Вторая районная научная конференция
«Исследования искусственных водоемов микрорайона Семеновский»
Автор 1 :
Автор 2 :
Научный руководитель:
Муниципальное образовательное учреждение
Чухломская средняя общеобразовательная школа имени
План научной статьи.
Введение – Роль и значение искусственных водоемов микрорайона Семеновский.(страница 1) Основная часть – Проведение исследований.2.1- Физико-географическое описание исследуемых объектов (страница 2)
2.2 – Зональность (страница 3)
2.3 - Химический анализ исследуемых водоемов (страница 3-6)
2.4- Биоиндикационные исследования водоемов (страница 6)
2.4 а) водные растения – биоиндикаторы (страница 7-8)
2.4 б) биоиндикационные беспозвоночные обитатели искусственных водоемов (страница 9)
3. Выводы по состоянию водоемов. (страница 10)
4. Приложения.
5. Литература (страница 10)
«Что может быть милей
Бесценного родного края.»
1.Введение – Роль и значение искусственных водоемов микрорайона Семеновский
Территория Чухломского района и города Чухломы расположена в районе уникального морено - ледникового ландшафта, который богат крупными поднятиями и впадинами созданными самой природой. Весной, когда с живописных склонов «Майковой горы» к Чухломскому озеру устремляются потоки талых вод, образуются естественные овраги. Но приходит весна и ручейки в низменных участках пересыхают. В 60 годы прошлого века, жители микрорайона Семеновский согласно плану города и используя природный уклон местности, создали сеть искусственных запруд. Создание водоемов позволило задержать большие объемы пресной воды в крупном микрорайоне города. Местные жители используют воду для полива приусадебных участков, так же резервуары воды являются пожарными водоемами. Наиболее крупные из них являются зоной отдыха для горожан в летний и зимний период времени. Водоемы, соединенные между собой, имеют связь с небольшой рекой Семеновка, впадающей в озеро. ( приложение №1) Какой водой снабжают эти водоемы Чухломское озеро и испытывают ли они антропогенную нагрузку?
Цель работы: изучить водные экосистемы искусственных водоемов физическими, химическими и биоиндикационными методами.
2.1- Физико-географическое описание исследуемых объектов
В период работы летнего исследовательского отряда нами были изучены, расположенные в естественном природном углублении 3 искусственных водоема находящиеся в юго-восточном направлении от Чухломского озера. Водоемы разные по площади, глубине, состоянию водной акватории. Пруд №1( приложение №2) является наиболее крупным по площади водоемом ( около 250 кв. м) с высоко поднятым северным берегом и склонным к заболачиванию югом. Вдоль северной береговой линии отсутствуют крупные растения, южная часть водной акватории сильно зарастает не только водными растениями, но зарослями ивы. Процент зарастания от общей акватории пруда 20%. При проведении исследований установлено, что глубина у берега составляет от 1-1,5 метров, на расстоянии 3-4 метров от береговой линии превышает 2 метра. Водоем расположен вблизи дороги и соединен с природным углублением водосточной трубой. Следуя вниз по течению ручья мы обнаружили небольшой пруд, который на карте обозначили как водоем №2 ( приложение №3). Данный водоем небольшой по площади (около 47 кв. м). Процент зарастания от общей акватории пруда 98%. Расположен в низменном участке, крутым северо - западным берегом и пологим юго - западным. Береговая линия водоема сильно зарастает. С южной стороны пруд имеет открытый участок. У берега глубина не превышает 0,5 метров, на расстоянии 2 метров от берега примерная глубина 1-1,5 метра. Пруд №3 (приложение №4) является средним по площади водоемом (около 180 кв. м) с открытой береговой линией, крутым северо - восточным склоном. Процент зарастания от общей акватории пруда 40%. Именно эта часть водоема является наиболее глубокой, даже у берега глубина превышает 1,5 метра. Остальные склоны пологие, глубина изменяется по мере удаления от берега. Все 3 резервуара сообщаются между собой и расположены в последовательной цепочке друг за другом. (приложение №1) Средняя глубина не превышает 1,5-2 метров. По карте видно, что искусственные водоемы имеют связь с небольшой рекой Семеновка, впадающей в озеро.
