Индикаторное значение прибрежно

Фестиваль детского творчества «Звёзды нового века»
Определение качества воды прибрежной
зоны Кантатского водохранилища по
кислородному режиму и прибрежноводной растительности
Учебно-исследовательская работа
Выполнил:
Григорьев Владимир,
МОУ ДОД ДЭБЦ,
Лицей № 103, 9 кл.
г. Железногорск
Красноярского края
Научные руководители:
Огурцова Т.В., Григорьева Т.В.,
педагоги доп.образования МОУ ДОД ДЭБЦ
Содержание
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1.Индикаторное значение прибрежно-водной растительности
1.2. Динамика развития сообществ прибрежно-водной растительности
1.3.Кислородный режим водоёмов
Глава 2. Практическая часть
2.1. Описание места исследования
2.2. Методика определения растворённого кислорода
по методу Винклера
2.3.
Описание встреченных прибрежно-водных растений
2.4.
Методика определения качества воды методом биоиндикации
Выводы
Библиография
Приложения
2
3
3
6
7
8
8
9
12
16
19
19
1
Введение
Актуальность.
Данная
работа
является
продолжением
исследования,
проводившегося в рамках проекта «Экологическая тропа», разработанного совместно
Детским
эколого-биологическим
центром
с
Центральным
парком,
который
реализовывался летом 2008 г. на Городском озере группой учащихся, в составе которой
был и я. Мы исследовали животных гидробионтов прибрежной зоны Кантатского
водохранилища в районе парка. Для более полной оценки качества воды прибрежной
зоны всего водоема были отобраны пробы в разных частях водоема.
начавшейся в
2008
году реконструкцией
В связи с
дамбы городского озера создались
неблагоприятные условия для его экосистемы: спуск воды привёл к обмелению и
оголению берегов; в летний период вода в озере стала больше прогреваться,
биологические и химические процессы стали проходить быстрее. По нашим
предположениям
это может повлиять на видовой состав гидробионтов в озере,
привести к смене экологических сообществ в воде, сукцессионным
изменениям.
Поэтому в 2009 году для оценки экологического состояния водоёма были добавлены
исследования кислородного режима нашего озера, так как количество растворённого
кислорода является одной из основных его характеристик. Определили видовой состав
прибрежно-водной растительности, так как по нему также можно судить о состоянии
экосистемы.
Практическая значимость. Продолжается сбор данных в рамках
мониторинга
экологического состояния Кантатского водохранилища. Добавляется оценка качества
воды по содержанию растворённого в воде кислорода и биоиндикация по прибрежноводной растительности.
Новизна. В работе впервые делается попытка обобщить данные по
состоянию
Кантатского водохранилища, полученные в результате исследования химических и
биологических показателей в период ремонта дамбы.
Цель работы – определение качества воды прибрежной зоны
Кантатского
водохранилища по растениям-индикаторам и кислородному режиму.
Задачи:
1.Провести исследование на содержание растворённого в воде кислорода.
2.Определить
качество
воды
по
методике
сапробности,
используя
биоиндикацию по прибрежно-водной растительности.
3.Собрать гербарий из растений прибрежной зоны Кантатского
водохранилища для
иллюстрации сукцессионных изменений водоёма.
2
4.Поместить на страничку интернет-сайта «Экологическая тропа»
данную
исследовательскую работу и фотоматериалы в рамках продолжения проекта по
экологическому мониторингу Кантатского водохранилища.
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Индикаторное значение прибрежно-водной растительности
Специалисты постоянно делают попытки классифицировать водоёмы, исходя из
интенсивности развития прибрежно-водной растительности с выделением наиболее
характерных видов для того или иного типа вод.
Кроме того, известна группа видов прибрежно-водных растений, которые можно
считать индикаторами определённого состояния и трофности водной среды.
Наличие в водоёмах полушника озёрного (Isoetes lacustrus), полушника иглистого (I.
echinospora), лобелии Дортмана (Lobelia dortmanna), урути очередноцветковой
(Myriophullum alterniflorum) указывает на чистоту и олиготрофию вод. Массовое
развитие рясковых указывает на неблагополучие в экосистеме. Обилие ряски
трёхдольной (Lemna trisulca) говорит о большом количестве в среде биогенных
веществ; развитие ряски маленькой (L. minor) и многокоренника (Spirodela polyrrhiza),
помимо эвтрофирования, свидетельствует о сельскохозяйственном загрязнении.
Многокоренник
способен
развиваться
на
концентрированных
стоках
животноводческих комплексов. Локальное интенсивное развитие рясковых указывает
на места поступления биогенных веществ в водоёмы.[10]
О наличии антропогенного воздействия на водные экосистемы свидетельствует
пышное развитие
стрелолиста обыкновенного
(Sagittaria
sagittifolia), частухи
подорожниковой (Alisma plantagoaquatika), элодеи канадской (Elodea canandesis),
телореза алоэвидного (Stratiotes aloides), роголистника погружённого (Ceratophillum
demersum) и урути колосистой (Myriophullum spicatum).
