Водоросли - биоиндикаторы водоемов

Нагорнов Владимир Сергеевич

 

Водоросли -  биоиндикаторы водоемов

 

 

 Руководитель  Соколова  Галина Алексеевна

                        педагог дополнительного  образования

МОУ ДОД ДДТ «УСПЕХ»

Россия, Астрахань, МБОУ Лицей  №2, 9класс

 

 

 

 

 

 

 

Астрахань  2013

 

 

 

 

 

Содержание

1.Введение………………………………………………………...2

2.Цель и задачи…………………………………………………...2

3.Обзор литературы………………………………………………3

4.Методика  и материалы   исследования………………………..3

5.Результаты……………………………………………………....6

5.1. Описание районов забора  проб……………………………..6

5.2.Обрастание……………………………………………………6

5.3. Обрастание пластиковых  трубок…………………………..12

6.Выводы…………………………………………………………13

7.Литература……………………………………………………..13

 

1. Введение

Практическое значение работы. 

    Современные городские водоемы  испытывают большую нагрузку  как со стороны человека, его  деятельности , так и со стороны  предприятий расположенных по  берегам водоема, от сточных  вод, от заиливания, так как  такие водоемы нуждаются в  постоянной очистке. Наш город  не может обойтись без городских  водоемов, так как мы живем в зоне полупустыни, а данные водоемы создают микроклимат в городской среде. Наша задача сохранить водоемы и особенно качество воды в них.

      Материалы  работы и сформулированные в ней  выводы, могут найти применение в работе рыбохозяйственных организациях, при оценке состояния водоемов  и водотоков Астрахани и ее окрестностей. Данные о зеленых водорослях  и их произрастании могут помочь в исследовании обрастания  пластиковых труб, используемых для перекачки воды.

2.Цель работы:  дать предварительную экологическую оценку вод в Кутуме, определяя по степени обрастания в искусственных условиях.

Задачи:

1.Оценка экологического состояния  реки Кутум с помощью обрастания стеклянных пластин водорослями в искусственных условиях.

2. Определить видовой  состав зеленых водорослей в  реке Кутум. 

3. Определить возможность  обрастания пластиковых труб  зелеными водорослями и предложить  способ избавления от них.

Обзор литературы

      Литературы  о разнообразии водорослей в  водоемах достаточно много. Однако мне интересен был вопрос, как с помощью искусственного обрастания можно установить качество вод водоема. По видовому разнообразию водорослей очень полезными были статьи Волошко Л.Н., где дана оценка не только количественного состава водорослей, но и уделено внимание их качественному разнообразию относительно сапробности. Конкретно для моей работы  важным оказались данные автора Раилкина А.И. , который раскрывал процессы колонизации и защиты  от биообрастания, которыми мне предстояло заняться. Вопрос и доныне остается актуальным. Как избавиться от обрастания судов, набережных, других водных объектов? От чистоты малых рек, их полноводья зависит не только степень обеспечения потребностей населения и народного хозяйства в воде, но и продуктивность ландшафтов в их бассейнах. Поэтому рациональное использование малых рек города Астрахани имеет важнейшее экономическое и экологическое значение. Охрана рек от загрязнения должна осуществляться в процессе их использования.

2.Методика и материал  исследования

      Наиболее  перспективным объектом  для оценки  состояния вод и экосистем,  являются водоросли - первичное  и очень информативное звено  трофической цепи. Кроме того, в  отличие от других групп гидробионтов, водоросли встречаются практически везде, где есть вода. При изменении содержания органических веществ в воде изменяется видовой состав водорослей и, как правило, их обилие, то есть виды которые, определенно реагируют на изменение условий окружающей среды, являются видами – индикаторами.

      Суть методики в том, что изучение водорослей водоемов производилось путем сбора проб на установленных станциях. Взятие проб проводилось  осенью 2012 года. Для определения видового состава водорослей пробы воды были помещены в банки.

      Для формирования искусственных  сообществ использовали предметные стекла, погруженные в банки (200г) с водой из исследуемого водоема по две пробы воды с каждого исследуемого участка. Проверка на обрастание проводилась каждые 10дней.

      Данный способ исследования называется метод  обрастания пластин  и широко используется уже около ста лет (Раилкин, 1998).

