Международный школьный научный вестник

Научный журнал для старшеклассников и учителей ISSN 2542-0372

• Авторы
• Научный руководитель
• Файлы
• Литература

Котляров А.В. 1

---

1 г. Муром, Владимирская область, МБОУ «Основная общеобразовательная школа №12», 9 «А» класс

Харитонова М.В. (Муром, МБОУ «Основная общеобразовательная школа №12»)

Статья в формате PDF

0 KB

1. Алексеев С.В. и др. Практикум по экологии – М.: АО МДС, 1996.

2. Бабенко В.Г., Зайцева Е.Ю., Пахневич А.В., Савинов И.А. Биология: материалы к урокам-экскурсиям. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002.

3. Вахромеев И.П. Определитель сосудистых растений Владимирской области. – Владимир, 2002.

4. География Владимирской области: Учебное пособие для учащихся 8 – 9 классов средней школы. – Владиимр: ВИПКРО,1996.

5. Гусева Т.В. и др. как организовать общественный экологический мониторинг / Под ред. М.В. Хотулевой .- СоЭС, 1998.

6. Изучаем водоемы: как исследовать озера и пруды. Вологда: ВГПИ; изд-во «Русь», 1994. – 148 с.

7. Комплексная экологическая практика школьников и студентов. Программы. Методики. Оснащение: Учебно-методическое пособие / под ред. проф. Л.А. Коробейниковой.

8. Мелехова О.П. и др. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учеб. пособие для студентов высших учебных заведений – 2–е изд., испр. – М.: Изд. центр «Академия», 2008.

9. Методы гидрологических исследований: проведение измерений и описание озер: метод. пособие / Сост. Боголюбов А.С. – М.: Экосистема, 1996.

10. Муравьев А.Г. «Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами» – СПб.: АО «Крисмас+», 1998.

11. Чертопруд М.В., Чертопруд Е.С. Краткий определитель беспозвоночных пресных вод центра Европейской России. – М.: Товарищество научных изданий КМК, 2010.

12. Школьный экологический мониторинг: учебно-методическое пособие / Под ред. Т.Я. Ашихминой. – М. :АГАР, 2000.

14. http://www planetarium.ru.

Жизнь человека немыслима без жизненно важного природного ресурса – воды. Одной из важнейших экологически значимых частей экосистем являются озера. Они – источники пресной воды, пищевых продуктов, регуляторы стока и чудесные места отдыха. В настоящее время озера испытывают различные загрязнения, и все возрастающий поток рыболовов и отдыхающих усиливает антропогенную нагрузку на них [4].

В июле 2018 года городская экологическая экспедиция проводила свои исследования в Меленковском районе, где расположено самое чистое озеро Владимирской области Широха. Озеро является памятником природы регионального значения, местом произрастания реликтового растения полушника озерного, занесенного в Красную книгу РФ.

Актуальность выбранной темы определяется необходимостью сохранения и поддержания данного водного объекта.

Гипотеза. В связи с увеличением антропогенного воздействия на озеро, экологическое состояние экосистемы озера изменяется.

Цель исследования: дать оценку современного экологического состояния экосистемы озера Широха Меленковского района.

Задачи:

1) Изучить физико-географические особенности озера.

2) Определить экологический тип водоема.

3) Дать оценку трофических связей озера.

4) Определить качество воды озера по системе сапробности.

5) Определить качество воды озера методом биоиндикации по бентосным организмам.

6) Определить качество воды по физико-химическим показателям.

7) Изучить степень антропогенного воздействия на экосистему озера.

8) Сравнить результаты исследований 2018 года с результатами подобных исследований экспедиции 2012 года. 9) Представить выводы и рекомендации.

Обзор литературы

1.1. Лимнология

Среди поверхностных вод суши озера занимают особое место. Изучением озёр занимается наука лимнология (озёроведение). Озёра – это своеобразные водные природные комплексы, резко отличающиеся от окружающих природных комплексов суши. Являясь составной частью природных ландшафтов Земли, озёра оказывают заметное влияние на географическую оболочку. Они являются накопителями атмосферной влаги, регулируют водный режим рек, пополняют запасы подземных вод, создают озёрный тип климата. Озёра являются средой обитания определённых видов растений и животных.

1.2. Характеристика экологических типов водоемов

Развитие организмов в водоемах определяется условиями среды: прозрачностью воды содержанием биогенных элементов (прежде всего азота и фосфора), концентрацией кислорода, температурным режимом, величинами рН и др. Поэтому по количеству и видовому составу организмов, интенсивности продукционных и деструкционных процессов можно определить тип водоема. Развитие водной растительности тесно связано с гидрологическими особенностями водоема, размерами и морфометрией котловины, химическим составом вод, характером и распределением донных отложений и рядом других факторов.