Анализ развития водной растительности в водоёмах, подверженных разной степени
эвтрофирования, позволяет сделать следующие выводы:
-погружённая растительность достаточно полно характеризует состояние водоёмов и
происходящие в них изменения;
-биомасса гидрофитов и индекс сапробности, рассчитанный по индикаторному весу
погружённых растений, могут служить показателями качества воды и степени
эвтрофирования водоёмов;
3
-антропогенное эвтрофирование водоёмов приводит к структурной перестройке
сообщества гидрофитов; в результате изменяется видовой состав доминирующего
комплекса, появляются или исчезают индикаторные виды; по мере возрастания
трофности водоёма олигосапробные виды уступают место β-мезосапробным, которые в
свою очередь заменяются α-мезосапробными видами;
-прибрежно-водная растительность более консервативна, чем сообщества фито-,
зоопланктона и бентоса, поэтому видовой состав макрофитов может быть показателем
изменения качества воды.
Таким образом, видовой состав прибрежно-водной растительности позволяет
достаточно точно охарактеризовать экологическое состояние экосистемы. В настоящее
время широко применяется методика индикации вод по биологическим показателям,
которая широко используется в практике гидробиологических исследований. Для
анализа качества вод используют индикаторные организмы и специальные методы,
среди которых популярны система Кольквитца-Мерссона и её модификации.
По наблюдениям
высшие водные растения развиваются в основном в
олигосапробной и β-мезосапробной зонах. Ксеносапробными организмами являются
только некоторые водные мхи и папоротники, имеющие достаточно высокое
индикаторное значение(Таблица 1).
Таким образом, многие виды водных растений могут быть использованы для
определения сапробности вод. К олигосапробам относятся: рдест блестящий, уруть
очерёдноцветковая; к олиго-β-мезосапробам - мох фонтиналис; β-мезосапробамэлодея канадская, ряски, рдесты плавающий и гребенчатый, кубышка жёлтая,
роголистник погружённый, водяной лютик. Рдест гребенчатый указывает и на αмезосапробность.
Структурную перестройку сообществ гидрофитов и количественную оценку
изменения качества воды отражает индекс сапробности S. Этот индекс, рассчитанный
для погружённой растительности хорошо согласуется с лимническими показателями
водоёма. Погружённая растительность достаточно полно характеризует общее
состояние водоёмов и изменение в них экологических условий.
С увеличением биогенной нагрузки (среднегодовая концентрация общего фосфора
0,05-0,15 мг/л) фитопланктон способен конкурировать с погружёнными гидрофитами и
вызывать «цветение» воды. Это приводит к уменьшению прозрачности и в результате –
к исчезновению отдельных видов растений и к сокращению площади зарастания.
Удельный вес погруженной растительности снижается до 20-40 % массы гидрофитов.
[10]
4
Таблица 1 Высшие водные растения в системе сапробности
(V.Sladeček, 1963; К.А. Кокин, 1982; Гигевич Г.С. и др., 2001)
Вид
Зона сапробности
x
o
ксено
олиго
сапробная
сапробная
+
Риччия
плывущая
Риччиокарп
+
плавающий
Марзупелла
+
водная
Полушник
озёрный
Сфагнум
Лобелия
Дортмана
Уруть
очерёдно
цветковая
Кувшинка
чистобелая
Лютик водный
Рдест
плавающий
Уруть
колосистая
Частуха
подорожниковая
Кубышка малая
Роголистник
погружённый
Элодея
канадская
Камыш озёрный
Рогоз
широколистный
Ряска малая
Многокоренник
Рдест курчавый
Аир
обыкновенный
Стрелолист
обыкновенный
β
мезо
сапробная
α
мезо
сапробная
p
поли
сапробная
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
5
1.2. Динамика развития сообществ прибрежно-водной растительности
Водная растительность развивается главным образом в прибрежье, образуя
сплошную или прерывистую полосу вдоль берега различной ширины, вокруг островов
и мелей, реже покрывает всё ложе водоёма. Глубина распространения водных растений
зависит от прозрачности воды, изменяясь от 2 до 4 м, в редких случаях – до 8 м.
По условиям произрастания специалисты выделяют 4 группы растительных
формаций:
-
прибрежно-водную, в которой представлены водно-болотные растения;
-
воздушно-водную (представлены полупогруженные растения);
-
растения с плавающими на поверхности воды листьями;
-
погруженные растения.
Каждая группа формаций располагается в определённых местообитаниях и
глубинах, образует хорошо выраженные полосы, параллельные берегу. Обнаружить и
точно определить границы полосы макрофитов не всегда возможно из-за их частичного
смешивания или отсутствия.
Сообщества прибрежно-водных растений, как и других групп организмов,
подвержены направленным изменениям, называемым сукцессией. Для средней полосы
России характерно резкое изменение по сезону погодных и гидрологических условий,
нарушающих динамическое развитие сообществ, что приводит к сезонной динамике
развития.
