Биоиндикационное исследование озера Тени

ТЕМА

"Комплексное исследование озера Тени Чувашской Республики"

Выполнили:

воспитанники

Краснова Александра,

учащаяся 8 класса;

Научные руководители:

Петрова Людмила Витальевна,

Чебоксары - 2015 г.

 

Содержание

Введение

Рациональное использование и охрана водных ресурсов – одна из важнейших проблем современности, решение которой невозможно без всестороннего исследования водоемов.

Серьезной проблемой для озер Чувашской Республики является эвтрофикация водоемов в связи с накоплением в них органических и биогенных веществ.

Объект нашего исследования - озеро Тени в Аликовском районе, с ярко выраженными процессами эвтрофикации.

Целью нашей работы мы поставили проведение комплексного мониторингового исследования озера Тени. Состав и количественное развитие организмов в водоемах зависит от качества воды. Если качество воды ухудшается, то некоторые группы организмов погибают.

В настоящей работе была изучена структура зообентоса озера Тени. Пробы были взяты весной, летом, осенью. Как известно, зообентос служит хорошим биоиндикатором загрязнения донных отложений. Биоиндикация – способ оценки антропогенной нагрузки по реакции на нее живых организмов и сообществ. Мы решили исследовать озеро Тени, изучить биоразнообразие донных беспозвоночных озера Тени и оценить качество воды в нем.

Цель: выявить экологическое состояние памятника природы регионального значения «Озеро Тени».

Задачи:

Провести батиметрическую съемку озера Тени.

Определить органолептические показатели воды озера Тени.

Оценить качество воды озера Тени на основе показателей зообентоса.

Выявить антропогенную нагрузку на озеро Тени.

Гипотеза: Класс качества воды в озере Тени является высоким.

 1. Краткая характеристика озера Тени

Озеро Тени объявлен постановлением Совета Министров Чувашской АССР от 2 апреля 1981 г. №186 и утвержден постановлением Кабинета Министров Чувашской Республики от 17 июля 2000 г. №140. Памятник природы находится в Аликовском районе в 5 км южнее с. Аликово, на юго-восточной окраине д. Эренары на землях сельскохозяйственного назначения. Общая площадь составляет 8,9 га. Площадь охранной зоны 30 га. Озеро расположено в правобережье ручья, впадающего в р. Хирлеп, левого притока р. Большой Цивиль. Относится к 5 наиболее крупным озерам республики, карстового происхождения. Имеет экологическое, научное и рекреационное значение.

Озеро Тени – является памятником природы и относится к особо охраняемым природным территориям. Озеро Тени - одна из природных достопримечательностей Аликовского муниципального района Чувашии. Озеро находится примерно на 6 километров южнее районного центра Аликово, на самой окраине небольшой деревушки Эренары. Как большинство озер этой местности, оз. Тени является водоемом карстового происхождения. Оно имеет форму овала, вытянутого с юга на север. Общая площадь озера Тени составляет около 9 гектаров. Вода в этом водоеме всегда прозрачная и просматривается до глубины 1,45 метров. Летом температура воды в озере Тени может достигать +25 градусов по Цельсию. Растительность побережья этого водоема развита слабо. Здесь произрастает череда, рогоз, осока, кипрей узколистый и пр. На берегах озера практически нет деревьев, небольшая посадка ивы козьей мы наблюдали на восточной стороне озера. Сегодня в водах оз. Тени водятся караси, карпы, окуни. Эти места очень благоприятны для обитания водоплавающих птиц.

Озеро Тени имеет карстовое происхождение, овальную форму, вытянутое с севера на юг. Его размеры: площадь — 8,9 га (ширина — 240 м, длина — 480 м), максимальная глубина — 7,95 м (1996). Если сравнить данные максимальных глубин 1967 г. (8,8 м) и 1996 г., то они указывают на уменьшение глубины, наполнение озерной котловины илом, органическими веществами. Прозрачность воды — 1,45 м. Температура поверхностного слоя в летнее время достигает +24…+25˚С. Дно глинистое. Вдоль берега тянется мелководье, местами оно достигает 25 м. До глубины 3 м мелководье проросло элодеей канадской.

