Оценка экологического состояния реки Чёрная Калитва методоми биоиндикации

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная  школа №3 города Россоши

Россошанского муниципального района Воронежской области.

 

 

 

Тема исследовательского проекта:

 

 

«Оценка экологического состояния реки Чёрная Калитва методоми биоиндикации»

 

 

 

 

Выполнила: учащаяся 8 «Б» класса

Могиш Анна

 

 Руководитель:

Виткалова Наталья Николаевна учитель географии

 

Россошь -  2010

Аннотация

Целью данной исследовательской работы является оценка экологического состояния реки Чёрной Калитвы в микрорайоне МОУ СОШ №3 города Россоши методами биоиндукции. 
 
Задачи:  
1. Выбрать и описать точки отлова животных (биотопов). 
2. Изучить биотическое разнообразие по выделенным биотопам. 
3. Распределить организмы по экологическим группам и трофическим уровням.  
4. Составить трофическую структуру водного биоценоза и описать её.  
5. Оценить экологическое состояние водоёма по биотическому индексу.

В результате работы было выяснено, что  качество воды в подавляемом большинстве  школ соответствует стандарту, но есть учреждения, которым необходимо рекомендовать доочистку воды при подаче её в школьную сеть.

 

В ходе работы были использованы следующие методы:

 

1. Метод отбора проб;

2. Методы биоиндикации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

1. Введение……………………………………………………………………4

 

2. Объект исследования………………………………………………………

 

2.1.Описание водоёма………………………………………………………….

2.2.Определение и описание точек отлова животных……………………….

2.3.Понятие биоценоз и его  структура………………………………………..

2.4.Водные биоценозы………………………………………………………….

 

3. Методы и методики исследования………………………………………….

 

3.1.Отбор проб…………………………………………………………………

3.2.Определение организмов обнаруженных в биотопе……………………

3.3.Распределение организмов по экологическим группам…………………

3.4.Трофические уровни выловленных  организмов…………………………

3.5.Составление схемы пищевой цепи в водном биоценозе…………………

3.6.  Оценка  экологического состояния  исследуемого водоёма по биотическому индексу…………………………………………………………………………..

 

4.Результаты исследований……………………………………………………..

 

5.Заключение………………………………………………………………………

 

6.Литература……………………………………………………………………….

 

 

 

 

 

 

Введение

В связи с большой антропогенной  нагрузкой, испытываемой природными комплексами  в последнее время, становится актуальной разработка и апробация методик, позволяющих оценивать экологическое  состояние природных природно-антропогенных ландшафтов. Так как все компоненты природы тесно и неразрывно взаимосвязаны между собой, то нарушения одного компонента вызывает изменение состояния всех остальных. Поэтому, оценивая состояния одного, можно предполагать и изменения других компонентов. Наиболее остро изменения окружающей природной среды отражаются на биотических компонентах, в том числе и на животном мире.  
В последнее время оказываются сильные антропогенные воздействия на поверхностные водоёмы. Это и различные сбросы промышленных и бытовых вод, и шумовое загрязнение, и нарушение структуры водоемов при механическом перемешивании слоёв воды, а также нарушение термического режима. Всё эти факторы приводят к различным изменениям в водных экосистемах, что отражается и на общем состоянии природы и на человеческом обществе. 
Природа Россошанского района испытывает  влияние человека, так как данная территория была заселена и освоена человеком достаточно давно. Здесь располагается  химический завод по производству химических удобрений. 
К сожалению, не всегда есть возможность проводить комплексные научные исследования, требующие больших материальных затрат и специального оборудования. В таких случаях можно использовать методы биоиндикации,  получившие в последнее время широкое признание и распространённость.

Исходя из поставленной проблемы, были сформулированы цели и задачи работы.  
Цель:  
Оценить экологическое состояние реки Чёрной Калитвы в микрорайоне МОУ СОШ №3 города Россоши методами биоиндукции. 
 
