1)биоиндикация

IV Межрегиональный интернет-конкурс для школьников
«Химия настоящего и будущего»
Тема: «Белая кувшинка – символ чистоты озера Маслеево?»
Исследование процессов самоочищения озера Маслеево Дзержинского р-на
Тип работы: исследовательская работа
Секция: экология
Автор:
Елгин Илья
г. Зеленогорск,
Красноярский край
МБОУ «СОШ № 170», 8Б класс,
лаборатория «Исследователь» МОУ ДОД
ЦДОД «Центр экологии, краеведения и
туризма»
Руководители:
Стародубцева Ж.А. – зам. директора по
НМР МОУ ДОД ЦДОД «ЦЭКиТ»,
Елгина Н.Ю. – зам. директора
УВР МБОУ «СОШ №170»
ЗАТО г. Зеленогорск 2012
по
Оглавление
Введение…………………………………………………………………………………… .3
Глава I. Литературный обзор……………………………………………………………....4
1.1. Биоиндикаторы и биоиндикация……………………………………......................….4
1.1.1. Беспозвоночные животные – биоиндикаторы………………………………….....4
1.1.3. Водоросли – биоиндикаторы……………………………………………………..…5
1.2. Загрязнение водоемов………………………………………………………………….6
1.3. Самоочищение водоемов………………………………………………………………7
1.4.
Оценка
экологического
самоочищение
по
состояния
величине
водоема
продукции
и
и
интенсивности
деструкции
процессов
органического
вещества…………………………………………………………………………………..….8
1.4.1. Методика определении продукции и деструкции
органического вещества по
изменению содержания О2………………………………………………………………………………………………..9
1.4.2. Методика определения концентрации РК в воде………………… ……………..10
Глава II. Основная часть…………………………………………………………………. .12
2.1. Оценка экологического состояния озера Маслеево с помощью беспозвоночных
животных, 2010, 2011 гг…………………………………………………………………. 12
2.2. Оценка экологического состояния озера Маслеево с помощью водорослей. …….15
2.3. Макрофиты – показатели самоочищения озера Маслеево………………………….16
2.4.Определение
величины
продукции
и
деструкции
органического
вещества……………………………………………………………………………….…….18
Глава III. Результаты……………………………….……………………………….…..….18
Выводы……………………………………………………………………………….……..18
Список литературы………………………………………………………………………...19
Приложения……………………………………………………………………………….. 20
3
ВВЕДЕНИЕ
Существование человечества немыслимо без жизненно важных природных
ресурсов, одним из которых является вода. Вода обладает рядом уникальных свойств,
необходимых для поддержания всех форм жизни на земле. Именно поэтому в
настоящее время особенно актуальна проблема сохранения водных ресурсов.
Водный кризис угрожает обществу не потому, что на земле не хватает воды, а
потому что человек своей непродуманной деятельностью портит огромные количества
чистой природной воды.
В течение двух лет, в июле 2010, 2011 гг. я был участником летнего полевого лагеря
«Махаон» на берегу оз. Маслеево в Дзержинском районе. Нами был замечен парадокс:
на озере, испытывающем значительный антропогенный пресс, (по берегам озера
огромные свалки мусора) цветет белая лилия – символ чистоты???
Я выдвинул гипотезы:
Гипотеза 1: в озере Маслеево вода чистая, за счет активно происходящих процессов
самоочищения водоема.
Гипотеза 2:
белая лилия приспособилась к существованию в загрязненных водоемах.
Цель исследования - оценить экологическое состояние озера Маслеево.
Задачи:
1. Изучить методы биоиндикации, используемые для определения качества воды и
процессов самоочищения озер.
2. Провести сравнительный анализ качества воды озера Маслеево в 2010, 2011 годах с
помощью биоиндикаторов.
3. Выявить среди прибрежно-водных растений виды – индикаторы процессов
самоочищения озера Маслеево.
4. Установить интенсивность процессов самоочищения озера Маслеево.
4
Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Биоиндикация и биоиндикаторы
О возможности использования живых организмов в качестве
показателей
определённых природных условий писали ещё учённые Древнего Рима и Греции. По
современным представлениям биоиндикаторы – организмы, присутствие, количество
или особенности, развития которых служат показателями естественных процессов,
условий или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация - это метод,
который позволяет судить о состоянии
окружающей среды по фактору встречи,
отсутствия или особенностям развития организмов- биоиндикаторов[5].
Различные виды живых существ показывают, чем загрязнена окружающая среда.
Какой бы совершенной ни была современная аппаратура, она не может сравниться с
«живыми приборами», реагирующими на те или иные изменения, отражающие
воздействие всего комплекса факторов, включая сложные соединения различных
ингредиентов[1].
В качестве биоиндикаторов можно использовать ряд живых объектов как
растительного, так и животного происхождения: позвоночные и беспозвоночные
животные,
низшие
растения
(водоросли),
высшие
растения
(макрофиты),
грибоподобных организмы (например, сапролегния) и др.
1.1.1. Беспозвоночные животные – биоиндикаторы