По рассказам самого старого жителя д. Эренары И.З. Захарова (1907 г.р.), озеро «прилетело» ночью из окрестностей с. Ходары Шумерлинского района. Глубина озера составляла по длине 7 вожжей. В народе говорят, что если дождь приходит со стороны озера Тени, то он, как правило, не хороший или принесет град. Озеро сильно подвержено антропогенному воздействию. Близко к нему (на расстоянии 50 м) построена ферма. На берегу находится водокачка. Весной, во время дождей, в озеро попадает много органических веществ, почвы и т.д. Вдоль берега пасутся скот, утки, гуси. Близко к берегу подошли и пахотные земли. Требуются серьёзные и продуманные мероприятия по охране этого озера. Растения, занесенные в Красную книгу Чувашской Республики – тополь черный, уруть колосистая.

Описание места исследования.

Исследование проводилось на северо-восточном и юго-западном берегу озера Тени в пяти точках. Вдоль побережья пасется колхозный и частный скот, здесь же находится водопой. На расстоянии 100 м. от озера находится пашня, что, естественно, ведет к ухудшению состояния воды и почвы.

Рис. 1. Озеро Тени Аликовского района Чувашской Республики

2. Материалы и методика исследования.

Для проведения экологических исследований озера нами были использовано следующее оборудование: надувная лодка ПВХ Омега-260, GPS-навигатор Garmin Etrex Legend HCX, мерная лента для измерения глубины, диск Секки для определения прозрачности воды, гидробиологический сачок, фотоаппарат Canon, блокнот, линейка, гербарная папка, топографические и спутниковые карты.

Измерение глубины озер проводили с помощью мерной веревки и груза, который был подвешен к веревке и через каждые 5-10 м опускался в воду. Ставили GPS-точку и записывали координаты глубины озера. Полученные данные наносились на карту в виде изобат с различными глубинами.

Органолептические исследования цвета и запаха воды проводились стандартными методами.

Прозрачность воды изучали с помощью диска Секки, который опускали в воду до тех пор, пока он не пропадал из виду.

Для определения цвета воды в озере мы наливали воду в пробирку и оценивали на фоне листа белой бумаги.

Оценка запаха воды проводилась одновременно несколькими людьми при помощи показателей таблицы интенсивности запаха.

Для определения качества воды использована методика биоиндикации. Зообентос отличается стабильной локализацией на определенных местах обитания в течение длительного времени, поэтому он является удобным объектом для наблюдений за процессами самоочищения водных экосистем. Экосистемы озер характеризуются особыми условиями существования живых организмов. Общая стабильность водных масс, отсутствие сильных течений, расслоение температуры создают иные условия существования обитания растений и животных в озерах. Бентос озер наибольшего качественного и количественного богатства достигает в литорали (около берегов). Это объясняется тем, что фотосинтезирующие организмы произрастают в озерах только на мелководье, и поэтому глубинные зоны беднее пищей.

Пробы брались гидробиологическим сачком в пяти точках. Для этого сачок опускался краем обруча в воду перпендикулярно к ее поверхности, велся по дну, не углубляясь сильно в грунт. Так сачок проводился на один метр в одну сторону, поворачивался на 1800 градусов, затем на один метр – в другую сторону, затем сачок вынимался, материал отбирался и помещался в отдельный флакон, в 40% спирт. На каждый флакон помещалась этикетка с указанием места, времени сбора проб.

Качество воды определялось на основе биотического индекса Майера, т.к. он больше подходит для озер. Методика годится для любых типов водоемов. По этой методике не нужно определять беспозвоночных с точностью до вида. Метод использует приуроченность различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности. [7]

Индекс Майера. Наиболее простая методика биоиндикации. Эта методика подходит для любых типов водоемов. Она более простая и имеет большое преимущество – в ней не надо определять беспозвоночных с точностью до вида. Метод основан на том, что различные группы водных беспозвоночных приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности. При этом организмы – индикаторы относят к одному из трех разделов, представленных в табл. 1.3. Таблица 1.3. [7]

Для изучения антропогенной нагрузки в районе исследования производился осмотр озера и прилегающей к ней территории. Отмечалось количество кострищ, стоянок автомобилей и т.д.

