животные - живые барометры окружающей среды
.6.1 Живые сейсмологи природы
Поведение животных часто показывает на изменения, которые происходят в окружающей среде. Например, скальные ящерицы и желтопузики, как правило, греются на солнышке на удалении 20-25 метров друг от друга, вблизи своих жилищ. Но иногда, что-то заставляет рептилий покинуть свои убежища, и тогда желтопузики встречаются чуть ли не на каждом шагу... С древности у жителей сейсмически активных регионов планеты есть свои приметы, предупреждающие о приближении землетрясения. Одной из самых загадочных, но безошибочных считается поведение рептилий. В 1975 году из провинции Ляонин (Китай) стали поступать сообщения о массовых случаях замерзания змей и ящериц на снегу. Якобы, узнав об этом, Мао Цзэдун заметил: "Мой дед говорил: если увидишь на снегу замерзшую змею, то скоро случится землетрясение". В течение суток миллионный город был эвакуирован, а спустя еще некоторое время произошло знаменитое хайчэнское землетрясение. Крымским сейсмологам также удавалось предсказывать землетрясения по поведению ящериц. 5 октября 1984 года ящерицы выползли из своих нор, несмотря на темное время суток и низкую температуру. Через час после этого были зафиксированы подземные толчки в районе ялтинского побережья.
Еще один случай: 26 июня 1986 года удалось предсказать слабые колебания земной коры. В этот день шел дождь, тем не менее ящерицы были активны и не прятались, как обычно, в укрытия. Еще одной удачей биосейсмологов было спрогнозированное в 1984 году в ночь с 4 на 5 июля четырехбалльное землетрясение в акватории Черного моря. В течение трех часов жители Ялты почувствовали 15 подземных толчков, к которым были готовы благодаря вовремя сделанному биопрогнозу. Ученые из Никитского ботанического сада, расположенного в Ялте, выяснили, что же лежит в основе "змеиного инстинкта". В результате исследований были найдены биологические механизмы, которые позволяют рептилиям предчувствовать землетрясения. "Ящерицы как наиболее древние представители фауны обладают сильной реакцией на воздействие геомагнитных и электромагнитных полей, это объясняется тем, что у ящериц нервная система отличается от нервной системы других животных" (С. Шарыгин, 2001г). По словам ученого, у рептилий есть так называемый париетальный орган, или "третий глаз". Этот орган располагается на конце промежуточного мозга, рядом с эпифизом, который регулирует нервную систему. Интересно то, что у ящериц он выходит наружу через специальное отверстие, в отличие от змей, у которых данный орган располагается внутри черепа.
Длительные наблюдения позволили ученым сделать вывод о том, что "третий глаз" способен "видеть" низкочастотные магнитные поля, предвещающие сейсмическую активность. На биополигоне был проведен эксперимент, подтвердивший выводы ученых. Нескольких ящериц подвергли воздействию высокочастотных электромагнитных полей большой интенсивности, спустя несколько дней подопытные животные погибли. Тогда на ящериц стали воздействовать низкочастотными полями. Это вызвало у рептилий повышенную активность. Ящерицы вели себя так, как обычно ведут себя в природе перед подземными толчками: они пытались выбраться из вольера, быстро перебегали с места на место и проявляли явное беспокойство.
Однако результаты опытов поставили биологов перед сложной задачей - как суметь отделить помехи, возникающие при сильных магнитных бурях, от сигналов - предвестников землетрясений. Тогда на территории полигона установили магнитометры, которые определяли силу геомагнитного возмущения, так называемый планетарный магнитный индекс. Нормальному состоянию магнитного поля Земли соответствует индекс 0,5. Если же его значение превышает единицу, то рептилии это чувствуют и активность их повышается, но не настолько, чтобы делать выводы о надвигающейся угрозе. "Часто я вижу, как мои питомцы вылезают из нор и объединяются в группы. Например, появление желтопузиков на поверхности в дождливую погоду нехарактерно - они предпочитают греться на солнышке. Такое отклонение может быть вызвано магнитной бурей", - рассказывает ученый Никитского ботанического сада Сергей Шарыгин,- А вот когда стрелки приборов приближаются к отметке
"два" и обитатели полигона покидают свои убежища, тогда жди беды». По мнению биологов, рептилии в отличие от приборов никогда не ошибаются в своих прогнозах. За счет строения нервной системы, которая досталась им от древних сородичей, ящерицы - наиболее чувствительные биологические индикаторы. Они могут определять приближающееся землетрясение в радиусе до ста километров от его эпицентра. Когда в 1990 году в Судаке было шестибалльное землетрясение, ученые наблюдали аномальное поведение ящериц на расстоянии 40 километров от эпицентра. По словам очевидцев, рептилии буквально ковром застилали поверхность земли и располагались на вертикальных поверхностях скал и камней. Вертикальное положение помогает им справиться с напряженностью и направленностью геомагнитного поля. Таким образом, они пытаются снизить воздействие поступающего перед толчками сигнала. Сотрудники Карадагской геостанции говорят, что после того как собрана вся информация по всем признакам - и электромагнитным, и геофизическим, и сейсмологическим, и биологическим, - можно объявлять тревогу. На их памяти были случаи, когда поведение желтопузиков предвещало социальные и политические катаклизмы. Вообще накануне любых важных мероприятий в Крыму там собирается экспертный совет по оценке сейсмической опасности и прогнозу землетрясений, на котором присутствует и директор ялтинского полигона С. Шарыгин. Он дает рекомендации по результатам наблюдений за "живыми индикаторами". С помощью своих питомцев биосейсмологи научились прогнозировать силу подземных толчков, масштабы и район сейсмической активности, но теперь им предстоит предсказать время землетрясения. Известно только то, что биологические индикаторы могут срабатывать как за несколько часов, так и за несколько дней до начала бедствия. Чем продолжительнее срок активности животных, тем сильнее и разрушительнее будут колебания земной поверхности. Зимой рептилии засыпают и их сейсмочувствительность притупляется. Но если в период холодов ящерицы выползают на снег, то это предвестник самого грозного бедствия.
Успехи в прогнозировании землетрясений пока сравнительно невелики. Но люди давно замечали, что подземным толчкам нередко предшествовало необычное поведение домашних и диких животных: дикие утрачивали обычный страх перед человеком и появлялись близ селений или даже прямо в них, а домашние становились беспокойными, непослушными, стремились покинуть помещения. Да и организм человека тоже "замечает" какие-то изменения во внешней среде: статистика вызовов "скорой помощи" отразила рост числа сердечно-сосудистых заболеваний среди жителей Ташкента и Спитака перед сейсмической катастрофой. Теория биологического предсказания землетрясений пока не создана, но некоторые подходы уже обозначены. Возможно, животные реагируют на повышение выделения из земной коры газов (углекислого газа, метана и других углеводородов, радона, водорода, сернистых соединений и т. д.), на инфразвуки, усиление напряженности электромагнитных полей и другие изменения во внешней среде, которые человек если и чувствует, то не осознает. Эти изменения, нарастающие перед землетрясением, могут восприниматься живыми системами как сигналы об опасности.
2.6.2 Уникальные способности синантропных животных
В номерах журнала "Наука и жизнь" за 1998 год А. Горбовский описывает ситуации, в которых животные проявили необычные способности в период Второй мировой войны, предупреждая о налетах вражеской авиации раньше, чем это могли сделать люди с помощью радаров; называет множество интригующих случаев, когда поведение животных могло служить предвестником разрушительных землетрясений. О способности крыс предвидеть заранее будущие несчастья знали еще древние".Если не отрываться от реальных фактов, то они таковы: крысы (серая и черная) - давние спутники человека в обживании Земли, типичные синантропные животные, которые следовали за человеком почти всюду, расселяясь с ним и выживая за его счет. Крысы поселялись на судах, особенно в этом преуспела черная крыса. Они всегда занимали самые укромные, труднодоступные места. Обитая в трюме, эти зверьки нередко раньше, чем моряки, обнаруживали аварийные ситуации, угрожавшие их благополучию. Для них гибель судна столь же опасна, как и для людей. Если в трюме появлялась вода или начинал самовозгораться груз, крысы бежали, оповещая этим моряков об опасности. И в этом нет ничего неестественного. Однако профессия моряка - одна из самых рискованных, поэтому моряки очень суеверны. В утверждении о способности крыс предвидеть будущие несчастья людей велика доля домысла. Ученые предпочитают высказывать мнение, что крысы способны достаточно верно оценивать степень опасности (именно для себя, для крыс!) в любой ситуации: на тонущем судне, во время весеннего половодья или на продовольствен- ном складе, где люди затеяли дератизацию. Обычно жизнь крыс (не только на судах) бывает скрытой от человека, а потому она таинственна и непонятна. Неудивительно, что она порождает суеверия. В эпизоде, описанном в воспоминаниях подводника в том же восьмом номере журнала, как раз ничего таинственного нет: крысы, обитавшие на атомной подводной лодке, первыми ощутили опасность, исходящую от аварии (утекло почти 200 л фреона). Их беспокойство помогло людям обнаружить аварию и принять своевременные меры. Но легко представить себе, что не будь в данном случае все столь "прозрачным" и хорошо объяснимым, как возникла бы почва для догадок и вымысла. В старину шахтеры брали в шахту клетку с канарейкой. Опасность в шахте исходит, в основном, от рудничного газа. При повышении его концентрации первой пострадает канарейка, что дает шахтерам шанс принять меры к собственному спасению. Современный инженер по технике безопасности или эколог вряд ли скажет, что канарейка "предвидит" беды шахтеров. Более правильно отнести такую ситуацию к области биологической индикации состояния среды. И канарейка в шахте, и крысы на атомоходе - это биоиндикаторы.