O чистоте водоемов можно судить по видовому разнообразию беспозвоночных
животных [1]. Чистые водоемы заселяют пресноводные моллюски, личинки веснянок,
поденок, вислокрылок и ручейников. Они не выносят загрязнения и быстро исчезают из
водоема, как только в него попадают сточные воды [1].
Умеренно загрязненные водоемы заселяют водяные ослики, бокоплавы, личинки
мошек (мокрецов), двустворчатые моллюски-шаровки, битинии, лужанки, личинки
стрекоз и пиявки (большая ложноконская, малая ложноконская, клепсина).
Чрезмерно
загрязненные
водоемы
заселяют
малощетинковые
кольчецы
(трубочники), личинки комара – звонца (мотыли) и ильной мухи (крыска).
Для оценки чистоты воды в водоемах используют простой метод с помощью
индекса Майера [2].
5
Таблица 1
Классификация беспозвоночных животных по Майеру
Обитатели чистых вод
Организмы средней
Обитатели загрязненных
чувствительности
вод
Нимфы веснянок
Речной рак
Личинки комаров-
Нимфы подёнок
Личинки стрекоз
звонцов
Личинки ручейников
Личинки комаров
Пиявки
Личинки вислокрылок
долгоножек
Водяной ослик
Бокоплавы
Моллюски: катушки,
Прудовики
Дафнии, циклопы
живородки, двухстворчатые. Малощетинковые черви
Личинки мошки
Плоские черви
Расчёты производятся следующим образом: количество обнаруженных групп из
первого столбца таблицы умножают на три; из второго на 2; из третьего – на 1.
Получившиеся цифры складывают. По значению полученной суммы делают выводы о
степени загрязненности водоёма: если сумма больше 22 – вода первого класса качества
(очень чистая); если в интервале от 17 до 21 – второго класса качества (чистая вода); от
11 до 16 баллов – третьего класса качества (умеренно загрязненная). Все значения
менее 11 характеризует водоем как грязный [2].
1.1.2. Водоросли – биоиндикаторы
В качестве индикаторов загрязнения воды органическими веществами наряду с
другими организмами используются водоросли [3].
Альгоиндикация - это метод оценки чистоты воды с помощью водорослей.
Водоросли являются биоиндикаторами, то есть одни живут только в чистых водах и не
терпят
загрязнения (олигосапробы), другие обитают
в
условиях
умеренного
загрязнения (меза-сапробы – альфа, бета), а третьи предпочитают загрязнённую воду
(полисапробы).
Сапробная значимость водорослей по Т.Я. Ашихминой [2].
Зона сапробности
Олигосапробная
Название водорослей
космариум, меридиан, анабена, фрагилярия, цимбела,
астерионелла, симбела, диатома, стихококкус
Бета – мезасапробная
диатома, синедра игольчатая, циклотелла, клостериум,
табелария, навикула, коконейс, кладофора, пинулярия, улотрикс,
спирогира, фрагилария, астерионелла, педиастриум, мелозира,
6
циматоплеаура, сценедесмус, клостериум
Альфа – мезасапробная
ницшия игловидная, хламидомонада, стефанодискус, циклотела,
навикула, факус, клостериум
Полисапробная
хлорелла, эвглена зеленая
1.2. Загрязнение водоемов
Основными
источниками
загрязнения водоемов
являются хозяйственно-
бытовые, промышленные и сельскохозяйственные стоки. Хозяйственно-бытовые и
сельскохозяйственные
стоки
содержат
большое
количество
всевозможных
органических веществ, детергентов, пестицидов, минеральных удобрений и продуктов
их распада, тогда как промышленные имеют огромный набор разнообразных
химических соединений, большинство которых являются токсичными [15].
Загрязненность
многих
водоемов
РФ
превышает
предельно
допустимые
концентрации (ПДК) в среднем по нефтепродуктам на 47-63%, фенолам на 45-68%,
легкоокисляемым органическим веществом (БПК5) на 20-23%,аммиачному азоту на
24% и т.д. [15].
Загрязнения водоемов подразделяют на аллохтонное – вносимое извне, и
автохтонное - собственное загрязнение. Автохтонное загрязнение происходит в
результате жизнедеятельности водных организмов, в том числе и прибрежно-водной
растительности. После отмирания в среду поступают их метаболиты, биогенные
вещества и продукты распада. Аллохтонные загрязнения – это все то, что приносят в
водоемы сточные воды, поверхностные стоки, дождевые и воздушные массы [4].
Особой формой загрязнения является эвтрофирование водоемов, то есть
обогащение их биогенными веществами, что приводит к интенсивному развитию
водорослей и прибрежных растений. Это чаще всего происходит за счет поступления в
водоемы бытовых и сельскохозяйственных стоков. Способность водной растительности
к накоплению и использованию этих веществ (прежде всего фосфора и азота) делает их
активными участниками процесса самоочищения природных вод. Загрязнение
водоемов
приводит
количественного
бытовыми
к
состава.
стоками
изменению
структуры
Интенсивные
приводят
к
сообществ,
их
видового
и
загрязнения сельскохозяйственными и
зарастанию
и
заболачиванию
промышленными - к нарушению и полной деградации биоценозов [4].
водоемов,
а
7
1.3. Самоочищение водоемов