 3. Результаты исследований.

В ходе наших исследований мы выяснили, что глубина озера уменьшается за счет ежегодного увеличения илистых отложений. В озере Тени содержание азота и активного фосфора превышает ПДК, что влияет на обильное разрастание растительности в исследуемом водоеме и может привести к гибели ценных животных и растений. Биоиндикационные исследования показали значительное загрязнение исследуемого озера органическими веществами и ухудшение экологического состояния водоема, а именно уменьшение численности животных-индикаторов чистых водоемов (ручейников).

 3.1. Батиметрическая съемка озера Тени

В результате батиметрических исследований выявлено, что наибольшая глубина составляет 810 см. Наибольшая глубина находится в центральной части озера.

Рис. 2. Максимальная глубина на озере Тени

3.2. Органолептические показатели воды

В табл. 1 представлены результаты органолептических показателей воды на исследуемом водоеме. Таблица 1

Органолептические показатели

Максимальная глубина озера составляет 810 см. Прозрачность колеблется от 80 до 300 см.

3.3. Оценка качества воды озера Тени на основе показателей зообентоса

Описание озера Тени. (Весна, 12.05.15 г.)

На северо-восточном и юго-западном берегах озера Тени отобраны пробы в пяти точках. Пробы были взяты 15 мая 2015 г. в утренние часы, температура воздуха +24, температура воды +18 С. Пробы были взяты водным сачком на северо-восточном и юго-западном берегу озера. Северо-восточный берег находится на небольшом склоне, и в большей степени запрос ивой козьей, свалки отсутствуют, но встречаются отдельные предметы бытового мусора, осуществляется выпас овец. Общее количество беспозвоночных составило 263 экземпляра. Юго-западный берег озера также местами зарос ивой, рогозом, но в меньшей степени.

Первая точка – Время – 14.30. Восточный берег озера Тени. Глубина 20 см. Дно илисто-глинистое. Водная растительность представлена: рогоз узколистный, осока волосистая, роголистник, уруть колосистая. Кроме того, обнаружено много отмершей растительности, плавающей островками.

Вторая точка ( 300 м. от первой точки) – Время - 15.00. Северо-восточный берег озера Тени. Глубина 10 см. Дно илисто-глинистое. Водная растительность представлена: рогоз узколистный, ива, осока волосистая, крапива, уруть колосистая, черный тополь. Кроме того, обнаружено много отмершей растительности.

Третья точка (в удалении 100 метров от 2 точки) – Время – 15.40. Северо-восточный берег озера Тени. Глубина 10 см. Дно илистое. Водная растительность представлена: ива, рогоз узколистный, ряска малая, лопух паутинистый, осока волосистая, крапива. Кроме того, обнаружено много отмершей растительности.

Четвертая точка – (в удалении 400 метров от 3 точки). Время - 16.30. Юго-западный берег озера Тени. Глубина 10 см. Дно илистое. Водная растительность представлена: рогоз узколистный, ива, осока волосистая, роголистник, рдест, уруть колосистая, растительные остатки.

Пятая точка – (в удалении 50 метров от 4 точки). Время -17. 10. Юго-западный берег озера Тени. Глубина 10 см. Дно илистое. Водная растительность представлена: рогоз узколистный, осока ранняя, уруть колосистая, ива, растительные остатки.

Характеристика растительного покрова побережья озера Тени.

Ива, чистец болотный, чернокорень лекарственный, уруть колосистая, черный тополь, рогоз узколистный, роголистник, ряска малая, элодея канадская, цикорий, крапива, пустырник пятилопастный, бодяк полевой, короставник полевой, полевица тонкая, клевер ползучий, лютик едкий, подмаренник мягкий, зюзник европейский, частуха подорожниковая, болотница болотная, икотник серо-зеленый, льнянка обыкновенная, щавель курчавый, пикульник зябра, вейник наземный, лисохвост луговой, щучка зернистая, пупавка красильная, зверобой продырявленный, осока волосистая, гравилат речной, донник белый, мышиный горошек, ромашка непахучая, смолевка- хлопушка, хвощ полевой.

