Исследовательская работа "Биоиндикация водоема с помощью ряски"

Краевой конкурс «Чистая вода»

Номинация «Исследовательская деятельность»

Конкурсная линия «Первые шаги»

ПГТ Калино Чусовского района

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Основная общеобразовательная школа № 74»

БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОЁМА

С ПОМОЩЬЮ РЯСКИ

                                                                                             Работу выполнили

учащиеся 7а класса:

Рудакова Светлана,

 Чардынцева Елизавета,

                              Руководитель:

Суворова Татьяна Львовна,

учитель биологии МБОУ «ООШ № 74»

Чусовой, 2013

Аннотация

     Объект  исследований – небольшой, почти заросший и засорённый, пруд  на пути  р. Серебрянки. Он имеет форму, вытянутую с востока на запад, глубина от 0,5 до 1,5, S около 70 м ², в очень засушливые годы пересыхает, обнажая сильно засорённое дно. Т.к.  ручей, вытекающий из  пруда,  несёт свои воды в  р.  Новиковку, (впадающую в Чусовую), и его состояние  может отразиться на экологии рек в целом, то целью нашей работы стало определение качества воды в пруду. Мы выбрали метод  биоиндикации загрязнения водоёмов с помощью ряски, т.к. пруд в летние месяцы покрывается ею полностью, а семейство рясковых  очень чувствительно к загрязнению окружающей среды. Задачи  работы:

1. Определить видовой состав семейства рясковых в исследуемом водоёме;

2. Установить самый массовый вид рясковых в исследуемом водоёме;

3. Определить количество щитков у каждого растения;

4. Определить количество повреждённых щитков у каждого растения;

5. Вычислить процентное отношение числа щитков к числу особей;

6. Сделать экспресс – оценку качества воды.

Исследования  проводились с 20-го по 25-е июля 2012 г. Ряска ковшом собиралась с поверхности воды площадью примерно 0,5 м. Все растения вместе с небольшим количеством воды помещались в ведро. В кабинете биологии пробу  разделили примерно на 4 равные части (чтобы в 1/4 было примерно 200 растений) и по схеме-определителю, установили видовой состав; сосчитали и записали по каждому растению общее число щитков и число щитков с повреждениями, определили качество воды  по стандартной таблице. Установлено:

1. Единственный вид семейства рясковых в  пруду -  ряска малая (Lemna minor).

2. Из 800 обследованных растений обнаружено 288, имеющих повреждения.

3. На одно растение приходится 1,5 щитка, из них 0,5 щитка имеют повреждения.

4. Процент особей с повреждениями – 36%.

5. Среднее отношение числа щитков к числу особей 1,5 (колеблется от 1,3 до 1,7).

6. Средняя степень загрязнения водоёма 3,9 (IV-ый класс загрязнения из пяти возможных): вода загрязнённая.

Следовательно,  перспективы очень неблагоприятны (вплоть до полного заболачивания пруда и загрязнения рек). Теперь мы можем аргументировано обратиться к администрации посёлка с вопросом об очистке пруда.

2

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………………...4 - 5

Биоиндикация загрязнения водоёма

 с помощью ряски ……………………………………………………………………..….6 - 8

Заключение…………………………………………………………………………………....9

Список литературы………………………………………………………………………….10

Приложения…………………………………………………………………………..…11 - 14

3

Введение

     Жизнь калинцев связана с рекой Новиковкой, протекающей через весь посёлок и впадающей в реку Чусовую. В ХIX веке на ней была построена мельница, позже, в 1931 г., водокачка. Многие жители, дома которых находятся в отдалении от центра, имеют единственный источник воды – из реки, как для бытовых нужд, так и хозяйственных. Но представления о состоянии  воды нет никакого. Всегда к реке относились бережно, в настоящее время в сознании местных жителей, среди которых много приезжих, утратилось значение этого водного бассейна. Они сами и являются загрязнителями реки. В Новиковку впадает множество безымянных ручьёв и речушек, но есть и притоки чуть крупнее – Ломовка, Серебрянка и др. Объектом своих исследований мы выбрали небольшой пруд, находящийся на пути речки Серебрянки. Старожилы говорят, что когда-то эта речка была очень чистой с бойко текущей говорливой водой. Теперь же Серебрянку довольно трудно отыскать среди болотистых зарослей ивняка, рогоза и осоки. Главной причиной заболачивания является то, что на пути Серебрянки находится почти заросший и засорённый пруд, именуемый  у односельчан из-за мутной воды «Бражкой». Водоём имеет форму, вытянутую с востока на запад, глубина от 0,5 до 1,5 метра, площадь около 70 кв. м (по ранее проводимым исследованиям), в очень засушливые годы целиком пересыхает, обнажая дно, засорённое всевозможным хламом. Говорят, что ещё в советские времена пруд регулярно чистился и углублялся, т.к. имел противопожарное значение, но в наши дни о нём позабыли, несмотря на то, что он расположен в самом центре нашего посёлка.

