Исследовательская работа на Тему: Фауна макробеспозвоночных реки Тобол (стр. 1 )

МАОУ Коркинская «средняя общеобразовательная школа»

Тюменская область, Упоровский район, с. Коркино.

Исследовательская работа

На Тему: Фауна макробеспозвоночных реки Тобол

Автор работы:

Руководитель:

2011

Содержание

Введение………………………………………………………….................................................3

Глава I

1.1 Основные методы и принципы гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений……………………………………………………………………………….5

Глава II

2.1 Физико-географический обзор района исследования……………………………………10

Глава III

3.1 Материалы и методы исследования………………………………………………………13

Глава IV Результаты исследования

4.1 Видовой состав и биолого-экологические особенности беспозвоночных исследуемого участка реки Тобол……………………………………………………………………………..19

4.2 Систематический список выявленных беспозвоночных………………………………...19 4.3 Сравнение индексов плотности и доминирования сообществ макробеспозвоночных животных с правого и левого берега исследуемого участка реки Тобол…………………..21 Выводы………………………………………………………………………….........................23

Заключение……………………………………………………………………………………...24

Литература……….……………………………………………………………………………...25

Приложение……………………………………………………………………………………..27

Введение

Любой водоем, как экосистема, включает биологическую составляющую, т. е. обитающие в ней сообщества живых организмов, среди которых существенную роль играют беспозвоночные. Сообщество беспозвоночных в водоемах, играет существенную роль в трофических цепях и в трансформации вещества и энергии. По количественному развитию и продукционным характеристикам беспозвоночные могут существенно превосходить другие сообщества гидробионтов. В связи с чем, представители данной группы давно используются для оценки токсичности природных и сточных вод в качестве организмов-индикаторов загрязнения.

Целью нашей работы явилось изучение видового состава и биолого-экологических особенностей беспозвоночных реки Тобол. Из настоящей цели вытекают следующие Задачи:

1. изучить видовой состав макрозообентоса, зоопланктона и зооперифитона на участке реки Тобол в пределах села Коркино Упоровского района Тюменской области;

2. выявить различие и сходство видовых составов беспозвоночных на разных станциях;

3. провести эколого-ценотический анализ: выявить особенности распределения гидробионтов в разных экотипах, встречаемость отдельных видов, анализ биоразнообразия и устойчивости сообществ;

4. выявить индикаторные особенности беспозвоночных и определить сапробность обследованного водного объекта.

Научная новизна исследования. На данном водоеме определен видовой состав беспозвоночных. Обнаружено 33 вида беспозвоночных, относящихся к 6 классам, 19 семействам, и 6 отрядам. Проведен подробный анализ распределения найденных видов в водоемах. Изучены: встречаемость, выявлены доминантные и субдоминантные виды.

Теоретическая и практическая значимость. Изучение фауны различных животных расширяет представления о биологическом разнообразии и распространении отдельных видов в отдельно взятом регионе. Выяснение структуры сообществ бентосных животных вносит существенный вклад в зоологию и экологию, а именно в теорию функционирования водных экосистем. Эти данные позволяют проводить мониторинг санитарно-гигиенического состояния природных вод. Материалы работы могут быть использованы для преподавания курсов экологии и зоологии беспозвоночных в школе, для выполнения школьниками научных работ.

Глава I

1.1 Основные методы и принципы гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Мониторинг является неотъемлемой и необходимой составляющей контроля за качеством среды. После принятия Европейским Союзом Рамочной водной директивы (WFD) в 2000 г. в странах ЕС началась поэтапная разработка и внедрение ее положений. Это, соответственно, отразилось на системах биоиндикации водных объектов как одной из основ мониторинга поверхностных вод. В настоящее время, системы мониторинга поверхностных вод претерпели существенные изменения. Основа этих изменений - переход от чисто химического контроля на биологический, который основан на системе биоиндикации. Биологический контроль - это оценка состояния водных объектов с использованием биологических свойств и других прямых измерений резидентной биоты (Семенченко, 2004).

Основной причиной перехода на биологический контроль является тот факт, что сообщества водных организмов отражают совокупное воздействие факторов среды на качество поверхностных вод. Там, где критерии для определения воздействий не существуют (например, воздействие источника загрязнения вне пункта наблюдения, деградация среды обитания), сообщества могут быть единственными практическими средствами оценки таких воздействий. Установившаяся зарубежная практика по контролю за состоянием сообществ показывает, что он может быть относительно недорогим, по сравнению с химическим контролем.