.6.3 Живые системы как биологические индикаторы
Под биологическими индикаторами в экологии понимаются живые системы (клетки, многоклеточные организмы, популяции, виды, сообщества организмов), которые позволяют судить о состоянии среды обитания. Суть в том, что биологический индикатор - это часть системы, состоянием которой озабочен человек. Правильно подобранные индикаторы позволяют решать задачу мониторинга (слежения) дешевле, проще и оперативней, чем при полном и всестороннем изучении этой системы с помощью приборов. У людей есть давний опыт использования биоиндикаторов. После длительного плавания моряки узнавали о близости земли по наличию птиц, свойственных морским побережьям. Собака чуяла и слышала хищного, опасного зверя лучше, чем древний человек, и тем была ему полезной. В наше время загрязнение атмосферы замечают по обеднению флоры лишайников. Повышение частоты особей с аномальными признаками (уродства конечностей у лягушек и тритонов, повышенное количество лепестков у цветков, многочисленные "ведьмины метлы" в кронах деревьев и т. д.) свидетельствуют о присутствии здесь каких-то тератогенных и мутагенных (вызывающих уродства и мутации) факторов. Форель - прекрасный индикатор чистоты воды, возвращаемой промышленным предприятием в естественный водоем. Некоторые бактерии используются как высокочувствительные индикаторы присутствия различных веществ: радионуклеидов, ядов, наркотиков и т. д. Историк Иордан (VI век) описал эпизод времен гуннских завоеваний: в 371 году гуннские всадники, продвигаясь по Таманскому полуострову, увидели самку оленя и стали ее преследовать. Олениха вошла в воду и, осторожно ступая, перешла в Крым. Так она указала охотникам брод, по которому гунны перешли в Крым, зайдя в тыл готам и скифам. Это обеспечило гуннам победу. При соответствующей склонности к ненаучным объяснениям этот эпизод дал бы повод для "привлечения" к людским делам потусторонних сил или для суждения о том, что олениха хотела помочь гуннам. А ученый мог бы сказать, что животное послужило "биоиндикатором" глубины воды.
В отличие от многих животных человек плохо видит ночью, не воспринимает зрительно поляризованный свет и ультрафиолетовые лучи. Мы глухи к ультразвукам и инфразвукам, а между тем их воздействие на человека может быть значительным и даже опасным. В сравнении с летучими мышами человек туг на ухо, в сравнении с легавой собакой - почти лишен обоняния, в отличие от термитов не способен ощущать электромагнитные поля. Впрочем, и у человека, и у животных нервная система имеет фильтры, которые пропускают в чувствующие системы организма лишь часть сигнальных воздействий. И это полезная черта организации нервной системы. В последние годы по всему земному шару отмечено увеличение частоты уродств конечностей у лягушек и других амфибий. Причина, скорее всего, - повсеместное загрязнение среды.
III. Краткая физико-географическая характеристика района исследования
.1 Географическая характеристика
Калининский район расположен в северо-западной части Краснодарского края и лежит между 45 00 и 45 42 северной широты и 38 00 и 38 16 восточной долготы. С севера и с запада его территория граничит с Приморско-Ахтарским районом, с востока- с Тимашевским и Динским районами, с юга -со Славянским и Красноармейским районами.
Станица Калининская находится в семидесяти км. от краевого центра- города Краснодара, в тридцати пяти километрах от города Тимашевска и в одном километре от ближайшей железнодорожной станции «Величковка».
.2 Климат
Климат ст. Калининской умеренно-континентальный.
Средняя годовая температура воздуха составляет 9,6С, средняя температура января -4,0С, июля +19,9С,абсолютный минимум -35С, максимум температуры воздуха +41С. Средняя продолжительность безморозного периода 191 день, наименьшая 152, наибольшая 217дней, средняя дата наступления заморозков 13 октября, ранняя 17 сентября, поздняя 17 ноября., поздняя 17 ноября. Средняя дата последнего заморозка 14 апреля, ранняя 24 марта, поздняя 10 мая, а в прошедшем 2000 году 14 мая.
Зима умеренная. За зиму средняя из наибольших высот снежного покрова не превышает 15 см. сход снежного покрова происходит в середине марта, средняя глубина промерзания почвы соответствует 32 см, наименьшая 9см, наибольшая 52см.
Для вегетации растений и возможностей начала полевых работ значение имеет переход средней суточной температуры к положительным значениям. Переход средней суточной температуры через 5С происходит в конце марта-начале апреля. В середине апреля устанавливается жаркая погода с наличием засух, в отдельные годы дневные температуры могут повышаться до 360С и выше. Лето наступает в первой декаде мая. Лето жаркое, сухое. При наличии высоких температур количество осадков за вегетационный период недостаточно. Сумма осадков за период с температурой выше 10С составляет 335мм, а за год 532мм. В течение всего года на территории станицы преобладают восточные (28%) и северо-восточные ветры (17%). Средняя скорость ветра составляет 3,8 м/сек; в течение вегетационного периода часто повторяют суховеи (35-90 дней), поэтому необходима посадка лесополос и социальная обработка почвы. Большая влияние на микроклимат станицы оказывает река Понура. Большая водная поверхность, особенно в период затопления пойманной части рек и выхода грунтовых вод на поверхность увеличивает влажность воздуха и количество туманных дней, повышает зимнюю температуру и понижает ее летом.
.3 Рельеф
Территория исследуемой нами станицы характеризуется пологоволнистым рельефом с наличием довольно многочисленных замкнутых депрессий (блюдец, впадин) разнообразной формы и величины.
Общий уклон местности имеет направление с юго-востока на северо-запад и на основной части территории имеет уклон до 1%. Волнистость поверхности обусловлена наличием реки и балок с сетью многочисленных ответвлений-балочных понижений. С юго-востока на северо-запад территорию станицы пересекает река Понура. Равнинность рельефа Калининской благоприятно влияет на развитие сельского хозяйствам частности растениеводства. Обширные равнинные территории способствуют механизированной обработке почвы.
3.4 Почвы
Почвы исследуемой станицы представлены долинными черноземами!
Коренными породами, слагающими территорию района, являются пески верхнеплиоценового возраста. Отложения верхнего плиоцена покрываются красно-бурыми глинами, которые сверху покрыты толщей четвертичных отложений, проставленный светлыми желто-бурыми лессовидными глинами, мощность их достигает 20м.
Почвообразующими породами, слагающими основную территорию исследуемой территории, являются желто-бурые легкие глины.
В пониженных участках поймы реки почвообразубщими породами являются оглееные глины, почвообразующие породы днищ балок представлены уплотненными глинами.
.5 Растительный мир
Растительный покров изучаемой территории тесно связан со своеобразием географических, геологических, гидрологических и климатических условий.
В сложной и длительной истории на фоне последовательной смены геологических эпох растительной покров испытал большие нарушения, подвергся воздействию со стороны человека.
Степи полностью распаханы, местами превращены в выгоны. Только кое-где по склонам балок и по немногим межам сохранились остатки бывшего степного растительного покрова.
Основная естественная растительность, охарактеризованная профессором И.С. Косенко (1970) как разнотравно-злаковая кустарниковая степь. Представлена она большим разнообразием видового состава при преобладании тонконога, жестняка степного, костра, пырея, типчака и других.
По берегам рек и глубоким западинам растительность представлена лугово-болотным типом-тростником, осоками и др.
Древесная растительность представлена дубом, ясенем, акацией.
.6 Гидрография и гидрология
География станицы представляет степной рекой Понура. Река пересекает территорию исследуемой станицы с юго-востока на северо-запад и относится к категории типичной равнинной степной реки. Питание реки осуществляется в основном за счет талых снеговых вод в весенний период.
Грунтовые воды залегают на глубине 3-4 метра. Лишь вблизи реки грунтовые воды в некоторых местах выходят на поверхность. Грунтовые воды обладают сравнительно невысокими питьевыми качествами.
Река Понура начинается в четырех км юго-западнее станицы Динской и впадает в Понурский лиман. Длина реки 90 км; весеннее половодье длится от одного до двух месяцев ( февраль-март), иногда летом происходят кратковременные дождевые паводки. По всей длине реки построено 54 дамбы, что значительно влияет на ее скорость течения, растительный и животный мир.
.7 Тектоника, геологическое строение. Полезные ископаемые
В тектоническим отношении территория Калининского района, центром которого является исследуемая станица, входит в пределы Азово-Кубанской впадины.
На формирование геологического строения оказывали свое влияние разнообразные процессы регионального масштаба.
Главным фактором, обуславливающим геологическое строение территории, является тектоническое состояние Азово-Кубанской впадины, в развитии которой наблюдается тенденция к погружению, начавшегося еще с дочетвертичного времени и продолжавшегося ныне. В силу этого исследуемая территория явилась ареной накопления терригенного материала, приносимого главным образом с Кавказа и Ставропольской возвышенности.