      Среди биологических методов анализа поверхностных вод сапробиологический анализ занимает одно из главных мест. Прогрессирующее загрязнение водной среды уже в прошлом веке натолкнуло ученых на мысль сравнить растительный и животный мир загрязненных и не загрязненных водоемов, а также выявить роль гидробионтов в превращении разнообразных веществ, поступающих во внутренние и внешние водоемы с отходами человеческой деятельности. Ухудшение качества воды многих водоемов и водотоков поставило перед исследователями задачу разработки систем оценки степени загрязнения по биологическим показателям. (Вассер, 1989)

Первоначально под сапробностью понималась способность организмов развиваться при большем или  меньшем содержании в воде органических загрязнений. Затем экспериментально было доказано, что сапробность организмов обуславливается как его потребностью в органическом питании, так и  приспособлением к существованию  в загрязненных водах. Наши исследования основаны на способности отдельных  видов - видов – биоиндикаторов - показывать своим развитием и  существованием в воде на ее степень  загрязнения. К методам биоиндикации относят систему сапробности вод, оцениваемую степенью их загрязнения органическими веществами и продуктами их распада. (Горюнов, 1965)

В полисапробной зоне, находящейся  вблизи от места сброса сточных вод, происходит расщепление белков и  углеводов в аэробных условиях. Эта  зона характеризуется почти полным отсутствием свободного  кислорода, наличием в воде неразложившихся  белков, значительных количеств сероводорода и углекислого газа. Самоочищение здесь идет в основном за счет деятельности бактерий. Число видов, способных  жить в крайне загрязненных водоемах невелико, но зато они встречаются  здесь в массовых количествах.

В мезосапробной зоне загрязнение  выражено слабее: неразложившихся белков нет, сероводорода и диоксида углерода немного, кислород присутствует в заметных количествах, однако в воде есть еще  такие слабоокисленные азотистые  соединения, как аммиак, амино и  аминокислоты. Мезосапробная зона подразделяется на альфа - и бета-мезосапробные подзоны. Видовое разнообразие  бета-мезосапробной зоны больше, но численность и биомасса организмов ниже.

В олигосапробной зоне сероводород  отсутствует, диоксида углерода мало, количество кислорода приближается к нормальному насыщению, растворенных органических веществ практически  нет. Для этой зоны характерно высокое  видовое разнообразие организмов, но численность и биомасса их незначительны.

Одним из методов определения  уровня антропогенной нагрузки на биогеоценозы является  биоиндикация.  Это достаточно эффективный метод мониторинга окружающей среды, основанный на исследовании воздействия изменяющихся экологических факторов на различные характеристики биологических объектов и систем. Устойчивость экосистемы определяться по состоянию видов - эдификаторов природного сообщества, от состояния которых зависит его дальнейшее существование.(Горюнова, 1969)

Применяя методы биоиндикации,  попробую оценить качество воды нашего водоема  по состоянию и развитию растительных организмов: растительных (общее число видов водорослей, доминирующие виды водорослей, сапробность  водоема).

      Из биологических способов наибольшее распространение получила система оценки состояния вод по индексу токсобности (трофо-сапробности). Токсобность указывает на приспособленность гидробионтов к различным воздействиям, благодаря существованию физиолого-биологических механизмов, выработанных в филогенезе.

      Степень загрязненности вод, адекватную токсобности соответственно существующих гидрбионтов-индикаторов, определяется на основании экспериментальных и полевых исследований (Жадин, 1964; Алексеев, 1984; ГОСТ 17.1.2.04-77.)

      Наиболее перспективным объектом для оценки состояния вод и экосистем, видимо, являются водоросли - первичное и очень информативное звено трофической цепи. Кроме того, в отличие от других групп гидробионтов, водоросли встречаются практически везде, где есть вода.

      При изменении содержания органических веществ в воде изменяется видовой состав водорослей и, как правило, их обилие, то есть виды которые, определенно реагируют на изменение условий окружающей среды, являются видами - индикаторами.

5.Результаты

5.1 Описание районов  забора проб

     Река Кутум протекает через город Астрахань, делясь на два рукава; канал Варвация и Городской. Течение слабое с востока на запад. Ширина реки 50-60 метров, глубина от 0,50 – 2 метров. Цвет воды постоянно зеленоватого оттенка, прозрачность 0,50м, вода мутная.

      Устье Кутума соединяется с рекой Волга. Здесь часто проходят суда, недалеко находится Морской порт, в котором проходит загрузка и разгрузка судов, а значит ,есть нефтяные отходы. Эта часть города хорошо озеленена.

     Набережная  улицы Коммунистическая окружена  автострадами, по которым проходит  примерно 500 машин/час, в этой части много мусора: пластиковых бутылок, фляг из под масел, бумаги, тряпок, ящиков. Много кирпичных построек от2-5 этажей, есть одноэтажные старые постройки, в которых живут по 5-8 семей.

     Красный мост. Он в центре города Астрахани.  Через него идет большая автомобильная  городская дорога с маршрутками,  частными автомобилями, пешеходами. Набережная возле Красного моста  озеленена. На берегу в этой части города находится теплоэлектростанция. Много деревьев и травы на газонах.

