ТРЕВОЖНЫЕ СИМПТОМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РЕКИ УРАЛ В 2019 ГОДУ

Муниципальное общеобразовательное автономное учреждение

«СОШ №85» г.Оренбург

ТРЕВОЖНЫЕ СИМПТОМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РЕКИ УРАЛ В 2019 ГОДУ

Выполнила:

Игнатенко Полина

4 класс МОАУ «СОШ № 85» г. Оренбурга

Школьный учитель:

Дерябина Светлана Игоревна,

учитель начальных классов

Научный руководитель:

Яценко-Степанова Татьяна Николаевна,

д.б.н., доцент, в.н.с. лаборатории водной микробиологии ИКВС УрО РАН;

Оренбург 2020

Содержание

Введение. 3

Актуальность исследования 3

1.Теоретическая часть. 4

1.1.Общая характеристика водорослей и их роль в природе и жизни человека. 4

2.Практическая часть. 5

2.1 Методы исследования водорослей реки Урал. 5

2.2 Результаты исследования. 5

Заключение 8

Список литературы. 9

Приложение №1 10

Приложение №2. 11

Приложение №3 12

Приложение №4. 13

Приложение №5 14

Приложение №6. 15

Введение

Оренбургская область расположена в центре степного пояса Северной Евразии на стыке двух частей света – Европы и Азии. Значительная удаленность области от морей и близость полупустынь Казахстана обусловили резкий континентальный климат Оренбуржья, который характеризуется суровой малоснежной зимой, знойным сухим летом, постоянно дующими ветрами и недостаточностью атмосферных осадков. Кроме того, Оренбургская область относится к маловодным районам страны [4, 6]. По территории области протекает крупная водная артерия нашего края - река Урал. Река пересекает Оренбургскую область с востока на запад, протекая по 10 районам области на протяжении 1164 км, ее общая длина составляет 2428 км, протекая через республику Башкортостан, Челябинскую, Оренбургскую области и Казахстан, Урал впадает в Каспийское море (Приложение 1, рис. 1).

Актуальность

Не так давно Урал был судоходной рекой, по нему было налажено водное сообщение между городами Оренбург и Уральск (Казахстан), но в настоящее время река утратила это свое назначение [8]. Из-за меняющихся природных условий (распашки степей, уничтожения лесов) и хозяйственной деятельности человека на сегодняшний день река очень сильно обмелела. С каждым годом проблема обмеления становится все острее, ежегодно уровень воды в реке снижается на 20 см, а 2019 год был признан учеными одним из самых маловодных для р. Урал [10].

Тем не менее, несмотря на значительные экологические изменения, водный мир реки по-прежнему богат водными обитателями, а сама река остается излюбленным местом летнего отдыха горожан (Приложение 1, рис. 2А).

Однако, в купальном сезоне 2019 г крайнюю обеспокоенность жителей города Оренбурга вызвали, видимые невооруженным глазом, разрастания водорослей на поверхности воды и изменение цвета воды реки (Приложение 1, рис. 2Б) [9]. В прошлом году, когда я проводила исследование по теме «Жизнь реки Урал под микроскопом», разрастания водорослей тоже были, но они встречались только вдоль береговой линии и не были столь многочисленны, как в этом году. Насколько это опасно для самой реки и человека?

Целью нашего исследования явилась оценка экологического состояния реки Урал.

Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:

изучить литературу, посвященную теме «Водоросли» и реке Урал;

провести отбор проб воды реки Урал;

исследовать отобранные образцы под микроскопом;

в условиях эксперимента с животными определить степень опасности водоросли, вызвавшей «цветение» реки Урал;

изучить мнение окружающий о проблеме «цветения» реки Урал в летний период 2019 года.

Предмет исследования: водоросли.

Объектом исследования: река Урал.

Гипотеза: проведя отбор проб воды реки Урал и изучив их под микроскопом, мы можем оценить видовое разнообразие водорослей и определить экологическое состояние исследуемого водоема.

В работе были использованы следующие методы:

анализ и синтез (работа с литературными источниками);

наблюдение (работа с микроскопом, обнаружение водорослей в исследуемом образце воды);

эксперимент (кормление домашнего хомячка «кашицей» из водоросли Ulva intestinalis, собранной в реке Урал; наблюдение за состоянием животного);

социологический опрос «Волнует ли жителей города Оренбург проблема «цветения» реки Урал» (анализ результатов социологического опроса о проблемах р. Урал);

обобщение (анализ полученных результатов, подведение итогов исследования).

