Оценка качества воды пресного водоема (река Рассыпная) методом биоиндикации.

Ростовская область

Песчанокопский район

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

Рассыпянская средняя общеобразовательная школа

Исследовательская работа

«Оценка качества воды пресного водоема (река Рассыпная) методом биоиндикации»

Автор: Мурка Анастасия,

учащаяся 9 класса МБОУ РСОШ №38

Руководители: Телятник Е.П.,

учитель биологии и химии МБОУ РСОШ №38

2018 г.

Содержание

I. Введение………………………………………………………. стр. 3

1.1. Вступление/актуальность…………………………………... 3

1.2. Цель …………………………………………………………. 3

1.3. Объект исследования……………………………………….. 3

1.4. Методики исследования…………………………………….. 3

II. Исследовательская деятельность………………………… 4

2.1. Из истории образования реки. 4

2.2. Биоиндикация как метод исследования экосистем……………………………………. ……………………. 4

2.3. Методика оценки состояния воды по индексу Майера……………………………………………………………... 6

2.4. Взятие проб гидробионтов…………………………………... 7

2.5. Определение видового состава гидробионтов……………… 11

2.6. Оценка качества воды реки …… 11

III. Выводы……………………………………………………….. 13

3.1. Рекомендации……………………………………………….. 13

3.2. Предложения по сбережению воды……………………….. 13

IV. Заключение……………………………………………………. 15

V. Список использованной литературы……………………... 16

VI. Приложения…………………………………………………. 17

1. Введение

1.1. Вступление

…Вода! У тебя нет ни вкуса,

ни цвета, ни запаха, тебя

невозможно описать, тобой

наслаждаются, не ведая, что

ты есть. Ты – сама жизнь…

Антуан де Сент-Экзюпери

Речная вода – исток жизни, чуткий и надежный индикатор состояния природы, человеческого благоразумия. Без нее немыслима жизнь. Вода к тому же наиболее распространенное и ценное «ископаемое» нашей планеты. Без воды жизнь природы, в том числе и человека, невозможна. Если без пищи человек может жить больше месяца, то без воды он не может обойтись и трех дней. Даже нетребовательный верблюд не может прожить без воды больше восьми дней. Реки не только приносят радость рыболовам, туристам и отдыхающим – они дают нам воду для питья и орошения, служат источниками хозяйственно-бытового водоснабжения, вырабатывают значительную часть электроэнергии. Огромна их роль в деле освоения новых земель, в формировании сети городского и сельского расселения. Именно на реках еще на заре истории человечества появилась и стала развиваться хозяйственная деятельность. С давних пор на реках России велись гидротехнические работы. Сначала на малых, а затем и более крупных реках создавались водохранилища, устанавливались механические водоподъемники – водозаборы. В настоящее время на Земле почти не осталось неизученных и неосвоенных рек.

На большинстве рек созданы водоемы для промышленного и бытового водоснабжения, орошения полей.

Каждая река, даже самая малая, занимает свое и очень важное место в природном балансе, от каждой есть польза для окружающей среды, для человека.

Покрывая густой сетью сушу, где формируются ресурсы поверхностных вод, реки непосредственно связаны с природной средой местности, реки являются как бы выражением живого синтеза всей совокупности физико-географических условий: климата, почв, рельефа, геологического строения.

Любое изменение этих условий сказывается на характере водного питания и на водном режиме, эрозионных процессах, на развитии русла и долины реки.

Одновременно реки сами влияют на состояние природной среды, придают уникальность ландшафтам, поддерживают в них устойчивое равновесие, перераспределяют влагу. От суммарной водности и количества воды в реках зависят процессы их самоочищения.

При значительных технических воздействиях происходят изменения в жизнедеятельности речных сообществ растений, бактерий, беспозвоночных, рыб.

Вначале они проявляются в ухудшении качества воды (что незамедлительно отражается на растительном и животном мире), а затем обусловливают деградацию рек.

