Исследовательская работа ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТОЯНИЯ ВОДНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ ПРУДА СЕЛА НОВОИУШИНО

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение «Новоиушинская средняя общеобразовательная школа»

Исследовательская работа

ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТОЯНИЯ ВОДНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ ПРУДА
СЕЛА НОВОИУШИНО

Автор: Дубова Елена Владимировна,

учащаяся 6 класса

Руководитель: Кретинина Светлана Александровна,

учитель биологии

Введение

Бабушки и мамы рассказывали нам, что раньше наша река была чистой и пригодной как для купания, так и для жизни многих организмов. Сегодня она запружена и в черте нашего села превращается в болото. В ней нельзя купаться – это просто опасно для здоровья, она обмелела и стремительно зарастает. Из-за запруды и заиливания из неё вытекает значительно меньше воды, а это уже проблема не только нашей реки, но и более крупных рек, зависящих от таких речушек как наша.

Чтобы обратить внимание общественности на эту важную проблему мы и взялись за выполнение проекта. Все начинается с малого. В Российской Федерации около 2,5 млн. малых рек, которые формируют ресурсы, водный и гидрохимический режимы средних и крупных рек, определяя их экологическую специфику, создают уникальные природные ландшафты, поддерживая в них устойчивое равновесие.

Состояние многих рек катастрофическое - их сток снизился более чем наполовину, качество воды неудовлетворительное, многие из них полностью прекратили свое существование.

Объект исследования: запруженный участок реки Потаскуй.

Предмет исследования: экологическое состояние участка реки в пределах села Новоиушино.

Цель: доказать необходимость оказания срочной помощи малым рекам на примере запруженной реки Потаскуй.

Задачи:

1. Изучить историю и географическое положение реки.

2. Познакомиться с методами оценки экологического состояния водных объектов умеренного климатического пояса и выбрать надёжный и удобный для практического применения метод.

3. Провести полевые исследовательские работы по оценке уровня загрязнения, зарастания и заиливания реки в черте села Новоиушино.

4. Постараться выявить причины загрязнения водоёма.

5. Предложить меры по предотвращению экологической проблемы.

Методы исследования:

• описания;

• изучения литературных источников;

• измерения;

• картографический метод;

• наблюдения;

• математического анализа данных.

Актуальность этой работы в том, что ошибок, допускаемых при организации запруд можно избегать, мы хотим доказать, что это важно учитывать при попытках вмешиваться в естественное существование природных сообществ.

Гипотеза: запруда была построена выше естественного русла реки, что привело её к заиливанию, исчезновению ручейков и родников, подпитывающих её и уходу основной части воды в грунт, антропогенные факторы, преграждающие пропуск воды во время половодья также ухудшают положение водоёма. Вода в пруде видимо очень загрязнена.

Мы надеемся, что этот проект найдёт практическое применение и будет использован местной администрацией при разработке рабочего проекта по устранению экологической проблемы заиливания нашего участка реки.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1. Описание местоположения и истории реки в черте нашего села

Исток реки Потаскуй находится примерно в 30 км от села Новоиушино на покрытых тайгой склонах Салаира. При впадении в неё реки Поперечной организована наша запруда и расположено наше село. Далее река течёт на запад-юго-запад до села Семёно-Красилово, принимая по пути притоки р. Хариузовка, р. Большая Федюниха, р. Гилёвка, р. Хмелёвка. В селе Семёно-Красилово она тоже запружена. От этой запруды река течёт на запад и около села Тяхты впадает в реку Сунгай. Сунгай в свою очередь приносит воды в реку под названием Колбиха, а уже она в районе села Заречное, что недалеко от с. Дмитро-Титово, вливается в Чумыш. [Приложение. Рис.1]

Длина водотока реки Потаскуй равна 33 км, площадь её водосборного бассейна составляет 353 км². Площадь поверхности запруженной части реки в черте нашего села равна 50-60 тыс. м². Площадь водного зеркала пруда испытывает значительные колебания, так как местные рыбаки то увеличивают, то уменьшают уровень воды, вставляя, либо убирая регулировочную доску в водосток пруда. Так как берега пруда низменные и болотистые, небольшое изменение уровня значительно влияет на площадь водной поверхности. При бурном снеготаянии или при сильном половодье площадь увеличивается до 100 тыс. м², при этом происходит подтопление части огородов, погребов, подвалов в близлежащих домах.

