Загрузить файл с материалами
реклама
Заявка на участие в конкурсе ученических проектов Ф.И.О. педагога Ф.И.О. участника Область Полное название УО Ф.И.О. директора Почтовый адрес педагога E: mail Номинация Тема проекта Соколова Галина Алексеевна Нагорнов Владимир Сергеевич Астраханская область , г. Астрахань Муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования детей Дом детского творчества «Успех» Каблукова Людмила Николаевна 414016, Астрахань, ул. Волоколамская 9, кв 111 [email protected] техносфера Водоросли – биоиндикаторы водоемов Аннотация 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 на рыборазводных прудах, 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. Водоросли - биоиндикаторы водоемов Нагорнов Владимир Сергеевич Россия, Астрахань, МБОУ Лицей №2 , 10 класс Руководитель Соколова Галина Алексеевна педагог дополнительного образования МОУ ДОД ДДТ «УСПЕХ» 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 В настоящее время исследования городской среды и связанные с ними теоретические и прикладные экологические проблемы необычайно актуальны: города становятся основной средой обитания человека. Водоемы города необходимо обследовать , изучать и сохранять, так как они создают микроклимат в городе, являясь частью биосистемы города. В настоящее время возникает необходимость одновременного исследования экологических аспектов воздействия на природу урбанизации и рекреации, т.е. экологии города. Исследования флоры и фауны , почв города встречаются довольно часто, а вот исследование городских водоемов очень редко. Но ведь водоемы часть биосистемы города сложившаяся в определенных условиях данного города. Практическое значение работы. На урбанизированных территориях промышленных центров происходит интенсивное изменение всей биоты. Водоросли ицианопрокариоты формируют цианопрокариотно-водорослевые ценозы(ЦВЦ), которые являются одним из основных компонентов водных экосистем и играют большую роль в процессах самоочищения и улучшения санитарно-биологического состояния водных объектов. 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 на рыборазводных прудах, 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 В 2000 году, по оценкам ООН, половина мирового населения (около 3 млрд. человек) жила в городах [Global..., 1999]. Урбанизация признана важнейшей особенностью современной цивилизации, она стала мощным рычагом антропогенного воздействия на различные регионы биосферы. Ломоносовской концепции развития науки в России, суть которой такова: нужно исследовать результаты эксперимента, поставленного самой природой (этот вопрос интересно обсужден в книге А.Н. Тюрюканова и В.М. Федорова [1996]). Сейчас к экспериментам природы присоединяется возможность изучать последствия "экспериментов" урбанизации, что создает редкие возможности для постижения динамики экологических процессов в различных этнических условиях. Литературы о разнообразии водорослей в водоемах достаточно много. Однако мне интересен был вопрос, как с помощью искусственного обрастания можно установить качество вод водоема. В 19601970-х гг. наблюдение за видовым составом, численностью и динамикой развития фитопланктона на Нижней Волге проводились Л.Н. Волошкой, Т.А. Татаринцевой. И По видовому разнообразию водорослей очень полезными были статьи Н.Н. Лебедева, М.Х. Эльдаровой-Сергеевой, В.С. Ивлева, А.Г. Генкеля, Н.Л. Чугунова, И.А. Киселева, Л.И., 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 до ныне 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 Материалом послужили 250 проб взятых с реки Кутум. Подсчет клеток диатомовых в фиксированных количественных пробах осуществляли в камере Горяева в 3-х повторностях. Коэффициент флористического сходства по экспериментам разных лет определяли по индексу Чекановского-Сёренсена (Ks). Экологическое зонирование территории города имеет целью -установление и описание участков с различными экологическими условиями [7,8] Чрезвычайно интересным является использование при экологическом картировании данных по состоянию альгоценозов. Это направление альгологических исследований является мало разработанным, хотя водоросли входят в число основных продуцентов водных экосистем, и могут быть использованы как биоиндикаторы загрязнения в водных и наземных экосистемах. Для экосистем Астраханской области и водоемов Астрахани подобного картирования альгоценозов ранее не проводилось. Для оценки состояния пресноводных экосистем было выбрано 5 створов для отбора проб воды. Использовался метод оценки фитопланктона Пантле и Букка в модификации Сладечека (http:// www.ecograde.bio.msu.ru). Для оценки биологического разнообразия использовались индексы, характеризующие а, ß и у- разнообразие [9,10]/ 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 стеклянных пластин и широко используется уже около ста лет [7]. 