Исследование количественного разнообразия макрозообентоса как способ оценки экологической обстановки водоема
 Скачать 52.45 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации МБОУ СОШ г. Южно-Сахалинска Гимназия №1 им. А.С. Пушкина Областная экологическая школа «Зелёный остров» Научно-исследовательская работа Тема: Исследование количественного разнообразия макрозообентоса как способ оценки экологической обстановки водоема Выполнил: ученик 9 «О» класса Гончаров Антон Научный руководитель: Копылова Анна Евгеньевна Южно-Сахалинск 2014г. Содержание
Введение Среди множества островов нашей планеты есть один, неповторимый по своей красоте и природе, омываемый Охотским и Японским морями – это остров Сахалин. Но стремительное развитие всех отраслей промышленности, энергетики, транспорта, увеличение численности населения и урбанизация привели к определенным изменениям окружающей среды нашего острова, в том числе и неблагоприятным. 2.1. Обоснование темы работы Обоснованность выбора темы исследования заключается в том, что пресные водоемы Сахалинской области, в частности – реки, являются не только основой водных ресурсов, используемых для различных промышленных целей, но также это излюбленные места для отдыха областных жителей и гостей островного края. В качестве инстумента своего исследования я выбрал метод - Биоиндикации. Биоиндикация— это оценка состояния среды с помощью живых объектов. В качестве биотических параметров можно использовать практически любых гидробионтов: Эвзоомикробентос, Микробентос, Мейбентос, Макрозообентос. Но выбор пал на Макрозообентос, так как является более всего изученным. Кроме того, основными представителями этой группы являются личинки насекомых, которые обладают повышенной чувствительностью к токсическим воздействиям и другим изменениям среды. Макрозообентос является очень удобным объектом для изучения потому, что для отлова макрозообентоса требуется только самое простейшее оборудование и его представителей можно поймать практически в любом водоеме . 1 Подобные исследования проводились Ульяновской области и в Алтайском крае, однако в настоящее время нам не известны работы об изучении степени влияния антропогенных факторов на водные бассейны юга Сахалина через исследования количественного многообразия донных обитателей. 2.2. Общая характеристика экологической обстановки России Россия, где на сохранившиеся сплошные массивы ненарушенных экосистем приходится почти 65% площади страны (11 млн. км2), имеет ключевое значение для глобальной экодинамики. Вместе с некоторыми прилегающими территориями этот массив образует крупнейший в мире Северный Евразийский центр стабилизации окружающей среды, значение которого для восстановления биосферы Земли будет все больше возрастать. Однако 15% территории России (по площади больше, чем Западная и Центральная Европа, вместе взятые), на которой сосредоточена основная часть населения и производства, находится в неудовлетворительном экологическом состоянии, экологическая безопасность здесь не гарантирована. При этом удельные показатели негативных воздействий на окружающую среду в расчете на душу населения и единицу валового внутреннего продукта в России являются одними из самых высоких в мире. Превышение допустимых концентраций вредных веществ отмечается в атмосферном воздухе 185 городов и промышленных центров с населением свыше 61 млн. человек (40% всего населения страны). Случаи пятикратного превышения предельно допустимых концентраций загрязнителей воздуха отмечены более чем в 120 городах. Основными источниками загрязнения воздуха по прежнему являются предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, строительной индустрии, энергетики, целлюлозно-бумажной промышленности, а также автотранспорт.2 2.3. Объект исследования Предположительно, объектом исследований были выбраны ручейники, веснянки, поденки, потому, что они обитают по всей акватории Сахалинских рек. На их примере легко можно проследить реакцию на изменяющиеся условия среды. Роль макро зообентоса в экосистеме – существенна, ведь они играют значительную роль в процессах самоочищения водоемов, переработки и переноса органического вещества в водных экосистемах.3 2.4. Цель работы Цель работы – выявить способ оценки экологической обстановки рек Сахалинской области, на примере рек, протекающих в южной части острова. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