Теоретическая часть

Общая характеристика водорослей и их роль в природе и жизни человека

Водоросли — это древнейшие организмы, населяющие нашу планету. Именно они первыми начали вырабатывать кислород еще задолго до появления наземных растений. Благодаря деятельности водорослей в атмосфере появился озоновый экран, защищающий Землю от радиационного излучения и способствовавший развитию жизни не только в воде, но и на суше. От водорослей произошли наземные растения [3].

Водоросли широко распространены по всему Земному шару, их можно встретить на почве, на влажных камнях и скалах, стволах деревьев, на снегу и даже в шерсти ленивцев, но чаще всего водоросли обитают в воде [2, 3].

Тело водорослей не имеет листьев, стебля и корней, а представлено одной или множеством клеток. Среди них встречаются как макроскопические формы, достигающие в длину нескольких метров, так и совсем крошечные, невидимые невооруженным глазом [2, 3].

Несмотря на свое простое строение и незначительные размеры, водоросли играют важную роль в природе. Они обогащают воду кислородом, являются источником питания для обитателей водоема (моллюсков, ракообразных, рыб), заросли крупных водорослей служат для укрытия и размножения многих рыб и прибрежных животных [2].

Также водоросли находят широкое применение и в жизни человека. Их используют в пищу, при производстве кормов для сельскохозяйственных животных и аквариумных рыб, в производстве удобрений, в медицине (как витаминные комплексы и биологически активные добавки), в косметологии (при производстве кремов, масок, гелей для душа и др.), в науке. Большая часть видов водорослей являются показателями качества воды и используются при санитарно-биологической оценке водоема. Например, учеными установлено, что некоторые виды водорослей могут существовать только в очень чистой воде, другие - и в чистой, и в достаточно загрязненной, а третьи способны выдержать даже весьма значительную степень загрязнения. Подобная способность организма обитать в воде с тем или иным содержанием органических веществ, то есть с той или иной степенью загрязнения называется сапробностью, а сами организмы – индикаторами сапробности. Таким образом, изучив многообразие водорослей водоема и проанализировав состав водорослей-индикаторов сапробности, даже не делая химического анализа воды можно сказать: чистый это водоем или загрязненный [1, 2].

Однако водоросли могут оказывать и отрицательное воздействие, как на природу, так и на здоровье человека, и это, прежде всего, связано с таким явлением, как «цветение» воды, когда происходит массовое размножение водорослей в водоеме. При этом в воде резко сокращается количество кислорода, весь кислород, образующийся при фотосинтезе, потребляется самими же водорослями. Дефицит кислорода при массовом развитии водорослей («цветении») может вызывать гибель рыб. «Цветение» водоема представляет угрозу для здоровья и жизни человека, например, в результате купания в такой воде отмечены частые случаи аллергических реакций на коже людей [2].

2. Практическая часть

2.1 Методы исследования водорослей реки Урал

Для достижения поставленной цели был произведен отбор проб воды в районе городской набережной реки Урал. Далее пробы доставляли в Центр коллективного пользования научным оборудованием «Персистенция микроорганизмов» Института клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН, где водоросли изучали в живом состоянии под световым микроскопом марки «Axiostar» (Carl Zeiss) при увеличении 400×, 1000×. Микрофотографии водорослей были выполнены с использованием цифровой фотокамеры «Axiocam 105 color» (Carl Zeiss), при увеличении 400×, 1000×. Идентификацию водорослей проводили по определителям серии «Определитель пресноводных водорослей СССР», «Атласу водорослей – индикаторов сапробности» и монографии Яценко-Степановой Т.Н. и др. «Альгофлора Оренбуржья» [5, 6].

2.2 Результаты исследования

В исследуемых образцах воды были обнаружены 20 видов водорослей:

диатомовые водоросли (Cocconeis placentula Ehrenb., Cyclotella meneghiniana Kütz., Epitemia sp., Gyrosigma acuminatum (Kutz.) Rabenhorst, Navicula sp., Nitzschia acicularis (Kütz.) W. Sm., Rhopalodia sp.);

зеленые водоросли (Chlorococcum sp., Cosmarium sp., Kirchneriella sp., Monoraphidium contortum (Thur.) Komárk.-Legn.), Oocystis sp., Pediastrum duplex Meyen, Scenedesmus quadricauda var. quadricauda (Turpin) Brèb., Tetraedron minimum (A. Braun) Hans., Tetrastrum sp., Ulva intestinalis L. (= Enteromorpha intestinalis (L.) Link);

эвгленовые водоросли (Trachelomonas sp.);

сине-зеленые водоросли (Merismopedia sp., Ocsillatoria sp.).