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. [6]. 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 – 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[9]. 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 [9]. 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. При отборе проб следует руководствоваться принципом, который можно сформулировать одним предложением: отбирай пробы, перемещаясь от чистых акваторий к загрязнённым . Это простое правило позволит уменьшить ошибку, связанную с возможным загрязнением оборудования необходимого для отбора проб. Указанный принцип особенно важен при работе на реках. При работе на незагрязнённых реках пробы отбирают при движении от верховья реки, от истока к устью. Если на берегах реки есть сброс сточных вод, то работу начинают от района истока, затем перемещаются к устью и далее, вверх по течению, к точке сброса сточных вод. 5.Результаты 5.1 Описание районов забора проб Астраханская область расположена на юго-востоке Европейской части Российской Федерации в северной части Прикаспийской низменности (юговосток Восточно-Европейской равнины). Крайняя северная точка области расположена на 48˚52' с.ш., крайняя южная — на 43˚31' с.ш. Самая западная точка имеет долготную координату 44°48' в.д., а крайняя восточная — 49°15' в.д. На востоке граница области совпадает с Российско-Казахстанской государственной границей. На западе область граничит с республикой Калмыкия (Хальмг Тангч), на севере и северо-западе — с Волгоградской областью, а на юге и юго-востоке омывается водами Каспийского моря. Площадь области равна 44,1 тыс. квадратных километров. В современном рельефе Астраханской области абсолютно преобладают аккумулятивные равнины (лишь небольшой участок в окрестностях горы Большое Богдо представлен денудационной равниной), имеющие уклон в сторону Каспийского моря. Климат Астраханской области умеренный, континентальный — с высокими температурами летом, низкими — зимой, большими годовыми и летними суточными амплитудами температуры воздуха, малым количеством осадков и большой испаряемостью (Щучкина, 1996). Индекс континентальности — 88-91%, что свидетельствует о преобладающем влиянии суши на температуру воздуха. Соотношение количества осадков к испаряемости составляет 3,01–5,49, таким образом, климат Астраханской области — самый засушливый на территории европейской части России (Вознесенская, 2007). При этом в последней трети ХХ в. проявилась тенденция потепления климата (в основном за счет повышения температуры холодного периода), а также некоторого увеличения годовых сумм осадков, что обусловлено усилением влияния на регион атлантических воздушных масс (Титкова, 2003). Годовое количество осадков мало. Оно резко убывает с 300 мм на севере области до 150–180 мм на побережье Каспия (Агроклиматический справочник..., 1961). Уменьшения количества осадков наблюдается при движении с севера на юг области. При этом испаряемость за период вегетации составляет 900-1000 мм (Вознесенская, 2007). Осадки летом вызываются проходящими с запада на восток циклоническими возмущениями. Зимой осадки выпадают в виде снега, мокрого снега или дождя. Температура воздуха имеет резко выраженный годовой ход. Средняя многолетняя температура воздуха по г. Астрахани за период 1922–2004 гг. колебалась от 7,7 (1929 г.) до 11,9°С (1995 г.), а по области от 7,3°С до 12,3°С. Минимальная температура воздуха была зафиксирована в феврале 1954 г.: – 33°С по г. Астрахани и -32–33°С по области. Как видно из таблицы 2, среднемесячные и среднегодовые температуры воздуха заметно снижаются при движении с юга на север области. Абсолютный максимум температуры воздуха был отмечен в июле 1991 г. и составил +41°С по г. Астрахани и +39 по области (Вознесенская, 2007). Продолжительность периода с температурой выше 0°С составляет 235–260 дней. Самый холодный месяц в году — январь, самый теплый — июль Амплитуда самого холодного и самого теплого месяцев составляет 29-34°С, что свидетельствует о высокой континентальности климата.