Основные принципы биоиндикации были разработаны R. Kolkwitz и M. Marsson (1902, 1908, 1909), которые ввели понятия сапробности и биологического самоочищения вод. С тех пор биоиндикация является неотъемлемой частью мониторинга поверхностных вод и оценки качества воды.

Впоследствии развитый и модифицированный многими авторами сапробиологический анализ продолжает успешно применяться в повседневной практике гидробиологического контроля качества поверхностных вод, конкурируя с новейшими методами биоиндикации (Семенченко, 2004).

Установлено, что в ряду организмов олигосапробы—мезосапробы—полисапробы возрастает не только специфическая стойкость к органическим загрязнениям и к таким их последствиям, как дефицит кислорода, но и их эврибионтность, т. е. не специфическая способность существовать при резко различных условиях средыСеменченко, 2004. Это положение значительно расширяет возможности использования сапробиологического анализа не только в случае загрязнения вод бытовыми стоками, но и при их промышленном загрязнении.

В классической системе R. Kolkwitz и M. Marsson индикаторные организмы разделяются на три группы: 1 - организмы сильно загрязненных вод - полисапробионты, или полисапробы; 2 - организмы умеренно загрязненных вод — мезосапробионты, или мезосапробы (с двумя подгруппами α и β); 3 - организмы слабозагрязненных вод — олигосапробионты, или олигосапробы.

Полисапробные организмы могут встречаться в соседних мезосапробных водах, но в олигосапробных водах никогда не образуют постоянной картины, а если и обнаруживаются в них, то чрезвычайно редко (Рекомендации…, 1983). Альфа-мезосапробный воды характеризуются энергичным самоочищением. В нем принимают участие и окислительные процессы за счет кислорода, выделяемого хлорофиллоносными растениями. В этих водах могут обитать нетребовательные к кислороду виды животных. Пруды, рвы и канавы на полях орошения обычно содержат α-мезосапробные воды. В β-мезосапробных водах процессы самоочищения протекают более интенсивно, чем в α-мезосапробных.

В них доминируют окислительные процессы, нередко наблюдается пресыщение кислородом, преобладают такие продукты минерализации белка, как аммонийные соединения, нитриты и нитраты. В этих водах разнообразно представлены животные и растительные организмы. В качестве примера таких вод можно привести нормально очищенные летние воды полей орошения (, 1989). Олигосапробные воды представляют, практически чистые воды больших озер. Если такие воды произошли путем минерализации из загрязненных вод, то для них характерна почти полная минерализация органических веществ.

Для гидробиологического анализа загрязнения вод и донных отложений малых рек по составу донных макробеспозвоночных наиболее перспективным признан метод биотических индексов р. Трент, разработанный Вудивиссом (F.S. Woodiwiss 1964, 1978). Несомненным достоинством этого метода является то, что в нем объединяются принцип индикаторного значения отдельных таксонов (немногих, в отличие от списков индикаторных организмов в системе сапробности) и принцип уменьшения разнообразия фауны в условиях загрязнения, т. е. наиболее часто наблюдаемая последовательность исчезновения из биоценозов тех или иных групп животных по мере увеличения загрязнения. Этот метод позволяет с достаточной надежностью оценивать степень загрязнения различных участков реки, дает высокую воспроизводимость результатов, не требует обязательного видового определения донных животных. Очень важно, что при использовании метода Вудивисса такой существенный для распределения донных животных фактор, как тип грунта, не маскирует оценку степени загрязнения участков реки.

При гидробиологическом анализе поверхностных вод и донных отложений особенно большое значение следует придавать организмам, встречающимся в большом количестве (, 2005). Развитие многих индикаторных организмов существенно изменяется по сезонам.

Многие организмы — показатели загрязненных вод — оказываются приуроченными к осени. В связи с весенними полевыми работами возрастает влияние на водные экологические системы таких факторов, как диффузный приток с полей удобрений, пестицидов и гербицидов, эрозия почв и т. д. В связи с осенними полевыми работами обычно более интенсивно происходит высвобождение из почвы биогенных элементов и поступление их в водотоки и водоемы. В летний период, как правило, усиливаются процессы самоочищения, что может приводить к понижению значения индексов сапробности, биотических индексов, биотических очков и т. п.