Вода относится к неисчерпаемым ресурсам, однако перед человечеством встает угроза водного дефицита. Почему? Нас, людей, стало больше, поэтому значительно возросло водопотребление: для обеспечения коммунального и промышленного водоснабжения во всем мире расходуется почти 600 куб. км пресной воды. Из них только 150 куб.км воды расходуется безвозвратно, а остальная, загрязненная сточная вода поступает обратно в реки и водоемы, отравляя, делая непригодными для человека и жизни. Именно поэтому в настоящее время особенно актуальна проблема сохранения водных ресурсов.
Водный кризис угрожает обществу не потому, что на земле не хватает воды, а потому что человек при современной организации промышленного производства, а также своей непродуманной деятельностью портит огромные количества чистой природной воды. В связи с вышесказанным проблема оценки качества воды очень актуальна.
1.2. Целью работы являлась оценка качества речной воды с помощью метода биоиндикации. Этот метод основан на определении степени чистоты воды с помощью обитающих в ней гидробионтов (организмов, обитающих в водной среде).

Объект исследования: река Рассыпная в селе Рассыпное Песчанокопского района Ростовской области.

1.4. Методики исследования:

-Измерение

-Наблюдение

-Съемка местности

-Исследование

1. Исследовательская деятельность

2.1. Характеристика реки

Река Рассыпная протекает в Ставропольском крае, по территории Ростовской области, Республики Калмыкии, Краснодара.

Село Рассыпное, река Рассыпная

Река Рассыпная является притоком Егорлыка и впадает со стороны левого берега на 130 километре от ее истока, который находится на северо-восточном склоне горы Стрижамент, в 2-х тысячах метрах от станицы Новоекатериновская. Водоем имеет протяженность 448 километров, и ее извилистый путь пролегает по северу района, западу Калмыкии и югу Ростовской области. Попадает в Пролетарское водохранилище недалеко от села Новый Маныч. Вообще на этом водоеме построено три водохранилища и одна ГЭС.

Степная река Рассыпная несет свои воды неторопливо, также как другие притоки Егорлыка: Меклета, Татарка, Калалы. Длина данного водного объекта составляет 62 тысячи метров, площадь водосборного бассейна 1210 квадратных километров. По левому берегу впадает Большая Меклета. Из истории известно, что раньше река была судоходной. О реке Рассыпной упоминалось в статье кандидата исторических наук С.И. Анохина в Российском историческом журнале «Родина», описывая маршрут руссов –мореходов, он писал: «Поднимаясь по реке Ея, русы из истоков ее верхнего правого притока отправляли суда в реку Средний Егорлык или от истока самой Еи- в реки Рассыпную и Калалы» .