2.2 Зональность
Вертикальная структура искусственных водоемов определяется слабовыраженным рельефом берега. Существенную роль в накоплении донных осадков играют биологические процессы: размножения и гибели биологических организмов.
На обобщенном профиле зарастания побережий прудов можно выделить 5 основных зон (приложение № 5). I зона характеризуется преимущественно вертикальными потоками энергии и концентрацией водных организмов в толще воды. В зоне II преобладают горизонтальные потоки энергии, а основная биомасса сконцентрирована на периферии водоема. Зарастание дна погруженными в воду стрелолиста и рдеста способствует закреплению донных отложений, в результате чего заросшие, участки дна, представляют собой кормовые базы зоопланктона. Растительность представлена рдестами и водорослями. Здесь и в следующей зоне из-за отсутствия движения воды присутствуют растения с плавающими листьями. В зоне III на мелководьях вдоль берега - разрастается прибрежная растительность, представленная надводными продуцентами, такими как тростник, озерный камыш, осоки и др. Она играет важную переходную роль между водными и наземными экосистемами. Кроме того, эта разнообразная растительность удерживает частицы почвы, улучшая условия водообмена с прилегающими территориями. Мелководья, поросшие прибрежной растительностью, — ценные участки нереста и развития травяных лягушек. Здесь гнездятся некоторые водоплавающие птицы и расположены места стоянок птиц во время сезонных миграций. IV и V-это зоны покрытые, в большей степени, высшими растительными организмами, что является естественной средой для обитания многого числа беспозвоночных и мелких позвоночных организмов.
2.3 Химический анализ исследуемых водоемов. (приложение с № 6-№8)
Методики химического анализа искусственных водоемов
Методика определения запаха
Определения запаха воды: из пробы воды, взятой для исследования, берут 100 мл., помещают в колбу объемом 150-200 мл. с широким горлом, накрывают стеклом, нагревают до температуры 20-40 градусов, встряхивают вращательными движениями, открывают, нюхают и таким образом определяют запах. (приложение № 6).
Мы провели исследования проб воды по данной методике и получили следующие показатели: вода в пруду ул. Семеновской № 1 имеет плесневый запах соответствующий 3 баллам. Вода в пруду ул. Овражной № 2 обладает запахом неопределенного характера и соответствует 1 баллу и, наконец, вода из пруда переулка Овражного (№ 3) имеет запах плесневого характера, соответствующего 1 баллу. Таким образом, проба воды пруда № 3 по ароматическим свойствам не соответствует норме ПДК (норма ПДК – 2 балла)
Методика определения цвета воды
В цилиндр наливают 100 мл. исследуемой воды. В такой же цилиндр наливают 100 мл. дистиллированной воды и сравнивают на белом фоне. По цвету вода может быть:
А) бесцветная
Б) светло – желтая
В) желтая
Г) бурая
По данной методике мы тоже провели исследования, используя и пробы воды. Таким образом, выявили особенности цвета воды каждого из прудов. И вот какие результаты мы получили: вода из пруда №1 по цвету приближена к бесцветному, т. е не имеет ярко выраженного желтого либо сероватого оттенка. Вода из пруда № 2 имеет желтоватый оттенок, а вот вода из третьего пруда так же, как и из пруда № 1, не имеет ярко выраженного оттенка, поэтому приобретает статус бесцветной.
Методика определения прозрачности воды
В лаборатории прозрачность определяют, наливая хорошо перемешанную воду в высокий стеклянный химический цилиндр (при падающем свете над листом белой бумаги). Характеризуется прозрачность воды по следующей шкале:
А) очень мутная
Б) мутная
В) прозрачная
Показания прозрачности воды очень важны, так как они свидетельствуют о том, что в воде могут находиться различного рода примеси, частички ила, песка и глины. В зависимости от помутнения воды можно судить о количестве примесей и частиц. Итак, по итогам исследований мы получили следующее: пруд № 1 – вода достаточно прозрачная, такой же показатель и у пруда № 3. А вот в пруду № 2 вода мутная, это дает право предположить, что в этом пруду и имеются частички глины и песка.