Зообентос служит хорошим, а в ряде случаев единственным биоиндикатором загрязнения донных отложений и придонного слоёв воды. Макрозообентоса является основной многих систем биоиндикации: эколого-зонального метода. Наибольшую биомассу бентоса составляют моллюски, но необходимо помнить, что далеко не все моллюски могут служить надёжными биоиндикаторами загрязнение воды и донных отложений. Достоверными индикаторами служат лёгочные моллюски, особенно катушки и речные чашечки. Неизменно положительные результаты даёт оценка состояния водных объектов по личинкам насекомых, а также личинки поденок, с жабрами, не покрытыми крышечками, является наиболее чувствительными к загрязнению. При оценке степени загрязнения донных отложений по индикаторным организмам зообентоса следует учитывать, что на дне даже очень чистых водоёмов и водотоков всегда скапливается некоторое, хотя и очень незначительное количество мёртвых органических веществ.

При гидробиологическом анализе поверхностных вод и донных отложений особенно большое значение следует придавать организмам, встречающимся в большом количестве. При этом нельзя ни принимать во внимание времена года и гидрологические факторы. Развитие многих индикаторных организмах существенно изменяется по сезонам.

Поэтому в том случае, если гидробиологические наблюдения производится лишь однажды в году, предпочтительно это делать во второй половине лета и в начале осени. Необходимо также учитывать и сезонную динамику антропогенных факторов, например, сезонность сельскохозяйственных работ. В связи с весенними полевыми работами возрастает влияние на водные экологические системы таких факторов, как диффузный приток с полей удобрений, пестицидов и гербицидов, эрозия почв, и т д. В связи с осенними полевыми работами обычно более интенсивно происходит высвобождение из почвы биогенных элементов и поступающих их в водотоки и водоёмы. В летний период, как правило, усиливаются процессы самоочищение, что может приводить к понижению значение индексов сапробности биотических индексов.

При выборе места отбора гидробиологических проб, чрезвычайно важно учитывать гидробиологические факторы, преимущественно определяющее характер распределения и распространения загрезнени контролируемом водном объекте. Нередко даже сильное загрязнение с одного берега реки долго никак не обнаруживается у другого берега. Для взятия проб на предмет оценки качества воды в реках, особенно подходящим местом являются перекаты. Перифитон с различных подводных предметов, находящихся на быстром течении перекатов и быстрин, благодаря быстрой смене окружающей их воды совершенен свободен от влияния случайных местных загрязнений и показывает среднее загрязнение, господствующие в данном водотоке.

Пробы, берущиеся в плёсах и заводях, имея меньшее значение для оценки среднего общего загрязнения всей массы воды в реке, приобретают большое значение для оценки местных, подчас не совсем случайных загрязнений всей массы воды в реке.

В этом случае если гидробиологический анализ поверхностных вод и донных отложений производится путём сопоставления состава сообществ и интенсивности биологических процессов на участках водоёма, относительно которых у нас не может возникнуть никакого сомнения, а их чистоте, а другим – таким же картина для участков, заведомо загрязненных.

Глава II

Физико-геграфический обзор района исследования

Река Тобол, протекающая по территории Кустанайской области Казахстана, Курганской и Тюменской областях России, берёт своё начало на восточных отрогах Южного Урала, где она представляет свой горный водосток. Большая часть бассейна р. Тобола расположена на Западно-Сибирской низменности.

Бассейн реки ассиметричен: площадь водосбора правобережья в 6, 7 раз меньше площади водосбора левобережья. В состав площади водосбора правобережья входиткм2 бессточной площади, расположенной между реками Тоболом и Ишимом.

Левобережные крупные притоки: Исеть, Тура, Тавда и др. – стекают с восточных склонов Урала, наполняя реку Тобол большим числом горных (в своих верховья) водотоков.

Большая часть крупных левобережных притоков р. Тобола расположена в Челябинской и Свердловской промышленных областях, а поэтому реки имеют важное значение как для водного транспорта, так и для промышленного водоснабжения. Эти же притоки, как и р. Тобол имеют так же значение для лесоповала и сельскохозяйственного водоснабжения.

Примерно до устья реки Аят (1265 км) на протяжении около 320 км, Тобол является горной рекой. Ниже река вступает в пределы Западно-Сибирской низменности, по которой она протекает до устья.

На среднем и нижнем участках река протекает среди широкой долины с затопляемыми в половодье берегами высотой 3-4,5 м. На участке между устьями рек Исети и Туры ширина весеннего разлива реки достигает 10 км. Ниже устья р. Туры берега возвышаются до 8 м и не затопляются высокими водами. В низовье незатопляемые берега встречаются редко. Ширина русла Тобола на участке между городами Кустанай (1190) и Курган (705) увеличивается с 30 до 125м, в нижней части ширина реки весьма различна, но не превышает 39 м.