По общепринятой классификации стоячие водоемы делятся на ацидотрофные, дистрофные, олиготрофные, мезотрофные и эвтрофные (Приложение 2). Кроме того имеется ряд переходных стадий [8].

1.3. Трофность и сапробность как показатели экологического состояния водоёма.

Важным гидрологическим показателем качества воды в озерах и прудах является ее трофность, понимаемая как количество органических веществ, накопленных в процессе фотосинтеза в условиях наличия биогенных элементов (азот, фосфор, калий).

По характеру содержания питательных веществ озера делятся на четыре основные группы: олиготрофные – глубокие озера с низкой биологической продуктивностью; вода прозрачная и насыщена кислородом, гуминовых веществ очень мало, донные отложения бедны органикой; мезотрофные – озера с умеренным количеством питательных веществ, характеризуются чистой и прозрачной водой, хорошо развитым планктоном, сравнительно разнообразной донной фауной; эвтрофные – обычно неглубокие озера богаты питательными веществами, планктоном; вода малопрозрачная, с резким кислородным и температурным расслоением, на дне развиты процессы гниения; дистрофные – часто заболоченные неглубокие озера бедные кислородом и питательными веществами для организмов, вода слабо минерализована, отличается повышенной кислотностью, малой прозрачностью.

Сапробность – это комплекс физиологических свойств данного организма, обуславливающий его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ, с той или иной степенью загрязнения. Водоемы, загрязненные органическими веществами, как и организмы, способные жить в них, называют сапробными. По степени загрязненности вод органическими веществами водоемы классифицируют на: полисапробные – органических веществ много, кислорода нет; мезосапробные – неразложившиеся белки отсутствуют, зато присутствуют сероводород, диоксид углерода и кислород, так как происходит минерализация органических веществ; o альфа-мезосапробные – вода умеренно загрязнена органическими веществами, есть аммиак и аминосоединения, кислорода мало; o бета-мезосапробные – органических загрязнителей мало; кроме аммиака, есть продукты его окисления много кислорода; олигосапробные – практически нет растворенных органических веществ, кислорода много, вода чистая. Трофность и сапробность находятся во взаимосвязи с видовым составом и численностью обитателей водоема. Поэтому главная идея биомониторинга состоит в том, что гидробионты отражают сложившиеся в водоеме условия среды [13].

1.4. Биоиндикация

Биоиндикация – обнаружение и определение экологически значимых природных и антропогенных нагрузок на основе реакций на них живых организмов непосредственно в среде их обитания. Этот метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по встрече, отсутствию, особенностям развития организмов-биоиндикаторов. Видовой состав и численность обитателей водоема зависят от свойств воды.

1.5. Показатели качества природной воды.

Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования; при этом показатели качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды. Среди нормативов качества воды устанавливаются лимитирующие показатели вредности – органолептические, санитарно-токсикологические или общесанитарные.

1.6. Антропогенное воздействие на природу.

Антропогенная нагрузка – степень воздействия человека, его деятельности на природу. Она включает: использование ресурсов популяций, входящих в экосистемы (охота, рыбная ловля, заготовка лекарственных растений, рубка деревьев), выпас скота, рекреационное воздействие (сброс в водоемы промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов, выпадение из атмосферы взвешенных твердых веществ или кислотных дождей) и др. Если антропогенная нагрузка изменяется год от года, то она может быть причиной изменения экосистем. При рациональном природопользовании антропогенная нагрузка регулируются с помощью экологического нормирования до уровня, который безопасен для экосистем.

2. Основная часть

Исследования проводились с 10 по 13 июля 2018 года.

Район исследования: озеро Широха Меленковский район Владимирская область.

Объект исследования: экосистема озера Широха.

2.1. Методика определения экологического типа водоема.

В основе данного метода лежит определение признаков, характеризующих принадлежность водоема к конкретному экологическому типу: размеры и глубина котловины озера, характер прибрежных грунтов, цвет и прозрачность воды, содержание кислорода в воде, кислотность и жесткость воды. В ходе исследования водоема эти признаки определяются и на основании таблицы «Определение экологического типа водоема» (Приложение №2) определяют экологический тип данного водоема.