Сукцессия (от лат. successio – преемственность, наследование) – закономерный
направленный процесс изменения сообществ в результате взаимодействия организмов
между собой и абиотической средой. При этом одни сообщества последовательно
сменяются другими. В отсутствие внешних факторов сукцессия представляет собой
направленный и, следовательно, предсказуемый процесс.
Сукцессия включает все смены, начиная с заселения оголённой территории
пионерской растительностью или изменения направления развития растительности и
кончая стабилизированными системами (сообществами) известными под названием
климакса. Примером является, в частности, образование болот при заболачивании
лесов или зарастание водоёмов. Процессы зарастания повсеместно наблюдаются в
водохранилищах,
в
которых
имеются
обширные
мелководья
и
происходит
периодическое понижение уровня воды.[10]
6
Наблюдаемая зависимость интенсивности развития прибрежно-водной растительности
с лимническими характеристиками водоёмов даёт основание считать, что степень
развития водной растительности и её видовой состав является индикатором состояния
экосистемы.
1.3. Кислородный режим водоёмов
Для водных организмов кислород является важнейшим фактором существования.
Обогащение воды кислородом в основном происходит за счёт его инвазии (вторжения)
из атмосферы и выделении фотосинтезирующими организмами. Убыль O2 связана с его
эвазией (выходом) из воды в атмосферу и потреблением при дыхании животными и
растениями.[5]
В поверхностных водах содержание растворённого кислорода может колебаться от 0
до 14 мг/л и подвержено значительным сезонным и суточным колебаниям. В
эвтрофированных и сильно загрязнённых органическими соединениями водоёмах
может
быть
значительный
дефицит
кислорода.
Уменьшение
концентрации
растворённого кислорода до 2 мг/л вызывает массовую гибель рыб и других
гидробионтов.
Кислородный режим водоёмов зависит от многих факторов. Учитывая, что инвазия
O2 из атмосферы происходит только через поверхность воды, а зона фотосинтеза
располагается в верхнем слое, последний, как правило, более насыщен кислородом, чем
нижележащая толща. В процессе фотосинтеза растения выделяют огромное кол-во
кислорода. В отдельные периоды сезона его содержание в воде в 3-4 раза превышает то
кол-во, которое могло бы поступить из атмосферы.
Пересыщение воды кислородом бывает особенно значительным при цветении
фитопланктона.
Снижение концентрации кислорода в воде осуществляется в результате его выхода
из воды в атмосферу из пересыщенной воды кислородом. Особенно интенсивно это
осуществляется при повышении температуры. Значительное количество кислорода
тратится организмами при дыхании. Особенно велико потребление O2 бактериями – до
90 % от всего количества, потребляемого другими организмами при дыхании. Кроме
того, часть кислорода расходуется на окисление минеральных и органических
соединений.
Поступление кислорода в водоём (из атмосферы и в результате фотосинтеза
растений) ограничивается только верхним слоем воды. Потребление кислорода для
7
дыхания и окислительных процессов происходит во всей толще воды, в том числе и на
дне. Поэтому в водоёмах с интенсивными деструкционными процессами дефицит
кислорода бывает весьма значительным.
Зимой при ледоставе приток О2 становится ничтожным. К концу зимы его
содержание уменьшается во всех слоях водоёма. Интенсивное потребление кислорода в
глубоких слоях водоёма приводит к заморам, в результате чего гибнут многие
животные, в том числе и рыбы.
В водной среде значительная часть животных и бактерий населяет глубины, где света
для существования фото синтезирующих растений недостаточно и, следовательно,
дышать им приходится за счёт O2 , поступающего извне ( из атмосферы и верхних
слоёв воды, где происходит фотосинтез растений).Из-за этого организмам часто
приходится испытывать острый дефицит кислорода.
Водные растения в меньшей степени зависят от наличия кислорода, чем животные,
так как сами являются его продуцентами. Однако в некоторых водоёмах при
повышении температуры воды и разложении отмерших организмов наблюдается
дефицит кислорода. Это приводит к качественному изменению воды, как среды
обитания, что неблагоприятно сказывается на жизнедеятельности как животных, так и
погружённых растений.[10]
ГЛАВА II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1Описание места исследования
Кантатское водохранилище рекреационного назначения создано в 1958 году на
реке Кантат (правый приток р. Енисея) путем строительства плотины. Чаша городского
озера представляет собой естественную долину реки Кантат шириной в середине 0.9км,
подпруженную плотиной (дамбой). Длина озера 3,6 км, наибольшая глубина – 9 м.
Площадь водной поверхности («акватории») – 3,55 кв. км. Береговая линия извилистая.
Берега покрыты лесом, задернованы, рассечены оврагами, промоинами, пролесинами.
Южная и юго-западная части береговой полосы подвержены разрушениям под
действием ветровых волн, плоскостного смыва и струйчатой эрозии.