Западный берег озера Тени, 12 мая 2015

Характеристика водных беспозвоночных озера Тени (весна, 15 мая 2015 г.)

Водные беспозвоночные озера Тени весной( 15 мая 2015г.) относятся к 2 типам беспозвоночных животных: тип Моллюски Mollusca и тип Arthrоpoda (членистоногие), класс паукообразные (Arachnoidea), класс насекомые (Insecta- Ectognatha)..

В составе зообентоса озера Тени за период исследования выявлены представители пяти таксономических групп:

Класс насекомые Insecta- Ectognatha:- отряд двукрылые (Diptera): личинки комаров – долгоножек, личинки- комаров-звонцов

- отряд стрекозы (Odonata)

- отряд Поденки (Ephemeroptera)

- отряд клопы (Heteroptera) (сем. гладыши, гребляки, плавты)

- отряд жуки Coleoptera (сем. плавунцы)

Класс Брюхоногие моллюски (Gastropoda) сем. прудовики

Класс паукообразные (Arachnoidea): Водяной клещ

Доминирующими по численности группами являются отряд клопы (Heteroptera)

Как видно из таблицы №3, все участки весной относятся к альфа-мезосапробной зоне, что позволяет отнести их к загрязнённому типу водоёмов. Определение индекса сапробности воды по методу Майера показали, что наибольший индекс сапробности воды (9) получен в точке №3. В целом, среднее показание индекса для всего озера Тени весной составляет 6-7 баллов, что позволяет определить данный водоём как альфа – мезосапробный, имеющий 4 класс качества воды, т.е., загрязнённый тип водоема.

Таблица 2.

Распределение индикаторных групп животных по участкам

Таблица 3.

Сводная таблица индексов Майера по участкам

Таблица 4.

Индекс сапробности по Майеру для всего исследуемого участка

Озера Тени (весна)

Как видно из таблицы №3, все участки весной относятся к альфа-мезосапробной зоне, что позволяет отнести их к загрязнённому типу водоёмов.

Определение индекса сапробности воды по методу Майера показали, что наибольший индекс сапробности воды (9) получен в точке №3. В целом, среднее показание индекса для всего озера Тени весной составляет 6-7 баллов, что позволяет определить данный водоём как альфа – мезосапробный, имеющий 4 класс качества воды, т.е., загрязнённый тип водоема. Доминирующими по численности группами являются: отряд клопы (Heteroptera)

Рис. 3. Количество особей по отрядам (весна, 15 мая 2015 г.)

Описание озера Тени. (Лето, 27.07.15 г.)

На северо-восточном и юго-западном берегах озера Тени отобраны пробы в пяти точках. Пробы были взяты 27 июня 2015 г. в утренние часы, температура воздуха+35 , температура воды +28 С. Пробы были взяты водным сачком на северо-восточном и юго-западном берегу озера. Северо-восточный берег находится на небольшом склоне, и в большей степени запрос ивой козьей, свалки отсутствуют, но встречаются отдельные предметы бытового мусора, осуществляется выпас овец. Общее количество беспозвоночных составило 169 экземпляров. Юго-западный берег озера также местами зарос ивой, рогозом, но в меньшей степени. Вода в озере мягкая, хорошо мылиться. Вода в озере pH6, т.е. слабо -кислая, мы проводили определение кислотности воды , используя индикаторную бумагу и индикаторную шкалу.

Первая точка – Время – 11: 30. Восточный берег озера Тени Глубина 20 см. Дно илисто-глинистое. Водная растительность представлена: рогоз узколистный, осока ранняя, осока волосистая, роголистник, чистец болотный, чернокорень лекарственный, цикорий, пустырник пятилопастный, бодяк полевой, короставник полевой, полевица тонкая, клевер ползучий, лютик едкий, подмаренник мягкий, зюзник европейский, частуха подорожниковая, вейник наземный.