Запруда была построена во второй половине 70-х годов XX века. До этого момента река была чистой, многоводной, на всём протяжении ширина её была не менее 6 метров, а её максимальная глубина в среднем достигала двух метров. В начале XX века на реке в месте, где сегодня проложена насыпь дороги, в русле реки работала мельница. Её строители не нарушали экологического состояния реки. Запруда была сооружена в естественном русле реки, весной вода проходила тут свободно, русло очищалось. [Приложение. Фото 6,7]

До создания современной запруды по берегам реки густо росли ивы. После того, как пруд стал накапливать воду и заливать берега, деревья погибли, теперь берега реки покрыты луговыми травами: клевер, овсяница, купальница, тимофеевка, лютик и другие. Из рыб в реке обитали: пескарь, бычок, щука, чебак (плотва сибирская), плотва обыкновенная.

Запруда была сооружена без проектирования её специалистами, не в русле реки, естественное же русло было перекрыто дорожной насыпью. Получилось что-то вроде отстойника. Вода идёт по руслу, неся осадки, не находя прохода, твёрдые частицы оседают на дно. Местные рыбаки не терпят понижения уровня воды пруда, они не позволяют открывать проход для весенних потоков реки. Река не очищается. Последние лет 10 в районе запруды река зарастает водной растительностью и водорослями, заиливается. Здесь поселились другие организмы, например, был запущен карп, который прижился, но молодь его погибает в зубах хищных рыб. Зато старые опытные карпы не попадаются на удочку. Купаться тут жители села почти прекратили из-за кожных заболеваний, которые стали частыми последствиями таких попыток. Вода в реке мутная, дно илистое и затягивающее.

Бобры и выдры, напротив, с большим удовольствием облюбовали берега реки примерно в километре выше запруды. Бобры, сооружения которых и стали прототипами плотин, создаваемых человеком, также способствуют загрязнению дна реки мелкими отложениями. Их метаболиты служат питательными веществами для размножающихся во множестве водных растений.

Река загрязняется и стоками из деревни. Навозные кучи выгребают прямо к берегу, с талыми снеговыми и дождевыми водами все отходы жизнедеятельности человека попадают в воду реки.

Сегодня запруда представляет собой своеобразный тип ландшафта, сочетающий в себе биотопы реки, озера, луга и болота. Большему зарастанию подвергаются слабопроточные заиленные береговые участки водоёма.

1.2. Выбор способа исследования экосистемы пруда

Изучив литературные источники по теме, мы узнали, что существуют следующие способы оценки степени загрязнения воды: по физическим, химическим свойствам воды, по растительным индикаторам, биотическому индексу, анализу донных отложений, по плотности популяции видов-биоиндикаторов состояния водоемов с оценкой обилия в баллах.

Способ мониторинга загрязнения водоёмов по состоянию макрозообентоса нам показался наиболее простым и объективным. «Зообентос – это донные беспозвоночные животные, которые часть жизни или всю жизнь проводят в воде. Некоторые водные организмы могут жить в чистой воде (раки, личинки подёнок и веснянок), другие – не брезгуют и «грязной лужей» (прудовики, личинки комаров, пиявки). Живая природа – самый точный индикатор состояния водной среды, с которым не сравнится ни один существующий прибор». [Ашихмина, 2012:13]

Изменения, которые происходят в донных биоценозах, отражают характер и степень загрязнения, как водных масс, так и грунта. Все это позволяет рассматривать зообентос как универсальный объект мониторинга.

Наиболее удобным для неспециалиста объектом биомониторинга является макрозообентос – макроскопические (длиной более 2 мм) беспозвоночные, обитающие на дне водоемов и в зарослях водных растений. Это, главным образом, водные личинки и имаго насекомых, моллюски, пиявки, малощетинковые черви и высшие ракообразные. [Кислова, 2004: режим доступа: http://yandex.ru/clck/jsredir?from=yandex.ru%3Bsearch%2F%3Bweb%]

Известно несколько десятков методик оценки качества воды по составу макрозообентоса. Большинство из них имеют два крупных недостатка: требуют сбора и обработки количественных проб (очень трудоемких и требующих специального оборудования) и предполагают определение животных до вида (обычно доступное лишь для специалистов-систематиков). [Безматерных, 2007:25]

Для биоиндикации водоёмов умеренного климатического пояса подходят индексы: Пантле и Букка, Гуднайта и Уитлея, Вудивисса, Маргалефа, Майера.