Безморозный период длится от 165 дней на севере области до 205 дней на побережье. Фото1. Космический снимок реки Кутум с 4 точками забора проб: устье Кутума, набережная ул. Коммунистической, Краснмост, ул. Рылеева. Желтые точки слева направо 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. Водная растительность также оказывает влияние на концентрации веществ в воде. Качество воды, таким образом, изменяется при движении водных масс от верховья к устью реки. Изменяется и содержание растворённых веществ и показатели, связанные с органическими загрязнителями. В настоящее время наиболее значительными факторами являются антропогенные воздействия. Среди них необходимо указать сбросы сточных вод, в районе которых ,качество воды и биологические особенности быстро изменяются. 5.1Кислород в водоеме Основной источник кислорода – атмосфера, в которой его примерно 21 процент по объёму. Кислород поступает в воду из атмосферы на границе ”водавоздух” только в период открытой воды. Процесс растворения зависит от температуры и давления воздуха. Отметим, что давление воздуха играет значительно меньшую роль, а изменению давления не уделялось большого внимания в программах исследования водоёмов. Температура оказывает исключительно большое влияние на процесс растворения воздуха в воде. В течение всего периода открытой воды кислород поступает в эпилимнион. Обогащение других слоёв происходит в периоды весеннего и осеннего перемешивания. Из указанных, особенно важен второй, когда перемешивание длится долгое время и вся толща воды насыщается кислородом. В конце осеннего перемеши-вания концентрации кислорода обычно достигают теоретического максимума при соответствующей температуре воды. Концентрацию кислорода обычно выражают в миллиграммах на литр [1 миллиграмм (мг) = 0,001 грамма (г). Это так называемые значения концентраций растворённого кислорода в условиях полного насыщения, которые соответствуют разным температурам (0–25°C). Температуре 18,5 градусов соответствует концентрация 9,1 мг/л. В условиях нормального давления концентрация при полном насыщении составляет 9,1 мг кислорода в одном литре. Результаты анализа первичной продукции также свидетельствуют о кислородном режиме водоёма. Первичная продукция – рост микроскопически малых растений, деятельность которых характеризует и фотосинтез крупных растений (макрофитов). В данном случае в процессе фотосинтеза, при наличии световой энергии хлорофилл растений образуется из органических веществ, двуокиси углерода и питательных веществ, которые растворены в воде. В процессе роста первичной продукции происходит высвобождение кислорода, причём тем больше, чем больше связывается двуокиси углерода или, другими словами, чем активнее процесс фотосинтеза. Высвобождающийся кислород растворяется в воде. При наличии большого количества питательных веществ, например, в районе сброса хозяйственнобытовых сточных вод, рост растений происходит исключительно быстро. При этом в светлое время суток в воде образуется избыток кислорода, тогда процент насыщения воды растворённым кислородом может превышать максимальные теоретические значения (выше 100).Кислород образуется в толще воды в светлое время суток. В тёмное время происходит процесс больше дыхание растений (реакция обратная фотосинтезу), когда кислород потребляется и образуется двуокись углерода, без фотосинтеза. С этим процессом тесно связана деятельность (гетеротрофных) бактерий, которые разлагают органическое вещество. Чем больше питательных веществ в реке, чем выше его трофический статус, тем большая амплитуда изменений значений растворённого кислорода в течение одних суток. Кислород поступает в водоём и с другими водами, например, в период таяния снегов и льда. Значение талых вод как фактора, улучшающего кислородный режим в мелких, загрязнённых водоёмах, очень велико. В нашей зоне снега мало и этот фактор не столь значителен. Кислород – фактор, ограничивающий развитие жизни в водоёме. Попробуем ответить на вопрос – каков кислородный режим в различных водоёмах? Как уже было сказано, при достаточной глубине водоёма в толще воды формируется термическая стратификация. Самый верхний перемешанный слой имеет температуру 18 градусов, придонные слои не прогреваются выше 11–13 °C. Между ними расположен слой скачка. Во всех слоях воды имеется достаточно кислорода, но больше всего его в верхней части эпилимниона. С глубиной концентрация кислорода равномерно уменьшается. В придонном слое содержание кислорода составляет порядка 80 % от максимального значения при полном насыщении. В эпилимнионе, благодаря большому содержанию питательных веществ, увеличивается масса фитопланктона. Именно поэтому в результате фотосинтеза в верхних слоях воды увеличиваются концентрации кислорода. В определенный момент кислорода продуцируется больше, чем теряется в атмосферу на границе ”водавоздух”, в результате происходит перенасыщение воды кислородом. Фитопланктон Водоросли – микроскопические растения, размер которых изменяется от тысячной доли миллиметра до одного миллиметра. Исследование водорослей, соответственно, требует применения микроскопа. Большая часть видов фитопланктона имеет зелёную окраску, но встречаются и другие цвета. Отметим сине-зелёную окраску водорослей, коричневую, желтую и их разнообразные сочетания. В реке водоросли их цвет можно определить невооруженным глазом (например, в спокойную погоду в виде тонкой плёнки на воде).Сообщество водорослей планктона очень разнообразно. Как правило, это одноклеточные организмы шарообразной или палочкообразной формы. Некоторые водоросли представляют собой группу клеток в виде дисков, лент или спиралей. Важнейшей особенностью, свойством планктона является способность парить в толще воды. Так как водоросли незначительно тяжелее воды, то под действием силы тяжести они должны оказаться на дне. Что же позволяет водорослям находиться в толще воды, причём без собственных активных движений? Благоприятные для парения факторы можно разделить на две группы:Влияние окружающей среды. Факторы, связанные со строением водорослей. К первой группе относятся температура, изменения плотности и вязкости воды. При понижении температуры вязкость воды увеличивается. Именно поэтому в холодной воде водоросли парят медленнее, чем в тёплой. Фитопланктон, погибая, оседает в направлении дна водоёма. Сразу же начинается ”работа” бактерий по разложению и окислению – деструкция органического вещества. Изменение трофического статуса водоёма можно наблюдать, измеряя концентрации питательных веществ – виновников эвтрофикации, либо определяя параметры первичной продукции или содержание фитопланктона. Самым общепринятым методом является отбор интегральной пробы в середине лета в слое воды (например, от 0 до 2 м) в центральной части реки и простой анализ хлорофилла. Во многих случаях этот показатель даёт хорошую оценку степени развития фитопланктона и уровня трофности водоёма. Кроме фитопланктона, важными параметрами считаются следующие показатели: зоопланктон, макро-фиты, бентос и видовой состав рыб Фитопланктон – водоросли низшего звена в первичной продукции водоёма. Благодаря хлорофиллу (и других светоэнергетических веществ) и солнечной энергии эти водоросли синтезируют органическое вещество из неорганического вещества (например, вода, двуоксид углерода, питательный соли). 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 видны зелёные водоросли, а в последующие они стали заселять как предметное стекло, так и дно банки. Результаты Типичным представителем водорослей являются сине-зелёные виды, обычные зеленые водоросли и некоторые виды диатомовых водорослей. Толщина желеобразного слоя сильно меняется в зависимости от вида водорослей. Парению синезелёных водорослей способствует наличие вакуолей – особых полостей в строении клеток, которые могут быть наполнены соединениями азота. Клетки с вакуолями легче воды и легко поднимаются в турбулентных завихрениях к поверхности. В тихую погоду водоросли образуют тонкую плёнку на поверхности воды, тогда и говорят, что ”вода цветёт”. У определённых видов водорослей в процессе жизнедеятельности образуются маслоподобные или жирообразные соединения. Это явление особенно характерно для клеток диатомовых водорослей. Водоросли планктона обязаны своим происхождением