Поступление воды в городское озеро кроме реки Кантат происходит
за счёт
подземного источника с северо-восточного направления. По оценке специалистов
доля этого источника достигает 50% от общего пополнения озера. Отток воды из озера
осуществляется
через гидротехнические сооружения.Часть воды расходуется
на
питание подземного источника в южном направлении. Анализ водного баланса озера
8
показывает, что при сохранении стока
из Кантатского водохранилища проектный
уровень вод в нем сохраняется и тенденций к его снижению не наблюдается. [7]
Сбор растений прибрежной зоны Кантатского водохранилища и взятие проб на
содержание растворённого кислорода проводилось на территории, протяженностью
около 1 км на 6 станциях в районе Городского парка: от Городского пляжа до лодочной
станции (район «Экологической тропы»), а также на 6 станциях в разных участках
береговой линии озера: в районе дамбы, залива у дамбы, пляжа на Элке, пляжа на
Ленинградском проспекте, церкви, спасательной станции (Таблица 2).
Таблица 2. Станции исследования берега Кантатского водохранилища
Станция
Район
1
пляж – залив (100 м)
2
залив – аттракционы (100 м)
3
аттракционы – станция 3 (100 м)
4
станция 3 – станция 4 (100 м)
5
станция 4 – станция 5 (100 м)
6
станция 5 – лодочная станция (100 м)
7
Пляж на Ленинградском проспекте
8
Церковь
9
Спасательная станция
10
Пляж на Элке
11
Залив у дамбы
12
Дамба
2.2 Методика определения растворённого кислорода по методу Винклера
В ходе анализа воды определяют концентрацию растворённого кислорода ( в мг/л) и
степень насыщения им воды (в %) по отношению к равновесному содержанию при
данных температуре и атмосферном давлении.[9]
Определение концентрации растворённого кислорода в воде проводится методом
йодометрического титрования - методом Винклера. Этот метод основан на способности
гидроксида марганца (II) окисляться в щелочной среде до гидроксида марганца (IV),
количественно связывая при этом кислород. В кислой среде гидроксида марганца (IV)
снова переходит в двухвалентное состояние, окисляя при этом эквивалентное
9
связанному кислороду количество йода. Выделившийся йод оттитровывают раствором
тиосульфата натрия в присутствии крахмала в качестве индикатора.
Этапы определения растворённого кислорода:
1. В анализируемую пробу воды добавляют соль Мn (II), которая в щелочной среде
реагирует
с
растворённым
кислородом
с
образованием
нерастворимого
дегидратированного гидроксида марганца (IV) по уравнению:
2Mn2+ + O2+ 4 OH-=2MnO(OH)2 ↓
Так
проводится
фиксация,
т.е.
количественное
связывание
,
кислорода
в
пробе.Фиксация растворённого кислорода, являющегося неустойчивым компонентом в
составе воды, должна проводиться сразу после отбора пробы.
2.К пробе добавляют раствор сильной кислоты (соляной или серной) для растворения
осадка, и раствор йодида калия, в результате чего протекает химическая реакция с
образованием свободного йода по уравнению:
MnO(OH)2+2J-+4H+=Mn2++J2+3H2O
3.Затем свободный йод титруют раствором тиосульфата натрия в присутствии
крахмала, который добавляют для лучшего определения момента окончания
титрования. Реакции описывается уравнениями:
J2 +2S2O32-=2J-+S4O62J2+крахмал→синее окрашивание
О завершении титрования судят по исчезновению синей окраски(обесцвечиванию)
раствора в точке эквивалентности. Количество раствора тиосульфата натрия,
израсходованное на титрование ,пропорционально концентрации растворённого
кислорода.
Расчёт содержания растворённого кислорода в воде Х(мг/л) производится по формуле:
где: А - объём тиосульфата натрия ,пошедшего на титрование, мл;
Н - нормальность Na2S2O3 с учётом поправки;
V1- объём пробы в склянке, мл(120 мл);
V2 – объём реактивов, добавленный до образования Mn (OH)2;
1000-пересчёт на 1 л;
8 – эквивалентная масса кислорода, соответствующая 1 мл 1 н раствора Na2S2O3
[11]
Пример расчёта растворённого кислорода на станции:
10
Таблица 3 Результаты исследования содержания растворённого в воде кислорода
(июнь, 2009г.-январь, 2010г.)
Дата
Место отбора проб
t воды, ˚С
Концентрация
растворённого
в
воде
кислорода,
мг/л
21.06.09
Станция 11
15
9,30
Станция 8
Станция 6
10.07.09
Станция 10
19
10,34
Станция 8
Станция 1
16.08.09
Станция 12
16
9,35
Станция 3
Станция 7
25.09.09
Станция 11
10
8,60
Станция 10
Станция 4
27.10.09
Станция 9
4
7,42
Станция 10
Станция 7
23.11.09
Станция 1
2
6,53
Станция 6
Станция 8
21.01.10
Станция 8
1
5,36
Станция 9
Анализ таблицы:
В результате проведённых исследований в период с июня,2009г. по январь, 2010 г.