Для биологического анализа загрязненных вод по составу донных животных наиболее простыми и достаточно удобными представляются методы Вудивисса и Майера. Они основаны на уменьшении разнообразия фауны в условиях загрязнения и на характерной последовательности исчезновения из водоема разных групп животных по мере увеличения загрязнения. Эти методы предполагают сбор только качественных проб, без учета обилия животных и допускают определение животных до отрядов и семейств. Но метод Вудивисса не подходит для оценки состояния прудов и озёр, т.е. водоёмов с отсутствием течения или слабым течением воды. [Иванов, 2009:32]

Метод Майера подходит для любых типов водоемов. Определение качества воды водоема по методу Ф. Майера не требует определения живых организмов с точностью до вида. Метод использует приуроченность различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности.

Простота и универсальность метода Майера дают возможность быстро оценить состояние исследуемого водоема. Точность метода невысока, но если проводить исследования качества воды регулярно в течение какого-то времени и сравнивать полученные результаты, можно понять, в какую сторону изменяется состояние водоема. [Штаковский, 2003:200]

Вывод по главе 1

Таким образом, мы изучили историю и географическое положение реки, узнали, что проблемы есть и очень серьёзные, ознакомились с методами оценки экологического состояния водных объектов умеренного климатического пояса и выбрали метод Майера как удобный для практического применения, простой и универсальный.

Глава 2. Практическая часть

Исследования проводились нами в начале осени, в сентябре, в солнечный тёплый погожий день. Работы проводили с 11 до 15 часов. Температура воздуха была равна 23°С, а температура воды 20°С. Личинки насекомых, которые имеют важное значение для определения степени загрязнения водоёма по выбранному нами методу исследования, в это время осени ещё должны находиться в воде.

Измерив способом зарубок глубину заиливания, мы узнали, что донные отложения запруженной части и русла вверх по течению составляют в среднем около 1 метра. Степень зарастания пруда водной растительностью мы измеряли по снимкам из космоса, она составляет от 30% до 70% в русле притока реки Поперечной. Больше зарастает юго-восточный берег пруда. [Приложение. Рис3, Фото 4,5] Здесь поселились: хвощ приречный, рогоз широколистный, тростник обыкновенный (высота 1 м), аир, ряска малая, элодея канадская, рдест пронзённолистный. [Приложение. Рис.3]

Мы выбрали три точки для забора проб, площадью 5 на 2 метра: у берега запруженной части; там, где вода бежит быстрее и насыщается кислородом лучше – при выходе из плотины (для сравнения) и вверху по руслу от места запруды к истоку. [Приложение, рис. 2] Выбранные нами места не содержат выхода родников, не заросли растительностью и не являются застойными, они должны характеризовать водоём в целом, а не отдельные его участки. Для достоверности получения данных исследовали оба берега. Личинку комара звонца мы попросили добыть с углублений местных рыбаков.

Результаты нашей ловли были следующими.

Участок №1

Течение тут практически отсутствует, вода сильно мутная. Дно покрыто иловыми частицами. Здесь растут водоросли, ряска, элодея. [Приложение. Фото1] Пробы отбирали на расстоянии около метра от берега. Отобрали 6 проб. Были обнаружены следующие организмы:

[Приложение. Фото 9-16)

Метод Майера использует приуроченность различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности. Организмы-индикаторы отнесены к одному из трех разделов:

Индекс Майера

Нужно отметить, какие из приведенных в таблице индикаторных групп обнаружены в пробах. Количество обнаруженных групп из первого раздела таблицы необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела - на 2, а из третьего - на 1. Получившиеся цифры складывают. Значение суммы и характеризует степень загрязненности водоема.

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

[5 стр. 4]

По нашим данным вода этой части реки относится к 4-7 классам качества, сумма, полученная нами при подсчёте индекса равна 6 баллам.

Участок № 2

Вода бежит бурным потоком. Она прозрачна. Дно каменистое. Тут растет улотрикс, лютик, по берегам мать-и-мачеха. [Приложение. Фото 2]

[Приложение. Фото 17-18]

Из первого раздела таблицы мы встретили 3 группы индикаторных организмов, их умножаем на 3, получаем 9. Из второго раздела обнаружена 1 группа организмов, умножаем на 2, получаем 2. Один организм из третьего раздела таблицы. Складываем полученные результаты: 9+2+1=12, а это третий класс качества, умеренная загрязнённость воды.