Задачи:  
1. Выбрать и описать точки отлова животных (биотопов). 
2. Изучить биотическое разнообразие по выделенным биотопам. 
3. Распределить организмы по экологическим группам и трофическим уровням.  
4. Составить трофическую структуру водного биоценоза и описать её.  
5. Оценить экологическое состояние водоёма по биотическому индексу.

Методы и  методики исследования

Общее описание водоема 
 
Река Чёрная Калитва- правый приток реки Дон, в границах Россошанского района протекает с запада на восток по территории города Россошь. Река берёт своё начало в Белгородской области. Протяжённость реки в пределах района- 71,3 км. Течение воды спокойное-0,3-0,5 м/с. Берега устойчивые, процессов их разрушения не выявляется. Высота берегов над меженным урезом воды в реке 0,5-2м. Часть берегов покрыта осокой, камышом, кустарниками. Ширина поймы колеблется от 200 до 500м. Восточнее железнодорожного моста ширина реки изменяется тот 20 до 30 метров при глубине 0,5-1,75 м. Расход воды составляет 3,43 м. куб./с.

Вскрытие реки ото льда происходит с 15 марта по 10 апреля, замерзание- с 20 ноября до 10 декабря. Весеннее половодье нередко продолжается до начала мая, после чего наступает спад воды.

Площадь пойменных земель составляет 7458 га, в том числе пашни-502 га, лесов-47 га, многолетних насаждений- 69 га, сенокосов- 5580 га, пастбищ-574 га, болот- 260 га, прочих земель-426 га.

В районе проводимого исследования ширина реки составляет от 14 до 20 м, глубина  – от 0,5 до 1,2 м. Длина исследуемого участка составляет около 500 м.  
Река Чёрная Калитва- правый приток реки Дон, в границах Россошанского района протекает с запада на восток по территории города Россошь. 
 
В районе проводимого исследования ширина реки составляет от 14 до 20 м, глубина – от 0,5 до 1,2 м. Длина исследуемого участка составляет около 500 м.  
 
Описание биотопов 
 
Для изучения общего экологического состояния водоема было выбрано 6 точек отлова животных – биотопов.

 Биотоп 1. Данный биотоп представляет собой прибрежную зону, глубина которой составляет 0,5 м. у кромки берега и 1,0м. при удалении от него. Размер биотопа составляет около 10 метров в длину и 4-6 метров в ширину. Грунты представлены плотными глинистыми отложениями, что объясняется большой по сравнению с другими биотопами скоростью течения. Водная растительность практически отсутствует, так как высокая скорость течения препятствует её укоренению и разрастанию. Прибрежная растительность также выражена слабо. 
 
Биотоп 2. Данный биотоп представляет собой мелководную прибрежную заводь, сильно заражённую сероводородом, чему способствует практически нулевая скорость течения, а также большое количество прибрежной растительности при неполном перегнивании которой и происходит выделение газа. Глубины в этой зоне невелики и колеблются от 0,05 до 0,2м. Длинна заводи около 20 метров, ширина около 3-5 метров. Грунты представлены илистыми отложениями мощностью 0,1 – 0,4 метра. Растительность представлена такими видами как рогоз узколистный, ряска, зюзник, в менее влажных местах в небольшом количестве присутствует таволга вязолистная; из деревьев ольха . 
 
Биотоп 3. Данный биотоп представляет собой обширную прибрежную зону, находящуюся выше места впадения в реку другой реки Сухая Россошь, что отражается на некоторых её особенностях. В устье реки образуется конус выносы, состоящий из слоёв песка и ила, выносимых рекой; этот процесс особенно активен весной в период половодья. На данном субстрате, обладающим значительным плодородием интенсивно разрастается прибрежная растительность, преимущественно рогоз. Выше конуса выноса скорость течения в реке замедляется, что приводит к более активному осадконакоплению и также интенсивному разрастанию растительности. Размер биотопа составляет около 35 метров в длину и 4-6 метров в ширину. Так как, скорость течения в данном месте невелика, можно предположить, что донные отложения будут представлены слоями песка и ила. Непосредственное описание отложений не представляется возможным из-за больших по мощности слоёв растительных остатков, перекрывающих их. Среди растительности доминирующим видом является рогоз остролистный. Глубины распределяются следующим образом: у кромки берега 0,1 – 0, 2 метра, при удалении от берега глубина быстро возрастает до 0,4 – 0,8 метра. Однако за счёт сплавины, образованной рогозом удалось произвести отловы на удалении от берега. 
 