     Поскольку ручей, вытекающий из нашего пруда,  несёт свои воды в  реку Новиковку (впадающую далее в Чусовую), и его состояние, несомненно, может отразиться на экологическом состоянии рек в целом, то целью нашей работы стало определение качества воды в пруду, образованном в среднем течении реки Серебрянки п. Калино. Для достижения выбранной цели мы решили воспользоваться методом биоиндикации загрязнения водоёмов с помощью ряски [6], поскольку пруд в летние месяцы покрывается ею полностью (покрытие 100%-ное).

Описание: ряска не нуждается в особом представлении. Каждый, кто бывал летом возле озёр, прудов или старых канав  с водой, видел это растение, плотным изумрудным ковром затягивающее поверхность воды. Несколько видов ряски, входящих в семейство рясковых, широко распространены по всему земному шару, в том числе и на территории России [1]. Это небольшие растения, плавающие на поверхности или в толще воды, состоящие из листецов – листовидных стеблей, скрепленных по несколько

4

штук между собой, от которых отходит единственный короткий нитевидный корешок. При основании листеца имеется боковой кармашек, в котором может развиваться крошечное соцветие, состоящее из двух тычиночных и одного пестичного цветков. В естественных водоёмах ряски цветут редко. Цветки имеют простое строение: тычиночные состоят только из одной тычинки, а пестичные имеют один пестик; ни лепестков, ни чашелистиков в таких цветках нет. В течение теплого периода времени растение размножается вегетативно, с помощью молодых листецов, отделяющихся от материнского растения. Зимует ряска в виде почек, опускающихся на дно вместе с отмершим растением[2].

Семейство рясковых обладает очень высокой чувствительностью к загрязнению окружающей среды. Это свойство семейства можно использовать при изучении степени антропогенной нагрузки на водный биогеоценоз. При использовании данного метода биоиндикации не требуется дорогостоящего оборудования и химических реактивов. Однако следует учитывать, что хотя методы биоиндикации не дают 100%-ной точности полученных результатов, они позволяют реально оценить сложившуюся экологическую ситуацию[3] .

Для сбора материала  нам потребовались: ковш и ведро объемом около 5 л. Для анализа материала нужна плоская неглубокая посуда, лупа, пинцет.

Наиболее показательным сроком биоиндикации является вторая половина июля. Все рясковые плавают на поверхности или слегка погружены в воду. Отдельные растения представляют собой зеленую округлую пластинку – щиток – размером 1-10 мм с дочерними щитками – «детками», прикреплёнными по бокам  материнского щитка. Вырастая, «детки» отделяются и превращаются во взрослое самостоятельное растение, благодаря чему ряски быстро заполняют поверхность водоёма[11].

      Для достижения поставленной цели мы поставили следующие задачи:

1.    Определить видовой состав семейства рясковых в исследуемом водоёме;

2.    Установить самый массовый вид рясковых в исследуемом водоёме;

3.    Определить количество щитков (материнских и деток) у каждого растения;

4.    Определить количество повреждённых щитков у каждого растения;

5.    Вычислить процентное отношение числа щитков к числу особей (растений);

6.    Сделать экспресс – оценку качества воды.

5

Биоиндикация загрязнения водоёма с помощью ряски

     Исследования качества воды в пруду (водоём в это лето пересохнуть не смог) проводились нами с 20-го по 25-е июля 2012 года. Мы, согласно инструкции, ковшом собрали  ряску с поверхности площадью примерно 0,5 м. Все плавающие растения вместе с небольшим количеством воды поместили в ведро. Дальнейший анализ проводился в школьном кабинете биологии.

Мы решили взять  пробу  из юго-западной части  пруда, т.к. только там сумели отыскать безопасный спуск к воде. Остальные берега оказались неприступны: вся северо-восточная и юго-восточная часть до самой воды огорожена заборами частного сектора, южная часть покрыта непроходимыми зарослями рогоза, а северо-западная представляет собой крутой берег из отвала глины, добытой когда-то во время чистки со дна пруда.