Вторая точка ( 300 м. от первой точки) – Время - 12.10. Северо-восточный берег озера Тени. Глубина 10 см. Дно илисто-глинистое. Водная растительность представлена: ива, рогоз узколистный, роголистник, элодея канадская, ряска малая, осока ранняя, осока волосистая, чистец болотный, чернокорень лекарственный, цикорий, крапива, пустырник пятилопастный, бодяк полевой, короставник полевой, полевица тонкая, клевер ползучий, лютик едкий, подмаренник мягкий, зюзник европейский, частуха подорожниковая, болотница болотная, икотник серо-зеленый, льнянка обыкновенная, щавель курчавый, пикульник зябра, вейник наземный, лисохвост луговой, щучка зернистая, пупавка красильная, зверобой продырявленный, гравилат речной, донник белый, мышиный горошек, ромашка непахучая, смолевка- хлопушка, хвощ полевой.

Третья точка ( в удалении 100 метров от 2 точки ) – Время – 12.40. Северо-восточный берег озера Тени. Глубина 10 см. Дно илистое. Водная растительность представлена: Ива, рогоз узколистный, осока ранняя, роголистник, ряска малая, осока волосистая, элодея канадская, чистец болотный, чернокорень лекарственный, цикорий, крапива, пустырник пятилопастный, бодяк полевой, короставник полевой, полевица тонкая, клевер ползучий, лютик едкий, подмаренник мягкий, зюзник европейский, частуха подорожниковая, болотница болотная, икотник серо-зеленый, льнянка обыкновенная, щавель курчавый, пикульник зябра, вейник наземный, лисохвост луговой, щучка зернистая, пупавка красильная, зверобой продырявленный, гравилат речной, донник белый, мышиный горошек, ромашка непахучая, смолевка- хлопушка, хвощ полевой.

Четвертая точка ( в удалении 400 м. от 3 точки) – Время - 13.30. Юго-западный берег озера Тени. Глубина 10 см. Дно илистое. Водная растительность представлена: ива, рогоз узколистный, роголистник, элодея канадская, ряска малая, цикорий, крапива, пустырник пятилопастный, полевица тонкая, клевер ползучий, лютик едкий, подмаренник мягкий, зюзник европейский, икотник серо-зеленый, льнянка обыкновенная, щавель курчавый, вейник наземный, зверобой продырявленный, осока волосистая, гравилат речной, донник белый, мышиный горошек, ромашка непахучая, смолевка- хлопушка, хвощ полевой.

Пятая точка ( в удалении 50 м. от 4 точки) – Время -14. 00. Юго-западный берег озера Тени. Глубина 10 см. Дно илистое. Водная растительность представлена: ива, рогоз узколистный, ряска малая, элодея канадская, роголистник, цикорий, зюзник европейский, вейник наземный, лисохвост луговой, щучка зернистая, пупавка красильная, зверобой продырявленный, осока волосистая,

Западный берег озера Тени, лето 2015 г.

Характеристика водных беспозвоночных озера Тени (лето, 27 июня 2015г.)

Водные беспозвоночные озера Тени летом (27 июня 2015г.) относятся к 2 типам беспозвоночных животных: Mollusca (моллюски) и тип Arthrоpoda (членистоногие); класс паукообразные (Arachnoidea), класс (насекомые) Insecta- Ectognatha.

В составе зообентоса озера Тени за период исследования выявлены представители семи таксономических групп беспозвоночных животных: Класс насекомые Insecta- Ectognatha: - отряд двукрылые (Diptera): комары звонцы (Chironomidae)

- отряд Поденки (Ephemeroptera)

- отряд клопы (Heteroptera),сем. гребляки, плавты, гладыши

- отряд ручейники (Trichoptera)

- отряд стрекозы (Odonata)

- отряд жуки (Coleoptera) сем. плавунцы

Класс Брюхоногие моллюски (Gastropoda) сем. прудовики,сем. катушки

Класс Двустворчатые моллюски (Bivalvia) сем. шаровки, сем. горошины 

Класс паукообразные (Arachnoidea) Водяной клещ

Доминирующими по численности группами являются: отряд клопы (Heteroptera).

Таблица 5.

Распределение индикаторных групп животных по участкам

Таблица 6.

Сводная таблица индексов Майера по участкам

Таблица 7. Индекс сапробности по Майеру для всего исследуемого участка озера Тени (лето)

Определение индекса сапробности воды  летом по методу Майера показало, что наибольший индекс сапробности воды (12 и 13) получены в точках №2 и №3, и эти точки относятся бета - мезосапробным, что характеризует их, как умеренно-загрязнённые.