Четвертичные отложения повсеместно распространены на всей территории Калининского района. Они слагают верхнюю часть геологического разреза, покрывая собой более древние третичные осадки. Третичные отложения представлены осадками плиоцена, миоцена, олигоцена, эоцена, верхнего палеоцена.
В результате обследований установлено, что в ст. Калининской существует разрабатываемый карьер глин, на базе которого работает кирпичный завод.
V. Материалы и методы исследования
Материалом для данной работы послужили дафнии, используемые для биотестирования воды реки Понуры, взятой на различных участках. Исследование токсичности воды в вышеназванной реке проводилось в сентябре в 2006 году в окрестностях станицы Калининской.
Определение систематической принадлежности дафний проводилось по определителю «Маршал Клавендиш» (2003г.).
Для проведения экспериментальной работы использовалась методика, предложенная В.А. Поляковым (1995 г.).
Пробы воды брались на участках реки Понура в районе автотранспортного предприятия «Континент», на станичном пляже, со сбросового канала рисовых чеков.
Изучалась морфология и биология дафний, определялись активность животных и продолжительность жизни в различных пробах воды.
VI. Биология и строение дафнии как главного биоиндикатора воды в условиях станицы Калининской
Для того, чтобы использовать дафнии как биоиндикатора воды на различных участках реки Понура мы изучило ее морфологию и биологию .
Род дафния (класс Ракообразные) насчитывает более 50 видов и распространен повсеместно. Наиболее распространена большая дафния.
Дафнии являются важнейшей составной частью пресноводного зоопланктона, служат источником пищи молоды рыб и, являясь фильтраторами, выполняют активную роль в процессах самоочищения водоемов. Эти рачки обитают в стоячих и слабопроточных водоемах, с массой разлагающихся растительных остатков и немногочисленными рыбами, особенно часто - во временных пересыхающих лужах и небольших водоемах. Дафнии (Cladocera). Сильно сжатое с боков тело у большинства видов покрыто двухстворчатой хитиновой оболочкой. Это мелкие, иногда ярко-красные существа размером с булавочную головку. На голове находятся два глаза, которые у полностью развитых экземпляров сливаются в один сложный глаз, у многих видов рядом с ним находится еще один простой глазок. От головы отходят раздвоенные антенны. Ударяя ими, рачок продвигается толчками вверх, а затем медленно опускается.
Летом, в теплую погоду, в выводковой камере самки образуются неоплодотворенные яйца (50-100 шт.), из которых выходят только самки, вскоре покидающие тело матери. Затем самка линяет и в ней опять развиваются новые яйца. Молодь через несколько дней также дает приплод. Это приводит к бурному массовому размножению рачков, во время которого вода кажется окрашенной в ржавый цвет. С наступлением холодов, в конце лета и осенью, из некоторых яиц появляются самцы, а у самок образовываются яйца, которые могут развиваться лишь после оплодотворения самцом. Эти оплодотворенные, заключенные в плотную оболочку, яйца-эфиппии плавают или опускаются на дно, могут переносить высыхание и морозы, сохраняя вид при неблагоприятных условиях. Тепло и влага пробуждают их к жизни, из яиц появляются самки и цикл начинается снова. Рачки живут в различных водоемах - прудах, озерах, канавах, ямах с водой и т. п. Питаются растительным планктоном, бактериями и инфузориями, которых затягивают в рот током воды, создаваемым движением ног. Наиболее часто встречаются следующие рачки: - Дафния магна, самка до 6 мм, самец до 2 мм, личинки - 0,7 мм. Созревают в течение 4-14 суток. Пометы через 12-14 суток. В кладке до 80 яиц. Живут 110-150 суток. - Дафния пулекс, самка до 3-4 мм. Пометы через 3-5 суток. В кладке до 25 яиц. Живут 26-47 суток. Моина (красный рачок), самка до 1,5 мм, самец до 1мм, личинки 0,5мм. Созревают в течение 6 суток. Пометы каждые 1-2 дня, до 7 пометов, до 53 яиц. Живут 22 дня. Учитывая, что дафнии живут и активно размножаются в чистых водоемах, их отсутствие в воде довольно показательно. Эти мелкие ракообразные очень чувствительны к химическому и радиоактивному загрязнению и потому могут служить организмами-индикаторами чистоты воды. Даже разбавленные в 10 раз городские сточные воды токсичны для дафний в месте сброса сточных вод смертность этих рачков достигает 94-100%. Мелкие виды дафний (Daphnia pulex, D.longispina) менее чувствительны к загрязнению, чем крупная Daphnia magna, но и их не бывает в сточных водах, где степень очистки близка к минимальной.
VII. Результаты исследований воды реки Понуры при помощи биоиндикатора - дафний
На месте излучины реки Понуры, где практически нет течения и часто образуются в жаркое время пересыхающие участки, мы вылавливали дафний. В таких водоемах дафнии более привычны к кислородному голоданию и легче переносят дальнейшую транспортировку. Вылавливали дафний сачком. Использовали для этого специализированный сачок с длинной рукоятью -2метра, диаметром 30см и тканевым конусом из капрона 60см длины с закруглением на конце. Сачком спокойно, плавно, без особых усилий водили в виде восьмерки в местах скопления дафний. Чтобы не подхватить с дафниями гидру мы старались ловить рачков вдали от зарослей водных растений. Отловленных дафний помещали в бидон. В школе отловленных дафний перелили в широкий белый эмалированный таз. Там, в течение 2-х часов все нежелательные организмы осели на дне и стенках. Поместили дафний в 20-ти литровый аквариум со старой водой при температуре 22 градуса . В аквариум добавили 2 литра воды из водоема, где выловили дафний, согласно рекомендаций В.А. Полякова. В качестве корма дафниям использовали кормовые дрожжи. Кормили животных 1 раз в день утром. Через неделю рачки начали размножаться.
Для исследования качества воды реки Понуры 15 сентября отобрали 3 пробы в количестве двух литров каждая. Проба №1 была отобрана на участке реки Понуры в районе автотранспортного предприятия «Континент» (восточная окраина станицы Калининской). Проба №2 - на станичном пляже (южная окраина Калининской). Проба №3 отбиралась на сбросовом канале с рисовых чеков (западная окраина станицы Калининской). Для удаления взвешенных частиц, забивающих фильтровальный аппарат дафний, пробы воды отстаивали в течение 24 часов.
Затем, в три стакана налили по 200 мл тестируемой воды из каждой пробы и поместили туда по 10 дафний. В качестве контрольной пробы взяли воду с места проживания рачков, отстоянную в течение 24 часов.
Основным показателем токсичности является выживаемость рачков. Наблюдения за выживаемостью дафний проводили согласно методике в течение 1-го и 2-го часа воздействия раствора, через 15 минут, а затем ежечасно до конца 1-го дня наблюдений, а в последующие сутки - 3 раза в день (в 8, 13, 18 часов). Результаты заносили в таблицу. Эксперимент повторили 2 раза. Продолжительность экспозиции в обоих случаях- 33 часа.
Таблица № 1. Выживаемость дафний (экз.) в пробах воды реки Понуры
Время наблПродолжит экспозицииКонтрольПроба №1 Проба №2 Проба №3.9-0001-27.092-29.091(27.09)2(29.09)1(27.09)2(29.09)1(27.09)2(29.09)00000 000 9-1515 мин. 0 0 1 2 0 0 2 3 9-3030 мин. 0 0 2 3 0 0 4 4 9-4545 мин. 0 0 3 3 0 0 5 6 10-0060 мин. 0 0 4 5 1 0 6 6 10-151час 15 мин. 0 0 4 6 1 0 8 7 10 -30 1час 30 мин. 0 0 5 6 1 0 8 8 10-451час 45 мин. 0 1 5 6 1 1 8 8 11-00 2 час. 0 1 6 6 1 1 10 9 12-00 3 час. 0 1 6 6 1 1 10 10 13-004 час. 0 1 6 6 1 1 все все 14-005 час. 0 1 6 6 1 1 все все 15-006 час. 0 1 6 6 1 1 все все 16-007 час. 0 1 7 6 1 1 все все 17-008час. 0 1 7 7 1 1 все все 18-009 час. 0 1 7 7 1 1 все все 19-0010 час. 0 1 7 7 1 1 все все 20-0011 час. 0 1 7 8 1 1 все все 21-00 12 час. 0 1 7 8 1 2 все все 8-00 23 час.0(28.09) 1(30.098(28.09)8(30.09)1(28.09)2(30.09)(28.09)(30.09) 13-00 28 час. 0 1 7 8 1 2 все все 18-00 33 час. 0 1 8 все 1 2 все все
Время гибели рачков определяли по наступлению неподвижности (иммобилизации): дафнии лежали на дне стакана, плавательные движения отсутствовали и не возобновлялись при покачивании стакана.