Русло реки на нижнем участке обладает большой извилистостью. Среднее падение верхней части реки до г. Кустаная равно 42см/км, а нижней части протяжением 1190км-8,4см/км. Среднее падение реки между г. Ялуторовском (418) и с. Иевлево (160) колеблется от 3 до 6, от с. Иевлево до устья – от 1,5 до 1,7см/км.

Основной источник питания реки – снежный покров, доля которого снижается вниз по реке в связи с увеличением роли дождей в суммарном стоке реки.

По внутригодовому распределению стока верхняя часть р. Тобола принадлежит к казахстанскому типу, т. е. с быстрым подъёмом уровней воды в весеннее половодье, несколько более пологим спадом. По мере впадения в р. Тобол левобережных притоков и увеличения роли дождевого питания распределение стока постепенно приобретает черты свойственные рекам западно-сибирского типа,– с затяжным половодьем, медленным спадом и устойчивой летней меженью. Так, у г. Ялуторовска(418) весеннее половодье растягивается до июля, а в некоторые годы даже до августа. Спад половодья происходит плавно и медленно, что объясняется регулирующим влиянием обширной поймы реки. Ниже по течению половодья ещё более растягивается, появляются летние и осенние дождевые паводки (с ростом уровней осенью до 3м). Летняя межень в нижнем течении реки становится все более кратковременной.

Наивысшие уровни весеннего половодья на верхней и средней судоходных частях реки наступают в среднем 3 мая, а на последних 200 км её течения – между 20 и 30 мая. Наиболее низкие летние уровни наступают на большей части течения в сентябре, а в устьевой части – 27 октября.

Среднегодовая амплитуда колебаний уровней воды растёт сверху вниз по течению с 5,2 до 6,7 м.

Среднемноголетний расход воды в устье реки равен 805 м/с, что соответствует модулю стока 1,9 л/с км2.

Ледовые образования на нижней половине судоходной части реки проявляются в последних числах октября, а на верхней – в первых числах ноября. Осенний ледоход на судоходной части реки обычно продолжается 8-9 дней, но не редко он бывает затяжным – до полутора месяцев.

Вскрывается Тобол в последние 10 дней апреля, ледоход продолжительностью 4-7 дней проходит по реке спокойно, обычно до наступления пика половодья. Очищение реки ото льда происходит в верхней судоходной части в среднем 24 апреля и завершается к 1 мая в нижнем течении реки.

Продолжительность физической навигации на реке уменьшается сверху вниз по течению в среднем со 194 до 182 дней.

Мутность р. Тобола достигает наибольших средних значений в её верхнем течении, эрозионные процессы развиваются наиболее интенсивно, а водность реки сравнительно мала. Среднегодовая мутность реки у г. Кустаная (1190 км) равна 193 г/м3, у г. Кургана она снижается до 117, а к участку в районе с. Липовское – до 66 г/м3. наибольшая мутность в верхнем течении бывает в апреле, а в нижнем – в мае. Гарантированные габариты пути с минимальной глубиной 140 см поддерживаются от устья р. Туры до устья протяжением 255км. Обеспеченность проектного уровня воды для этого участка на опорном водпосту в с. Иевлево составляет 97 %. Расход воды при этом уровне равен здесь 90 м3/с.

На протяжении этих же 255 км водного пути содержится освещаемая обстановка. На остальных участках реки знаки обстановки не освещаются.

Водные перевозки на нижнем судоходном участке р. Тобола имеют очень большое значение для Тюменской области, они постоянно растут, растёт и потребность увеличения здесь габаритов пути до максимально возможных. Перспектив строительства гидроузлов на этом участке реки нет, а поэтому для улучшения судоходных условий проводится комплекс путевых работ.

Основным видом путевых работ на р. Тобол является землечерпание. В то же время спокойный гидрологический режим реки и достаточная устойчивость её берегов позволяют эффективно применять здесь русловые выправительные сооружения, главным образом грунтовые полузапруды.

Проводятся также работы по чистке берегов от зарослей для улучшения видимости фарватера с судов, следующих по реке.

Транзисторные землечерпательные на участке р. Тобола с гарантированными габаритами пути производятся ежегодно в объёме 2,5-5,0 тыс. м3 на 1 км пути.

Река Тобол имеет два судоходных притока – реки Туру и Тавду, каждая из которых имеет большое транспортное значение.

Глава III

3.1 Материалы и методы исследования

Материалом для работы послужили гидробиологические сборы, произведённые в 2011г. Мы исследовали участок реки Тобол на территории села Коркино Упоровского района Тюменской области.