2.5. Гипотеза Перед тем, как приступать к сбору информации для аналитической работы, можно сделать предположение о возможном исходе исследования. И так, гипотеза заключается в том, что исследование видового разнообразия макрозообентоса, может являться способом оценки экологической обстановки реки, который предположительно, себя оправдает. 2.6. Актуальность Актуальность заключается в том, что в процессе исследования происходит установление реакции организмов на изменяющиеся условия среды. Следовательно, появляется возможность, во-первых, дать оценку степени изменения среды, во-вторых, зная направленность изменений разработать мероприятия по снижению негативного воздействия. 2.7. Общие сведения экологической обстановки Сахалинской области Охрана и мониторинг окружающей среды – важнейшие задачи, стоящие перед экологами Сахалинской области. В слежении нуждаются не только водоемы нашего острова, а также вся экосистема в целом. Что же касается выбросов в атмосферу, то в крупнейших городах Сахалина, предельно допустимая концентрация опасных веществ выше нормы. Например, г. Александровск-Сахалинский – сажа – 1,2 ПДК; г. Корсаков – взвешенные вещества – 3,1 ПДК; сажа – 2,3 ПДК; п/р. Новоалександровск – взвешенные вещества – 1,5 ПДК; сажа – 2,0 ПДК; диоксид азота – 2,6 ПДК; г. Оха – диоксид азота –1,4 ПДК; г. Южно-Сахалинск – сажа -3,5 ПДК; диоксид азота – 2,7 ПДК; оксид азота – 1,3 ПДК; взвешенные вещества – 1,3 ПДК; бензапирен – 3,8 ПДК. формальдегид – 6 ПДК, кроме того, Южно-Сахалинск входит в десятку самых грязных городов России. Реки Сахалина относятся к бассейнам Охотского моря, Татарского пролива и Амурского лимана, реки Курильских островов к бассейнам Охотского моря и Тихого океана. В Сахалинской области насчитывается 65175 рек общей протяженностью 105260 км; на Сахалине протекает 61178 рек, на Курилах 3997. Наиболее крупные реки Сахалина: Поронай (350 км), Тымь (330 км), протекающие по центральной части острова в меридиональном направлении. Все другие реки текут преимущественно в широтном направлении и имеют небольшие размеры. 98% общего количества рек составляют малые реки, имеющие длину до 10 км. В настоящее время водоемы находятся не в самом лучшем состоянии, многие реки и озера нуждаются в охране. Так, одной из самых загрязненных рек Сахалина остается река Охинка, источниками загрязнения которой являются нефтедобывающие предприятия, расположенные по всей длине реки. Причины загрязнения – отсутствие необходимых очистных сооружений и неудовлетворительная работа имеющихся, а также открытая система нефтесбора, потери нефти при транспортировке.4
Животный и растительный мир морей, рек и озёр Сахалинской области очень богат. В морях, омывающих острова Сахалинской области, водится большое количество видов рыб. На юге Охотского моря их насчитывается 276, на севере — 123. В Японском море — 603 вида. Так же обитают котики, сивучи, нерпы. Встречается до пятнадцати видов китов: голубой, гренландский, японский, финвал, сейвал, кашалот, дельфин, касатка, белуха. На морском дне обитают: рак отшельник, асцидия, мидии, устрицы, актиния, полихеты, морские ежи, в том числе и плоский морской ёж, литорина Курильская, осьминог, трепанг, а также различные виды крабов ( прибрежный, колючий, волосатик, камчатский), морских звёзд (патирия гребешковая, офиура), медуз и других обитателей глубин. Сахалино-Курильский бассейн является одним из крупных рыбопромышленных районов нашей страны. Основными объектами промысла являются сельдь, камбала, горбуша, кета, минтай, сайра, скумбрия, треска, навага, терпуг, палтус. Кроме того, важное значение имеют корюшка и её виды (к примеру, мойва), кунджа, таймень, краснопёрка, бычки и др. виды рыб, а так же краб, креветка, трепанг, кальмар, трубач, гребешок. В летний период в Сахалино-Курильские воды заходят в больших количествах теплолюбивые рыбы - сардина, анчоус, скумбрия. Лов этих ценных пищевых пород рыб успешно осваивается. В отдельные, особенно тёплые годы, у побережья Сахалина появляются редкие экзотические виды рыб - летучие, корифены и др. Не обойдены вниманием и водоросли - ламинария и анфельция (из которой вырабатывают агар-агар). Ламинария (морская капуста) широко используется в кулинарии – приготовлении вкуснейших салатов богатых йодом и минералами. Сахалин очень богат внутренними водоёмами. К ним относятся реки (горные, предгорные, равнинные), озёра (солёные, слабосолёные, пресноводные), болота. Область главным образом богата небольшими горными реками. В