Водоемы обладают уникальным свойством – способностью к самоочищению.
Под самоочищением понимается комплекс воздействия химических, физических и
биологических факторов на экосистему водоема, в результате деятельности которых
качество воды приходит к первоначальному (или близкому к нему) состоянию.
Разумеется, это наблюдается при небольшой степени загрязнения водоемов [15].
К физическим факторам относятся такие процессы, как седиментация взвешенных
веществ, ветровые перемешивания, течения, колебания температур и др.
Химические процессы самоочищения – это окисление и распад органических
веществ в водоеме, которые приводят к появлению в среде относительно простых
соединений (аммиак, углекислота, нитраты, сульфаты, фосфаты, метан). Последние в
дальнейшем утилизируются различными гидробионтами.
Биологическое самоочищение водоемов осуществляется за счет жизнедеятельности
растений, животных, грибов, бактерий и тесно связано с физико-химическими
процессами. В этом процессе принимают участие практически все население водоемов.
Большую роль в процессах самоочищения загрязненных вод играют прибрежно-водные
растения.
1 группа: прибрежные растения: тростник, рогоз, камыш, ирис, аир, манник. Очистка
воды от растворенных и взвешенных частиц осуществляется с помощью корней. Так, в
лабораторных экспериментах заросли тростника и рогоза задерживали водными
корнями до 90% взвешенных веществ, содержащихся в животноводческих стоках. [13,
15].
2 группа: растения, плавающие на поверхности - ряска, кубышка, кувшинка, сальвиния,
водокрас и др. [15].
3 группа: полностью погруженные растения, их роль сводится к механическому
задерживанию взвесей и органических веществ - рдесты, роголистники, уруть, элодея.
В зарослях водных растений осаждается значительное количество приносимых с
водой минеральных и органических взвесей. Гидрофиты являются биофильтром,
предохраняющим водную массу от загрязнений. Эта особенность дает возможность
использовать заросли гидрофитов для улучшения качества воды, сбрасываемой в реки
и водоемы. Многолетние наблюдения, выполненные в лаборатории озероведения,
позволяют считать, что наиболее благоприятным фактором для формирования
хорошего качества воды при достаточном водообмене является зарастание акватории
до 30-40% при биомассе растений до 1,5 кг воздушно-сухого вещества на 1 – 2 м.
зарослей [13, 15]. Содержание кислорода в воде под влиянием растений всех трех
8
групп увеличивается, в результате чего происходит быстрое окисление органического
вещества,
ускоряется
процесс
нитрификации,
усиливается
потребление
фотосинтетиками свободной углекислоты.
Таким образом, растения этой группы обеспечивают фитофильтрацию, под
влиянием которой увеличивается прозрачность воды, снижается ее минерализация[13].
Учитывая положительное влияние растений на минерализацию органического
вещества в водоемах, некоторые исследователи предлагают культивировать их с целью
повышения очистительной способности водоемов различного назначения, борьбы с
«цветением» вод и размывом берегов. Однако, признается рациональным их
культивирование в водоеме или в системе очистки загрязненных вод с последующим
удалением (выкашиванием). Удаление и дальнейшая переработка растений позволит
утилизировать многие токсичные и радиоактивные соединения [13].
1.4. Оценка экологического состояния водоема и интенсивности процессов
самоочищение по величине продукции и деструкции органического вещества
Процессы жизнедеятельности водных организмов связанны с образованием и
разрушением
сложных
органических
веществ
и
сопровождаются
изменением
качественного состава воды по содержанию таких соединений, как О2 и СО2,
минеральных, биогенных (нитратов, нитритов, аммонийных ионов, фосфатов,
микроэлементов, токсичных веществ, а также С-орг, N-opг, P-oрг и отдельных групп и
классов органических веществ.
Содержание вышеперечисленных соединений может увеличиваться и уменьшатся
в зависимости от преобладания процессов продукции или деструкции. Валовая
продукция – это
суммарное количество органического вещества в
определенный
момент в воде. «Чистая» продукция-это прирост органического вещества за сутки.
Величина валовой продукции и «чистой» продукции характеризует интенсивность
фотосинтеза: CO2+H2O-CH2O+O2
Деструкция - это распад органического вещества под воздействием гетеротрофных
организмов главным образом
бактерий. Величина деструкции характеризует
интенсивность распада органических веществ CH2O+O2-CO2+H2O
Величины их концентрации служат критерием для ориентировочной оценки
гидрохимической обстановки в водоеме и используются как показатели эвтрофикации
и загрязненности вод.
В зависимости от трофии водоема продукция может колебаться от 0,05 до 18,8
мгО2/л. В зависимости от величины продукции водоемы делятся по трофии:

Евтрофные (2-18,8 мг O2/л)
9

Мезотрофные (1-2)

Олиготрофные (0,05-0,08)

Дистрофные (менее 0,05)
Таким образом, наибольшие величины продукции наблюдаются в евтрофных
водоемах, наименьшие в олиготрофных и дистрофных водоемах. Величина деструкции
должна быть меньше величины продукции и составлять от 0,05 до 9,8 мг О2/л.
Основным методом определения первичной продукции органических веществ в
природных
водоемах
и
деструкции
является
кислородный
метод.
Принцип
кислородного метода заключается в измерении содержания О2 выделенного в процессе
фотосинтеза. Выделение кислорода сопровождается усвоением СО2, необходимым для
синтеза органических веществ. Поэтому по количеству выделяемого О2 можно
определить количество вновь образованного органического вещества.
1.4.1. Методика определении продукции и деструкции органического вещества по
изменению содержания О2
Сущность метода заключается в изменении содержания кислорода через 24 часа в
замкнутом объеме воды.
Принцип метода. Для определения продукционно-деструкционных характеристик
применяют
метод
Винберга,
который
основан
на
измерении
фотосинтеза
фитопланктона по разнице кислорода, образованного в результате фотосинтеза за
определенный отрезок времени. Кислородная модификация скляночного метода
основана на уравнении фотосинтеза:
↓CO2 +H2O ↔ (CH2O)+O2↑
Количество потребленной углекислоты или
фотосинтезе кислорода
количество выделившегося при
пропорционально количеству образованного органического
вещества. В темноте реакция идет в обратном направлении – процесс дыхания
(деструкции) разложения органического вещества с потреблением кислорода и
выделением углекислоты.
Подготовка, отбор, экспонирование и фиксация проб.
Для определения первичной продукции используют химические склянки с
притертыми пробками объемом 100-200 см3, для определения деструкции склянки
помещают в мешочки из черной материи.
Отбор проб проводят с подповерхностного горизонта и далее через каждый метр. На
одном горизонте обычно ставят на экспонирование 2-.3 светлых склянки и одну
темную. Экспонировать склянки рекомендуется в первую или во вторую половину дня
на 6 часов. После того, как склянки поставлены на экспонирование, фиксируют пробы
10
для определения начальной концентрации кислорода. Расчет первичной продукции
проводят по следующим формулам
Валовая продукция
Pвал=Vc – Vm
T
Читая продукция
Pчис=Vc – Vch
T
Деструкция
D= Vch-Vm
T
Где Vch- начальное содержание кислорода в склянке перед экспонированием Vc количества кислорода в светлой склянке после экспонирования Vm – количества
кислорода в темной склянке после экспонирования t- время экспозиции, час.
Данные по интенсивности продукционно-деструкционных процессов можно
также использовать для вычисления индекса самоочищения, который представляет
собой отношение валовой и первичной продукции к суммарной деструкции планктона.
Индекс самоочищения. Отношение валовой продукции к суммарной деструкции
планктона за сутки является функциональным гидробиологическим показателем.
Низкие значения индекса (менее 1) свидетельствуют о превышении потребления
кислорода над его продуцированием, в результате чего создается неблагоприятный для
переработки загрязнений кислородный режим. Значения выше 1 характеризуют
интенсивно идущие процессы окисления органического вещества. Вместе с тем при
регулярном
превышении
биологическое
загрязнение
продукции
за
счет
над
деструкцией
первично
(A/R>1)
происходит
продуцированного
остаточного
органического вещества [18].
1.4.2. Методика определения концентрации РК в воде [14, 16].
Последовательность определения РК в воде природных водоемов
А) ввести в склянку с пробой определенного объема разными пипетками 1 мл раствора
соли марганца, затем 1 мл раствора йодида калия и 1-2 капли раствора сульфаминовой
кислоты, после чего закрыть склянку пробкой [15].
Б) соль Мп (2) в щелочной среде реагирует с растворенным кислородом с образованием
нерастворимого дегидратированного гидроксида Мп (4) по уравнению: [15, 32].
2 Мп + О2 + 4ОН = 2МпО (ОН2)
11
таким образом, производятся фиксация, т.е. количественное связывание, кислорода в
пробе.
В) ввести в склянку пипеткой 2 мл раствора серной кислоты, погружать пипетку до
осадка (не взмучивать!) и постепенно поднимать ее, вверх по мере опорожнения.
Г) склянку закрыть пробкой и содержимое перемешать до растворения осадка. В
результате чего протекает химическая реакция с образованием свободного йода и
произошло растворение осадка по уравнению:
МnО (ОН)2 + 2S + 4H = Mn + S2 + 3H2O
Д) Содержимое склянки полностью перенести в коническую колбу на 250 мл