были получены следующие результаты: минимальное количество кислорода 5,36 мг/л
наблюдалось в зимний период (табл.3), что может быть связано с отсутствием
естественного притока из атмосферы, снижением фотосинтезирующей деятельности
всех групп растений, потреблением кислорода на биохимические процессы и
жизнедеятельность гидробионтов. Максимальное количество кислорода было выявлено
в июле - 10,34 мг/л, что является средним значением для данного периода, когда
поступление кислорода в водоём бывает максимальным в связи с благоприятными
условиями:
максимальные возможности для
фотосинтезирующей
деятельности
растений и инвазия из атмосферы. Невысокие значения содержания растворённого в
воде кислорода могут быть связаны с обмелением водоёма в результате ремонта
дамбы, и, как следствие,
с большей прогреваемостью, когда
биологические и
11
химические процессы начинают проходить настолько интенсивно, что на них
расходуется большая часть поступившего в водоём кислорода.
2.3. Описание встреченных прибрежно-водных растений
Калужница болотная(Caltha palustris)
10-50 см. Многолетнее растение с мощным стеблем, ветвящимся в верхней части.
Листья округлые, толстые, блестящие: нижние – с черешками, верхние - сидячие.
Растёт на сырых лугах, по берегам ручьёв, рек, озёр, по краям болот. Цветки крупные
жёлтые 2,5-4 см в диаметре. На каждом растении 10-20 цветков.[3]
Вахта трёхлистная(Menyanthes trifoliata)
20-35 см. Многолетнее травянистое растение с приподнимающимся побегом, на
котором находятся 1-4 тройчатосложных листьев, беловато-розовые, мохнатые цветки
собраны в кистевидное соцветие. Растёт по канавам, старицам рек, озёрам, прудам, по
болотам, берегам рек и на топких лугах.[4]
Хвощ топяной (Еquisttum fluviatile)
50-150 см. Многолетнее травянистое растение. Стебли простые или ветвистые,
довольно толстые (2,5-5 мм), мягкие, с 9-20гладкими рёбрами и 1 большой полостью
внутри. Чешуйчатые листья-зубчики располагаются на стебле мутовками. Цветков,
плодов и семян нет. Размножаются спорами. Обитает по берегам водоёмов, в воде, на
болотах, сырых лугах.[1]
Дербенник прутовидный (Lythrum virgatum)
40-100 см. Многолетнее травянистое растение. Стебли голые. Листья при основании
клиновидно суженные, в нижней части
стебля располагаются супротивно или
мутовками, верхние листья очерёдные. Яркие малиновые цветки собраны в
колосовидное соцветие.Растёт на сырых лугах, болотах, по берегам водоёмов.[3]
Камыш озёрный (Scirpus lacustris)
100-250 см. Многолетнее травянистое растение. Имеет толстый, цилиндрический
стебель, в его нижней части расположены несколько коротких жёстких листьев,
обычно их основания погружены в воду. На верхушке стебля коричневые колоски,
собранные в метёлку.У камыша полое ползучее корневище, содержащее много
крахмала.Растёт по мелководьям различных водоёмов.[4]
Рогоз широколистный (Typha latifolia)
100-200 см. Многолетнее травянистое растение. На цилиндрических стеблях находятся
длинные, довольно широкие (10-20 мм) листья и своеобразные соцветия-початки
12
длиной до 30 см. У рогоза толстое ползучее корневище, в котором много крахмала.
Образует обширные заросли. Растёт по берегам водоёмов ( до глубин более 2 м) и в
разнообразных сырых местах.[4]
Осока Шмидта (Сarex schmidtii)
30-80
см.