На водоеме выбирали 3 станции для сбора проб на расстоянии примерно 100-300 м друг от друга в местах богатых макрофитной растительностью и со свободным доступом к донному грунту для отбора нектонных, бентосных и качественных проб. Эти условные точки обозначались вешками, на которых ставился номер точки взятия проб (I, II…V). Сбор проводился именно в тех местах, где были установлены вешки (справа или слева от вешки на расстоянии не более 2 м.).

Сбор проб. Для сбора и учета проб необходимо соответствующее оборудование и снаряжение. Для сбора бентосных проб нами использовалась донная драга, состоящая из металлической дуги к которой прикреплен мешок из плотной ячеистой материи. Нижнюю сторону драги утяжеляют. К вершине дуги и углам нижней пластины прикрепляют прочный капроновый шнур. Кроме того, для сбора донных беспозвоночных нами использовался донный скребок. Донный скребок представляет собой остро заточенную пластину длинной 50 см. прикрепленную к штанге-ручке под прямым углом. К внешней стороне пластины прикрепляется дуга, соединенная со штангой-ручкой, к полученной арке прикреплен мешок из мельничного газа (Лихачев, 2004). На каждом створе отбиралось (в зависимости от плотности организмов) от трех до пяти колонок грунта высотой 20-25 см. Отбор качественных проб зообентоса проводился с помощью гидробиологического скребка. Промывка проб макрозообентоса осуществлялась в сачке из газа № 23. Промытые остатки проб, содержащие песок, подвергались отмучиванию. Пробы разбирались в живом виде, организмы фиксировались 4-х процентным формалином.

Нектонные виды отбирались с помощью гидробиологического сачка. Планктон и нейстон нами отбирался при помощи пробоотборников и планктонной сети Апштейна (Душенков, 2000). Перифитон отбирался вручную, пинцетом, с учетом площади субстрата. Пробы фитопланктона из поверхностного слоя (0,3-0,5 м ниже поверхности) отбирались непосредственно в стеклянные бутылки емкостью 0,5 л и фиксировались раствором Утермеля с последующим добавлением формалина.

Отобранные животные переносились для умерщвления в морилки, на которых предварительно указывается место, № и дата взятия пробы. В качестве фиксатора использовался 4% раствор формалина. Сверху морилку плотно закрывали пробкой.

На основании собранного материала рассчитывали следующие показатели:

1. Плотность (массовость, обилие, густота заселения).

Определяется плотность средним количеством, которое приходится на единицу измерения (учета). При определении плотности обязательно принимают во внимание и те пробы, в которых не оказалось ни одной особи данного вида.

где, У – плотность, к – сумма всех особей вида во всех пробах,

п – количество взятых проб.

2. Доминирование (преобладание, относительное обилие).

Определяется отношением (в процентах) числа особей данного вида к общему числу особей всех видов.

где, Д – доминирование, к – сумма особей данного вида,

К – сумма всех особей всех видов во всех пробах.

3. Для оценки степени загрязненности нами использовался биотический индекс Вудвисса (TBI) (Woodiwiss, 1964) разработанный для индикации воды английской реки Trent и являющийся одним из распространенных индексов, используемых в странах ЕС, СНГ и остальном мире.

Индекс TBI основан на двух параметрах бентосного сообщества: общем разнообразии беспозвоночных и наличии в водоёме организмов, принадлежащих к «индикаторным» группам. При повышении степени загрязненности водоёма представители этих групп исчезают из сообщества в определённом порядке (Табл.1,2).

Таблица 1. Таблица для расчёт индекса TBI

Наличие видов-индикаторов	Количество видов - идикаторов	Общее количество присутствующих групп бентосных организмов
		0 – 1	2 – 5	6 – 10	11 – 15	16 – 20	Более 20
Личинки веснянок Plеcoptera	Более 1 1 вид	- -	7 6	8 7	9 8	10 9	11-… 10-…
Личинки поденок (Ephemeroptera	Более 1 1 вид	- -	6 5	7 6	8 7	9 8	10-… 9-…
Личинки ручейников (Trichoptera)	Более 1 1 вид	- 4	5 4	6 5	7 6	8 7	9-… 8-…
Gammarus. sp		3	4	5	6	7	8-…
Водяной ослик (Asellus aquaticus)		2	3	4	5	6	7-…
Oлигохеты или личинки звонцов		1	2	3	4	5	6-…
Отсутствуют все выше приведённые группы		0	1	2	-	-	-

* ¯ кроме вида Baetis rhodani