Е) В бюретку (пипетку), закрепленную в штативе, набрать 10 мл тиосульфата и
титровать пробу до слабо желтой окраски. Затем добавить пипеткой 1 мл раствора
крахмала (раствор в колбе синеет) и продолжать титровать до полного обесцвечивания
раствора.
Реакции описываются уравнениями:
S2 + 2S2O3 = 2S + S4O6
S2 + крахмал = синее окрашивание .
О завершении титрования судят по исчезновению синей окраски (обесцвечиванию)
раствора в точке эквивалентности.
Ж) Определить общий объем раствора тиосульфата, израсходованный на титрование
(как до, так и после добавления раствора крахмала). Количество раствора тиосульфата
натрия,
израсходованное
на
титрование,
пропорционально
концентрации
растворенного кислорода .
З) Массовую концентрацию РК в анализируемой пробе воды (Срк) в мг/л рассчитать по
формуле:
Срк = _8 х Ст х Vт х 1000 ,
V - V1
Где:
8 - эквивалентная масса атомарного кислорода;
Ст - концентрация титрованного стандартного раствора тиосульфата, г - ЭКВ/л
Vт - общий объем раствора тиосульфата, израсходованного на титрование (до и после
добавления раствора крахмала), мл;
1000 - коэффициент пересчета единиц измерения из г/л в мг/л
V - внутренний объем калиброванной кислородной склянки с закрытой пробкой
(определяется заранее для каждой склянки отдельно), мл,
V1 - суммарный объем растворов хлорида марганца и йодида калия, добавленных в
склянку при фиксации РК, а также мешалки.
12
Глава 2. Основная часть
Озеро
Маслеево
расположено
в
Дзержинском
районе
Красноярского
края
(координаты +57° 0' 31.76", +95° 13' 10.59") в 120 км от города Канска. Восточная
береговая часть озера песчаная, окружена густым сосновым бором, с западной стороны
– болотистая местность. В 300 м от озера Маслеево протекает река Абан (возможно
озеро и образовалось благодаря ей), следовательно, в период половодья возможно
переселение животных. То есть, в случае создания благоприятных условий для
обитания живых организмов, чувствительных к загрязнению, в озере Маслеево
возможно появление «новых», речных видов.
2.1. Оценка экологического состояния озера Маслеево с помощью беспозвоночных
животных, 2010, 2011 гг.
Сбор водных беспозвоночных животных.
Сбор животных мы производили 2 способами:
1) Ручной сбор: с погруженных в воду предметов: коряг, веток водных растений,
камней, поднимая их на поверхность, мы снимали животных и помещали их в лоток
или в стеклянную банку.
2) Ловля сочком: водных беспозвоночных можно добывать с помощью сачка, которым
можно собирать материал с глубины до 2 м. Сачок опускали в воду на глубину, в
сторону, а затем вытаскивали на поверхность пойманных животных, помещали в лоток
или в стеклянную банку.
В течение нескольких дней в июле 2010, 2011 гг я собирал в озере
беспозвоночных животных. Перечень видов приведен в таблице 1.
Маслеево
13
Таблица 1
Беспозвоночные животные-обитатели озера Маслеево, 2010, 2011 гг.
2010 г.
2011 г.
1. Личинки поденки
1. Личинка поденки
2. Личинка ручейника Моланида
2. Паук-серебрянка
3. Бокоплав
3. Личинка ручейника анаболия
4. Личинки стрекозы
4. Личинка ручейника Халесус
5. Личинки мошки
5. Личинка ручейника Фриганеиды
6. Катушка
6. Личинка ручейника Моланида
7. Пиявка большая ложноконская
7. Личинка ручейника Стенофилакс
8. Малая ложноконская пиявка
ротундиперус
9. Прудовик обыкновенный
8. Бокоплав
10. Прудовик яйцевидный
9. Циклоп
11. Улитковая пиявка
10. Личинка стрекозы
12. Личинка комара-звонца
11. Катушки
13. Водяной паук
12. Двустворчатые (шаровка)
14. Белая планария
13. Малая ложноконская пиявка
14. Большая ложноконская пиявка
15. Улитковая пиявка
16. личинка комара-звонца
17. Личинка мухи-львинки
18. Яйцевидный прудовик
19. Жук-плавунец
20. Водяной клещ
Далее, среди обнаруженных видов беспозвоночных животных, согласно методике
Майера, были отобраны виды-биоиндикаторы, и распределены в экологические
группы. Данные занесены в таблицу 2.
Таблица 2
Группы беспозвоночных животных озера Маслеево, 2010, 2011 гг.
Обитатели чистой воды:
Организмы средней
Обитатели грязных вод
чувствительности
2010 г
- личинки поденки,
- личинка стрекозы,
- пиявки (малая
- личинки ручейников,
- катушка
14
ложноконская, улитковая,
- бокоплав
- личинки мошки
большая ложноконская)
- циклоп
- прудовики
(обыкновенный,
яйцевидный)
-личинка комара-звонца
2011 г.
- личинки поденок,
- личинка стрекозы,
- пиявки (малая
- личинки веснянок,
- катушка
ложноконская, улитковая,
- личинки ручейников,
- двустворчатые
большая ложноконская),
- бокоплав,
(шаровка)
- прудовики
- циклоп.
(обыкновенный,
яйцевидный),
- личинка комара- звонца
1) Из таблиц 1,2 видно, что в 2010 году в озере Маслеево из 14 видов, 12 –
биоиндикаторные (11 групп), среди них:

4 группы видов первой экологической группы («чисто»): (личинка поденки,
ручейника, циклоп, бокоплав) Х на 3 = 12

3 группы видов второй группы («умеренное загрязнение»): (Личинка стрекозы,
катушка, личинка мошки) Х на 2 = 6

3 группы видов третьей группы («грязно»): (Пиявки, прудовики, личинка
комара-звонца) Х на 1 = 3
Индекс Майера = (4 × 3)+(3 × 2)+(4х1)=21, что находится в интервале от 16 до 21,
и соответствует воде 2 – го класса качества «чистая».
2) Из таблиц №1,2 видно, что в 2011году в озере Маслеево обнаружено 20 видов, из
них 17 – биоиндикаторные (11 групп), среди них:
 5 групп видов первой экологической группы («чисто»): (личинки поденок,
личинки веснянок, личинки ручейников, бокоплав, циклоп) Х на 3 = 15
 3 группы видов второй группы («умеренное загрязнение»): (личинка стрекозы,
катушки, двустворчатые) Х на 2 = 6

3 группы видов третьей группы («грязно») (пиявки, пудовики, личинка комаразвонца) Х на 1 = 3
Индекс Майера = (5 × 3)+(3 × 2)+(3х1)=24, что соответствует воде первого класса
качества, «очень чистая».
15
Таким образом, повышение индекса Майера с 21 в 2010 г. до 24-х в 2011 году
указывает на самоочищение водоема и улучшение его экологического состояния.
На улучшение экологического состояния озера Маслеево в 2011 г. указывает
появление «новых» видов – индикаторов чистой воды, это 5 видов ручейников, а также
большое количество бокоплавов.
2.2. Оценка экологического состояния озера Маслеево с помощью водорослей
Определение систематического положения водорослей происходило при помощи
«Определителя пресноводных водорослей» А.А. Гуревича [8].
Таблица 3
Сапробная значимость водорослей по Т.Я. Ашихминой [2]
Зона сапробности
Олигосапробная
Название водорослей
космариум, меридиан,анабена, фрагилярия, цимбела,
астерионелла,симбела,диатома.
Бета – мезасапробная
диатома,синедра игольчатая, циклотелла, клостериум,
табелария, навикула, коконейс, кладофора, пинулярия,
улотрикс, спирогира, фрагилария, астерионелла,
педиастриум, мелозира, циматоплеаура, сценедесмус,
клостериум, пинулярия
Альфа – мезасапробная
ницшия игловидная, хламидомонада, стефанодискус,
циклотела, навикула, факус, клостериум,
Полисапробная
хлорелла, эвглена зеленая,
Определение систематического положения водорослей о. Маслеево происходило
при помощи «Определителя пресноводных водорослей» А.А. Гуревича [8].
Всего в 2010 г обнаружено 9 систематических групп водорослей, относящихся к
трем экологическим группам (по Т.Я. Ашихминой [2], из них: 3 -бета-мезасапробные
(табелярия, сценедесмус, синедра),
3 – альфа-мезасапробы (навикула, клостериум,
хлаидомонада), 3 – полисапробы (эвглена, хлорелла, инфузория-трубач).
В 2011 году обнаружено 10 систематических групп, относящихся к 4-м
экологическим группам, в том числе: 2 – олигосапроба (показатели чистой воды):
фрагилярия, стихококкус, 4 – бета-мезасапроба (табелярия, сценедесмус, синедра,
16
пинулярия), 3 альфа-мезасапроба (навикула, клостериум, хламидомонада), 1 –
полисапроб (эвглена).
Появление «новых» биоиндикаторных видов чистой воды свидетельствует о
наличии процессов самоочищения озера Маслеево и улучшении его экологического
состояния.
2.3. Макрофиты – показатели самоочищения озера Маслеево
Известно, что биологическое самоочищение водоемов осуществляется за счет
жизнедеятельности растений, животных, грибов, бактерий и большую роль в процессах
самоочищения загрязненных вод играют прибрежно-водные растения [13, 15].
В озере Маслеево нами обнаружено 18 видов прибрежно-водных растений, из них
10 являются индикаторами процессов самоочищения водоема:

Ряска трехдольная

Осока пузырчатая

Осока острая

Горец земноводный

Камыш озерный

Кубышка желтая

Водокрас лягушачий

Тростник обыкновенный

Белокрыльрник болотный

Кувшинка белоснежная

Рогоз широколитный

Хвощ приречный

Телиптерис болотный

Сабельник болотный

Вахта трехлистная

Рдест плавающий

Роголистник погруженный

Элодея
2.4. Определение величины продукции и деструкции органического вещества
Известно, что биологическое самоочищение водоемов осуществляется за счет
жизнедеятельности растений, животных, грибов, бактерий, и большую роль в
процессах самоочищения загрязненных вод играют прибрежно-водные растения
[13,15].
17
В озере Маслеево нами было обнаружено 18 видов прибрежно-водных растений
(ряска трехдольная, осока пузырчатая, осока острая, горец земноводный, камыш
озерный, кубышка желтая, водокрас лягушачий, тростник обыкновенный,
белокрыльрник болотный, кувшинка белоснежная, рогоз широколитный, хвощ
приречный, телиптерис болотный, сабельник болотный, вахта трехлистная, рдест
плавающий, роголистник погруженный, элодея), из них 10 являются индикаторами
процессов самоочищения водоема,
Определение величины продукции и деструкции органического вещества.
Для определения продукционно - деструкционных характеристик применялся
метод Винберга, который основан на измерении фотосинтеза фитопланктона по
разнице кислорода, образованного в результате фотосинтеза за определенный отрезок
времени.
Для этого в отобранных пробах воды определяли «начальное» количество
растворенного кислорода (йодометрическим методом), после этого три химические
склянки с притертыми пробками, с пробами озерной воды остались на «свету». А три –
затемнены с помощью колпака. Через 24 часа производили определение кислорода в
«светлых» и «темных» склянках [17].
Величину первичной продукции проводили по формулам:
Результаты:
Валовая продукция:
Где: Vсн – начальное содержание
Р вал = Vc-Vm,
кислорода в склянке перед
t
экспонированием
= 7,38 мг/л
Чистая продукция:
Vс – количество кислорода в светлой
P чис = Vc-Vcн
склянке после экспонирования
t
= 8,65 мг/л
= 7,3 мг/л
Vm – количество кислорода в темной
склянке после экспонирования
= 24 часа
T – время экспозиции, ч.
Деструкция:
D = Vсн – Vm
Валовая продукция: Р вал = 7,38-7,3 = 0,003 мгО2/л
t
24
Чистая продукция: P чис = 7,38-8,65 = 0,053 мгО2/л
24
Деструкция: D = 8,65– 7,3 = 0,05 мгО2/л
24
18
Величина чистой продукции, равная 0,053 свидетельствует о принадлежности о.
Маслеево к «олиготрофному» водоему.
Индекс самоочищения = Р чис\D = 1,058 (что больше 1), это характеризуют
интенсивно идущие процессы окисления органического вещества [18] в озере Маслеево
в июле 2011 г.
Глава 3. Результаты
Выводы:
1. Для определения чистоты воды озера можно использовать биоиндикаторов –
беспозвоночных животных и водоросли. О процессах самоочищения судят по наличию
индикаторов – макрофитов. Интенсивность самоочищения озера определяется по
величине продукции и деструкции органического вещества.
2. Качество воды в о. Маслеево в 2011 году по сравнению с 2010 годом повысилось.
3. О наличии процессов самоочищения о. Маслеево свидетельствует обнаружение 10
видов макрофитов – индикаторов данного процесса.