Из всех выявленных нами видов водорослей макроскопическая зеленая водоросль Ulva intestinalis (Приложение 2) была обнаружена в наибольшем количестве. И если в 2018 году мы отмечали скопление U. intestinalis только вдоль береговой линии, то в 2019 году разрастания этой водоросли охватили значительную часть водной поверхности реки, что явилось причиной обеспокоенности жителей нашего города (Приложение 3, рис. 1).

Подобные разрастания Ulva ежегодно регистрируют в заливе Циндао в Желтом море (Китай), а само это явление получило название «зеленые приливы» (Приложение 3, рис. 2) [7].

Согласно данным ученых, виды рода Ulva, безопасны для человека [7]. В ряде стран, таких как Япония, Корея, Индия, Индонезия, Тайланд Ulva выращивают в промышленных масштабах и используют в пищу, как источник полезных минералов и витаминов. Также Ulva, благодаря своим антибактериальным и антигрибковым свойствам, нашла свое применение в фармацевтической промышленности, широко используется она и в косметологии. В целом, как отмечают ученые, купание в водоеме, где произошло массовое развитие Ulva, не причинит вреда здоровью человека, но это неблагоприятно сказывается на состоянии самого водоема. Разрастания Ulva на поверхности воды препятствуют проникновению солнечного света, происходит изменение рН среды, резкое сокращение концентрации в воде азота и фосфора, которые также необходимы для роста и развития другой водной растительности, уменьшение количества растворенного в воде кислорода. Особенно опасен период, когда начинается разложение и гниение водорослевой массы [2]. Жители Китая, неоднократно сталкивавшиеся с проблемой «зеленых приливов», проводят ежегодную уборку акватории залива от разрастаний водорослей. В процессе «уборки» участвуют как неравнодушные жители, так и военные, и специализированная техника (Приложение 3, рис. 2) [7].

Возникновение «зеленых приливов» связывают с неприхотливостью видов рода Ulva и высокой степенью их приспосабливаемости к факторам среды обитания, таким как температура, степень освещенности, насыщенность кислородом, соленость, количество растворенных в воде азота и фосфора [2].

Можно предположить, что причиной массового развития U. intestinalis в реке Урал явилось формирование благоприятных для нее условий, возникших в результате обмеления реки, а именно повышенная прогреваемость водных масс, слабое течение, проникновение солнечного света до самого дна.

Чтобы выяснить, опасна ли U. intestinalis, массово развивавшаяся в этом году в реке Урал, был поставлен эксперимент с домашними джунгарскими хомячками Снежком и Пылинкой (Приложение 2). В течение 5 дней Пылинке давали «кашицу» из водоросли (водоросль измельчали до кашеобразного состояния и из шприца давали хомячку 1 раз в день). Снежок не получал водорослевой подкормки. Состояние животных – опытного и контрольного отслеживали ежедневно. На протяжении всего эксперимента оба хомячка оставались активными, подвижными и игривыми, т.е. ежедневный прием водоросли U. intestinalis не причинил вреда здоровью Пылинки, что позволило нам сделать вывод о том, что водоросль не опасна (Приложение 4).

Далее мы решили оценить мнение окружающих относительно возникшей проблемы «цветения» реки Урал и возможных путей ее решения. С этой целью был проведен социологический опрос, в котором участвовало 30 человек (ученики 3в класса СОШ №85 и взрослые члены семьи Игнатенко). В ходе проведенного опроса было установлено, что 53,3% опрошенных отдыхали этим летом на реке Урал, 60% из них обратили внимание на изменившийся цвет воды в реке. На вопрос «Насторожил ли Вас изменившийся цвет воды в реке?» 46,7% опрошенных ответили утвердительно. И абсолютное большинство опрошенных (96,7%) высказались за необходимость проведения «субботников» на реке с целью уборки мусора вдоль береговой линии, а также разросшейся водной растительности (Приложение 5).

На следующем этапе нашей работы, мы предприняли попытку оценить качество воды реки Урал на основе обнаруженных нами видов водорослей. Кроме U. intestinalis, которая является показателем качества воды, в реке Урал были обнаружены еще 8 видов водорослей-индикаторов (Приложение 6, табл. 1), 5 из которых, также как и U. intestinalis, являются бетамезосапробионтами, что свидетельствует об определенной степени органического загрязнения.