таких реках мало постоянных обитателей. В основном, водоросли, лосось, жемчужницы и донные обитатели такие как, например личинки ручейника, поденки и мотыля являются временными. Что касается рыбы, то это главным образом лососёвые породы - горбуша, кунджа, голец, таймень Сахалинский, кета, мальма, сима - которые заходят в реки на нерест. В самых крупных равнинных реках Сахалина - Тымь и Поронай, можно встретить сига амурского, чебака, горчака, вьюна, щуку, касатку-скрипуна, верхогляда, жереха, сазана, амурского сома, хариуса, ленка. На дне спокойных рек живут речные раки Шренка и Сахалинский речной рак, моллюски кунаширии и др. Решение о проведении исследования обитания макро зообентоса именно в реках южной части Сахалинской области вызвано тем, что реки легко досягаемы в этой части острова, и многие из них имеют небольшую глубину, доступную для сбора материала.5 Как было сказано выше, количество видов в водоемах Сахалинских рек велико, начиная от планктона, и заканчивая более высокоорганизованными представителями фауны – рыбами и ракообразными. 2.9.Выбор рек для исследования Из рек южной части Сахалина, подходящих для анализа, были рассмотрены Сусуя (в северо-западной части города) и река Рогатка (в районе водохранилища). Исток реки Сусуя расположен на восточном склоне Мицульского хребта у подножия горы Светлой. Сусуя впадает в Охотское море (залив Анива). Длина реки составляет 83 километра, площадь бассейна 823 кв.км.6 Река Рогатка протекает по городу Южно-Сахалинску. Длина - 10 км, площадь бассейна - 43,0 кв.км. Берет начало западнее Чеховского перевала, от слияния двух ручьев. Крупных притоков нет.7 2.1. Первый этап исследования (предварительный) Исследование основывается на сравнительном анализе. Для анализа выбраны две реки – Сусуя (в северо-западной части города) и река Рогатка (в районе водохранилища). Этот выбор обусловлен тем, что река Сусуя, в выделенной части, подвержена сильному антропогенному влиянию, а река Рогатка (в нижнем течении) наоборот, считается менее загрязненной. На реке Сусуя, степень влияния человеческой деятельности будет намного выше, чем на реке Рогатка, так как она находится в непосредственной близости от города Южно-Сахалинска. Так, по мнению Калгановой Т.Н., доцента кафедры экологии и природопользования, вода из реки Рогатка в районе водохранилища относится к классу чистых вод. В реке Сусуя, вода относится к классам от удовлетворительно чистых вод до грязных (10,0 - 100,0 тыс. кл/мл)8. Что же касается сбора гидробионтов, то для их сбора был подготовлен специальный контейнер, для полученных образцов, а также марлевая ветошь, для наиболее удобного изучения представителей макро зообентоса и определения их семейства. 2.2. Второй этап исследования (сбор материала) Второй этап исследования заключается в самом сборе материала для исследования. В первую очередь сбор образцов осуществлялся в реке Сусуя. Прежде всего, нужно было выбрать подходящую погоду и температуру, а также установить фиксированное время для сбора материала. По прибытии на место, возникла необходимость войти в воду на расстоянии от берега, примерно, 2-2.5 м от берега. Затем, автором были извлечены камни со дна реки весом в 2 или 3 кг, среднего размера, и произведен сбор донных обитателей с поверхности породы в заранее подготовленный контейнер. Такие же действия были проведены на реке Рогатка, при сохранении идентичных условий, для чистоты эксперимента. Кроме того, необходимо отметить, что деятельность, направленная на исследование, не принесла ущерба окружающей среде, поскольку камни после сбора образцов были возвращены в естественную среду для создания территории обитания новых особей. Действия по возврату камней проведены аккуратно, т.к. небрежно брошенный камень может навредить живым организмам, обитающим в реке. Найденные насекомые оказались в личиночной форме, в связи с данным фактом назрела необходимость затратить дополнительное время на изучение особей для определения их семейства. В результате, можно выделить несколько семейств:
Ручейники крупного и среднего размера, крылья имеют размах до 75 мм. Усики короткие (короче длины переднего крыла), тонкие. Нижнечелюстные щупики самок и самцов состоят из 5 члеников. Крылья широкие. Число шпор на передних, средних и задних ногах равно 3, 4 и 4 соответственно. Личинки живут на дне водоёмов с быстрой водой; хищники, некоторые виды — альгофаги. Домики строят из мелких камешков и песчинок.