4. Величина индекса самоочищения указывает на интенсивно идущие процессы
окисления органических веществ в озере Маслеево.
Таким образом, вода в озере Маслеево «чистая», за счет интенсивно идущих
процессов окисления органического вещества (самоочищения). Это подтверждает
первую гипотезу.
19
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И ИСТОЧНИКОВ:
1. Алексеев С.В. Экологический практикум школьника / С.В. Алексеев, Н.В. Груздева, Э.В.
Гущина. – Самара.: ИД «Федоров», 2005. – 304 с.
2. Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг: учебно-методическое пособие /Т.Я.
Ашихмина – М.: Агар, Рандеву –АМ, 2000. - 400с.
3. Балашова Н.Б. Водоросли. / Н.Б. Балашова, В.Н. Никитина. – Л.: Лениздат, 1989. – 116 с.
4. Ботаника: учебник для 5-6 классов/ В.А. Корчагина. – М.: Просвещение, 1985. – 132 с.
5. Буйволов Ю.А. Физико-химические методы изучения качества природных вод. Методическое
пособие/ Ю.А. Буйволов. – М.: Экосистема, 1997. – 125 с.
6. Власов Б.П. Использование высших водных растений для оценки и контроля за состоянием
водной среды: метод. рекомендации / Б.П. Власов, – Мн.: БГУ, 2002. -84 с.
7. Водоросли, лишайники и мохообразные СССР/ Л.В. Гарибова, Ю. К. Дундин, Т. Ф. Коптяева
и др. – М.: Мысль, 1978. – 365 с.
8.
Вронский В.А. Прикладная экология / В.А. Вронский – Ростов - на Дону: Феникс,1996.- 512 с.
9. Гуревич А.А. Пресноводные водоросли (определитель) / А.А. Гуревич. – М.: Просвещение,
1996. – 112 с.
10. Душенков В.М. Летняя полевая практика по зоологии беспозвоночных/ В.М. Душенков, К.В.
Макаров. М.: Академия, 2000. – 256 с.
11. Жизнь растений в шести томах. Т.3. Водоросли и лишайники / под ред. проф. М. М.
Голлербаха. – М.: Просвещение, 1977. – 487с.
12. Козлов М.А. Школьный атлас-определитель беспозвоночных животных/– М.А. Козлов. – М.:
Просвещение, 1991. – 207 с.
13. Макрофиты – индикаторы изменений природной среды / Д.В. Дубынина, С.М. Стойко, К.М.
Сытник и др. / Киев.: Наукова думка, 1993. – 434с.
14. Максимова О.В. Водоросли / О.В. Максимова // Биология. – 1996. – №31.
15. Муравьев А.Г. Тест-комплект «Растворенный кислород» / А.Г. Муравьев - С.-Петербург.:
Крисмас + , 2000. – 128 с.
16. Суханова И.В. Макрофиты-индикаторы состояния урбанизированных территорий/ И.В.
Суханова // Актуальные проблемы биологии, медицины и экологии. – Томск – 2004, выпуск 1.
17. Цугленок Н.В. Гидрохимия. Эколого-токсикологические аспекты загрязнения водных
экосистем / Н.В. Цугленок, О.Г. Морозова – Красноярск.: Изд-во КрасГАУ, 2004. – 124 с.
18. Методики комбинированных оценок качества воды с использованием гидрохимических и
гидробиологических показателей / ievbras.ru›ecostat/Kiril/Library/Book1/…
20
Приложения
Водоросли
Инфузория трубач
Пинулярия
Хлорелла
Синедра
Сценедесмус
Клостериум
Эвглена
Хламидомонада
Беспозвоночные животные - индикаторы
Личинка веснянки
Бокоплав
Дафния
Личинка мошки
Пиявка
Катушка
Личинка поденки
Личинка стрекозы
Прудовик
Личинка комара-звонца
Шаровка
Циклоп
21
Макрофиты
Ряска трехдольная
Камыш озерный
Кубышка желтая
Водокрас лягушачий
Тростник обыкновенный
Кувшинка белоснежная
Рогоз широколистный
Рдест плавающий
Элодея
Роголистник погруженный