Причем, в пробе №3 через 30 минут после помещения дафний в стакан с раствором исследуемой воды отмечалась сначала повышенная активность, а затем угнетение рачков, которое выразилось в значительном замедлении движений животных. В пробе №1 изменение активности животных (замедление двигательной реакции) наблюдалось через 2 часа после начала эксперимента. Полная гибель рачков в пробе №3 наступила через 3 часа экспозиции в обоих случаях, а в пробе №1 -через 33 часа экспозиции во втором случае, а при первом проведении эксперимента через 33 часа наблюдалась гибель 80% дафний. Гибель рачков в пробе №2 составила 10% на конец эксперимента в первом случае и 20%- во втором случае, что является доказательством хорошего качества воды.
Выводы
. Биоиндикаторы - организмы, которые реагируют на загрязнение окружающей среды изменением видимых признаков, что позволяет прогнозировать ситуацию с загрязнением на основе измерения этих изменений. На протяжении истории человеческого общества люди научились не только наблюдать за изменением в поведении различных представителей животного мира, но и широко использовать их особенности для предсказания погоды, характеристики окружающей среды, надвигающихся природных катастроф.
В последние годы животные - биоиндикаторы используются в экспериментальной и производственной деятельности. Тест-объектами являются водные животные - инфузория туфелька (Paramecium caudatum), гидра (Pelmatohydra oligactis), рыбы-гуппи (Poecilia reticulata) и золотая рыбка (Carassius auratus auratus), личинки остромордой (Rana arvalis) и озерной (Rana ridibunda) лягушек и другие. Учитывая, что дафнии живут и активно размножаются в чистых водоемах, их отсутствие в воде довольно показательно. Эти мелкие ракообразные очень чувствительны к химическому и радиоактивному загрязнению и потому могут служить организмами-индикаторами чистоты воды. Положительным фактором их использования как биоиндикаторов является их широкое распространение, высокая плодовитость, простота проводимых с их участием исследований. Исследования качества воды реки Понуры при помощи биотеста дафний показали, что на разных участках водоема токсичность воды различна. Наиболее высокая токсичность отмечается в сбросовом канале с рисовых чеков, менее токсична вода в реке возле автотранспортного предприятия «Континент». Относительно хорошее качество воды отмечается на станичном пляже ( южная окраина Калининской).
Предложения
- Довести до сведения учительской и родительской общественности результаты биотестирования реки Понуры.
- Провести очистку берегов реки возле школы с целью создания проведения лабораторного практикума для полного исследования воды данного водоема.
- Регулярно проводить биотестирование воды реки Понуры с целью регистрации ее экологического состояния.
Библиографический список
1.Бертон Р. Чувства животных. М., "Мир", 1972
2.Биоиндикация загрязнений наземных экосистем. Под ред. Р. Шуберта. М., "Мир", 1988
.Васильева Е.А. «Как организовать общественный экологический мониторинг: руководство для общественных организаций». М. СоЭС, 1997. -256с.
.Горбовский А. Разумные звери. "Наука и жизнь" №№ 6-8, 1998
.Голубев И.Р., Новиков Ю.В. « Окружающая среда и ее
охрана».М., 1985.
.Гелашвили Д.Б. «Экологический мониторинг. Методы биомониторинга». Часть 1,2 Учебное пособие. Н. Новгород:, ННГУ,1995.
7.Как организовать общественный экологический мониторинг: руководство для общественных организаций / Е.А. Васильева и др.; Под ред. М.В. Хотулевой. - М.: СоЭС, 1997. - 256 с
.Ковешников В.Н., Усенко С.Н. «Методические разработки краеведческих наблюдений». Краснодар. 2000.
9. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Бутников Г.К. «Эколого-аналитический мониторинг суперэкотоксикантов». М.Химия,1996. -319с.
. Лужников Е.А. Клиническая токсикология. М.: Медицина, 1994. -256с.
. Научно- поисковые работы учащихся школ г.Крымска и Крымского района. Крымск, 1998. Стр.44-47.
. Патин С.А., Айвазова Л.Е. и др. Биотестирование природных и сточных вод. М. Легкая и пищевая промышленность, 1981.
. Поляков В.А. Практикум к курсу «Проблемы экологии, окружающей среды и рациональное природопользование». Краснодар. 1995.
14.Поляков В.А. «Межпредметная экология». Краснодар. 1995.
15. Поляков В.А. Вопросы экологии и охраны природы. Методические рекомендации. Часть 1-3. Краснодар. 1089,1090.
. Фельдман Л.Г. « Окружающая среда: энциклопедический словарь- справочник». М.: Прогресс, 1993. - 640 с.
. Универсальный иллюстрированный справочник «Древо Познания». Маршал Клавендиш. МС ИСТ ЛИМИТЕД. 2003 Часть-21.
. Энн Капуссински. Высказывания профессора. 2004г.
. Экологический мониторинг. Методы биомониторинга. Часть I, 2. Учебное пособие / Под ред. проф. Гелашвили Д.Б., Н. Новгород:, ННГУ, 1995
Приложение
Фото № 1. Внешний вид дафнии
Фото № 2. Кормление дафний
Фото № 3. Отбор воды для эксперимента
Фото № 4. Забор воды из реки Понура в районе автопредприятия «Континент»
Фото № 5. Забор воды из реки Понура на станичном пляже
Фото № 6. Забор воды из стоков воды с рисовых чеков
Фото № 7. Измерение температуры в пробах воды
Теги: Животные–биоиндикаторы окружающей среды Другое Экологияdodiplom.ru
Определение качества природных вод методом биоиндикации
Муниципальное автономное образовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 95 с углубленным изучением отдельных предметов»
Определение качества природных вод методом биоиндикации
(на примере исследования прудов близ Нижней Банновки)
Выполнила: ученица 8а класса
Козлова Дарья
Руководитель: к.п.н. учитель экологии
Некрасова Светлана Валерьевна
Саратов 2013
Содержание- Введение ………………………………………………………………….. 3
- Глава 1. Физико-химические показатели качества природных вод ….. 4
- Глава 2. Биологическая оценка состояния пресного водоема ……….. 11
- Глава 3. Исследование качества воды в озере близ р. Волга. Муравьиное озеро ………………………………………………………. 15
- Выводы ………………………………………………………………….. 17
- Список использованных источников …………………………………. 18
Введение
В течение ряда лет региональным отделением Союза охраны птиц России проводится летняя экологическая школа-лагерь близ села Нижняя Банновка Красноармейского района Саратовской области. Учащиеся нашей школы неоднократно принимали участие в работе полевой школы. В ходе работы школы проводились занятия по гидробиологии, зоологии, ботанике, орнитологии.
Летом 2012 года я принимала участие в полевой школе. Это экспедиция мне очень понравилась, особенно занятия по гидробиологии. Поэтому я решила подготовить реферат по теме биоиндикационного исследования природных вод (исследование качества воды по макрозообентосу).
Глава 1. Физико-химические показатели качества природных вод.
Под качеством природной воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01–77), при этом критерии качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.
- Взвешенные примеси.
Взвешенные твердые примеси, присутствующие в природных водах, состоят из частиц глины, песка, ила, суспендированных органических и неорганических веществ, планктона и различных микроорганизмов. Взвешенные частицы влияют на прозрачность воды. Содержание в воде взвешенных примесей, измеряемое в мг/л, дает представление о загрязненности воды частицами, в основном, условным диаметром более 1·10-4 мм – табл. 1.1. При содержании в воде взвешенных веществ менее 2–3 мг/л или больше указанных значений, но условный диаметр частиц меньше 1·10-4 мм, определение загрязненности воды производят косвенно по мутности воды [1].
Таблица 1.1
Характеристика вод по содержанию взвешенных примесей
1.2.Мутность и прозрачность
Мутность воды вызвана присутствием тонкодисперсных примесей, обусловленных нерастворимыми или коллоидными неорганическими и органическими веществами различного происхождения. Качественное определение проводят описательно: мутность не заметна (отсутствует), слабая опалесценция, опалесценция, слабомутная, мутная и сильная муть.
В России мутность чаще всего измеряют в нефелометрических единицах мутности НЕФ (NTU) для небольших значений в пределах 0–40 НЕФ (NTU), например для питьевой воды. В условиях большой мутности обычно применяется измерение единиц мутности по формазину (ЕМФ). Пределы измерений – 40–400 ЕМФ. Индикатор по НЕФ (NTU) – рассеивание излучения, по ЕМФ – ослабление потока излучения.
Наряду с мутностью, особенно в случаях, когда вода имеет незначительные окраску и мутность, и их определение затруднительно, пользуются показателем «прозрачность». Мера прозрачности – высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в воду белую пластину определенных размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (шрифт Снеллена). Результаты выражаются в сантиметрах (табл. 1.2).
Таблица 1.2
Характеристика вод по прозрачности
1.3. Запах воды
Характер и интенсивность запаха природной воды определяют органолептически. По характеру запахи делят на две группы: естественного происхождения (живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки и др.) – табл.1.3; искусственного происхождения (примеси промышленных и сельскохозяйственных сточных вод). Интенсивность запаха по ГОСТ 3351-74 оценивают в шестибалльной шкале – табл. 1.4. Запахи второй группы (искусственного происхождения) называют по определяющим запах веществам: хлорный, бензиновый и т.д.