2. 2. Биоиндикация как метод исследования экосистем

О возможности использования живых организмов в качестве показателей определенных природных условий писали еще ученые Древнего Рима и Греции. В трудах М.В. Ломоносова и А.Н. Радищева есть упоминания о растениях-указателях особенностей почв, горных пород, подземных вод.
По современным представлениям биоиндикаторы — организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация — метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов — биоиндикаторов.
Биоиндикационные исследования подразделяются на два уровня: видовой и биоценотический. Видовой уровень включает в себя констатацию присутствия организма, учет частоты его встречаемости, изучение его анатомо-морфологических, физиолого-биохимических свойств. При биоценотическом мониторинге учитываются различные показатели разнообразия видов, продуктивность данного сообщества.
Существуют различные виды биоиндикации. Если одна и та же реакция вызывается различными факторами, то говорят о неспецифической биоиндикации. Если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о специфической биоиндикации. Например, лишайники и хвойные деревья могут характеризовать чистоту воздуха и наличие промышленных загрязнений в местах их произрастания. Видовой состав животных и низших растений, обитающих в почвах, является специфическим для различных почвенных комплексов, поэтому изменения этих группировок и численности видов в них могут свидетельствовать о загрязнении почв химическими веществами или изменении структуры почв под влиянием хозяйственной деятельности.
Методы биоиндикации подразделяются на два вида: регистрирующая биоиндикация и биоиндикация по аккумуляции. Регистрирующая биоиндикация позволяет судить о воздействии факторов среды по состоянию особей вида или популяции, а биоиндикация по аккумуляции использует свойство растений и животных накапливать те или иные химические вещества (например, содержание свинца в печени рыб, находящихся на конце пищевой цепочки, может достигать 100-300 ПДК). В соответствии с этими методами различают регистрирующие и накапливающие индикаторы. Регистрирующие индикаторы реагируют на изменения состояния окружающей среды изменением численности, фенооблика, повреждением тканей, соматическими проявлениями (в том числе уродливостью), изменением скорости роста и другими хорошо заметными признаками. В качестве примера регистрирующих биоиндикаторов не всегда возможно установить причины изменений, то есть факторы, определявшие численность, распространение, конечный облик или форму биоиндикатора. Это один из основных недостатков биоиндикации, поскольку наблюдаемый эффект может порождаться разными причинами или их комплексом.
Накапливающие индикаторы концентрируют загрязняющие вещества в своих тканях, определенных органах и частях тела, которые в последующем используются для выяснения степени загрязнения окружающей среды при помощи химического анализа.
Какой бы современной ни была аппаратура для контроля загрязнения и определения вредных примесей в окружающей среде, она не может сравниться со сложно устроенным «живым прибором». Правда, у живых приборов есть серьезный недостаток — они не могут установить концентрацию какого-либо вещества в многокомпонентной смеси, реагируя сразу на весь комплекс веществ. В то же время физические и химические методы дают количественные и качественные характеристики фактора, но позволяют лишь косвенно судить о его биологическом действии.

С помощью биоиндикаторов можно получить информацию о биологических последствиях и сделать только косвенные выводы об особенностях самого фактора. Методы биоиндикации, позволяющие изучать влияние техногенных загрязнителей на растительные и животные организмы являются наиболее доступными. Биоиндикация основана на тесной взаимосвязи живых организмов с условиями среды, в которой они обитают. Изменения этих условий, например повышение солености или рН воды может привести к исчезновению определенных видов организмов, наиболее чувствительных к этим показателям и появлению других, для которых такая среда будет оптимальной.
Существуют разные биологические индикаторы. О наличии некоторых загрязнителей можно судить по внешним признакам растений и животных. Благодаря «памяти» этих организмов, можно узнать и о роли тех факторов, которые в настоящее время уже не действуют. По высоте некоторых растений можно судить о концентрации солей в воде.

Так, например, тростник может достигать высоты 4 м, но если содержание солей в воде высокое — это растение не вырастет более чем на 0,5м.
Вода — самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества — соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород, сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения. Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая вода — дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л). Воду, содержащую до 0,1% растворенных веществ, принято называть пресной, от 0,1 до 5% — минерализованной, свыше 5% — соленой.

2.3. Методика оценки состояния водоема по индексу Майера

Для оценки состояния водоема мною использовался индекс Майера, применяемый для любых типов водоемов.

Индекс Майера — наиболее простая методика биоиндикации, при которой не нужно определять беспозвоночных с точностью до вида. В ней используется принцип приуроченности различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности. Организмы — индикаторы отнесены к одному из трех разделов: 1 — обитатели чистой воды, 2 — организмы средней чувствительности, 3 — обитатели загрязненных водоемов.

Для расчета индекса необходимо количество обнаруженных групп из первой графы таблицы умножить на 3, количество групп из второй – на 2, из третьей – на 1. Получившиеся цифры складывают (X·3+Y·2+Z·1). Значение суммы и характеризует степень загрязненности водоема:

- более 22 – вода относится к 1 классу качества (водоем очень чистый)

- 17-21 – 2 класс качества (водоем чистый)

- 11-16 – 3 класс качества (умеренно-загрязненный водоем)

- менее 11 – 4 класс качества (водоем грязный)

2.4. Взятие проб гидробионтов

В апреле, мае 2018 года было совершено несколько экскурсий на реку Рассыпянка с целью определения состава гидробионтов для оценки качества воды. Было выбрано 5 участков площадью ориентировочно 3x3 метров. Пробы гидробионтов отбирались с помощью сачка, пластикового стакана с отверстиями. При отборе проб сачком я производила движения, похожие на движения косы при кошении травы, причем вела сачок против течения, проводила им ближе ко дну, по зарослям водной растительности. После каждого взмаха сачок вынимала, и пойманные организмы вытряхивала в тазик.