Биотоп 4. Данный биотоп представляет собой небольшой песчаный пляж длинной около 5-7 метров и шириной 2-4 метра. Глубина у кромки берега 0,05 метра, при удалении от берега постепенно возрастает до 0,3 – 0,4 метра. Скорость течения средняя. Грунт на дне – песок с небольшой пленкой ила у самой кромки берега. Прибрежная растительность средневыраженна небольшим количеством видов. Следует отметить, что биотоп наиболее подвержен антропогенному влиянию, особенно сильно в летнее время. 
 
Биотоп 5. Данный биотоп по своим условиям является промежуточным между биотопом 1 и биотопом 4. и представляет собой небольшую заводь с песчано-илистым дном, средней скоростью течения. Растительность представлена небольшим количеством рогоза и тростника. Длинна облавливаемого участка 4-6 метров, ширина 1-3 метра. Глубина от 0,2 до 0,5 метров.  
 
Биотоп 6. Данный биотоп расположен в месте слияния реки Чёрная Калитва и Сухая Россшь, который образует в месте слияния  небольшой по размеру, но довольно глубокий омут. Глубина омута составляет 1,2 – 1,8 метра, длинна 2-4 метра, ширина 1,5 – 2,0 метра. Вокруг омута глубины колеблются от 0,3 до 0,6 метра. Участок, на котором производились отловы, имеет размеры 8 – 10 метров в длину и 3 – 5 метров в ширину. У берега растительность представлена рогозом и тростником при удалении в некоторых местах единично встречаются другие виды. Донные отложения представлены песком, в прибрежной зоне на удалении до 1 метра – небольшой слой ила

Биоценоз. Структура биоценоза 
 
Биоценоз (от биос - жизнь и греч. koinos - общий) – это совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма и характеризующихся определёнными отношениями, как между собой, так и с абиотическими факторами среды, длительное время сосуществующих в пространстве и образующих экологическое единство.  
 
Историческая справка:  
Термин «биоценоз» ввел в науку немецкий ученый Карл Мебиус в 1877 г. Изучая, как увеличить продуктивность устойчивого хозяйства на отмелях Северного моря, он обнаружил, что устрицы образуют вместе с другими видами морских животных тесные сообщества, которые приурочены к определенному грунту, солености и температуре воды. В этих сообществах происходит борьба за существования и регуляция численности видов. 
 
Биогеоценоз – это исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земной поверхности (биотопом).  
 
Все живые организмы по способу питания разделяются на две группы – автотрофов и гетеротрофов.  
Автотрофы используют неорганический углерод и синтезируют органические вещества из неорганического, это – продуценты.  
Гетеротрофы используют углерод органических веществ, которые синтезированы продуцентами, и вместе с этими веществами получают энергию. Гетеротрофы представлены тремя группами организмов. 
Группа №1 – консументы. Это организмы, потребляющие живое органическое вещество.  
Группа №2 – детритофаги. Это организмы, потребляющие мертвое органическое вещество.  
Группа №3 – редуценты. Это организмы, которые так же питаются мертвым органическим веществом. В результате чего происходит разложение органического вещества до минеральных соединений, которые возвращаются в почвенный раствор и снова используются растениями.  
 