Таблица 1.3
Запахи естественного происхождения
Таблица 1.4
Характеристика вод по интенсивности запаха
1.4. Вкус и привкус
Интенсивность вкуса и привкуса в соответствии с ГОСТ 3351-74 определяется также по шестибалльной шкале – табл. 1.8. Различают четыре вида вкусов: соленый, горький, сладкий, кислый. Качественную характеристику оттенков вкусовых ощущений – привкуса – выражают описательно: хлорный, рыбный, горьковатый и так далее.
Наиболее распространенный соленый вкус воды чаще всего обусловлен растворенным в воде хлоридом натрия, горький – сульфатом магния, кислый – избытком свободного диоксида углерода и т.д. Порог вкусового восприятия соленых растворов характеризуется такими концентрациями (в дистиллированной воде), мг/л: NaCl – 165; CaCl2 – 470; MgCl2 – 135; MnCl2 – 1.5; FeCl2 – 0,35; MgSO4 – 250; CaSO4 – 70; MnSO4 – 15,7; FeSO4 – 1,6; NaHCO3 – 450. По силе воздействия на органы вкуса ионы некоторых металлов выстраиваются в следующие ряды: катионы: Nh5 + > Na+ > K+; Fe2+ > Mn2+ > Mg2+ > Ca2+; анионы: ОН- > NO3 - > Cl- > HCO3 - - > SO4 2-
Таблица 1.5
Характеристика вод по интенсивности вкуса
1.5. Цветность
Показатель качества воды, характеризующий интенсивность окраски воды и обусловленный содержанием окрашенных соединений, выражается в градусах платинокобальтовой шкалы и определяется путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами. Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа, колеблется от единиц до тысяч градусов – табл. 1.6.
Таблица 1.6
Характеристика вод по цветности
1.6. Минерализация
Минерализация – суммарное содержание всех найденных при химическом анализе воды минеральных веществ. Минерализация природных вод, определяющая их удельную электропроводность, изменяется в широких пределах. Большинство рек имеет минерализацию от нескольких десятков миллиграммов в литре до нескольких сотен. Их удельная электропроводимость варьирует от 30 до 1500 мкСм/см.
Минерализация подземных вод и соленых озер изменяется в интервале от 40–50 мг/л до сотен г/л (плотность в этом случае уже значительно отличается от единицы). Удельная электропроводимость атмосферных осадков с минерализацией от 3 до 60 мг/л составляет значения 10–120 мкСм/см. Согласно ГОСТ 17403-72 природные воды по минерализации разделены на группы (табл. 1.7). Предел пресных вод – 1 г/кг – установлен в связи с тем, что при минерализации более этого значения вкус воды неприятен – соленый или горько-соленый.
Таблица 1.7
Характеристика вод по минерализации
Таблица 1.8
Характеристика вод по общей минерализации
1.7. Жесткость
Различают общую, временную и постоянную жесткость воды. Общая жесткость обусловлена главным образом присутствием растворенных соединений кальция и магния в воде. Временная жесткость иначе называется устранимой или карбонатной. Постоянная (некарбонатная) жесткость вызвана присутствием других растворимых солей кальция и магния. Общая жесткость варьирует в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водосбора, а также от сезона года. Величина общей жесткости в источниках централизованного водоснабжения допускается до 7 ммоль экв./л, в отдельных случаях по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы – до 10 ммоль экв./л.
1.8. Сухой остаток
Сухим остатком называют остаток, полученный после выпаривания отфильтрованной пробы воды и высушенный до постоянной массы при 110-120 градусах. Сухой остаток характеризует содержание минеральных и частично органических примесей, образующих с водой истинные и коллоидные растворы. Чтобы получить осадок около 100 мг, берут 1 л анализируемой профильтрованной воды, помещают порцию воды в предварительно взвешенную фарфоровую чашку и выпаривают на электроплитке, добавляя воду по мере испарения воды в чашке. Воду в чашке выпаривает досуха. Чашку с сухим остатком помещают в сушильный шкаф. Этот метод определения сухого остатка дает несколько завышенные результаты вследствие гидролиза и гигроскопичности хлоридов магния и кальция и трудной отдачи кристаллизационной воды сульфатами кальция и магния.
1.9. Растворенный кислород
Концентрация кислорода, растворенного в водоемах санитарного водопользования, в пробе, отобранной до 12 ч. дня, должна быть не менее 4 мг кислорода/л любой период года. Кол-во растворенного кислорода в воде имеет большое значение для оценки состояния водоемов, и его снижение указывает на резкое изменение биологических процессов водоема, а также на загрязнение водоемов веществами, легко биохимически окисляющимися.
1.10. Окисляемость
Окисляемость – общее кол-во содержащихся в воде восстановителей реагирующих с сильными окислителями. Результаты определения окисляемости одной и той же воды с помощью различных окислителей обычно неоднозначны из-за неодинаковой степени окисления веществ, присутствующих в воде. Это зависит от свойств окислителя, его концентрации, температуры, pH воды и т.п.
Глава 2. Биологическая оценка состояния пресного водоема.
2.1. Оценка качества воды по организмам макрозообентоса.
Кроме способов исследования географических, физических, гидрологических и гидрохимических характеристик водного объекта [4], есть ещё один интересных подход. Этот способ наблюдений основан на том, что живые организмы обладают различной чувствительностью к качеству воды, поэтому по разнообразию живущих в водоеме организмов можно судить о его состоянии, степени загрязненности. Этот способ оценки состояния природной среды называется биоиндикацией. Существует много различных методик, основанных на применении биоиндикации [1]. Некоторые из них дают точные результаты, но работать по этим методикам могут лишь специалисты, хорошо разбирающиеся в водных организмах.
Водоемы, загрязненные органическими стоками, и организмы, которые способны в них жить, называются сапробными.
По степени загрязнения различают водоемы
- полисапробные (нет кислорода и много органики).
- мезосапробные водоемы, среди которых выделены
1. Альфа-мезосапробные (умеренно загрязненные, кислорода мало)
2. Бето-мезосапробные (нет неразложившихся белков)
- олигосапробные (нет органических веществ, кислорода много).
Качество воды в водоеме принято оценивать по классам с расчетом специального показателя – ККВ (Класс Качества Воды). Существует семь классов качества: 1 – очень чистая вода, 2 – чистая, 3 – умеренно загрязненная, 4 – загрязненная, 5 – грязная, 6 – очень грязная, 7 – чрезвычайно грязная.
Многообразие живых организмов в водоеме зависит от многих условий: времени, месяца, состояния берегов, дна, воды, характера хозяйственной деятельности в водосборе.
Организмы, обитающие в воде (растения, животные, бактерии) и развивающиеся в водной массе донных отложений водоёмов, называются гидробионтами.
Одни гидробионты обитают только в очень чистой воде (например, личинки ручейников), другие чаще в загрязненной воде (Трубочник). По наличию тех или иных видов можно определить качество природных вод.
Методика определения качества природных вод заключается в отборе водной фауны по ряду проб, расположенных в различных частях исследуемого водоема. Далее производится определение основных присутствующих в водоеме таксонов. При этом, руководствуясь нижеприведенной таблицей (таблица 2.1.), составляется список всех встреченных таксонов (отрядов, семейств, родов, видов). При этом определения можно вести только до того уровня, который указан в таблице для данного таксона (в рамках данной методике нет смысла определять организмы более дробно). Нахождение хотя бы одного организма того или иного таксона принимается за его наличие в водоеме.
Далее, составленный фаунистический список найденных организмов сравнивается с таблицей. При этом стараются найти таксоны, соответствующие верхним графам таблицы, т.е. чистым водам. При наличии в исследуемом водоеме хотя бы одного из организмов верхней части таблицы, данному водоему автоматически присваивается класс чистоты не ниже выявленного. Наличие других организмов (характерных для более грязных вод) не учитывается [2].
Таблица 2.1.
Оценка качества воды по организмам зообентоса
Перечень индикаторных таксонов | Условная оценка качества воды |
Личинки веснянок | Очень чистая |
Личинки вилохвосток | Чистая |
Плоские личинки поденок | |
Губки | |
Ручейник-Нейроклепсис | |
Роющие личинки поденок | Удовлетворительной чистоты |
Ручейники при отсутствии Риакофила и Нейроклепсис | |
Личинки стрекоз Красотки и Плосконожки | |
Личинки мошек | |
Водяные клопы | |
Крупные двустворчатые моллюски | |
Моллюски – затворки | |
Личинки стрекоз при отсутствии Красотки и Плосконожки | Загрязненная |
Водяной ослик | |
Плоские пиявки | |
Мелкие двустворчатые моллюски | |
Личинки вислокрылки | |
Масса мотыля | Грязная |
Крыски | |
Масса трубочника | |
Червеобразные пиявки при отсутствии плоских | |
Макробеспозвоночных нет | Очень грязная |
2.2. Оценка состояния водоема по индексу Майера [3].
Методика определения качества природных вод по индексу Майера подходит для любых типов водоемов. Она простая и, чтобы ее использовать, не обязательно определять беспозвоночных до вида. Метод основан на том, что различные группы гидробионтов приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности. Организмы-индикаторы относят к одному из трех разделов, представленных в таблице 2.2.
Таблица 2.2.