Методика определения рН
Реакция воды определяется с помощью лакмусовой бумажки, опущенной в неё на 5-10 минут. После этого бумажку сравнивают с лакмусовой бумажкой смоченной в дистиллированной воде. Среда может быть:
А) кислотной
Б) нейтральной
В) щелочной
Показатели рН по результатам исследований оказались схожи в пробах воды прудов № 1 и № 3 (рН был равен 6), а показатель пруда № 2 был выше на 1 балл (рН равен 7). Итак, по итогам все пробы соответствуют норме ПДК. (норма ПДК равна 6,5 до 8, 5)
Методика определения сульфат - ионов
Реактивы и оборудование:
— Вода для исследования
— Соляная кислота (1 : 1)
— Раствор хлорида бария (2,5%)
— Пробирки, цилиндр
В пробирку помещают 5мл. Воды, прибавляют 3 капли соляной кислоты ( 1 : 1 ) и 5 капель 2,5% раствора хлорида бария. По осадку можно определить содержание сульфат – иона в воде. (приложение № 7)
Проводимые нами исследования по данной методике показали то, что содержание сульфат - ионов во всех 3 исследуемых нами водоемах одинаковы, а именно: сульфаты – 1 – 10 мг/л, что полностью соответствует норме ПДК (норма ПДК равна 500 мг/л). Видимо здесь роль сыграло то, что пруды сообщены между собой и находятся во взаимосвязи.
Методика определения катионов железа
В пробирку помещают 10 мл. исследуемой воды, прибавляют одну каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель раствора перекиси водорода и приблизительно 0,5 мл. раствора роданида калия. (приложение № 8)
Мы проводили исследования по данной методике и выявили любопытные показатели. В каждой из трех проб катионы железа присутствуют и во всех трех пробах их содержание одинаково. В прудах № 1, № 2 и № 3 концентрация катионов железа составляет 0, 1 мг/л. Такое содержание железа соответствует норме ПДК (норма ПДК равна 0,3 мг/л)
Методика определения катионов меди
В фарфоровую чашку поместили 3 – 5 мл. исследуемой воды, выпарили досуха и на периферийную часть пятна нанесли каплю концентрированного раствора аммиака. Появление интенсивно - синей или фиолетовой окраски свидетельствует о присутствии катионов меди.
Каждую из трех проб в кабинете химии мы проверяли на содержание меди, используя эту методику. В ходе опыта синей (фиолетовой) окраски, свидетельствующей о присутствии катионов меди, мы не наблюдали ни в одной из проб. Следовательно, в пробах воды, взятых из прудов № 1, № 2 и № 3, присутствие катионов меди не обнаружено.
Методика определения нитритов
Наличие в воде нитритов свидетельствует о незаконченных процессах окисления различных органических остатков.
Реактивы:
— Серная кислота (1 : 3)
— Йодистый калий (3 %)
— Крахмальный клейстер
Для анализа в пробирку наливают 10 мл. исследуемой воды и к ней прибавляют 2 капли серной кислоты, 3 капли йодистого калия и 3 капли крахмального клейстера. Посинение воды свидетельствует о наличии в ней нитритов (солей азотистой кислоты)
Опыты, проводимые по методике определения нитритов, были последними из полного химического анализа воды. Проведя исследования в этом направлении, по их результатам мы сделали заключение: во всех трёх пробах присутствуют нитриты.
2.4 Биоиндикационные исследования.
В последнее время при исследовании качества сточных вод всё чаще прибегают к биологическому методу биоиндикации. Биоиндикация - способ оценки антропогенной нагрузки по реакции на нее живых организмов и их сообществ. Данный метод входит в систему биомониторинга, который включает в себя совокупность наблюдения, оценки и прогноза изменений в биологических объектах под воздействием антропогенных факторов. В основе биомониторинга лежит разработка систем раннего оповещения, диагностики и прогнозирования антропогенной нагрузки на природные объекты.
Методы биоиндикации основаны на фиксировании реакции сообществ живых организмов к разным загрязняющим факторам. При правильном подборе индикаторных организмов для определенных условий методом биоиндикации может осуществляться качественная и количественная оценка эффекта антропогенного и естественного воздействия на окружающую среду.