Водные биоценозы 
Водная среда является особым местообитанием, так как жизнь в ней зависит от физических свойств воды, в первую очередь от ее плотности, количества кислорода и углекислого газа, растворенных в ней, прозрачности воды, что определяет распространение солнечного света в толще воды. Однако, наиболее важными экологическими факторами, влияющими на биологическое разнообразие и распределение видов, в пресноводных экосистемах являются следующие: температура воды, количество органики (кормовая база) и скорость течения. 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

Методы и  методики исследования

1.Отбор проб. 
На этом этапе были выбраны 6 биотопов на небольшом участке реки Чёрной Калитвы. В течение нескольких дней с помощью сачка на биотопах были отловлены животные (от 6 до 11 видов в каждом). Для отлова животных использовались также: кювет, стеклянные банки с крышками, ложки.  
Сачок опускается в воду и скребком тщательно проводится по дну несколько раз. Также при помощи сачка отлавливаются животные в толще и верхних слоях воды. Содержимое сачка выкладывается в кювет с небольшим количеством воды; затем из массы донных осадков и растений ложкой выбираются водные беспозвоночные, которые помещаются в отдельную банку с водой, набранной в данном биотопе.  
В каждом биотопе проводилось не менее 5 отловов.  
 
2. Определение организмов обнаруженных в биотопах. 
С помощью специальных определителей и бинокуляров на базе учебного центра отловленные виды распознаются. Для этого необходимо внимательно рассмотреть каждое животное в бинокуляр, выделить отличительные признаки и по ним при помощи определителя идентифицировать отловленные организмы.  
В определении выловленных организмов может быть погрешность, так как не все выловленные организмы могли быть определены до вида. Это связано с отсутствием качественных определителей и владением методикой работы с определителем на определенном уровне. Поэтому, общее число выловленных видов в действительности несколько выше.

Таблица 1. Список обнаруженных (пойменных) организмов по биотопам

 

Исходя из полученных данных видно, что наименьшее количество видов  встречено в первом биотопе. Это  объясняется несколькими причинами. Из-за большой скорости течения многие организмы сносятся вниз по реке. Высокая скорость течения не дает накапливаться органическому веществу, что сказывается на количестве корма. Также из-за сильного течения и практически полного отсутствия органического вещества на дне произрастание прибрежной и водной растительности сильно затруднено. Это создаёт дополнительные трудности водным организмам с точки зрения наличия укрытий и дополнительных поверхностей для закрепления в пределах данного биотопа. Небольшое количество видов может объясняться трудностями при проведении отловов. Большая глубина не позволила качественно обловить биотоп в разных частях. Основное количество видов было выловлено на небольшом удалении от берега. Однако абиотические условия практически не отличаются у кромки берега и на удалении от него, что позволяет предположить высокую степень объективности полученных данных.  
Наибольшее количество видов во втором биотопе может объясняться:  
1. большим количеством органического вещества, являющимся пищей; 
2. практически полным отсутствием скорости течения. 
С другой стороны биотоп сильно заражён сероводородом, что должно было отрицательно сказаться на видовом разнообразии. Также нельзя полностью исключить и человеческий фактор. Биотоп №2 наиболее удобен для проведения отловов. Поэтому нельзя считать результаты, полученные во втором биотопе аномальными и, скорее всего они объясняются наиболее качественными отловами в данном месте. 
Примерно равное количество встреченных видов в других биотопах объясняется сравнительно благоприятными экологическими условиями обитания в них организмов. В каждом из вышеуказанных биотопов имеется достаточная глубина для нормального обитания организмов, характер донных отложений также достаточно благоприятен, даже в четвёртом биотопе бедные, с точки зрения трофности, песчаные отложения компенсируются достаточным количеством прибрежной и водной растительности. Только в шестом биотопе сильная струя воды, образующаяся при впадении ручья через трубу, может быть неблагоприятным фактором обитания организмов. 
Видовое разнообразие – очень важное свойство экосистем. С ним связана устойчивость систем к неблагоприятным воздействиям. Разнообразие обеспечивает «подстраховку», дублирование устойчивости. Вид, присутствующий в числе единичных экземпляров, при неблагоприятных условиях для широко представленного вида, в том числе и доминантного, может резко увеличить свою численность и таким образом заполнить освободившееся пространство (экологическую нишу), сохранив экосистему как единое целое.