Многолетнее
травянистое
растение.Образует
плотные
дерновины,
кочки,высотой до полуметра.Имеет трёхгранный стебель, на котором располагаются и
женские, и мужские колоски.Растёт на болотах, заболоченных лугах.[1]
Кувшинка чистобелая (Nymphaea candida)
Многолетнее травянистое растение.Имеет тёмно-зелёные листья диаметром 10-30 см,
плавающие на поверхности воды и
сидящие на длинных черешках. У кувшинки
мощное корневище, от которого отходят толстые придаточные корни.Цветки крупные
снежно-белые 6-12 см в диаметре каждое утро всплывают на поверхность и
раскрываются, а вечером закрываются и уходят под воду.Встречается в озёрах, прудах,
старицах.[4]
Кубышка малая (Nuphar pumila)
Многолетнее травянистое растение.Обладает сильно развитым корневищем, от
которого отходят крупные, плотные, глубокосердцевидные листья 6-10 см в диаметре
с длинными , трёхгранными черешками. Цветки жёлтые1,5 - 2 см в диаметре состоят из
многочисленных узких лепестков и большого числа тычинок.В местах с быстрым
течением образует только подводные листья. На пересыхающих участках водоёма
может развиться наземная форма – меньших размеров и нецветущая. Встречается в
озёрах, прудах, старицах, реках с медленным течением. [12]
Стрелолист обыкновенный (Sagittaria sagittifolia)
Многолетнее травянистое растение. Имеет мочковатый корень, от которого отходят
длинные шнуровидные побеги.Осенью на побегах развиваются клубневидные
зимующие почки, богатые крахмалом. В зависимости от условий обитания на растении
развиваются листья трёх различных форм: воздушные -
на длинных черешках со
стреловидно-треугольной пластинкой; подводные – сидячие, узкие, линейные;
плавающие- округлой формы со стреловидным основанием и длинными черешками. На
цветоносе расположены белые с малиновыми пятнышками трёхлепестные цветки и три
чашелистика. Растёт в воде или по берегам водоёмов с медленно текущей или стоячей
водой.[12]
Ряска малая (Lemna minor)
3-4,5 мм. Плавает на поверхности воды. Стебель представлен маленькой листовидной
зелёной пластинкой, от стебля отходит один корешок. Пластинки лёгкие, плавучие, так
13
как имеют воздушные полости. Цветёт очень редко, размножается в основном
вегетативно путём образования дочерних пластинок. Зимует на дне водоёма. Обитает в
озёрах, прудах, заводях.[4]
Роголистник тёмно-зелёный (Ceratophillum demersum)
15-100см. Многолетнее водное растение. У него длинный стебель, ветвящийся в
верхней части. Листья на стебле расположены в мутовках. Листья тёмно-зелёные,
жёсткие,
сильно
рассечены
на
узкие,
как
ниточки,
части-сегменты,
часто
мелкопильчатые по краю. Растение без корней, закрепляющееся в грунте с помощью
нижних мутовок листьев. Они проникают в ил и , как якоря удерживают растение.
Цветки мелкие, едва заметные, без лепестков. Распространён в озёрах, прудах,
медленно текущих реках.[4]
Элодея канадская (Elodea сanadensis)
Многолетнее травянистое растение. Корневая система развита слабо. Ветвящиеся
побеги достигают в длину до 100 см и более. Мелкие тонкие листочки располагаются
на стеблях мутовчато по 3- 4 листа. В июле-августе в пазухах верхних листьев
развиваются мелкие цветки с беловатыми лепестками и тремя красноватыми
чашелистиками.
Имеет способность к быстрому размножению. Каждая боковая
веточка, отломившись, может стать новым растением. Растёт в стоячих и медленно
текущих водах, прудах, каналах.[12]
Рдест плавающий (Potamogeton natans)
Многолетнее травянистое растение с ползучим, ветвистым корневищем. Стебель слабо
ветвистый длиной до 2 м. Плавающие листья - кожистые, глянцевитые, с бурым
оттенком на длинных черешках, подводные-полупрозрачные
часто представлены
только черешками, так как пластинки их быстро разрушаются. Цветки собраны в
соцветие колос. Растёт в водоёмах со стоячей или медленно текущей водой.[4]
Рдест курчавый (Potamogeton crispus)
Многолетнее травянистое растение. Стебли красноватые, четырёхгранные до 1 м
длиной.
Листья
продолговатые,
широко-линейные
или
линейно-ланцетные
с
пильчатыми и сильно волнистыми ( курчавыми) краями. Растение целиком погружено
в воду, лишь во время цветения колоски поднимаются над водой. Произрастает в
стоячих или медленно текущих водах.[4]
Уруть колосистая (Myriophyllum spicatum)
20-100см. Многолетнее травянистое растение. На стебле мутовчато по 4-6 штук
расположены сильно рассечённые перистые листья. Длинные разветвлённые стебли,
цепляясь за вёсла, часто отрываются. Растение имеет длинное ползучее корневище, от
14
которого быстро отрастают новые олиствлённые побеги. Цветки
у урути мелкие
невзрачные, розоватые собраны в колосовидное соцветие. Растёт в основном в стоячей
воде. Её можно встретить в озёрах, старицах рек, где растут и рдесты. [4]
Рис.1 Карта – схема распределения прибрежно-водной растительности Кантатского
водохранилища
15
2.3 Методика определения качества воды методом биоиндикации
Исследования прибрежно-водной растительности проводились в прибрежной зоне
на пробных площадках размером около 10 м2.[8] Сбор растений производился с
помощью металлических грабелек со дна водоема и на мелководье, а также на суше с
использованием совка. Численность организмов подсчитывалась по принадлежности к
виду и переводилась в баллы: случайные находки приняты за 1; частая встречаемость—
3; массовое развитие-5.
Найденные растения помещались в пластиковое ведёрко. В лаборатории ДЭБЦ
растения определяли до вида по определителю, используя увеличительные приборы
лупу и бинокулярный микроскоп.Часть водно-болотных растений была использована
для гербаризации.