Среди особых преимуществ биологических методов следует отметить то, что они позволяют фиксировать негативные изменения в природной среде при низких концентрациях загрязняющих веществ. Использование биоиндикаторов позволяет:
- обнаруживать места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений; проследить динамику изменений в окружающей среде; определить степень вредности тех или иных веществ для живой природы, в частности для человека;
К чувствительным биоиндикаторам можно отнести группы организмов (ракообразные, моллюски, личинки ручейников, поденок, веснянок и др.), положительно или отрицательно реагирующие на различные формы антропогенной нагрузки. Среди организмов-биоиндикаторов нельзя не отметить вклад высшей водной растительности в процесс индикации тяжёлых металлов. Способность к аккумуляции тяжёлых металлов среди водной растительности проявляют сальвиния плавающая, рдест пронизаннолистый, рдест блестящий, рдест узловатый, многокоренник обыкновенный и др.
2.4 а) Водные растения – биоиндикаторы (приложение с№9-№13)
Водная растительность является хорошим индикатором состояния экосистемы, чутко реагируя на изменения среды обитания и, в первую очередь, гидрофизических и гидрохимических показателей - температуры, прозрачности, солевого состава воды и химического состава донных отложений, обеспеченности биогенными веществами, наличием загрязняющих веществ. Все исследуемые водоемы имеют как низшие растительные, так и высшие растительные организмы. Из низших были обнаружены: нитчатые водоросли и ряска трехдольная их содержание очень высоко на водоеме №2 и гораздо меньше на водоемах №1 и №3. Из высших растений в наших исследуемых водоемах была обнаружена кубышка желтая – многолетняя, родственница кувшинки. Кубышка, как и кувшинка, является обитателем трех сред: почвы — в ней на дне водоема укрепляются корни; воды — почти всё растение растет и развивается, окруженное водой, и воздуха. На поверхности воды лежат плавающие листья, снизу их омывает вода, сверху — окружает воздух. Цветки развиваются и цветут над водой. Они мелкие, малоинтересные, сидят на толстых цветоносах. Семена распространяются с потоками воды. Многие водоплавающие птицы, питаясь семенами, также способствуют их распространению. Именно таким образом это растение попало из близко расположенного озера в изучаемые водоемы. Данное растение отсутствует только в водоеме улицы Овражной вследствие его малой глубины и площади, а также хорошей прогреваемости летом и почти промерзания зимой. Кроме кубышки плавающие листья над водой имеет рдест плавающий который также был обнаружен в данных исследуемых водоёмах. (№1 (3,5%), №2 (20%), №3 (15%). Рдест плавающий - растение с блестящими, как лакированными, плавающими по поверхности листьями овальной формы. Подводные листья ко времени цветения у него не сохраняются. При пересыхании водоема продолжает жить в наземной форме с кожистыми сердцевидными листьями на черешках. Колосовидное соцветие зеленоватое, возвышается над водой, цветет в июне - августе. Мелководье в близи берегов пруда №1 и №3, а также пруд №2 имеют в изобилии водокрас. Водокрас обыкновенный, или лягушачий это многолетнее растение. Осенью листва отмирает, зимует растение на дне пруда в виде покоящихся почек, которые в начале лета поднимаются на поверхность и дают начало новому растению. Почковидные в очертании листья достигают 2,5-5 см в диаметре. Цветет недолговечными, но сменяющими друг друга в течение всего лета белыми цветками. Высота цветков над поверхностью воды 3-5 см. Плоды у водокраса развиваются редко; растение размножается в основном вегетативно. Содержание его на исследуемых водоемах достигает: на водоеме №1 (1%), №2 (7%), №3 (3%). Вдоль берега разрастается прибрежная растительность, включающая рогоз широколистный, или камыш.
В высоту это растение достигает 2 метров. Стебли толстые, цилиндрические. Корневище крупное, ползучее, неглубоко погруженное в воду. Листья жесткие, ремневидные, до 2 см ширины. Соцветие - початок, до 2,5 см в диаметре, к осени буреющий, мягко бархатистый. Это растение обнаружено на всех исследуемых водоемах №1 (5%), №2 (10%), №3 (11%)
Все растительные организмы (приложение №14) не зависимо от места нахождения в водоеме являются хорошими продуцентами, регуляторами кислородного баланса, а также находятся в тесной экологической зависимости с животным миром беспозвоночных и позвоночных форм организмов. Водные организмы находятся в большей зависимости от условий среды обитания, чем млекопитающие и птицы.