прибрежной зоне, где велико разнообразие растений. В малых реках видовой состав планктона весьма разнообразен. При изучении проб воды с помощью микроскопа стремился , однако, определить лишь наиболее массовые виды водорослей. По этой причине не все виды водорослей определяю в каждой пробе, а порядка 10 – 12 видов. Лишь в исключительных случаях видовой состав стремлюсь определить с максимальной точностью. В чистой воде видовой состав водорослей разнообразен, но их общий вес, биомасса мала. В водоёмах с повышенной трофностью или в водоёмахприёмниках сточных вод биомасса велика, но образуется за счёт всего лишь нескольких видов, которые развиваются в благоприятных для них условиях. Планктон переносится из одного водоёма в другой вместе с течением воды, благодаря водным животным и действию ветра. Течения воды также играют значительную роль. Ежегодно развитие фитопланктона подчиняется определённому ритму. После схода льда вода прогревается и происходит быстрое развитие фитопланктона. Основная часть фитопланктона в период массового развития водорослей весной – диатомовые водоросли. Дальнейшее прогревание воды обеспечивает наличие большой, по сравнению с зимним периодом, биомассы планктона. Летом зелёные и сине-зелёные водоросли образуют большую часть биомассы планктона. Количество планктона и межвидовое соотношение численности в течение летнего периода могут значительно изменяться. Как правило, максимум в развитии планктона наступает в июле - августе. Осенью воды остывают, происходит их осеннее перемешивание. Именно в этот период, как правило, наступает второй максимум в развитии диатомовых водорослей. Дальнейшее понижение температуры и образование ледяного покрова связаны с минимальным развитием фитопланктона. Зимняя масса фитопланктона – это лишь малая доля от летних значений. Мониторинг и исследования фитопланктона выполняю в самые тёплые дни лета и в самом начале осени. В тёплое время года продукция фитопланктона весьма различна в разных слоях толщи воды. Самая большая плотность встречается, почти без исключений, в самых верхних слоях воды в верхнем перемешанном слое. Лишь некоторые виды фитопланктона приспособились к жизни в слое скачка и в гиполимнионе. Во время сильных ветров фитопланктон равномерно распределяется в водоеме. Уже на стадии оценки численности видов фитопланктона можно выполнить и оценку содержания питательных веществ в водоёме, определить особенности строения экосистемы. Обычно в олиготрофных водоёмах видовое разнообразие больше, чем в водоёмах с повышенным уровнем трофности .. Для определения видового состава фитопланктона подходит обычный микроскоп с увеличением порядка 250x, однако для точных определений биомассы необходим микроскоп более высокого качества. Если в пробе фитопланктона существенную долю занимают сине-зелёные водоросли, то с большой долей уверенности можно сказать, что она была отобрана из водоёма с повышенным уровнем трофности. Некоторые группы водорослей указывают на олиготрофный статус. Это, например, зелёные водоросли Desmidiales. Наблюдая изменения в соотношениях указанных видов, можно сделать выводы о наличии загрязнения или изменениях уровня трофности.. С другой стороны, есть много видов водорослей, которые быстро исчезают при наличии сброса сточных вод. Определяя показатели фитопланктона, можно проследить влияние сточных вод в тех районах, где результаты химических анализов воды не позволяют сделать однозначных выводов. Процессом противоположным продукции является деструкция или разложение органического вещества.. Фитопланктон, бентос, зоопланктон и рыбы образуют пищевую (продукционную) цепочку, в которой каждое звено зависит от деятельности всех других звеньев. Количество растворённых питательных веществ и особенности состава донных отложений играют решающее значение для всей системы. Поступление солнечной энергии регулирует состояние экосистемы реки. Растения, в клетках которых содержится хлорофилл, производят новое органическое вещество. Общая продукция всей пищевой цепи, включая зоопланктон и бентос, зависит от объёмов первичной продукции, объём которой определяется количеством растворённых питательных веществ и соотношениями между ними. В результате гибели и разложения организмов питательные вещества возвращаются в круговорот, некоторая часть попадает в донные отложения. В том случае, если придонные слои воды оказываются без растворённого кислорода, питательные вещества вновь попадают в толщу воды и начинается повышение трофического уровня. В этом одна из причин появления большого количества водорослей в водоемах города. 