Проект «Экологическое состояние водных экосистем ЕАО» (на примере р. Безымянка)

Областное государственное автономное общеобразовательное учреждение «Ступени»

Проект «Экологическое состояние водных экосистем ЕАО» (на примере р. Безымянка)

Выполнили: Босяков Даниэль, Шупилова Татьяна, учащиеся 10 класса

Руководитель проекта: Номоконова А.А., учитель биологии

г. Биробиджан

 

Актуальность

Состояние водной среды городских водоемов.

Цель проекта

• Образовательная: привлечение учащихся Центра к проблеме загрязнения водных ресурсов ЕАО.
• Исследовательская: выяснить, существует ли проблема загрязнения рек города Биробиджана, на примере р.Безымянка

Методы исследования

1. Экскурсия на р.Бира р. Безымянка;

2. Лабораторная работа «Анализ воды» (в проекте была использована цветная шкала индикаторов, рассчитанная на диапазон рН от 3,9 до 10).

3. Наблюдение за ондатрами в р. Безымянка

Содержание

Введение

Лабораторная работа «Анализ воды»

Жизнедеятельность ондатр в реке Безымянка

Экологическая реабилитация водоема и прилежащей территории

Выводы

Заключение

Литература

 

Каждый человек с детства знает, что собой представляет вода. Но важность её мы, к сожалению, начинаем понимать, только когда испытываем жажду или когда у нас перекрывают водопровод. По аналогии с представлениями древних о строении Земли можно, пожалуй, сказать, что жизнь на нашей планете покоится на трех китах: Воде, Почве и Воздухе, - и если не будет хотя бы одного из них, то жизнь на Земле станет вряд ли возможна, как невозможно усидеть на стуле без одной ножки.

Организм человека и других теплокровных животных на 70% состоит из воды. Вода входит в состав крови, в которой растворяются питательные вещества и кислород. Ток крови разносит их по всему организму, собирая на своем пути продукты обмена, которые с мочой выделяются из организма. Испаряясь с поверхности кожи, вода регулирует температуру нашего тела. Лишение человека воды приводит к очень быстрому обезвоживанию организма и к неминуемой смерти. Она переносит необходимые им минералы из почвы, придает им упругость, понижает температуру в жаркую погоду и помогает получать питательные вещества в процессе фотосинтеза.

Вода на Земле находится в постоянном движении, в так называемом гидрологическом цикле или круговороте. Нагреваясь, вода испаряется с поверхности земли и океана и переходит в газообразное состояние. При этом она освобождается от растворенных в ней примесей, в верхних слоях атмосферы водяные пары охлаждаются, и вода в виде осадков возвращается на землю. Таким образом, количество воды на планете всегда постоянно: она никуда с Земли не уходит и ниоткуда не приходит. Можно сказать, что вода, которую мы пьем сейчас, уже была использована животными, растениями и жившими до нас людьми.

Повседневно используя воду, мы так привыкли к ней и считаем её настолько обыденным явлением, что слово «вода» стали употреблять как синоним неинтересного и давно известного. В действительности она удивительна и необыкновенна. Вода — это подлинное чудо природы.

Что же такое вода? Это соединение водорода с кислородом, химическая формула которого –Н2 О. Она говорит нам, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Почти все физико-химические свойства воды — исключение в природе. Сегодня ученые насчитали у воды около 80 уникальных свойств. Одно из самых замечательных — её высокая растворяющая способность, благодаря которой огромное количество разнообразных веществ переносится по любым системам биосферы и доставляется к каждой клетке любого организма.

Другое чудесное свойство воды, над которым продолжают ломать голову ученые, состоит в том, что она расширяется как при нагревании, так и при охлаждении ниже 4 С. Благодаря этому в водоемах даже под сплошным ледяным панцирем температура воды у дна не опускается ниже 4 С, а потому жизнь обитателей водоемов в зимнее время не прекращается.

Важнейшим условием существования жизни на Земле является способность воды за счет капиллярных сил подниматься по узким почвенным каналам и сосудам растений.