Далее, в лабораторных условиях, мы разделили пробу примерно на 4 равные части (если растений мало - можно взять 1/2 или даже всю пробу) с таким расчетом, чтобы в 1/4 (1/2) было примерно 150-200 растений [12]. У нас растений оказалось очень много, поэтому в каждой части мы брали по 200 растений. Взятую часть следовало разделить по видам, пользуясь следующей схемой-определителем [8]:

1 – ряска трехдольная, 2 – ряска малая, 3 – ряска горбатая, 4 – многокоренник обыкновенный

6

А. Корней на материнском щитке или на крупных дочерних - несколько (больше одного); (если корни не развиты: материнский щиток крупный - 5-10 мм) - многокоренник обыкновенный (4), если корень один - см. пункт Б.

Б. Щиток вытянутый, на верхушке заостренный - ряска трехдольная (1), если щиток округлый - см. пункт В.

В. С нижней стороны щитка отчетливо выраженное вздутие - ряска горбатая (3); вздутия на нижней стороне нет - ряска малая (2).

     Воспользовавшись приведённым выше определителем, мы установили, что в нашем пруду присутствует только один вид ряски – ряска малая (Lemna minor)  .

Ряска малая  населяет многие водоемы и чрезвычайно быстро размножается. Наиболее часто встречающееся прудовое растение с плоскими эллиптическими листецами длиной 3-4,5 мм, плавающее на поверхности воды [9] . Затем мы сосчитали и записали в анкете по каждому растению: общее число щитков (материнских и деток) и среди них - число щитков с повреждениями. К повреждениям относятся черные и бурые пятна (некроз) и пожелтение (хлороз). Количество и размеры пятен не учитываются (Приложение 1, - для удобства, значения фиксировались по 10-ти особям). Для экспресс-оценки полученных результатов используется самый массовый вид (обычно это ряска малая, - у нас он оказался единственным). Определение качества воды проводится по таблице [6], в которой римскими цифрами обозначены: I - очень чистая, II - чистая, III - умеренно загрязненная, IV - загрязненная, V - грязная («-» обозначает комбинации, встречаемость которых исключается).

Таблица экспресс-оценки качества воды:

% щитков с повреждениями	Отношение числа щитков к числу особей
	1	1,3	1,7	2	>2
0	I-II	II	III	III	III
10	III	III	III	III	III
20	III	IV	III	III	III
30	IV	IV	IV	III	III
40	IV	IV	IV	III	-
50	IV	IV	IV	-	-
60	V	V	-	-	-

7

В итоге полученные результаты мы оформили в таблицу:

Встречаемость классов загрязнения в пробе [6]:

Степень загрязнения	I ОЧЕНЬ ЧИСТАЯ	II ЧИСТАЯ	III УМЕРЕННО ЗАГРЯЗНЁННАЯ	IV ЗАГРЯЗНЁННАЯ	V ГРЯЗНАЯ
Встречаемость (десяток особей)	0	1	21	54	4
%	0	1,25	26,25	67,50	5,00

В таблице прослеживается  чёткое преобладание четвёртого класса загрязнения (540 особей), т.е. вода в нашем пруду загрязнённая. 210 особей свидетельствуют об умеренном загрязнении, 40 – о сильном загрязнении, и только один десяток о том, что вода чистая. Растений, говорящих об очень чистой воде, не нашлось.

     Далее мы установили, что на одно растение в среднем приходится 1,5 щитка, из которых 0,5 щитка имеют повреждения, т.е. около 30% (по более точным расчётам – 36%).

8

Заключение

    В результате проведённой работы установлено:

1.      Единственным видом семейства рясковых, населяющим обследованный нами пруд,  является ряска малая (Lemna minor).

2.      Из 800 обследованных растений обнаружено 288, имеющих повреждения.

3.      На одно растение в среднем приходится 1,5 щитка, из которых 0,5 щитка имеют повреждения.

4.      Процент особей с повреждениями – 36%.

5.      Среднее отношение числа щитков к числу особей 1,5 (колеблется от 1,3 до 1,7).

6.      Средняя степень загрязнения водоёма 3,9 (IV-ый класс загрязнения из пяти возможных): вода загрязнённая.