В работе использовался метод биоиндикации Р.Пантле и Н.Букка.[10] Они
предложили характеризовать степень загрязнения водоёмов индексом сапробности(S).
Для этого ими была принята индикаторная значимость ( s) олигосапробов за 1;
β-мезосапробов-за 2,
α- мезосапробов-за 3,
полисапробов-за 4.
Относительное количество особей вида (h) оценивается следующим образом:
случайные находки приняты за 1;
частая встречаемость—3;
массовое развитие-5.
Индекс сапробности обследуемой станции вычисляется по формуле
S= ∑sh/ ∑h
В полисапробной зоне он равен-4,0-3,5; в α -мезосапробной- 3,5-2,5; в β мезосапробной- 2,5-1,5; в олигосапробной зоне-1,5-1,0.
Результаты, полученные с помощью данного метода, в основном отражают
соотношение показательных организмов и совпадают с другими показателями
загрязнения. Достоинство метода заключается в том, что с его помощью можно
уловить различия внутри каждой из зон сапробности.
Пример расчёта индекса сапробности станции:
S=3•3+2•1/3+1=11/4=2,7
Анализ таблицы:
В
результате
исследований
было
обнаружено
17
видов
прибрежно-водной
растительности, из них 11 видов – биоиндикаторы качества воды.(Табл.4)
16
Видовой состав погружённых растений крайне беден -6 видов, а низкая численность
позволяет говорить о крайне неблагоприятных экологических условиях для водных
растений.
Распределение
растений
по
станциям
неоднородно.
Максимальное
количество видов -5 обнаружено на станции 11, но погружённых из них – всего 3, а
остальные относятся к воздушно-водной и водно-болотной растительности.
Условная оценка качества воды на станциях 1,2,3,4,5,9,10- загрязнённая; на станциях
7,8,11,12 класс качества воды - «грязная»; на станции 6
класс качества воды-«
удовлетворительно чистая».
Минимальный индекс сапробности 2,2 на станции 6, что соответствует классу воды-удовлетворительно чистая. Встреченные растения кувшинка чисто-белая
и рдест
плавающий относятся к β – мезосапробам, которые могут обитать в относительно
чистой воде, однако присутствие α –мезосапроба элодеи канадской говорит о
тенденции к загрязнению этого участка водоёма. Максимальный индекс сапробности 4
на станции 7 , что соответствет классу воды- грязная. Встреченный здесь рдест
курчавый
относится к
полисапробам, обитающим в
водах, подверженных
эвтрофировнию и антропогенному загрязнению. Но даже этот приспособленный к
неблагоприятным
условиям
жизни
вид встречается в
таком
незначительном
количестве, что можно говорить о недопустимом для живых организмов загрязнении
данного участка водоёма.
В районе «Экологической тропы» 17% исследуемых станций отнесены к классу
удовлетворительно чистых, 83% - загрязненных. На других станциях по периметру
озера 33% - загрязненных, 67% - грязных.(рис.2)
Качество воды в прибрежной зоне
Кантатского водохранилища по периметру от удовлетворительно чистой (9%) до
грязной (33%).(рис.3)
17
Таблица 4 Прибрежно-водные растения исследуемого водоёма
Вид растения \ станция
Ряска малая
Lemna minor
Роголистник тёмно-зелёный
Ceratophillum demersum
Рдест курчавый
Potamogeton crispus
Рдест плавающий
Potamogeton natans
Стрелолист обыкновенный
Sagittaria sagittifolia
Кубышка малая
Nuphar pumila
Уруть колосистая
Myriophyllum spicatum
Камыш озёрный
Scirpus lacustris
Рогоз широколистный
Typha latifolia
Элодея канадская
Elodea canadensis
Кувшинка чистобелая
Nymphea candida
Индекс сапробности станции (S)
Оценка качества воды
Уд.ч. - Удовлетворительно чистая
1
Колво
экз.,
балл
2
Колво
экз.,
балл
3
1
3
Колво
экз.,
балл
4
Колво
экз.,
балл
5
Колво
экз.,
балл
6
Колво
экз.,
балл
7
Колво
экз.,
балл
3
1
1
8
Колво
экз.,
балл
1
9
Колво
экз.,
балл
10
Колво
экз.,
балл
1
1
11
Колво
экз.,
балл
5
1
1
1
12
Колво
экз.,
балл
1
3
1
1
1
1
1
1
1
3
1
3
3
1
1
3
2,7
Загр.
3
Загр.
2,7
3
Загр. Загр.
Загр. – Загрязнённая
3
Загр.
2,2
Уд.ч.
4
Гр.
3,5
Гр.
3
Загр.
2,5
Загр.
3,5
Гр.
3,5
Гр.
Гр. - Грязная
18
Выводы
1.По
результатам
изучения кислородного режима озера минимальное количество
кислорода 5,36 мг/л наблюдалось в зимний период, максимальное количество было
выявлено в июле - 10,34 мг/л. Невысокие значения содержания растворённого в воде
кислорода могут быть связаны с обмелением водоёма в результате ремонта дамбы, и,
как следствие, с большей интенсивностью биохимических процессов.