Велика роль воды в формировании земного ландшафта. М.В. Ломоносов писал: «...Все во всем свете рудокопы не перероют столько земли, не перевернут камней во сто лет, сколько одной весной разрушат о них льды и быстрины беспримерных вод российских». Серьезные опасности возникают, когда к длящейся веками формообразующей деятельности воды на поверхности земли добавляется поспешная и неразумная деятельность человека. Строительство водохранилищ, дамб, русловых карьеров меняет форму рек и гидравлические характеристики потоков, активизируется процесс размыва берегов, нанося серьезный ущерб не только природе , но и хозяйственной деятельности людей.

Вода обладает самой высокой теплоемкостью из всех известных веществ. Именно благодаря этому Мировой океан поддерживает среднегодовую температуру Земли в пределах 15 С. В противном случае климатические и сезонные перепады температур были бы гораздо резче и приводили бы к бурным ураганам. Чем больше ученые изучают воду, тем больше убеждаются в неисчерпаемости ее свойств, некоторые из которых настолько любопытны, что порой все ещё не поддаются объяснению.

Хотя вода - самое распространенное вещество на Земле и запасы ее огромны, пресной воды не так уж много. На неё приходится всего 2%, большая часть пресной воды (85%) сосредоточена во льдах полярных зон и в горных ледниках. Чтобы полностью удовлетворять растущие потребности в воде промышленности, сельского хозяйства, а также бытовые нужды человека, необходимо:

бережно относиться к потреблению воды;

улучшать очистку сточных вод;

соблюдать природоохранное законодательство;

использовать в промышленности маловодные технологии.

В последние годы в мире был достигнут значительный прогресс в контроле над загрязнением воды, но тем не менее каждый год в реки и озёра сбрасывается до 62 000 млн. м сточных вод. А как же обстоят дела с поверхностными водоёмами г. Биробиджана? Для выяснения этого вопроса мы посетили с нашим учителем биологии Анной Александровной р. Биру (береговая линия вдоль Набережной) и р. Безымянка (район Бумагина). Мы взяли пробы воды данных водоемов, пробу снега со льда р.Безымянка и провели лабораторную работу по определению прозрачности воды, определения интенсивности запаха и рН:

 

Лабораторная работа

Тема: Анализ воды

Задачи:

Определить прозрачность воды, интенсивность запаха.

Познакомиться со средой раствора.

Оборудование:

цилиндр;

коническая колба;

штатив;

химический стакан;

линейка;

фильтровальная бумага;

газета;

вода из р.Бира и р.Безымянка;

контрольная проба водопроводной воды и снега;

микроскоп;

индикаторы.

 

Ход работы

Определение прозрачности воды:

Определение интенсивности запаха и рН:

 

Для характеристики среды раствора мы пользовались водородным показателем рН . Водородный показатель – это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода:

рН = –lg[H+].

Водородный показатель для различных сред растворов

В кислой среде раствора рН < 7, в нейтральной среде рН = 7, в щелочной рН > 7. Чем меньше рН, тем больше кислотность раствора. При значениях рН > 7 говорят о щелочности раствора. Существуют различные методы определения рН раствора. Качественно характер среды раствора мы определяли с помощью индикаторов. Индикаторы – вещества, которые обратимо изменяют свой цвет в зависимости от среды раствора. На практике чаще всего применяют лакмус, метиловый оранжевый, фенолфталеин и универсальный индикатор.

Окраска индикаторов в различных средах растворов

Вывод:

В пробах №1 и № 4 вода не имеет загрязнителей.

В пробе воды № 2 присутствуют загрязнители, о чем говорит неприятный запах и присутствие простейших, вызывающих «цветение» воды.

В пробе воды № 3 среда кислая (рН= 5,0). Загрязнителями являются: сажа (Центральная ТЭЦ) и ядовитые вещества выхлопных газов транспорта с ул.Набережной и ул. Бумагина; различные химические соединения, образующиеся при износе дорожного покрытия.

Определение органолептических характеристик воды за 4 года

Мониторинг определения цветности

Мониторинг определения запаха

Выводы по определению органолептических свойств воды р. Безымянка

Мониторинг проводившийся в течение 4 лет показал следующую динамику свойств воды реки:

1.Уровень цветности и запаха в 2012 году указывает на сильную эвтрофикацию водоёма и начинающуюся сукцессию река − болото.