Индекс Майера
Обитатели чистых вод, Х | Организмы средней чувствительности, Y | Обитатели загрязненных водоемов, Z |
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски | Бокоплав Речной рак Личинки стрекоз Личинки комаров-долгоножек Моллюски-катушки, моллюски-живородки | Личинки комаров-звонцов Пиявки Водяной ослик Прудовики Личинки мошки Малощетинковые черви |
Отмечаются те организмы из таблицы, которые обнаружены в пробах. Количество организмов из первого раздела надо умножить на 3, количество групп из второго раздела – на 2, а из третьего – на 1. Полученные результаты надо сложить. По значению суммы (в баллах) оценивают степень загрязненности водоема:
- более 22 баллов – водоем чистый и имеет 1 класс качества;
- 17-21 баллов – 2 класс качества;
- 11-16 баллов – умеренная загрязненность водоема, 3 класс качества;
- менее 11 – водоем грязный, 4-7 класс качества.
Глава 3. Исследование качества воды в озере близ р. Волга.
Муравьиное озеро.
В процесс исследования природных вод нами были встречены следующие животные:
Тип Моллюски. Класс Брюхоногие. | ||
1.Прудовик обыкновенный. | 2. Горошинка. | 3. Катушка |
Тип Кольчатые Черви. Класс пиявки |
Червеобразные пиявки |
Тип членистоногие | |||||
Водяной скорпион. (организм умеренно загрязненных вод) | Личинка комара-звонца (грязная вода) | Личинка поденки плавающая | Личинка равнокрылой стрекозы (чистая вода) | Личинка разнокрылой стрекозы (вода удовлетворительной чистоты) | Водяной ослик (ракообразные) (загрязненная вода) |
В ходе определения организмов в пробах, нами была заполнена таблица 2.1. Результаты представлены в таблице 3.1.
Таблица 3.1.
Оценка качества воды по организмам зообентоса в Муравьином озере
Перечень индикаторных таксонов | Условная оценка качества воды |
Роющие личинки поденок | Удовлетворительной чистоты |
Личинки мошек | |
Водяные клопы | |
Моллюски – затворки | |
Крупные двустворчатые моллюски | |
Личинки вислокрылки | Загрязненная |
Мелкие двустворчатые моллюски | |
Водяной ослик | |
Плоские пиявки | |
Личинки стрекоз при отсутствии Красотки и Плосконожки | |
Масса мотыля | Грязная |
Крыски |
Полученные данные (наличие индикаторных организмов вод удовлетворительной чистоты: роющие личинки поденок, водяные клопы и др.) свидетельствуют о том, что вода в прудах удовлетворительной чистоты.
Оценка состояния водоема по индексу Майера.
Для оценки состояния водоема по индексу Майера мы заполнили таблицу 2.2. Из первого раздела встречено 3 группы организмов, из второго – 2 группы, из третьего – 5.
Используя формулу расчетов, получаем:
X*3 + Y*2 + Z*1 = 3x3 + 2*2 + 5*1 = 18.
Полученный результат соответствует 2 классу качества воды.
Выводы
- Качество природных вод можно исследовать различными методами (химическими, органолептическими и биоиндикационными методами). В качестве экспериментального был выбран метод исследования качества природных вод по макрозообентосу.
- На основании методики оценки экологического состояния водоема по макрозообентосу нами сделан вывод о том, что вода в изучаемом водоеме удовлетворительной чистоты. Данные, полученные на основании индекса Майера, показали, что вода в исследуемых прудах имеет 2 класс качества.
Список использованных источников
1. Ашихмина, Т. Я. / Т. Я. Ашихмина // Школьный экологический мониторинг. – М: АГАТ, 2000. – 386 с.
2. Боголюбов, А. С. / А. С. Боголюбов // Методы исследований зообентоса и оценки экологического состояния водоемов – М.: Экосистема, 1997. – 17 с.
3. Заика, Е.А. / Е. А. Заика, Я. П. Молчанов, Е. П. Серенькая // Рекомендации по организации полевых исследований состояния малых водных объектов. – М.: Переславль-Залесский, 2001. – 98 с.
4. Методы исследования факторов окружающей среды в школе. Методическое пособие. – Саратов, 1998. – 40 с.
nsportal.ru
ОЦЕНКА БИОБЕЗОПАСНОСТИ ВОДЫ МЕТОДОМ БИОИНДИКАЦИИ
ОЦЕНКА БИОБЕЗОПАСНОСТИ ВОДЫ МЕТОДОМ БИОИНДИКАЦИИ
Головатюк Алина Анатольевна 1Устивицкая Надежда Артемовна 11Муниципальное общеобразовательное учреждение "Заречненская школа"
Головатюк Анатолий Анатольевич 1Штельмах Ольга Сергеевна 1ётельмах ольга Сергеевна 11Муниципальное общеобразовательное учреждение «Заречненская школа» Джанкойского района
Текст работы размещён без изображений и формул.Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Целью исследования является оценка биобезопасности различной воды, которая употребляется человеком (дистиллированная вода, кипячёная артезианская вода, артезианская вода, газированная минеральная вода,газированная сладкая вода ) методом биоиндикации.
Вода в живых организмах выполняет множество биологических функций: растворитель, транспорт веществ, химический реагент, теплоноситель, объем и упругость клетки. Содержание воды в клетках человека составляет от 60 до 99 %. Ежедневная норма потребления воды составляет 2-3 литра. Немаловажно учитывать не только объем потребляемой воды, но и её качество, биобезопасность.
Авторами работы изучена научная литература о биоиндикации как методе исследования окружающей среды , биологических особенностях кресс-салата как растения-биоиндикатора, проведена серия экспериментов по определению всхожести семян кресс-салата, произведены наблюдения за развитием проростков в условиях использования воды различного состава. Эксперименты показали, что всхожесть семян и процесс развития проростков с использованием дистиллированной, кипяченой артезианской, артезианской воды существенно не отличается друг от друга и соответствует норме. При использовании газированной минеральной воды всхожесть составила 4 %, средняя длина проростков составила 1,3 мм. Данные позволяют сделать вывод о неблагоприятном для проращивания семян составе минеральной газированной воды. При использовании газированной сладкой воды всхожесть семян составила 0%, что говорит о том, что данный напиток содержит соединения, которые препятствуют развитию зародышей семени.
Можно констатировать, что состав воды существенно влияет на всхожесть семян и процесс развития проростка. Метод биоиндикации не позволяет выявить опасные компоненты, но с его помощью можно оценить биобезопасность воды. Вероятно, что употребление газированной минеральной и сладкой воды может негативно влиять на организм человека тоже. Поэтому употреблять газированные напитки для утоления жажды нежелательно.
Содержание.
Введение…………………………………………………………………..4
1.Биоиндикация …………………………………………………………..5
1.1.Биоиндикация как метод оценки состояния окружающей среды…6
1.2.Биологические особенности кресс-салата………………………….17
2.Метод исследования……………………………………………………18
2.1.Определение всхожести семян кресс-салата
при использовании различной воды……………………………………18
2.2.Определение интенсивности роста проростков кресс-салата…….19
3.Результаты и их обсуждение………………………………………….20
4.Вывод……………………………………………………………………21
5.Литература………………………………………………………………22
Введение.
Вода – одна из самых удивительных веществ. Ее значение огромно как для планеты Земля в целом, так и для всех живых организмов. Вода выполняет множество биологических функций:
- растворитель большинства веществ клетки;
- обеспечение транспорта веществ;
- участие в реакциях гидролиза;
- участие в распределении тепла в клетке;
- создание объема клетки, ее упругость;
- среда жизни множества организмов.
В жизни человека вода имеет такое же большое значение: в быту, сельском хозяйстве, промышленности. По мнению ученых, человек должен потреблять за сутки 2-3 литра воды. Немаловажно при этом учитывать не только объем потребляемой воды , но и ее качество.
Целью исследования является определение биобезопасности различной воды, которая может употребляться человеком:
- дистиллированная вода;
- кипяченая вода из артезианской скважины;
- вода из артезианской скважины;
- газированная минеральная вода «Крымская минеральная вода»;
- газированная сладкая вода «Лимонад»;
Задачами исследования является изучение биоиндикации как метода исследования окружающей среды; изучение биологических особенностей растения биоиндикатора - кресс-салата; проведение серии экспериментов по определению всхожести семян и интенсивности роста развития проростков кресс-салата с использованием различных видов воды.
Объект исследования: экологическая среда
Предметы исследования: семена кресс-салата, вода, газированные напитки.
1. Биоиндикация.
1.1. Биоиндикация как метод исследования окружающей среды.
Биоиндикация - это оценка состояния среды с помощью живых объектов. Живые объекты (или системы) - это клетки, организмы, популяции, сообщества. С их помощью может проводиться оценка как абиотических факторов (температура, влажность, кислотность, соленость, содержание поллютантов и т.д.), так и биотических (благополучие организмов, их популяций и сообществ). Термин "биоиндикация" чаще используется в европейской научной литературе, а в американской его обычно заменяют аналогичным по смыслу названием "экотоксикология".
Часто задают вопрос: "Почему для оценки качества среды приходится использовать живые объекты, когда это проще делать физико-химическими методами?" По мнению Ван Штраалена (1998), существуют по крайней мере три случая, когда биоиндикация становится незаменимой.