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). Устье Кутума В устье Кутума обитали следующие виды водорослей: Chlorophyta,Volvox,Clorella,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 и мало кислорода. Число видов мало всего 5, а количество велико. Улица Коммунистическая. Фото3. Проба воды, взятая с участка улицы Коммунистической. Карта города Фото4. Scenedesmus, Chlorophyta ,Clorella , Volvox,Chlamydomonas, Bacillariophyta, Diatomea 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 Красный мост 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.,Clorella Фото6. Карта района ул. Рылеева района. Фото7. Водоросли 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, Clorella, которые говорят о загрязнении водоема. Из литературы [2] 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. Сине-зелёные водоросли Cпособ очистки водоёмов и будущее направление развития в сельском хозяйстве в сине-зеленых водорослях.В летнее время, большой проблемой для водоёмов любого государства являются синезелёные водоросли, приносящие значительный вред как пресной, так и солёной воде, уничтожая их обитателей. Сине-зелёные водоросли в значительной степени отличаются от всех остальных водорослей тем, что по своему строению они фактически являются бактериальными организмами, у которых нет настоящей цитоплазмы и оболочка ядра является одновременно оболочкой клетки. Сине-зелёные водоросли очень древние и наиболее распространённые, они обитают повсюду: в солёной и пресной воде и даже в почве, т.е. там, где есть влага. Но для того, чтобы активно развиваться нужны три главные условия: наличие питательных веществ (азот и фосфор), тёплая вода (>20° С) и отсутствие турбулентности (смешивания воды при течении) – именно эти условия возникают летом практически повсюду. При благоприятных условиях сине-зелёные водоросли делятся по 2-3 раза в сутки и за 3-4 дня увеличение этой биомассы происходит в 10-12 раз, что может заполнить любой водоём в течение короткого времени. Никто из живых организмов эту биомассу не ест и не уничтожает, которые отмирают через несколько дней, оседая хлопьями на дне водоемов, которые при разложении поглощают кислород, создавая бескислородные, "мертвые" участки дна. Что приводит к замору рыбы. [1]. Так как питательными веществами водорослей являются азот и фосфор, которых предостаточно в атмосфере, почве и воде, в связи с интенсивно развивающимся сельским хозяйством, в котором повсеместно используются азотные и фосфорные удобрения и в летнее время достаточно солнечной энергии; эти факторы в полной мере обеспечивают благоприятный фотосинтез сине-зеленых водорослей и их интенсивный рост. Из истории известно, что около 400 лет назад, испанские конкистадоры писали, что коренные жители Америки, ацтеки, выпекают из водорослей высокопитательное печенье. В 1964г. во время одной из экспедиций бельгийских ученых – ботаников в Африку, аборигены угостили их кексами зеленовато-голубоватого цвета, испеченными из высушенных сине-зеленых водорослей, содержащих до 70% белка. По биологическим показателям сине-зеленые водоросли можно отнести к числу ценных видов растительного сырья. В них содержится 35-40% белка, в состав которого входит 16 аминокислот (в т.ч. 8 незаменимых), до 20% углеводов, до 3% хлорофилла, до 14% каротина, 0,8% фосфора ( для сравнения в бобовых содержится не более 0,4- 0,5%). Также они богаты различными витаминами и микроэлементами (например, содержание кобальта в них в 50 раз выше, чем в других растениях, употребляемых человеком в пищу). Из тонны сухих водорослей можно получить до 500 кг концентрата, либо значительное количество отдельных, незаменимых для человека и животных аминокислот, добавки для которых к питанию, как человека, так и животных помогут решить вопрос с обеспечением природных витаминов и ферментов, а также определить пути решения продовольственной проблемы. Например, в Африке, в районе озера Чад, особенно в засушливые годы, основной белок люди получают из водорослей спирулина, готовя из водорослей лепешки, соусы и гарниры, содержащие до 60% белка. (www.valleyflora.ru) Виды водорослей в водоемах Астрахани 1. Водоросли полисапробных зон Euglena viridula - эвгленовые , Clorellavulgaris – зеленые 2. Водоросли альфа-мезосапробных зон Stephanodiscus hantzshii, Cyclotella meneghiniana – диатомовые, Navicula viridula, Nitzshia palea, Nitzshia acicularis – диатомовые,Phacus longicauda - эвгленовые , Closterium strigosum – зеленые. 