2. Поскольку в апреле и сентябре 2012 года проводилась чистка прибрежной зоны водоёма, соответствующие показатели улучшились.

3. В 2013-2015г.г. наблюдается последовательное ухудшение качества цветности и запаха, что свидетельствует о продолжении антропогенного загрязнения водоёма биогенами.

4. Мутная вода плохо обеззараживается, в ней создаются благоприятные условия для сохранения и развития различных микроорганизмов, в том числе и патогенных. Взвешенные вещества, уменьшая прозрачность воды, снижают интенсивность фотосинтеза; оседая на дне, препятствуют развитию бентоса, корневой системы растений.

Мы провели простые анализы во взятых пробах, но каково было наше удивление, когда в пробе № 2 мы обнаружили эвглену зеленую (представителя простейших).Так что же происходит с р. Безымянка в районе Бумагина?

Жизнь в природном чистом водоеме очень напоминает работу нашего кишечника. Там тоже действуют полезные микроорганизмы. Но, как вы знаете, в работе кишечника могут быть сбои. Это когда количество полезных микроорганизмов уменьшается, зато возрастает число вредных. Дисбактериозом называется. То же самое происходит в нашем водоеме, когда на его дне накапливается вместо природного ила - ил техногенный. В таких донных отложениях могут полностью отсутствовать полезные бактерии. И самоочищения водоема от органических соединений не происходит. Водоем начинает «цвести», особенно в жаркую и сухую погоду. Знаете, что это означает? Это огромный живой организм кричит: «Я болен!». Он болен от того, что вдоль водоема большое количество стихийных свалок, огромное количество пластиковых бутылок и прочего бытового мусора, а атмосферные осадки, стекая в данный водоем, несут с собой мусор, грязь. Он болен от того, что прилегающая территория стала местом выгула собак. Экскременты собак можно найти на любой дорожке или тропинках вдоль реки, которые смываются во время дождей, и попадают в водоем.

С каждым годом экологическое состояние реки ухудшается, но есть люди, которым небезразлично состояние водоемов в нашей области. Приведем мероприятия общественных организаций ЕАО, которые были организованы по реабилитации р. Безымянка:

Мероприятия общественных организаций по реабилитации водоема, которые были организованы с 2012 г. -2015 г.:

В 2013 году в р. Безымянка появились ондатры, поэтому мы решили провести наблюдения за новым жителем данного водоема, выяснить причину их появления и рассмотреть влияние ондатры на человека и влияние человека на данный объект.

Методы и результаты исследования

В процессе исследования использовались как теоретические, так и практические методы.Из теоретических методов использованы работа с научной, методической, справочной, художественной литературой по проблеме исследования, анализ и синтез полученной научной информации, формирование выводов.

Анализ - теоретический метод, который позволяет исследовать явление или процесс путем разложения его на составные части (Новиков, 1998).

Синтез - представляет собой соединение полученных при анализе частей предмета исследования или процесса (Новиков, 1998).

Сравнение - позволяет установить сходство и различие исследуемых предметов или явлений, сравнить их по существенным признакам (Новиков, 1998).

В процессе проведения исследования также применялся метод - наблюдение. От обычной фиксации явлений отличается целенаправленностью, систематичностью, комплексным аналитическим характером (Новиков, 1998).

Цель наблюдения: проследить за жизнедеятельностью ондатр в реке Безымянка ( район ул. Бумагина 12)

Оборудование: бинокль, фотоаппарат, видеокамера, компьютер, дневник наблюдений.

Исследование проводилось в несколько этапов:

Подготовительный этап исследовательской работы

Срок выполнения: июнь - август 2013 года

В ходе подготовительного этапа осуществлялись: выбор объекта наблюдения, определение цели исследования, подготовка материала и документов, определение способов оценки результатов.

Основной этап исследовательской работы

Срок выполнения: июнь 2013 года — сентябрь 2015 года мы проводили наблюдение за жизнедеятельностью ондатры реке Безымянка в районе ул. Бумагина 12. В результате чего были выявлены экологические особенности вида ондатра.