. Фактор не может быть измерен. Это особенно характерно для попыток реконструкции климата прошлых эпох. Так, анализ пыльцы растений в Северной Америке за длительный период показал смену теплого влажного климата сухим прохладным и далее замену лесных сообществ на травяные. В другом случае остатки диатомовых водорослей (соотношение ацидофильных и базофильных видов) позволили утверждать, что в прошлом вода в озерах Швеции имела кислую реакцию по вполне естественным причинам.
. Фактор трудно измерить. Некоторые пестициды так быстро разлагаются, что не позволяют выявить их исходную концентрацию в почве. Например, инсектицид дельтаметрин активен лишь несколько часов после его распыления, в то время как его действие на фауну (жуков и пауков) прослеживается в течение нескольких недель.
. Фактор легко измерить, но трудно интерпретировать. Данные о концентрации в окружающей среде различных поллютантов (если их концентрация не запредельно высока) не содержат ответа на вопрос, насколько ситуация опасна для живой природы. Показатели предельно допустимой концентрации (ПДК) различных веществ разработаны лишь для человека. Однако, очевидно, эти показатели не могут быть распространены на другие живые существа. Есть более чувствительные виды, и они могут оказаться ключевыми для поддержания экосистем. С точки зрения охраны природы, важнее получить ответ на вопрос, к каким последствиям приведет та или иная концентрация загрязнителя в среде. Эту задачу и решает биоиндикация, позволяя оценить биологические последствия антропогенного изменения среды. Физические и химические методы дают качественные и количественные характеристики фактора, но лишь косвенно судят о его биологическом действии. Биоиндикация, наоборот, позволяет получить информацию о биологических последствиях изменения среды и сделать лишь косвенные выводы об особенностях самого фактора. Таким образом, при оценке состояния среды желательно сочетать физико-химические методы с биологическими.
Актуальность биоиндикации обусловлена также простотой, скоростью и дешевизной определения качества среды. Например, при засолении почвы в городе листья липы по краям желтеют еще до наступления осени. Выявить такие участки можно, просто осматривая деревья. В таких случаях биоиндикация позволяет быстро обнаружить наиболее загрязненные местообитания. Биоиндикация может быть специфической и неспецифической. В первом случае изменения живой системы можно связать только с одним фактором среды . Например, высокая концентрация в воздухе озона вызывает появление на листьях табака серебристых некрозных пятен. Во втором случае различные факторы среды вызывают одну и ту же реакцию. Например, снижение численности почвенных беспозвоночных может происходить и при различных видах загрязнения почвы, и при вытаптывании, и в период засухи и по другим причинам.
При другом подходе различают прямую и косвенную биоиндикацию. О прямой биоиндикации говорят, когда фактор среды действует на биологический объект непосредственно.
При косвенной биоиндикации фактор действует через изменение других (абиотических или биотических) факторов среды. Эти изменения растительного покрова ведут к падению численности саранчовых и росту численности тлей. Изменение в соотношении двух групп насекомых - пример косвенной биоиндикации применения гербицида.
Биоиндикаторы - это биологические объекты (от клеток и биологических макромолекул до экосистем и биосферы), используемые для оценки состояния среды. Когда хотят подчеркнуть то, что биоиндикаторы могут принадлежать к разным уровням организации живого, употребляют термин "биоиндикаторные системы".
Критерии выбора биоиндикатора :
быстрый ответ;
надежность (ошибка 7,8): бузина, вяз, бересклет, крушина, крапива двудомная, хмель, недотрога, гравилаты.
2) Биоиндикация в водной среде
Основные задачи, которые решаются при оценке качества воды, могут быть объединены в три группы:
угроза инфекционных заболеваний;
токсичность;
эвтрофикация.
Угроза инфекционных заболеваний
Решение первой задачи достигается при мониторинге загрязнения водоемов сточными водами. Именно канализационные стоки могут содержать патогенные микроорганизмы - основной источник инфекций, передаваемых через воду. Поскольку патогенных микроорганизмов много, каждый выявлять трудоемко и нецелесообразно, разработан тест на кишечную палочку (Escherichia coli). Эта бактерия обитает в огромных количествах в толстой кишке человека и отсутствует во внешней среде. E.coli не патогенна и даже необходима человеку, но ее присутствие во внешней среде - индикатор неочищенных канализационных стоков, в которых могут быть и патогенные микробы.
Для анализа берут пробы воды объемом 100 мл и подсчитывают содержание в них E.coli.
Оценка токсичности
Подавляющее большинство тестов токсичности воды в биоиндикации использует какой-либо один вид организмов: рачки дафния (Daрhnia magna) и артемия (Artemia salina), инфузория-туфелька, красные (Chamрia рarvula) и бурые водоросли (Laminaria saccharina), валлиснерия (Vallisneria americana), ряска.
У тест-организмов оценивают выживание, дыхательную активность и другие показатели. Например, с помощью ряски можно обнаружить присутствие ионов тяжелых металлов двумя способами:
по нарушению движения хлоропластов, которые не концентрируются в клетке со стороны источника света, а перемещаются хаотически;
по отмиранию клеток листа, что можно обнаружить, используя специальный краситель, легко проникающий в мертвые клетки, но неспособный окрасить живые. Количество мертвых клеток пропорционально концентрации ионов тяжелых металлов в воде.
Эвтрофикация
По содержанию в воде биогенов различают следующие трофические типы водоемов: олиготрофный (бедный биогенами), эвтрофный (богатый биогенами) и промежуточный мезотрофный. В олиготрофных водоемах недостаток биогенов не допускает развития фитопланктона (одноклеточных водорослей в толще воды), но хорошо развивается бентосная растительность. Такие экосистемы включают много видов, они разнообразны и устойчивы.
3) Биоиндикация в почве
Биоиндикация применяется в случаях:
установления таксона почвы и ее происхождения;
выяснения отдельных свойств почвы и почвенных процессов;
оценки антропогенного вмешательства (рекреация, загрязнение, эвтрофикация почв).
-
Биологические особенности кресс-салата.
Кресс-салат — скороспелое холодостойкое однолетнее растение семейства Капустные. Растение сравнительно нетребовательно к почвенному плодородию, для него пригодны любые участки. Необходим постоянный полив — при пересушивании появляются цветочные стебли, листья грубеют и мельчают. Повреждается кресс-салат теми же вредителями, что редис и капуста.
Урожайность составляет 60—70 т/га. Известны сорта: Курчавый кресс, Обыкновенный кресс, Садовый кресс, Узколистный, Широколистный.
Культура пришла к нам из глубины веков: его сеяли еще в Древнем Египте и Древнем Риме. В настоящее время распространен во многих странах. У нас кресс-салат выращивают больше на юге.
В листьях кресс-салата содержится до 119 мг% аскорбиновой кислоты, до 4,9 мг% каротина, есть рутин, витамины группы В , йод, железо и другие минеральные элементы. Кресс-салат богат солями калия, кальция и фосфора, а также белком. Имеющийся в листьях глюкозид горчичного масла придает растению остропряный вкус.
В пищу употребляют листья розетки и нижние листья вместе с молодым стеблем. Их добавляют в салаты, винегреты, используют как приправы и гарниры к разным блюдам. В диетическом питании кресс-салат применяют для профилактики цинги и при авитаминозах. Он благотворно действует на пищеварение, улучшает сон, снижает артериальное давление.
Прикорневые листья у кресс-салата черешковые, перисто-рассеченные или цельные, овальные, по краю зубчатые. Стебель разветвленный, достигает высоты 1 м. Это холодостойкое скороспелое растение. Молодые листья можно использовать в пищу уже через 18—25 дней после посева. Кресс-салат требует довольно много света и нуждается в хорошем увлажнении.
2. Методы исследования.
2.1.Определение всхожести семян кресс-салата при использовании различной воды.
Оборудование: чашки Петри, марлевые тампоны.
Материалы: семена кресс-салата, дистиллированная вода(состав Н О), вода кипяченая из артезианской скважины( состав не изучен), вода из артезианской скважины ( состав не изучен), вода газированная минеральная «Крымская минеральная» (состав: катионы калия, натрия, кальция, магния; анионы гидрокарбонат, хлорид, сульфат), вода газированная сладкая «Лимонад» (состав: сахар, кислота лимонная, бензоат натрия, краситель сахарный колер ).
Условия проведения эксперимента: помещение школы, температура + 19 - +22 С, освещение естественное.
Ход работы: в 5 чашек Петри помещают марлевый тампон (4 слоя, размер 5х5 см), на него помещают по 25 семян кресс-салата. Осторожно приливают воду до полного промокания тампона соответственно:
Чашка Петри №1 – дистиллированная вода;
Чашка Петри №2 – артезианская вода;
Чашка Петри №3 – кипяченая артезианская вода;
Чашка Петри №4 – минеральная газированная вода;
Чашка Петри №5 – сладкая газированная вода;
По мере высыхания тампонов производится доливка воды.
Наблюдения показали, что на 8 день начали появляться проростки. Данный эксперимент был проведен еще 2 раза. Произведен подсчет числа проросших семян , данные занесены в таблицу 1.
2.2.Определение интенсивности роста проростков кресс-салата.
Оборудование: линейка, лупа.
Материалы: проростки кресс-салата.
Ход работы: через 15 дней после начала эксперимента по проращиванию семян произвели подсчет всхожести и замеры длины проростков. Результаты наблюдений находятся в таблице 1.
