Урок по экологии «Биоиндикаторы загрязнения водоёмов» (10–11 классы)

«Средняя общеобразовательная школа №5»

Биоиндикаторы загрязнениЯ водоёмов.

Исполнитель: Листратова О.И., учитель географии

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день существует много методов определения качества окружающей среды. Это различные методы количественного химического анализа (КХА), физико-химического анализа, космического анализа, ГИС-технологии (геоинформационные системы). Так же одним из наиболее простых, подсказанным самой природой методом определения качества окружающей среды является биоиндикация.

Метод биоиндикации основан на реакции живых организмов на загрязнение окружающей среды. В основе биоиндикации лежит знание о токсичности загрязняющих веществ для живых организмов и их своеобразные реакции на токсичность.

Дело в том, что живые организмы служат своеобразными индикаторами загрязнения, так как в них возникают определенные реакции:

исчезновение видов живых организмов

изменение численности живых организмов в зоне загрязнения

изменение качеств и биохимического состава организмов.

Каждая группа организмов в качестве биологического индикатора имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют границы ее использования при решении задач биоиндикации. 
Различные виды живых существ показывают, чем загрязнена окружающая среда. 

В качестве биоиндикаторов выбирают наиболее чувствительные к исследуемым факторам биологические системы или организмы.

1. БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Биоиндикация — оценка качества природной среды по состоянию её биоты. Биоиндикация основана на наблюдении за составом и численностью видов-индикаторов.

Биоиндикация - метод оценки изменений в среде при помощи биологических объектов.

Основой задачей биоиндикации является разработка методов и критериев, которые могли бы диагностировать ранние нарушения в наиболее чувствительных компонентах природных сообществ.

Организмы или сообщества организмов по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в среде, называются биоиндикаторами.

БИОИНДИКАТОРЫ - (Bioindicator) -от лат.Indicator - указатель .

Для биоиндикации более эффективно использовать простейшие организмы и низшие растения.

В качестве биоиндикаторов часто выступают лишайники, в водных объектах — сообщества бактерио-, фито-, зоопланктона, зообентоса, перефитона.

С помощью биоиндикаторов можно обнаруживать места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений, а также проследить скорость происходящих в окружающей среде изменений.

Критерии выбора биоиндикатора:

• быстрый ответ;

• надежность (ошибка <20%);

• простота;

• мониторинговые возможности (постоянно присутствующий в природе объект).

Типы биоиндикаторов:

1. Чувствительный. Быстро реагирует значительным отклонением показателей от нормы.

2. Аккумулятивный. Накапливает воздействия без проявляющихся нарушений.

Биоиндикаторы принято описывать с помощью двух характеристик: специфичность и чувствительность.

При низкой специфичности биоиндикатор реагирует на разные факторы, при высокой – только на один.

При низкой чувствительности биоиндикатор отвечает только на сильные отклонения фактора от нормы, при высокой – на незначительные.

2. Биоиндикация свойства воды

При оценке свойства воды нужно помнить, что проведение соответствующих измерений требует соблюдения определенных принципов.

При интерпретации результатов измерений свойства воды нужно иметь в виду, что результаты измерений верны лишь по отношению к определенному времени. Днем позже либо ранее результаты измерений могут значительно различаться. К примеру, вы можете отметить совсем низкую концентрацию нитратов в ручейке либо речке в один из дней. Но, придя на другой день, вы можете отметить очень высокое содержание нитратов, так как находящееся неподалеку сельскохозяйственное предприятие вывалило навоз в реку. Таковым образом, физико-химические измерения разрешают оценить качество воды лишь на данный момент.

Присутствие индикаторных видов растений либо животных позволяет более глубоко судить о качестве воды в водоеме.

Биологический способ оценки состояния водоема дозволяет решить задачи, разрешение которых с помощью гидрофизических и гидрохимических способов нереально. Оценка степени загрязнения водоема по составу живых организмов устанавливает его санитарное состояние, находит степень и характер загрязнения и пути его распространения в водоеме, а также даёт количественную характеристику протекания действий естественного самоочищения.

Подчеркивая всю значимость биоиндикационных способов исследования, нужно отметить, что биоиндикация предугадывает выявление уже состоявшегося либо происходящего загрязнения окружающей среды по функциональным чертам особей и экологическим чертам сообществ организмов. Постепенные же конфигурации видового состава формируются в итоге долгого отравления водоема, и явными они стают в случае далеко идущих конфигураций.

3. БИОИДИКАТОРЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОЁМОВ

Лучший индикатор опасных загрязнений - прибрежное обрастание, располагающиеся на поверхностных предметах у кромки воды. В чистых водоемах эти обрастания ярко-зеленого цвета или имеют буроватый оттенок. Для загрязненных водоемов характерны белые хлопьевидные образования. При избытке в воде органических веществ и повышения общей минерализации обрастания приобретают сине-зеленый цвет, так как состоят в основном из сине-зеленых водорослей. При нехорошей очистке фекально-бытовых сточных вод обрастания бывают белыми либо сероватыми. Как правило, они состоят из прикрепленных инфузорий (сувойки, кархезиум и других). Стоки с избытками сернистых соединений могут сопровождаться хлопьевидными налетами нитчатых серобактерий-теотриксов.