Удлиненное мягкое тело несет четыре прозрачных крыла, которые в спокойном состоянии насекомое плоско складывает на спинной стороне. На заднем конце тела имеется большею частью пара длинных хвостовых нитей. В настоящее время учёными описано 3833 вида, включая 120 ископаемых видов. Личинки мелких веснянок питаются водорослями, но большинство — хищники, поедающие личинок комаров, мошек, поденок и других мелких беспозвоночных. Во взрослой стадии веснянки, как правило, не питаются.
Семейство подёнок, насчитывающее более 150 видов. Представители семейства встречаются почти везде, за исключением Антарктиды, Австралии и Океании. Сравнительно большие подёнки, в длину достигающие до 35 мм, имеющие два—три очень длинные хвостовые нити. Узор жилкования крыльев отчётливо виден. Личинки подёнок развиваются в различных водоёмах, часто с присутствием ила в них, так как лапки нимф очень крепкие и приспособлены к рытью. Они плотоядны, добывают пищу, охотясь или питаясь детритом. 2.3. Третий этап исследования (аналитическая часть) В аналитической части исследования произведен подсчет общего количества особей, принадлежащих к одному семейств, собранных в каждой, исследуемой, реке. 1. Река Сусуя: - подёнок – 4 особи; - веснянок – 2 особи - ручейники – 3 особи; - представители других семейств – 2 особей. Итого: 11 особей. 2. Река Рогатка: - подёнок – 6 особей; - веснянок – 3 особи; - ручейники – 5 особей; - представители других семейств – 5 особей. Итого: 19 особей Данные представлены в виде таблицы и диаграммы (прил. 7,8,9 и 10). 4. Вывод и заключение В заключении, хочется отметить, что вода – ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания. Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой. Как видно из результатов исследования, в реке Сусуя, и выглядит более загрязненной, и обитало наименьшее количество семейств донных обитателей, а также суммарное количество было меньше, чем на реке Рогатка, которая, по сравнению с рекой Сусуя, была подвержена антропогенному фактору не так активно. Можно сделать вывод, что проведенные исследования количественного разнообразия макро зообентоса, как способа оценки экологической обстановки реки, оправдал себя, поскольку по его результату можно судить о степени загрязненности реки. Заключение Заключение: из задач исследования следует, что флора и фауна водоемов Сахалинской области представлена в большом многообразии; реки Рогатка и Сусуя больше всего подходили ,из всего перечня рек Сахалинской области, в виду того, что наиболее ярко выражена разница экологических обстановок между двумя реками, а также они располагались в легко доступных местах; Сбор донных обитателей для анализа прошел успешно, вред окружающей среде не нанесен; Поскольку в июле 2014 запланирована поездка в Японию, в перспективе планируется провести примерно такое же исследование на местных реках, для сравнения их экосистем с уже изученными реками. найденные макро зообентос подсчитаны по семействам, а также сумарное количество для каждой реки; Данные о количестве донных обитателей были оформлены в виде таблиц и диаграмм. Список литературы
Приложения Прил.1 – личинка ручейника Прил. 2 – имаго ручейника Прил. 3 – личинка веснянки Прил. 4 – взрослая особь веснянки Прил. 5 – нимфа паденки Прил. 6 – имаго паденки
Река Сусуя Прил. 7 – количество найденных насекомых на реке Сусуя (таблица) Река Рогатка
Прил. 8 – количество найденных насекомых на реке Сусуя (таблица) Прил. 9 – количество найденных насекомых на реке Сусуя (диаграмма) Прил. 9 - количество найденных представителей семейств на реке Рогатка (диаграмма) 12 Льюис Эрл Уэсли аспирант, кафедра биологии и генетики человека,УлГУ, г. Ульяновск 2 по В.Артюхов 2000г. 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||