2.Согласно проведённым исследованиям
методом биоиндикации по прибрежно-
водной растительности вода на 58% исследуемых станций
отнесена к загрязнённой,
на 33% - к грязной и на 9% - к удовлетворительно чистой. Удовлетворительно чистая
вода в месте наименьшей антропогенной нагрузки и наибольшей проточности. Грязная
вода в местах выхода стоков, большой антропогенной нагрузки, застоя воды.
3. Собрали гербарий из доминирующих видов прибрежно- водных растений. В северозападной и юго-восточной частях озера наблюдаются
признаки заболачивания
мелководных участков, что является частью сукцессионного процесса, характерного
для любого водоёма.
4.Данную исследовательскую работу и фотоматериалы поместили
«Экологическая
тропа»
в
рамках
продолжения
проекта
по
на сайт
экологическому
мониторингу Кантатского водохранилища.
Библиография:
1. Беглянова М.И., Васильева Е. М. и др. Определитель растений юга
Красноярского края. – Новосибирск: Изд-во «Наука»,1979.- 672с.
2.Горленко В.М.,Дубинина Г.А.,Кузнецов С.И. Экология водных
организмов.-
М.:Наука,1977. – 246 с.
3.Гуленкова М.А., Сергеева М.Н. Растения болот:Учебное пособие для школьников.М.: Эгмонт Россия Лтд.,2001.-64с.
4. Козлова Т.А., Сивоглазов В.И. Растения водоёма:Учебное пособие для школьников.М.: Эгмонт Россия Лтд.,2000.-64с.
5. Константинов А.С. Общая гидробиология.- М.: Высшая школа,1972.-
435 с.
6. Кокин К.А. Экология высших водных растений.-М.:Изд-во МГУ,1982.-210 с.
7. Кучин С.П.,Просвирин А.Биография МО ЗАТО Железногорск.Красноярск: «Буква», 2006. – 160 с.
8.Методика изучения биогеоценозов внутренних водоёмов.- М.:Наука,1975.- 124 с.
19
9. Муравьёв ,А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми
методами . / А.Г.Муравьёв 2 –е изд., перераб. И допл.-
СПБ.:
«Крисмас+»,1999.-
235с.
10.Садчиков А.П., Кудряшов М.А. Гидроботаника: Прибрежно-водная растительность:
Учебное пособие для студ.ВУЗов.-М.:Издательский центр «Академия»,2005.-240 с.
11. Фёдорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране
окружающей
среды:
Учебное
пособие
для
студ.
ВУЗов.-
12. Филоненко – Алексеева А.Л., Нехлюдова А.С., Севастьянов В.И.
Полевая
М.:Гуманит.изд.центр ВЛАДОС,2003. – 288 с.
практика
по природоведению:Экскурсии в природу: Учебное пособие для студ.
ВУЗов.-М.:Гуманит.изд.центр ВЛАДОС,2000. – 384 с.
20
Приложения
Рис. 2 Сравнительная оценка качества воды различных районов
Кантатского водохранилища (a- район «Экологической тропы», b- станции
по периметру озера).
а)
0%
17%
Уд.ч.
Загр.
Гр.
83%
b)
0%
33%
Уд.ч.
Загр.
Гр.
67%
Рис. 3 Оценка качества воды по прибрежно-водной растительности
9%
33%
Уд.ч.
Загр.
Гр.
58%
Рис. 4 Зависимость содержания растворённого в воде кислорода от
температуры воды.
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Кол-во растворённого
кислорода в воде
ар
ь
Ян
в
Но
яб
рь
яб
рь
О
кт
бр
ь
Се
нт
я
гу
ст
Ав
ль
Ию
Ию
нь
t воды
Место исследования
Фото 1 Оголение берегов озера после спуска воды (фото автора)
Фото 2 Берег озера в районе пляжа на Ленинградском (фото автора)
Фото 3 На глубине сохранилось разнообразие водных растений (фото
автора)
Фото 4 Утки на озере (фото автора)
Водные растения – индикаторы качества воды
Полушник озёрный - Isoetes lacustrus (фото из Красной книги Белоруси,
2006)
Уруть очерёдноцветковая - Myriophullum alterniflorum (фото © Галина
Конечная)
Кувшинка чисто-белая -Nymphaea candida(фото автора)
Рдест плавающий - Potamogeton natans (фото
http://www.aknuk.uzsci.net/bioekologia/pochvoved/atlas18.html)
Кубышка малая - Nuphar pumila(фото http://www.dybravyshka.ru/ykazatelrastenii/146.html)
Роголистник тёмно-зелёный -Ceratophillum demersum (фото автора)
Ряска малая - Lemna minor (фото http://aqarium.ru/plant/plant.php?plant=Lemna
minor)
Стрелолист обыкновенный - Sagittaria sagittifolia(фото Медведкина Ирина)