Табл. 1.
|
№ чашки Петри |
Исходное кол-во семян |
Кол-во проросш.семян |
Процент всхожести семян |
Средняя длина проростков |
|
1 а |
25 |
22 |
88 |
11мм |
|
1 б |
25 |
24 |
96 |
12мм |
|
1 в |
25 |
25 |
100 |
11мм |
|
среднее |
25 |
23,6 |
94,7 |
11,3 мм |
|
2 а |
25 |
24 |
96 |
12мм |
|
2 б |
25 |
23 |
92 |
11мм |
|
2 в |
25 |
22 |
88 |
9мм |
|
среднее |
25 |
23 |
92 |
10,7мм |
|
3 а |
25 |
22 |
88 |
11мм |
|
3 б |
25 |
24 |
96 |
10мм |
|
3 в |
25 |
23 |
92 |
9мм |
|
среднее |
25 |
23 |
92 |
10мм |
|
4 а |
25 |
1 |
4 |
2мм |
|
4 б |
25 |
2 |
8 |
2мм |
|
4 в |
25 |
0 |
0 |
0мм |
|
среднее |
25 |
1 |
4 |
1,3мм |
|
5 а |
25 |
0 |
0 |
0мм |
|
5 б |
25 |
0 |
0 |
0мм |
|
5 в |
25 |
0 |
0 |
0мм |
|
среднее |
25 |
0 |
0 |
0мм |
3.Результаты и их обсуждение.
В ходе эксперимента по определению всхожести семян при использовании различной воды было выявлено, что процесс прорастания с использованием дистиллированной, кипяченой артезианской и артезианской воды существенно не отличался, всхожесть соответствовала норме, проростки развивались нормально. При использовании газированной минеральной воды всхожесть составила 4 %, средняя длина проростков составила 1,3 мм. Данные позволяют сделать вывод о неблагоприятном для проращивания семян составе минеральной газированной воды. При использовании газированной сладкой воды всхожесть семян составила 0%, что говорит о том, что данный напиток содержит соединения, которые препятствуют развитию зародышей семени.
Можно констатировать, что состав воды существенно влияет на всхожесть семян и процесс развития проростка. Метод биоиндикации не позволяет выявить опасные компоненты, но с его помощью можно оценить биобезопасность воды. Вероятно, что употребление газированной минеральной и сладкой воды может негативно влиять на организм человека тоже. Поэтому употреблять газированные напитки для утоления жажды нежелательно.
4.Вывод.
Авторами работы была изучена научная литература о биоиндикации как методе исследования окружающей среды, биологических особенностях тест-организма кресс-салата , проведена серия экспериментов по изучению влияния состава воды на всхожесть и процесс прорастания семян кресс-салата. Результаты показали, что состав воды существенно влияет на процесс прорастания семян. Использованный метод биоиндикации позволяет сделать оценку биобезопасности воды, но не позволяет выявить опасные для живых организмов компоненты воды. В дальнейшем можно провести подобные эксперименты, расширив разнообразие напитков, изменив условия эксперимента ( различные конценрации ), применив другой тест-организм. Можно предположить, что газированные напитки также негативно будут влиять на жизнедеятельность клеток человеческого организма.
Список литературы:
1. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем /Под ред. Р. Шуберт. - М.: Мир, 1988.
2. Богач Я., Седлачек Ф., Швецова З., Криволуцкий Д. Животные - биоиндикаторы индустриальных загрязнений // Журн. Общей биологии, 1988, № 5.
3. Гиляpов М.С. Зоологический метод диагностики почв. - М.: Наука, 1966.
4. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984.
5. Клаусницер Б. Экология городской фауны. - М.: Мир, 1990.
6. Кабиров Р.Р., Сагитова А.Р., Суханова Н.В. Разработка и использование многокомпонентной тест-системы для оценки токсичности почвенного покрова городской территории // Экология, 1997, № 6.
6. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983.
Просмотров работы: 145
school-science.ru
Биоиндикатор
Биоиндикатор - группа особей одного вида или сообщества, по наличию или по состоянию которых, а также по их поведению судят о естественных и антропогенных изменениях в среде. Биоиндикация - способ оценки антропогенной нагрузки по реакции на нее живых организмов и их сообществ.Биологические методы оценки - это характеристика состояния водной экосистемы по растительному и животному населению водоема.Присутствие индикаторных видов растений или животных позволяет более глубоко судить о качестве воды в водоеме.Любая водная экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, имеет сложную систему подвижных биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Прежде всего, влияние антропогенных факторов, и в частности, загрязнения отражается на видовом составе водных сообществ и соотношении численности слагающих их видов. Биологический метод оценки состояния водоема позволяет решить задачи, разрешение которых с помощью гидрофизических и гидрохимических методов невозможно. Оценка степени загрязнения водоема по составу живых организмов позволяет быстро установить его санитарное состояние, определить степень и характер загрязнения и пути его распространения в водоеме, а также дать количественную характеристику протекания процессов естественного самоочищения.
Подчеркивая всю важность биоиндикационных методов исследования, необходимо отметить, что биоиндикация предусматривает выявление уже состоявшегося или происходящего загрязнения окружающей среды по функциональным характеристикам особей и экологическим характеристикам сообществ организмов. Постепенные же изменения видового состава формируются в результате длительного отравления водоема, и явными они становятся в случае в случае далеко идущих изменений.
Таким образом, видовой состав живых организмов из загрязняемого водоема служит итоговой характеристикой токсикологических свойств водной среды за некоторый промежуток времени и не дает ее оценки на момент исследования.
В холодное время года системы биологической индикации в гидробиологии вообще не могут быть применены.
При сбросе в водоем токсических веществ, содержащихся в промышленных сточных водах, происходит угнетение и обеднение фитопланктона. При обогащении водоемов биогенными веществами, содержащимися, например, в бытовых стоках, значительно повышается продуктивность фитопланктона. При перегрузке водоемов биогенами возникает бурное развитие планктонных водорослей, окрашивающих воду в зеленый, сине-зеленый, золотистый, бурый или красный цвета ("цветение" воды). "Цветение" воды наступает при наличии благоприятных внешних условий для развития одного, редко двух-трех видов. При разложении избыточной биомассы, выделяется сероводород или другие токсичные вещества. Это может приводить к гибели зооценозов водоема и делает воду непригодной для питья. Многие планктонные водоросли в процессе жизнедеятельности нередко выделяют токсичные вещества. Увеличение в водоемах содержания биогенных веществ в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождаемые чрезмерным развитием фитопланктона, называют антропогенным эвтрофированием водоемов.
Каждая группа организмов в качестве биологического индикатора имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют границы ее использования при решении задач биоиндикации.
Водорослям принадлежит ведущая роль в индикации изменения качества воды в результате эвтрофирования (заболачивания) водоема.
Зоопланктон также достаточно показателен как индикатор эвтрофирования и загрязнения (в частности органического и нитратного) вод. Кроме этого, среди зоопланктона встречаются и представители патогенной фауны, ограничивающей использование водного объекта в целях водоснабжения.
Простейшие являются высокочувствительными индикаторами сапробного состояния водоемов.
Зообентос - совокупность животных, обитающих на дне и в придонных слоях воды, служит хорошим индикатором загрязнения донных отложений и придонного слоя воды. Наиболее достоверными индикаторами среди них служат легочные моллюски, особенно катушки и речные чашечки. Положительные результаты дает также оценка качества воды по личинкам насекомых. Свободно живущие личинки ручейников, а также поденок являются наиболее чувствительными организмами.
Значение макрофитов (высшая водная растительность) наиболее существенно при предварительном гидробиологическом осмотре водных объектов. При загрязнении водоемов изменяется видовой состав, биомасса и продукция макрофитов, возникают морфологические аномалии, происходит смена доминантных видов, обусловливающих особенности ценоза. Данные по ихтиофауне важны при оценке состояния водного объекта в целом и особенно при определении допустимых уровней загрязнения водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение.
Различные виды живых существ показывают, чем загрязнена окружающая среда.
Бурное развитие сине-зеленых водорослей - хороший индикатор опасного загрязнения воды органическими соединениями.
Лучший индикатор опасных загрязнений - прибрежное обрастание, располагающиеся на поверхностных предметах у кромки воды. В чистых водоемах эти обрастания ярко-зеленого цвета или имеют буроватый оттенок. Для загрязненных водоемов характерны белые хлопьевидные образования. При избытке в воде органических веществ и повышения общей минерализации обрастания приобретают сине-зеленый цвет, так как состоят в основном из сине-зеленых водорослей. При плохой очистке фекально-бытовых сточных вод обрастания бывают белыми или сероватыми. Как правило, они состоят из прикрепленных инфузорий (сувойки, кархезиум и др.) Стоки с избытками сернистых соединений могут сопровождаться хлопьевидными налетами нитчатых серобактерий-теотриксов.
Биотестирование - использование в контролируемых условиях биологических объектов (тест-объектов) для выявления и оценки действия факторов (в том числе и токсических) окружающей среды на организм, его отдельную функцию или систему организмов. Хорошие результаты дает анализ бентосных (придонных) беспозвоночных. Оценка чистоты водоемов делается по преобладанию, либо отсутствию тех или иных таксонов.
www.librero.ru