     Улица Рылеева.  В центре города, недалеко городской  базар, частные дома. Много сливов  в реку от частного сектора.  Растительности в береговой части  почти нет, редкие деревья.  Водных растений нет, только Нитчатые водоросли, как тина  прикреплены к предметам, плавающим в воде.

 

5.2.Обрастание

     Поместив предметные  стекла в воду из исследуемого  водоема, выдерживал их до появления  налета, который впоследствии рассматривали  под микроскопом непосредственно  со стеклянной пластины. Уже через  20 дней на пластинах были видны  зелёные водоросли, а в последующие  они стали заселять как предметное  стекло, так и дно банки.

Фото1. Космический снимок  реки Кутум с 4 точками забора проб: устье Кутума, набережная ул. Коммунистической, Красный мост, ул. Рылеева. Желтые точки  слева направо.

      Взяв пробы с четырёх участков и рассмотрев их под микроскопом, получил следующие результаты (Фотографии сделаны при помощи  цифровой фотонасадки   на микроскоп МБИ-3 при увеличении в 600 раз).

     

В устье Кутума обитали следующие виды водорослей:

Chlorophyta,Volvox,Chlorella,Chlamydomonas

                        Фото2.Устье Кутума

      Исследование видового состава водорослей на предметном стекле, выращенных в воде из устья Кутума   показало, что при наличии таких водорослей  как  Sctnedesmus, Chlorophyta, Clorella, Volvox, Chlamidomonas вода в водоеме может считаться средней загрязненности. Так как такие водоросли живут в воде , где много органических веществ. Число видов мало всего 5, а количество велико.

 

Фото3.  Проба воды, взятая с участка улицы Коммунистической.            Фото4. Карта города

Scenedesmus, Chlorophyta ,Chlorella ,  Volvox,Chlamydomonas

      Искусственное обрастание стеклянных пластин  в воде взятой в районе ул. Коммунистической  показало, что при наличии таких водорослей  вода в водоеме может считаться  средней загрязненности .Часть этих водорослей питается органическими веществами , тем самым очищает водоем.

 

Красный мост: Bacillariophyta, Chlorophyta , Volvox, Diatomea

 Фото5. Карта участка забора проб      Фото6. Виды водорослей

Красный мост

      Биоиндикация водоема  при наличие малого видового состава  водорослей говорит о неблагоприятном состоянии водоема. Есть существенное загрязнение, которое мешает размножаться водорослям. Однако, наличие диатомовых водорослей указывает на то, что вода средней загрязненности. Могу ошибаться, так  как забор проб воды брал в осеннее время и водоросли осели  зимовать на дно реки. Это может служить доказательством , что река в холодное время имеет более чистую воду, а все загрязнения осаждаются в ледяной корочке , водоросли же оседают на дно.

      Правоту покажет забор проб в весеннее-летний период. Тогда можно будет с большей уверенностью говорить о загрязнении.

 

Улица Рылеева: Volvox,Chlorophyta,Bacillariophyta,Chlamydomonas

Scenedesmus.Chlorella

 

Фото6. Карта района  ул. Рылеева   Фото7. Водоросли  района.    

      В ходе исследования выяснилось , что этот участок имеет сильное загрязнение. Так как водоросли практически встречаются как и в предыдущей пробе, но по количеству резко отличаются. Chlamydomonas, Scenedesmus встречаются большими группами, а вот Volvox,Chlorophyta, Bacillariophyta  видны , как отдельные экземпляры. В береговой зоне встречаются нитчатые водоросли, которые в виде тины находятся на камнях, почве, на деревянных предметах, плавающих в воде.

      Получается, что доминирующими видами будут Volvox, Chlorophyta, Chlamydomonas, Scenedesmus, Chlorella, которые говорят о загрязнении водоема.

      Из литературы (Виноградова,1980) выяснил, что виды  полисапробных и мезосапробных водоемов весьма специфичны. Пока занимаюсь изучением и классификацией водорослей, так как основная работа  предстоит в весеннее - летний период. Выяснилось, что список водорослей обитающих в полисапробных водоемах и мезасапробных не велик. Остается познакомиться по определителям с водорослями, а в весеннее-летний период  провести обследование 2-3 водоемов.

1. Водоросли полисапробных  зон

Euglena viridula - эвгленовые       Chlorellavulgaris – зеленые

 2. Водоросли альфа-мезосапробных зон

Stephanodiscus hantzshii, Cyclotella meneghiniana – диатомовые, Navicula viridula, Nitzshia palea,                             Nitzshia acicularis – диатомовые,Phacus longicauda - эвгленовые  ,  Closterium strigosum – зеленые.