2.2. Оценка трофических связей в озере

По степени трофности выделяют 4 типа водоемов, которую обозначают цифрами: ацидотрофные – 0; олиготрофные – 2; мезотрофные – 3; эвтрофные – 4 [8]. Видам, свойственным тому или иному типу водоема присваивают соответствующий номер: 1 – растения дистрофного, 2 – олиготрофного, 3 – мезотрофного и 4 – эвтрофного типа водоема. Частоту встречаемости учитывают по девятибалльной шестиступенчатой шкале частот со следующими значениями: 1–очень редко, 2– редко, 3– нередко, 5 –часто, 7 – очень часто, 9– масса. Для определения трофности и загрязненности воды использовали показатели частоты встречаемости и обилия каждого вид.

В протокол вносятся названия всех определенных индикаторных видов водных растений и, учитывая частоту их встречаемости, производят расчет суммарной трофности водоема.

2.3. Методы определения качества воды озера

2.3.1. Определение качества воды через исследование сапробности водоёма по высшим водным растениям-индикаторам.

На каждой исследуемой площадке отмечается наличие и обилие макрофитов – индикаторов сапробности. Индекс сапробности вычисляется по формуле Пантле – Букка.

,

где s – индикаторная значимость вида по сапробности; n – относительное количество особей вида (обилие вида), которое оценивается следующим образом: случайные находки приняты за 1, частая встречаемость – 3 и массовое развитие – 5.

Значения индекса Пантле – Букка для водоёмов с разной степенью сапробности

2.3.2. Метод биоиндикации – качественной оценки воды по бентосным организмам по методике Московского института пресноводных аквакультур.

Этапы:

1) Отобрать грунт со дна водоема, отобранный грунт промыть до полного просветления промывных вод. Оставшийся материал перенести в кювету.

2) Провести разборку бентоса.

3) Определить индикаторную значимость животных-индикаторов, пользуясь таблицей.

4) Найти суммарную значимость и по большей величине определить класс чистоты воды.

5) Результаты исследований оформляют в виде таблицы.

Согласно данному методу воду делят на 6 классов. Первый класс относится к очень чистым водам. Шестой класс качества – к очень грязным, полным отсутствием донных макробеспозвоночных.

2.3.3. Методы исследования физико-химических показателей качества воды (Муравьев А.Г. Руководство по определению качества воды полевыми методами. –СПб.: Крисмас,1996)

2.4. Степень оценки антропогенных воздействий на экосистему озера

Степень оценки антропогенных воздействий на экосистему озера проводилась по методике проведения комплексного маршрутного учета антропогенных воздействий на местность А.С. Боголюбова, 2000.

3. Результаты исследования

3.1. Физико-географическая характеристика озера Широха

Площадь озера 18,3 га, глубина достигает до 8 м. Длина озера около 600 м, ширина 400 м. Вокруг ООПТ выделяется охранная зона 1000 м, площадью 511,7 га. Озеро ледникового происхождения, расположено в заметном понижении рельефа, берега пологие, с восточной стороны местами заболочены. Подходы к озеру легкодоступные. Грунты берегов и дна песчаные, местами заиленные. Глубина воды составила – 3,2 м +3 м ила. Прозрачность – 1,85 м. С западной стороны озера проходит лесная грунтовая дорога, с южной и восточной – грунтовые дорожки и тропинки. Озеро закрытое, в юго-западной части расположен небольшой остров. Широха считается самым чистым озером Владимирской области. Озеро очень живописное, является местом массового отдыха населения. Отмечено обмеление озера.

3.2. Признаки, характеризующие экологический тип водоема

Котловина озера небольшая (18,3 га),

Глубина воды – 3,2 м +3 м ила

Прибрежные грунты – пески, ил

Прозрачность воды – составляет 1,85 м

Кислотность, рН – 6,4

Растворенный кислород – 7,4 мг О2/дм3

Жесткость воды – 0,20 гр.

Сопоставив полученные результаты с признаками, определяющими экологический тип водоема (Приложение 2), делаем вывод, что в настоящее время экологический тип озера определяется как промежуточный между олиготрофным и мезотрофным типами.

3.3. Результаты исследования трофности

В ходе исследования трофических связей озера выявлено 11 индикаторных видов растений разной трофности, относящихся к 4 типам водоемов. Общая суммарная трофность водоема составила ∑(3) / ∑(2) = 2,5, что соответствует промежуточному типу между олиготрофным и мезотрофным типами.

3.4. Результаты расчета сапробности озера по высшим водным растениям-индикаторам

Площадка №1:

(3∙1,7 +1,4 + 2∙1,0) : (2+3+1) =1,41.