Участок №3

Был обследован 17 сентября. Температура воздуха была равна днём 22°С, температура прибрежного придонного слоя воды 19°С. Прибрежная часть реки плотно поросла тростником и камышом, тут также растёт элодея, хвощ. Нашли участок свободный от густых зарослей, с проточной водой. Цвет воды прозрачный, дно илистое, поросшее водорослью улотрикс. [Приложение. Фото 3] Мы отобрали не менее четырёх качественных проб.

Из третьего раздела таблицы было найдено три индикаторных организма 3*1=3. Это значит, что водоём очень грязный.

Вывод по главе 2

Степень зарастания растениями свидетельствует о необходимости оказания срочной помощи водоёму. Загрязнённость воды запруженной части реки очень сильная. При выходе из плотины вода ещё достаточно чистая, но её очень немного, а вскоре и совсем почти не останется, потому что экосистема сменится на болотную. Болота – «почки планеты» и они тоже нужны, но что останется, если все реки превратятся в болота?

Заключение

В результате проведённых исследований выбранным методом биоиндикации и дополнительными математическим и картографическим анализами степени его зарастания, было установлено, что участок реки в деревне Новоиушино загрязнён сильно и катастрофически быстро зарастает.

Наша гипотеза подтверждена исследованием – запруда, сооружённая неверно, нарушает экологическое равновесие биоценоза реки.

Наши дальнейшие действия:

1. Довести результаты исследования до сведения местной администрации и отдела водных ресурсов по Алтайскому краю.

2. Исследовать степень воздействия бобровых запруд на экологию реки.

3. Продолжать следить за экологическими изменениями в водоёме.

Наши предложения по возможному очищению реки и её сохранению:

1. Нужно очистить русло реки от ила и растительности.

2. Вернуть реку в естественное русло.

3. Если запруда всё же необходима, то она не должна превышать высоту уровня естественного русла.

4. Пропускать весенние талые воды для самоочищения водоёма.

Список используемых источников

1. Ашихмина Т.Я. Экологический мониторинг. – учебно-методическое пособие /Департамент экологии и природопользования Кировской области ФГБОУ ВПО «Вятский государственный гуманитарный университет», Киров, 2012 – 96с.

2. Безматерных Д.М. Зообентос как индикатор экологического состояния водных экосистем Западной Сибири. - аналит. обзор / Гос. публич. науч.-техн. б-ка Сиб. отд-ния Рос. акад. наук, Ин-т вод. и экол. проблем. – Новосибирск, 2007. – 87с.

3. Иванов Е.С., Бирюков Е.В. Методы экологических исследований. Модуль 1: Изучение животных : учебно-методическое пособие / сост. Е.С. Иванов, Е.В. Бирюкова, В.В. Черная; Ряз. гос. ун-т им. С.А. Есенина. – Рязань, 2009 — 68 с.

4. Штаковский А.В. Школьный экологический мониторинг и оздоровление водных объектов.- Минск, 2003.- Кн.1. 244 с.

5. Наблюдение рек. Пособие для общественного экологического мониторинга. Код доступа: http://yandex.ru/clck/jsredir?from=yandex.ru%3Bsearch%2F%3Bweb%

Приложение

Рис.1 Карта села Новоиушино (Яндекс-карты)

Водосток

Здесь было старое русло

Места взятия проб

3

2

1

Рис.2 Карта пруда, точки отбора проб

Рис.3 Пруд – вид со спутника (Яндекс-карты). Степень зарастания.

Фото 1. Правый берег пруда, точка №1

Фото 2. Запруда. Место сбора – точка №2

Фото 3. Точка сбора №3

Фото 4. Степень зарастания водоёма 1

Фото 5. Площадь зарастания

Фото 6. Заброшенное естественное русло реки

Фото 7. Новое русло при выходе из запруды

Фото 8. Изучение образцов

Фото 9. Сбор материала

Фото 10. Нам потребовался определитель

Фото 11. Прудовик малый

Фото 12. Один из образцов перед определением

Фото 13. Битиния

Фото 14. Плавунец

Фото 15. Беззубка

Фото 16. Личинка подёнки на раковине беззубки

10