Оборудование:

- Сачок складной (25-30 см) для отлова водных животных

- Стакан пластиковый с отверстиями (16 отверстий по 2 мм)

- Стакан пластиковый с отверстиями (4 отверстия по 8 мм)

- Пинцет

- Пипетки

- Лупа

- пластиковые контейнеры

- Карточки-определители водных беспозвоночных

- Карточка «Расчет индекса Майера»

Пластиковый таз, ведро

«Атлас-определитель беспозвоночных»

Лупа со стаканом

Проба №1

Место исследования: правый берег реки

Место исследования на фото (приложение 1)

Найденные пробионты:

- Прудовик – обитатель загрязненного водоема (приложение 4)

- Моллюски(катушки) – организмы средней чувствительности (приложение 4)

- Речной рак - организмы средней чувствительности (приложение 3)

- Личинки поденок – обитатели чистых вод (приложение 2)

- Двустворчатые моллюски – обитатели чистых вод (приложение 5)

Расчет уровня загрязнения по индексу Майера:

3·2+2·2+1·1=11 – водоем относится к 3 классу воды – водоем умеренно-загрязненный.

Проба №2

Место исследования: левый берег реки

Найденные пробионты:

- Моллюски (катушки) – организмы средней чувствительности

- Личинки поденок – обитатели чистых вод

- Личинки ручейников – обитатели чистых вод

- Прудовик – обитатель загрязненного водоема

- Моллюски (живородки) – организмы средней чувствительности

- Личинки комаров – долгоножек – организмы средней чувствительности

Расчет уровня загрязнения по индексу Майера:

3·2+2·3+1·1=13 – водоем относится к 3 классу воды – водоем умеренно - загрязненный

Проба №3

Место исследования: левая сторона реки у моста

Найденные пробионты:

- Моллюски (катушки) – организмы средней чувствительности

- Личинки поденок – обитатели чистых вод

- Двустворсатые моллюски – обитатели чистых вод

- Речной рак – организмы средней чувствительности

- Личинки комаров – долгоножек – организмы средней чувствительности

Расчет уровня загрязнения по индексу Майера:

3·2+2·3+1·0=12 – водоем относится к 3 классу воды – водоем умеренно - загрязненный

Проба №4

Место исследования: правая сторона реки у моста

Найденные пробионты:

- Моллюски (катушки) – организмы средней чувствительности

- Личинки веснянок – обитатели чистых вод

- Личинки ручейников – обитатели чистых вод

- Личинки комаров – долгоножек – организмы средней чувствительности

- Личинки поденок - обитатель чистых вод

-Прудовик - обитатель загрязненного водоема

Расчет уровня загрязнения по индексу Майера:

3·3+2·3+1·1=16 – водоем относится к 3 классу воды – водоем умеренно - загрязненный

Проба №5

Место исследования: правая сторона реки у дорожного кафе

Найденные пробионты:

- Моллюски (катушки) – организмы средней чувствительности

- Пиявки – обитатель загрязненного водоема

- Прудовик – обитатель загрязненного водоема

- Личинки ручейников – обитатели чистых вод

- Моллюски (живородки) – организмы средней чувствительности

- Личинки комаров – долгоножек – организмы средней чувствительности

- Личинки вислокрылок - обитатель чистых вод

Расчет уровня загрязнения по индексу Майера:

3·2+2·3+1·2=13 – водоем относится к 3 классу воды – водоем умеренно-загрязненный

2.5. Определение видового состава организмов

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

2.6. Оценка качества воды реки Рассыпная

СРЕДНЯЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ (11+13+12+16+13): 5= 13 – 3 класс качества воды (умеренно-загрязненный водоем)

III. Выводы

• Мной освоен и применен на практике метод биоиндикации;

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

• вода в реке 3-го класса качества, водоем является мезосапробным, т. е. слабозагрязненным;

3.1. Рекомендации:

• Произвести очистку реки

• Обратиться к администрации с просьбой установить контейнеры для
  сбора мусора.