      Исходя из изложенного выше, можно сказать, что, если степень антропогенной нагрузки на  водоём не уменьшится, то перспективы могут быть очень неблагоприятны (вплоть до полного заболачивания). Попадающая из ручья вода, конечно же, негативно влияет и на состояние рек Новиковки и Чусовой. В дальнейшем мы планируем провести дополнительные исследования  водоёма, т.к. на данный момент знакомимся с методикой определения качества воды путём изучения зообентоса. Однако, аргументируя  полученными данными, мы сможем обратиться к главе администрации нашего посёлка с вопросом о необходимости очередной очистки  пруда. Помимо этого, результаты исследований мы разместим на природоохранном стенде в библиотеке посёлка, активно посещаемой односельчанами, и на сайте нашей школы.

9

Список использованной литературы

1.             Алексеев С.В. и др., Практикум по экологии, учебное пособие, М., АО МДС, 1996.

2.             Багрова Л.А. Я познаю мир: Растения. – М.: ООО «Издательство АСТ», 2004.

3.             Голов В.П., Новиков А. П., Хомутова И.В. Полевые исследования со школьниками – необходимое условие формирования экологического типа сознания.//География в школе, № 3/2003.

4.             Грекова Л.И. В союзе с природой. – М.: ЦГЛ «Ставрополь», 2002.

5.             Медведева М.В., Чичнарь В. В. Зелёная планета. – М.: Медиа – Трест,  2005.

6.             Наумова С.А. Биоиндикации водоёмов // Биология в школе. – № 5, 2003.

7.             Никишов А.И. Экология. – М.: Устойчивый мир, 2000.

8.             Новиков В.С., Губанов И.А., Школьный атлас – определитель высших растений, М., Просвещение, 1991.

9.             Чижевский А.Е. Я познаю мир. – М.: ООО «Фирма», 1999.

10.         http://www.cap.ru

11.         http://edu.greensail.ru

12.         http://festival.1september.ru

13.         http://www.google.ru

10

Приложения

1.Таблица разбора пробы

Число особей (растений)	Число щитков	Число щитков с повреждениями	% щитков с повреждениями	Отношение числа щитков к числу особей	Степень загрязнения
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10	19 11 18 22 21 10 11 16 13 12 14 17 11 14 23 15 17 13 12 10	8 1 7 7 4 4 6 5 5 7 4 7 3 8 2 6 5 8 5 3	40 10 40 30 20 40 50 30 40 60 30 40 30 60 10 40 30 60 40 30	2 1 1,7 >2 >2 1 1 1,7 1,3 1,3 1,3 1,7 1 1,3 >2 1,7 1,7 1,3 1,3 1	III III IV III III IV IV IV IV V IV IV IV V III IV IV V IV IV
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10	21 12 17 20 21 12 12 14 11 11 16 16 11 12 21 16 19 12 11 11	6 2 8 8 3 6 5 4 5 2 4 8 3 6 4 5 4 1 3 4	30 20 50 40 10 50 40 30 50 20 30 50 30 50 20 30 20 10 30 40	>2 1,3 1,7 2 >2 1,3 1,3 1,3 1 1 1,7 1,7 1 1,3 >2 1,7 2 1,3 1 1	III IV IV III III IV IV IV IV III IV IV IV IV III IV III III IV IV

11

10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10	16 13 19 20 22 11 14 13 13 12 16 16 11 13 23 18 14 12 12 11	3 2 9 7 5 4 7 4 6 5 5 8 3 6 4 5 6 0 2 6	20 10 50 30 20 40 50 30 50 40 30 50 30 50 20 30 40 0 20 50	1,7 1,3 1,7 2 >2 1 1,3 1,3 1,3 1,3 1,7 1,7 1 1,3 >2 1,7 1,3 1,3 1,3 1	III III IV III III IV IV IV IV IV IV IV IV IV III IV IV II IV IV
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10	18 12 17 21 19 10 13 17 12 13 14 18 13 14 20 15 16 12 11 13	5 2 7 3 4 3 5 5 7 5 5 8 3 5 2 4 5 6 6 7	30 20 40 10 20 30 40 30 60 40 40 40 20 40 10 30 30 50 50 50	1,7 1,3 1,7 >2 2 1 1,3 1,7 1,3 1,3 1,3 1,7 1,3 1,3 2 1,7 1,7 1,3 1 1,3	IV III IV III III IV IV IV V IV IV IV IV IV III IV IV IV IV IV
Среднее значение:	1,5 щитка на одну особь	288 (0,5 щитка на одну особь)	36 %	1,5	3,9 - IV класс

12

1. Карта ПГТ Калино с указанием исследуемого водоёма

2. Водоём на крупномасштабной карте посёлка, р. Серебрянка

13

3. Фото исследуемого водоёма

4. Фото разбора пробы

14