3. Водоросли бета-мезосапробных зон Aphanizomenon flos-aquae-, Melosira varians, Cymatopleura solea – диатомовые сине-зеленые.Aulacosira italica, Cocconeis placentula, Synedra ulna- диатомовые, Scenedesmus quadricauda, Coelastrum microporum – зеленые, Pediastrum duplex, Closterium parvulum – зеленые. 5.3. Обрастание пластиковых трубок. Наравне со стеклянными пластинами поставил в воду с 4 участков пластиковые трубки длиной 15 см. Через 10 дней появилась слизь, но определить состав мне не удалось, так как нет сильного микроскопа, а в учебном видно только , как пятно. Полное обрастание трубок наступило через 4 недели. Продолжаю наблюдать за обрастанием трубок. Это очень важно, так как через такие трубки идет вода во многие механизмы, а так же протекает по таким трубкам и у нас дома. Фильтры обрастают водорослями и забивают трубы, которые приходится часто просто заменять, так как очистить просто не реально. 6.Выводы. 1. Обследование путем искусственного обрастания стеклянных пластин в воде, взятой из 4 створ реки Кутум в осенний период 2012 года показало, что наиболее чистым участком можно считать в районе улицы Рылеева.Наиболее загрязненым участогк реки протекающий в районе улицы Коммунистической.Река Кутум , протекающая через город Астрахань имеет среднюю степень загрязнения. 2.. Обследование необходимо продолжить , чтоб выяснить ,как меняется состав водорослей по сезонам, а на основании длительного сезонного исследования можно будет делать более достоверные выводы.Найдено 8 видов водорослей. 3. Пластиковые трубы обрастали за 3-4 недели. Но пока я не нашел способ избавиться от такого обрастания, так как все моющие средства только увеличивали их количество, работу продолжаю. 7.Литература 1.Бенинг А.Л. Кладоцера Кавказа. Тбилиси:Грузмедиздат, 1941. 2. Виноградова К.Л., Голлербах М.М., Зауер JI.M., Сдобникова Н.В. Определитель пресноводных водорослей СССР. Т. 13, 1980 г. 4.Методы гидробиологических исследований: проведение измерений и описание рек. Методическое пособие.- Сост. А.С.Боголюбов -М.: Экосистема, 1996. 5.Волошко JI.H. Видовой состав фитопланктона Нижней волге и ее дельты//Ботан. ж., т. 56, №11, 1971, с. 1674-1681. 6.. Волошко Л.Н. Динамика фитопланктона в Нижней Волге и основных протоках ее дельты// Гидробиол. ж., - № 3, 1972 7..Видиофильм«Водоросли реки Волга»Анастасия Иванова http://www.youtube.com/watch?v=ZcoScwtmUmo 8.Вассер С.П. Кондратьева Н.В.; Масюк Н.П. и др. Водоросли. Справочник. Киев: 1989, 405 с. 9.. Генкал С.И. Атлас диатомовых водорослей планктона реки Волги. СанктПетербург: Гидрометеоиздат.1992, 127 с.сб. 17-я научн. конф. АстрыбВТУЗа. Реф. докл. и сообщ., Астрахань, 1967 10. Горбунов К.В. О распределении сине-зеленых водорослей в водоемах низовьев дельты Волги// Экология и физиология сине-зеленых водорослей. Закономерности их массового развития в водоемах. -М.: Наука, 1965 11. Горюнова C.B., Ржанова Г.Н., Орлеанский B.K. Сине-зеленые водоросли. М.: Наука, 1969 12. http://www.keweenawalgae.mtu.edu/index.htm 13.. Кавтарадзе Д.Н., Фридман В.С., Симкин Г.Н. Создание устойчивого экологического каркаса в мегаполисе как стратегическая задача в управлении качеством городской среды. // Сб. Экополис-2000. Материалы III междунар. конф. по программе "Экополис". М. 2000 г. С. 129-131. 14. Муравьев А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. Изд. 2-е, испр. и дополн. – СПб.: Крисмас+, 2004, -245с. 15. Одум Ю. Основы экологии, М., Мир, 1975; 16.Раилкин А.И. Процессы колонизации и защита от биообрастания. – СПб: Изд-во Санкт-Петербургского гос. ун-та, 1998. – 269 с. 17. . http://www.environment.fi/download.asp?contentid=110901&lan=en 18.Определитель пресноводных водорослей СССР. Вып. 4. Диатомовые водоросли / Под ред. А.И. Прошкиной-Лавренко. – М.: Советская наука, 1951. – 620 с.