2.4 б) биоиндикационные беспозвоночные обитатели искусственных водоемов
В наших прудах обитают представители беспозвоночных животных. (приложение №15, №16, №17) Эти водные организмы – отличные биоиндикаторы состояния водоема. Некоторые из них могут жить только в чистой воде. Другие выносят небольшое загрязнение. Есть и те, кто может жить в очень загрязненных водоемах. Определив, какие животные встречаются в нашем водоеме, мы сможем оценить его чистоту. При этом водные организмы могут то, что не под силу приборам: они определяют не концентрацию того или иного загрязняющего вещества, а дают общую оценку качества воды, ее пригодности для живых существ. С этой целью были использованы два вида моллюсков (катушка и прудовик), являющиеся кормовой базой для птиц и рыб, что делает их важными объектами биомониторинга. Переход этих видов моллюсков на мантийное дыхание делает их крайне зависимыми от содержания кислорода в воде. В связи с этим они не переносят повышения содержания органики в воде. Являются видами - биоиндикаторами благополучия водной среды (по кислороду). В исследуемых водоемах были обнаружены оба вида моллюсков, но в разном процентном содержании от общего количества найденных и просчитанных организмов. Так в водоеме №1 было обнаружено 45% живых особей и 5% погибших, от которых остались только раковины. В водоеме №2 живых особей обнаружено 13%, а погибших 56%. В водоеме №3 живых особей-42%, погибших 39%. Все это свидетельствует о разном кислородном балансе. Наиболее кислорода содержащий водоем это №1 в связи с этим теперь становится понятно обитание рыбы вида карась в этом водоеме. В непроточных водоемах зимой карась выживает не всегда, поэтому численность его очень динамична. Но, несмотря на это за летний период он пополняет свою численность, о которой можно судить по количеству выловленных особей у любителей рыболовства на этом водоеме. Пищевой спектр карася очень разнообразен: от мелких растительных компонентов до всевозможных беспозвоночных (в основном мелкие ракообразные, личинки двукрылых, моллюски). В водоеме №2 в весеннее и летнее время обнаружено большое скопление травяной лягушки. Здесь проходит как обильное икрометание, так и хороший процесс развития молоди. Этот водоем самый мелкий хорошо прогреваемый и с большой кормовой базой для молоди и взрослых организмов. В двух других водоемах тоже обнаружены эти организмы, но в значительно меньших размерах. Пусть не значительное, но разнообразное соотношение как растительного, так и животного мира свидетельствуют о нормальном экологическом состоянии водоемов.
3. Выводы по состоянию водоемов
В ходе исследований мы сделали заключение о том, что маленькие по площади водоемы и более открытые, склонны к зарастанию и загрязнению органическими веществами. Особые опасения у нас вызывает состояние пруда № 2, так как находится на грани исчезновения и нуждается в экстренной очистке склонов и придонной части. Водоемы №1 и №3 являются пригодными для существования животных и растительных организмов, значит, вода, дошедшая до Чухломского озера, является чистой, но человек использовать в качестве питьевой воды не может, а в качестве бытовых целей вода пригодна. По данному маршруту исследования проложена экологическая тропа, которая в настоящее время используется для проведения экскурсий при изучении курса природоведения начальной школы и уроков географии и биологии среднего звена.
4. Используемая литература.
1. «Основы общей экологии» ., ., . М.: Устойчивый мир, 2000.г.
2. Твой первый атлас-определитель «Рыбы наших водоемов». ., , М.: Дрофа, 2007 г.
3. Популярный атлас-определитель «Дикорастущие растения». , , М.: Дрофа, 2007 г.
4. Определитель высших растений. Верхневолжское книгоиздательство, 1986 г.
5. Растительный мир нашей Родины. , М.: Просвещение, 1991 г.
6. Жизнь растений. , М.: Просвещение,1977 г.
7. Интернет ресурсы :
http://piht. kol. *****/baksa/p6aa1.html
http://redbook. /show. phtml? id=164
http://konftm. *****/stat/lycenko/input. html
8. «Методы изучения окружающей среды». Школьный сборник МОУ Чухломская СОШ имени . Школьное методическое объединение учителей естествознания. г. Чухлома 2007.