Таким образом, основываясь на литературных данных (Приложение 6, табл. 2), полученные нами результаты позволяют охарактеризовать воды реки Урал в районе городской набережной как слабо загрязненные, III класса.

Заключение

Подводя итог проведенным нами исследованиям, необходимо отметить:

летом 2019 года на реке Урал было зафиксировано «цветение» воды, вызванное массовым развитием макроскопической зеленой водоросли Ulva intestinalis;

в результате проведенного эксперимента с домашними хомяками было доказано, что водоросль не опасна – ежедневный прием водоросли в пищу не повлиял на здоровье хомячка;

всего в реке Урал было выявлено 20 видов водорослей, 9 из которых являются индикаторами качества воды. На основе полученных результатов воды реки Урал были охарактеризованы как слабо загрязненные, III класса качества.

проведенный социологический опрос подтвердил заинтересованность оренбуржцев экологическим состоянием реки Урал и необходимость проведения очистительных мероприятий на реке.

Поставленная гипотеза была подтверждена.

Список литературы:

1.Баринова С.С., Медведева Л.А. Атлас водорослей – индикаторов сапробности (Российский Дальний Восток). – Владивосток, 1996. – С. 364.

2.Вассер С.П., Кондратьева Н.В., Масюк Н.П. и др. Водоросли. Справочник. - Киев, 1989. – С. 608.

3.Вологдина Е.В., Малофеева Н.Н., Травина И.В. Живая природа. – М., 2017. – С. 96.

4.Географический атлас Оренбургской области. – М., 1999. – С. 96.

5.Определитель пресноводных водорослей СССР. Т. 1-12 / Под ред. М.М. Голлербаха. М., Ленинград, 1951-1986.

6.Яценко-Степанова Т.Н., Немцева Н.В., Шабанов С.В. Альгофлора Оренбуржья. – Екатеринбург, 2005. – С. 202.

7.Годун Г. Нашествие зеленых водорослей на пляжи Циндао. 2011 https://www.epochtimes.com.ua/ru/china/ecology/nashestvie-zelenyh-vodoroslej-na-pljazhi-cindao-98082.html

8.Копылов К. Были да сплыли. Печальная история судоходства на реке Урал // Еженедельник «Аргументы и факты» №28 09.07.2014 (Электронный ресурс). http://www.oren.aif.ru/society/people/1204192

9.Оренбуржцы негодуют: Урал превращается в настоящее болото // ORENONLAIN.RU. Областной информационный портал. 24.06.2019 https://orenonline.ru/news/obshhestvo/orenburzhtsy-negoduyut-ural-prevrashhaetsya-v-nastoyashhee-boloto/

10.Свиденко Е. Почему в Оренбургской области мелеет река Урал? Новая теория // Оренбургская неделя. 21.08.19. https://orenweek.ru/63544/

Приложение 1

Рисунок 1. Схематическая карта реки Урал.

Рисунок 2. Река Урал (А - Городской пляж. Набережная реки Урал; Б - «Цветение» водорослей. Река Урал, июль 2019 г.)

Приложение 2

Водоросли реки Урал

1 - Cocconeis placentula Ehrenb.,2 - Merismopedia sp., 3- Navicula sp., 4- Tetraedron minimum (A. Braun) Hans., 5 - Chlorococcum sp., 6 - Scenedesmus quadricauda (Turpin) Brèb., 7 - Cosmarium sp., 8 - Ulva intestinalis L.

Приложение 3

Рисунок 3. Развитие Ulva intestinalis в реке Урал (А – 2018 г., Б – 2019 г.)

Рисунок 4. «Зеленые приливы» в заливе Циндао, Желтое море

Приложение 4

Эксперимент по кормлению домашнего хомячка водорослью Ulva intestinalis,собранной в реке Урал

Приложение 5

Результаты социологического опроса на тему «Волнует ли жителей города Оренбург проблема «цветения» реки Урал»

Вопросы:

1) Отдыхал ли ты этим летом на р. Урал?

2) Обратил ли ты внимание на необычный цвет воды?

3) Насторожил ли тебя цвет воды в реке?

4) Как ты думаешь, нужно ли поддерживать в чистоте нашу реку и устраивать регулярные «субботники» на реке, чтобы убирать мусор вдоль береговой линии и скопления водорослей и травы?

Приложение 6

Таблица 1. Водоросли - показатели качества воды,

обнаруженные в реке Урал

Таблица 2. Классификация качества вод

(по Баринова С.С., Медведева Л.А., 1996)