Качество воды в точках № 1,4,5 относятся к альфа-мезосапробным, что характеризует их, загрязнённые. Участки № 2, 3 находятся на северо-восточном берегу озера, являются более труднодоступными, заросшими ивой и водными растениями. Данный фактор может также способствовать увеличению биотического индекса. Индекс сапробности по Майеру для всего исследуемого участка озера Тени летом также позволяет нам определить озеро Тени, как умеренно-загрязненный водоем. (таблица № 3)

Рис. 3. Количество особей по отрядам. Лето (27.06.2015 г)

3.4. Антропогенная нагрузка на озеро Тени

Антропогенная нагрузка

Рис. 4. Дорожно-тропиночная сеть озера Тени

Таблица 8

Дорожно-тропиночная сеть

В окрестностях оз. Тени находиться деревня. Дорожно –тропиночная сеть представлена 5 дорогами длиной от 335 до 2500 м. Поля с западной стороны озера вспаханы. На территории окрестностях озера Тени имеются стоянки автомобилей, кострища, берега замусорены, также на озере происходит выпас скота.

Выводы

Таким образом, наша гипотеза не подтвердилась. Класс качества воды в озере Тени не является высоким. При сравнении зообентоса исследуемых участков озера Тени летом и весной мы отметили следующие особенности.

1.Зообентос на исследуемых участках озера Тени летом и весной представлен одними и теми же систематическими группами. Плотность и биомасса зообентоса на исследуемых участках озера в основном складывается из клопов весной.

2.Все участки озера весной относятся к альфа-мезосабробной зоне, что характеризует озеро весной, как загрязненный тип водоема. Полученные результаты летом, показывают, участки № 1,4,5 относятся к альфа-мезосапробным, а участки № 2 и № 3 летом относятся к бета-мезосапробным, что характеризует их, как умеренно–загрязненные.

3.Исследуемые нами северо-восточный и юго-западный берега озера Тени сильно заросли ивой, рогозом, роголистником, осокой ранней. Берега озера Тени в настоящий момент сильно заиленные, заросшие роголистником, элодеей канадской и малой ряской.

4.Невысокий индекс сапробности по Майеру мы также связываем с антропогенным воздействием. На озере Тени летом и весной мы наблюдали выпас скота около озера, стоянки, кострища, бытовой мусор. Нас не оставила равнодушными проблемы озера Тени. Весной и летом мы провели субботник по очистке памятника природы озера Тени от бытового мусора. В заключении необходимо отметить, что, несмотря, на полученные нами невысокие результаты, исследуемые нами берега озера Тени на момент исследования благоприятны для обитания водных организмов.

Список литературы

Рекомендации по организации полевых исследований состояния малых водных объектов с участием детей и подростков. Москва — Переславль-Залесский, 2001. Авторы: Е.А. Заика, Я.П. Молчанова, Е.П. Серенькая. Научный редактор: доктор физико-математических наук, академик РАЕН Е.В. Веницианов.

Определение качества воды в полевых условиях. Краткое руководство. Благотворительный фонд. Центр охраны дикой природы. Москва. Издательство Центра охраны дикой природы, 2013г.

Летние школьные практики по пресноводной гидрологии под редакцией М.В. Чертопруда, Москва, 1999г.

Хейсин, Е.М. Краткий определитель пресноводной фаун / Е.М. Хейсин. - 2-е изд., исп. и доп. – М.: Учпедгиз, 1977. - 148 с.

Цалолихин, С. Я. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий: в 6 т. Т. 6 / . С. Я. Цалолихин, – СПб., 2004. – 528 с.

Дубанов И.С. Озера, реки, родники Чувашии. Чебоксары: Чуваш. Кн. изд-во, 2008. 207с.

Методы полевых экологических исследований: учеб. пособие / авт. коллектив: О.Н. Артаев, Д.И. Башмаков, О.В. Безина [и др.]. – Саранск: Изд-во Мордов. Ун-та, 2014. – 412 с.