• Провести в школе среди ребят основного звена конкурс рисунков
  "Обитатели нашей реки".

3.2. Предложения по сбережению воды

Вода – бесценный дар природы!

Нам без нее ведь не прожить.

Давайте, люди, экономить воду,

Иначе жизни на Земле не быть!

Д. Дубенский

• Строгий контроль за соблюдением режима хозяйственной деятельности в пределах водоохранных зон;

• активное экологическое просвещение населения с привлечением работников культуры (возможно проведение конкурсов, викторин по водоохранной тематике);

в быту:

• установка счетчиков, контролирующих расход воды;

• своевременный ремонт кранов, сливных бачков;

• при выборе смесителей предпочтение отдавать рычаговым;

• принимать душ, а не ванну;

• в душе использовать экономичный рассеиватель с меньшим диаметром отверстий; уменьшить напор воды;

• изменить привычки – при умывании выключать воду, когда намыливаешь руки. А чтобы не откручивать кран мыльными руками надо установить краны с детекторами движения, которые автоматически перекрывают воду, как только убираешь руки. С таким краном и чистка зубов получится экономнее;

• в жаркие дни держать в холодильнике воду для питья, а не пускать ее из крана до тех пор, пока она не станет холодной;

• не размораживать продукты под струей воды;

на производстве:

• строительство водоочистных сооружений;

• внедрение систем оборотного водоснабжения.

IV. Заключение

При помощи методов биоиндикации, в том числе методики нахождения индекса Майера мной была определена степень загрязненности реки. В отборе проб гидробионтов мне помогали учащиеся нашей школы.

Высказанная мной гипотеза о том, что вода в реке умеренно загрязненная, подтвердилась. При должной очистке и уходе река может быть использована в рекреационных целях, то есть для отдыха людей.

V. Список использованной литературы

• Р. Д. Хабибуллин, Л. А. Хабибуллина, Ф. Ф. Крылов. Летняя экологическая работа со школьниками: Пособие для учителей и руководителей кружков. –Н. Новгород, Изд. Ю. А. Николаева, 2000, 172 с.

• Научно-методический журнал ОО «ВООП» «Экология в школе (до и после)» №2, 2009 г.

• Т.А. Попова «Экология в школе. Мониторинг природной среды», М.: творческий центр «Сфера», 2005 г.

• Школьный экологический мониторинг. Под ред. Ашихминой Т.Я., изд-во «Агар», 1999 г.

• Практикум по экологии. С.В. Алексеев, Н.В. Груздева, А.Г. Муравьев, Э.В. Гущина. Учебное пособие.  АО МДС, 1966 г.

• Алексеев С.В. Экологический практикум школьника / С.В. Алексеев, Н.В. Груздева, Э.В. Гущина. – Самара.: ИД «Федоров», 2005. – 304 с.

• Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг: учебно-методическое пособие /Т.Я. Ашихмина – М.: Агар, Рандеву –АМ, 2000. - 400с.

• Власов Б.П. Использование высших водных растений для оценки и контроля за состоянием водной среды: метод. рекомендации / Б.П. Власов, – Мн.: БГУ, 2002. -84 с.

• Вронский В.А. Прикладная экология / В.А. Вронский – Ростов - на Дону: Феникс,1996.- 512 с.

• Козлов М.А. Школьный атлас-определитель беспозвоночных животных/– М.А. Козлов. – М.: Просвещение, 1991. – 207 с.

• Экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие. Изд. 3-е, испр. и доп. / Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Академический Проект, 2006. —416 с.

• Ресурсы интернета

Приложение 1

Приложение 2

Личинка поденки

Приложение 3 Речной рак

Приложение 4 Моллюски (катушка и прудовик)

Приложение 5 Двустворчатый моллюск (беззубка)