Хорошие результаты дает анализ бентосных (придонных) беспозвоночных. Оценка чистоты водоемов делается по преобладанию, либо отсутствию тех или иных таксонов.

♦ Ностак сливовидный является хорошим биоиндикатором. Наличие этого вида говорит о чистой воде. Первый признак тревоги - измельчение и нарушение правильной округлой формы изумрудных "шаров" этой водоросли.

♦ Бурное развитие других сине-зеленых водорослей, например, осциллятории - хороший индикатор опасного загрязнения воды органическими соединениями.

♦ Трубочник образует огромные скопления в илу сильно загрязненных рек, в незначительных количествах встречаются также на песчаных и каменистых грунтах более чистых рек.

♦ Мотыль образует большие скопления в силу сильно загрязненных органическим веществом рек.

♦ Крыска (эриталис) - это личинка мухи - пчеловидки из семейства журчалок. Крыска обитает в загрязненных органическим веществом водоемах с черным илом и сильным запахом сероводорода.

♦ Фитопланктон - важнейший компонент водных систем, активно участвует в формировании качества воды и является чутким показателем состояния водных экосистем и водоема в целом. Фитопланктон наиболее распространенная и хорошо изученная из всех экологических групп водорослей. Состав фитопланктона имеет большую видовую насыщенность. Анализ видового состава, обилия и количественного развития видов фитопланктона входят во все программы экологического мониторинга водоемов. Изучение фитопланктона водоемов производится путем сбора проб на установленных станциях.

♦ Сине-зеленые водоросли - прокариотические организмы, встречаются повсеместно и могут обитать в таких экстремальных биотопах, как горячие источники и каменистые пустыни. Некоторые виды сине-зеленых водорослей могут вызвать токсичное "цветение" в эвтрофированных метообитаниях, представляющие опасность для человека и домашнего скота.

♦ Диатомовые водоросли - микроскопические организмы, встречаются во всех видах вод. Образуют основную массу состава продуцентов в водоеме, они являются началом пищевой цепи. Их поедают беспозвоночные животные, некоторые рыбы и молодь. Массовое развитие некоторых диатомовых водорослей может иметь и отрицательные последствия (влияют на качество воды, вызывают гибель личинок рыб, забивая им жабры). Многие диатомеи можно использовать как индикаторы качества воды водоема.

♦ Зеленые водоросли - один из самых обширных отделов водорослей, в котором имеются все известные у водорослей структуры, кроме амебоидной и тканевой.

♦ Эвгленовые водоросли - Распространены исключительно в пресных водоемах, богаты органическими веществами, в клетках содержит многочисленные кроваво-красные гранулы. Пи массовом развитии эти виды образуют на поверхности воды налет: красный - на солнечном свету, зеленый в тени или после захода солнца, некоторые виды вызывают "цветение" воды, окрашивая ее в коричневый цвет.

♦ Золотистые водоросли - преимущественно пресноводные водоросли, чаще всего встречаются в чистых водоемах. Обычно они развиваются в холодное время года.

♦ Криптофитовые водоросли - наиболее обширные порядок криптомонодальные включает водоросли, распространенные в пресных водах и морях. Среди бесцветных криптомонадовых наиболее известен часто встречающийся в загнивающей воде род Хиломонас.

♦ Динофитовые водоросли - существуют в пресных водах и в морях. Среди них существуют паразиты, которые уничтожают личинок устриц, есть виды вырабатывающие яд, смертельный для рыб. Кроме, того разлагаясь после своего массового развития, так называемых "красных приливов" , они могут отравлять воду на многие километры вредными продуктами распада, взывая замор рыбы и других водных животных.

♦ Желто-зеленые водоросли - большинство видов пресноводные, широко распространены в различных местообитаниях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Биоиндикация является одним из новых еще только разрабатываемых и эффективных методов анализа состояния окружающей среды.

Учитывая, что ежегодно в мире разрабатываются и затем производятся десятки новых веществ, не свойственных живой природе, совершенно невозможно предугадать их токсическое воздействие на окружающий мир и человека. Поэтому особо остро встают вопросы комплексного изучения экологии окружающей среды.

Оценка степени загрязнения может быть проведена с использованием физико-химических и биологических методов. Биологические методы оценки - это характеристика состояния экосистемы по растительному и животному населению.

Любая экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, имеет сложную систему подвижных биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Прежде всего, влияние антропогенных факторов, и в частности, загрязнения отражается на видовом составе сообществ и соотношении численности слагающих их видов. Биологический метод оценки состояния системы позволяет решить задачи, разрешение которых с помощью физических и химических методов невозможно.

Список использованных источников

1. Ашихмина Т.Я. Биоиндикация и биотестирование – методы познания экологического состояния окружающей среды. – Киров, 2005.

2. Дьяченко Г.И. Мониторинг окружающей среды (Экологический мониторинг) Новосибирск. – 2003.

3. Опекунова. М. Г.,Биоиндикация загрязнений. СПб 2004.

4. Мисейко Г. Н., Безматерных Д. М., Тушкова Г. И. Биологический анализ качества пресных вод. — Барнаул: АлтГУ, 2001.

5. Куриленко В.В, Зайцева О. В., Новикова Е. А., Осмоловская Н. Г., Уфимцева М. Д. Основы экогеологии, биоиндикации и биотестирования водных экосистем. (Под ред. В. В. Куриленко). 2003.