Ход работы

1. Общая характеристика ондатры

Ондатра - мускусная крыса промысловое млекопитающие отряда грызунов. Длина тела в среднем 30см. длина хвоста 23см. вес «1кг. Мех густой, шелковистый; окраска меняется от охристо - рыжей до черно-бурой. Подошвы и пальцы задних конечностей оторочены жестокими волосами. Хвост почти голый. Ондатра обитает по берегам рек, озер, прудов и на болотах. Роет норы в берегах или строит конусообразные домики из остатков растений. Питается главным образом растениями, а также животной пищей. В выводке в среднем 8 детенышей. В год от 1 до 3 пометов. Ондатра — это ночной зверек: днем она спит, а ночью покидает свое убежище и выходит добывать себе пропитание. В основном она не путешествует, хотя случаются сезонные миграции, когда зимой с мелководья ондатра переселяется на глубину. Если же она не может найти себе пропитания, ей также приходится покидать места своего прежнего обитания. Ондатра заселяет крупные и малые реки, ручьи, торфяные озера, каналы, естественные и искусственные водоемы, причем часть даже в черте города. Соседство с человеком ондатру не пугает. И лишь там, где неглубокие водоемы промерзают до самого дна или где нет водной растительности, эту мускусную крысу встретить не удастся. Обнаружить присутствие ондатры обычно не составит труда, т. к. отчетливо видны следы ее жизнедеятельности. Для жилья она роет неглубокие норы в высоких берегах рек, которые имеют выходы под водой, или сооружает в зарослях тростников хатки. При строительстве в качестве скрепляющего материала она использует ил. Сооружения эти, несмотря на малый размер водной крысы, довольно значительны: до 4м в диаметре и 1,5м высотой. Выход из хаток также всегда находится под водой. Для животного этого вида характерны высокие темпы размножения: самка приносит по 2-3 помета в год, в каждом из которых находится по 6-12 детенышей, появляющихся на свет слепыми и голенькими. Это моногамное животное, которое живет семьями. Гон у ондатры зависит от погодных условий: как только появляются первые проталины на льду водоемов, самка отправляется на поиск партнера, спариваются зверьки в воде. В рацион ондатры входят растения различного вида, в том числе и надводные, но иногда она любит полакомиться лягушками, моллюсками и водными насекомыми, а вот рыбу ондатра употребляет в пищу чрезвычайно редко. Пока не встанет лед, ондатра питается на так называемых кормовых столиках. Это небольшие площадки на затопленных корягах, кочках, на мелководье или прямо на берегу у воды. Обнаружить кормовые столики не составит труда, здесь много водных растений, а на затянутой ряской поверхности воды отчетливо видны чистые полоски шириной 7-10см, по которым ондатра подбирается к месту своей кормежки.

2. Ондатра как возможный источник заболеваний

Ондатра является переносчиком многих заболеваний, ярким примером являются такие заболевания как:

БЕШЕНСТВО - болезнь, возникающая в результате укуса зараженного животного. У заболевшего наблюдаются: расстройство дыхания, болезненные судороги, водобоязнь и другие симптомы. Различают вирус бешенства уличный и фиксированный (вызывающий заболевания через строго определённый инкубационный период). При взаимодействии с клетками нервной системы вирус вызывает образование цитоплазматических включений (тельца Негре). Вирус культивируется в организме белых мышей, молодых хомяков и кроликов. К нагреванию и дезинфицирующим средствам не устойчив. К вирусу восприимчивы все теплокровные животные. Инкубационный период длится от 10 дней до 1 года и более. В большинстве случаев заболевания развивается через 20-60 дней после укуса. Забеливание заканчивается летальным исходом, естественным путём иммунитет не вырабатывается. Источниками заболевания волки, лисы, крысы, ондатры.