Площадка №2: 1,7 : 1 =1,7.

Площадка №3: 1,7 : 1 =1,7.

Преобладающий показатель сапробности исследуемых участков озера соответствует бетамезосапробной зоне – 2 класс качества воды.

3.5. Результаты качественной оценки воды по бентосным организмам по методике Московского института пресноводных аквакультур

В ходе работы было заложено 3 участка для взятия проб грунта со дна водоема (участки расположены в местах наиболее удобных подходов к озеру).

В ходе исследования было выявлено 6 индикаторных видов, два из которых являются показателем загрязненной воды. Суммарная значимость индикаторных таксонов показывает, что вода на всех исследуемых участках озера относится к 3 классу качества, т.е. вода удовлетворительно чистая

3.6. Результаты исследования физико-химических показателей воды

Для оценки качества воды было выбрано 3 исследовательских участка.

Данные результаты соответствуют значениям водородного показателя характерного для воды озер.

Для получения более точных результатов физико-химических показателей анализ воды был отправлен в ФФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии во Владимирской области» в округе Муром. Все определяемые ингредиенты ниже ПДК.

Результаты санитарно-химического исследования воды озера Широха

3.7. Результаты комплексного маршрутного учета антропогенных воздействий на местность

Маршрут замкнутый, протяженность 1900 км, ширина 10 м, время прохождения 2 часа 10 минут.

Основными источниками антропогенного воздействия на водоохраною зону озера являются: лесная дорога, по которой ездит автотранспорт, противопожарный ров, протянувшиеся почти по всему периметру озера, а также стоянки отдыхающих. Несмотря на наличие организованного места складирования мусора, отмечены случаи его распространения, а также кострища разных диаметров, раненые, поваленные и спиленные деревья.

3.8. Результаты сравнительного анализа исследования экологического состояния экосистемы озера экспедиций 2012 и 2018 годов

В северо-западной части обнаружен мох сфагнум, свидетельствующий о заболачивании данной части водоема. Вычислен коэффициент Жаккара (коэффициент флористической общности), определяемый как число видов, общих для двух площадок, выраженное в процентах от общего числа видов:

Кj= 6/ (6+11–6) 100 %= 54,5 %.

Выводы

1. Изучены физико-географические особенности озера.

2. Экологический тип озера определен как промежуточный между олиготрофным и мезотрофным типами.

3. Общая суммарная трофность водоема составила ∑(3) / ∑(2) = 2,5 , что так же соответствует промежуточному типу между олиготрофным и мезотрофным типами.

4. Показатель сапробности исследуемых участков озера соответствует бетамезосапробной зоне – 2 класс качества воды.

5. По результатам качественной оценки воды по бентосным организмам по методике Московского института пресноводных аквакультур вода озера относится к 3 классу качества, т.е. вода удовлетворительно чистая.

6. Вода в озере слабокислая (рН=6,4), что соответствует кислотности озер. Все физико-химические показатели ниже ПДК.

7. Озеро испытывает высокую антропогенную нагрузку.

8. Сравнительный анализ результатов экспедиций 2012 и 2018 годов показывает, что экологический тип озера характеризуется как промежуточный между олиготрофным и мезотрофным типами; произошло небольшое увеличение общей суммарной трофности с 2,4 до 2,5; класс качества воды, определяемый по бентосным беспозвоночным, сменился со 2 класса (вода чистая) на 3 класс (вода удовлетворительно чистая); физико-химические параметры воды не изменились; возросла антропогенная нагрузка на озеро – в 16 раз увеличилась плотность точечных объектов на квадратный метр, в 2,3 раза возросла степень загрязнения бытовыми отходам.

9. В целом современное экологическое состояние экосистемы озера находится в удовлетворительном состоянии, но под воздействие возрастающей антропогенной нагрузки он ухудшается. Гипотеза подтвердилась.

Рекомендации

Озеро Широха представляет большую природную ценность. На озере произрастает реликтовое растение – полушник озерный, занесенный в Красную книгу РФ. В озере чистая вода и это привлекает на него большое число туристов и отдыхающих. Поэтому необходимо:

1. Информировать население о правилах пользования и режиме охраны озера.

2. Регулярно осуществлять визуальный и следовой контроль за качеством воды озера и прилегающей территории.

3. По возможности уменьшить количество автотранспорта.

4. Продолжить дальнейшее исследование экологического состояния экосистемы озера.

Приложение 1

Карта района исследования

Приложение 2

Определение экологического типа водоема

Приложение 3

Озеро Широха

Библиографическая ссылка