ТУЛЯРЕМИЯ - болезнь, протекающая с осложнениям лихорадкой и образованием бубонов (волдырей), она в не организма весьма устойчива, сохраняется в воде до 1 месяца, в соломе до 2-2,5 месяцев, в зерне до 4 месяцев и до года. Главными переносчиками являются ондатра и др. грызуны. Инкубационный период длится от 1 до З недель. У переболевших животных вырабатывается иммунитет на всю жизнь. Спонтанная заражённость установлена у 37 видов грызунов (водяная полёвка, обыкновенная полёвка, домовая мышь, ондатра, заяц и др.), 5 видов насекомоядных (крот, бурозубка и др.), 8 видов хищных и домашних животных (овцы, козы, верблюды и др.) Заражения происходит в результате прямого контакта человека с зараженным животным. Для предотвращения эпидемий проводится дератизация.

Дератизация - означает истребление грызунов, опасных в эпидемическом отношении. Грызуны являются источником инфекции многих болезней, опасных для человека (ЧУМА, ТУЛЯРЕМИЯ, БЕШЕНСТВО, КЛЕЩЕВОЙ ЭНЦЕФАЛИТ, КЛЕЩЕВОЙ СПИРОХЕТОЗ, ЛЕПТОСПИРОЗЫ, ЛЕИШМАНИОЗЫ и др.). Наиболее распространены водяная полёвка, ондатра, мыши, крысы и др. это основные грызуны, поддерживающие инфекцию в природе. В борьбе с грызунами проводят профилактические и истребительские мероприятия.

Рекомендации по дератизации: Необходимо сдерживать чрезмерное размножение грызунов различными способами дератизации. Несколько из них доступны каждому:

лишить грызунов убежищ - очистить реку от мусора;

остановить зарастание водоема.

 

3. Наблюдение за ондатрами

 

Участок обследуемой нами территории находится по ул. Бумагина 12 и ул. Набережной до реки Биры. С правой стороны и с левой стороны по течению реки расположились два жилых района – Солнечный остров, Набережная, автомобильные дороги и дамба. В мае 2013 года, совершая пеший маршрут вдоль реки, мы первый раз встретили ондатру, которая плыла вдоль берега. Идя дальше, мы обнаружили нору в берегу реки. Более внимательно обследуя берега р. Безымянки, на траве и камнях нашли экскременты с растительными остатками. С 2013 года мы решили заняться изучением мест расселения ондатры на обследуемой нами территории. В этот период в нашем водоеме жила только одна ондатра, которая вела активный образ жизни только после 21 часа, а днем показывалась только рано утром с 6 до 8 часов. В береговой линии водоеме мы обнаружили только одну нору ондатры.

В мае 2014 года произошла вторая встреча с двумя взрослыми ондатрами на прошлогоднем участке. Густой растительности еще не было, ондатры активно плавали. В июне мы обнаружили еще 2 норы в берегах на двух новых участках. Мы зафиксировали их расположение и сфотографировали. Они были небольшого размера . Водные участки начали покрываться растительностью, что значительно затрудняло поиск новых входов в их жилище. В некоторых местах были свежеподгрызенные стебли осоки. В июле месяце у пары ондатр появилось потомство - 1 детеныш. В августе встречи с ондатрами были постоянными. Ондатры были активны только вечернее время: чистились, плавали, а при приближении к ним людей ныряли в воду. В октябре, на реке местами появился ледок. Он был очень тонким, рядом плавали ондатры. Мы обнаружили нору с входом выше уровня воды.

В 2015 году количество ондатр сократилось до одной, а потом мы их не встречали.

 

Дневник наблюдений

 

Причины появления ондатр рядом с жилыми домами:

- зарастание водоема - река зарастает, течение становится спокойнее, ондатры чувствуют себя спокойно, их никто не тревожит;

- разрастание свалок вдоль реки - ондатры относятся к грызунам,
родственные виды - крыса серая, крыса черная, для этих животных свалки
излюбленные места, где можно найти достаточное количество корма, когда
его не хватает.

Систематизируя и анализируя проведенные исследования, мы сделали следующие выводы:

1.Лето 2014 года было самым благоприятным для ондатры (погодные условия, кормовая база). В семье ондатры появился детеныш.

2.Наименьшее количество зафиксированных встреч и жизнедеятельности ондатры было в 2015г.

3.Ежегодно усиливается антропогенное давление на территорию, что могло вызвать переселение ондатр, поэтому мы их не встретили в данном водоеме осенью 2015 года.

Исходя из всего выше сказанного, можно сделать следующие выводы:

- в ходе работы был проанализирован теоретический материал по данной
проблеме;

- определены экологические особенности вида ондатры (мускусной крысы);

- выявлены основные причины, побуждающие ондатр к переселению ближе к населенным пунктам;

- определено возможное влияние ондатр на здоровье человека.

В результате проведённых исследований мы выяснили, что:

1.Река Безымянка расположена в жилом массиве ул. Бумагина 12, ул. Набережной подвергается сильному негативному антропогенному воздействию, как через непосредственное загрязнение воды, так и загрязнение берегов водоёма.

2. Данный объект ответственных за содержание и охрану не имеет, экологическая ситуация на реке не контролируется.

3. В 2012 году была проведена частичная механическая очистка прибрежной зоны в результате чего экологическая ситуация несколько улучшилась.

4. В настоящее время органолептические, биологические, химические исследования показывают, что вода имеет отчётливый плеснево-гнилостный запах, беспозвоночные биоиндикаторы типичны для водоёма с грязной водой и это говорит о том, что водоём находится на опасной границе неспособности к самоочищению.

5. Дальнейшее загрязнение водоёма приведёт к сукцессии река - болото.

Пути решения экологической проблемы реки и прилегающей территории.

1. Провести работы по очистке от заиления и зелёной растительности дна реки.

2. Систематически проводить механическую поверхностную очистку воды реки от листового опада и бытового мусора.

3.Произвести биологическую очистку, которая нормализует содержание в воде биогенных веществ и бактерий, плавающими островами «Атолл», внутри которых находится ракообразный зоопланктон- хороший фильтратор бактерий или растение эйхорнию (Eichornia crassipes), которое освобождает воду от многих биогенных элементов, и приводит общее микробное число к

значениям, соответствующим способности водоёма к самоочищению

4. Очистить прибрежную территорию от бытового мусора, отмерших растительных остатков.

5. Проводить наглядную природоохранную агитацию и экологическое воспитание населения через средства массовой информации.

При выполнении проекта у нас возник вопрос : а есть ли у воды память? На этот вопрос мы нашли ответ в журнале «GEO». Оказывается, 25 мая 2009 года японский исследователь Масару Эмоту нашел способ показать, как меняется вода, сфотографировав ее замороженные кристаллы. Оказалось, что вода может реагировать на музыку, молитвы, литературу, образуя красивые, правильной формы или же совершенно бесформенные кристаллы. После такой информации нам хочется, чтобы кристаллы воды в наших водоемов были красивыми, сказочными. Чтобы вода помнила только хорошее, доброе и, конечно же, была живой!

Благодаря данному проекту мы сделали новые открытия для себя, но на этом исследования воды не заканчиваются. Наш проект мы заканчиваем словами Антуана де Сент-Экзюпери:

«Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое.

Нельзя сказать, что ты необходима для жизни!

Ты - сама жизнь!»

 

Литература:

Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г, Гущина Э.В. Практикум по экологии: Учебное пособие.-М.:АО МДС, 1996.

Алексеев С.В., Груздева Н.В., Гущина Э.В. Экологический практикум школьника: Самара изд «Учебная литература» 2005 - 304с.

Артамонов В.И. Растения-индикаторы. М.: Наука, 1980 -158с .

Бровкина Е.Т., Сивоглазов В.И. Атлас родной природы. Животные водоемов и побережий: Учебное пособие для школьников. М.: Эгмонт Россия, 2001.

Ганышина Л.А., Горидченко Т.П. Методика оценки экологического состояния водоемов по организмам зообентоса. М., ЦСЮН, 1994 - 37 с

Девис К., Дэй Дж. Вода-зеркало науки.Л.: Гидрометеоиздат,1964 - 152 с.

Лосев К.С. Вода-Л.: Гидрометеоиздат, 1989 - 272 с.

Мамаев Б.М. Определитель насекомых по личинкам. М.: Просвещение, 1972 .

Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Следим за окружающей средой нашего города. Школьный практикум. 9-11 класс. М.: Владос, 2001.

Муравьев А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами.- Спб.:Крисмас+, 1999.