НИР ученика 6 класса по экологии

ХХI городская научно-практическая конференция «Тропами Прибайкалья»

Эколого-туристский центр

МАОУ ДОД «Дворец творчества»  г. Иркутска,

Исследование возможности содержания и культивирования

байкальских представителей рода Spirogyra Link.

Выполнила:

Шагдарон Янжима

Ученица 6 класса СОШ №22 г.Иркутска

Руководитель:

к.б.н., Глызин Александр Витальевич,

педагог дополнительного образования

МАОУ ДОД «Дворец творчества» г.Иркутска

Кудрявцева Юлия Николаевна,

Учитель СОШ №75

Иркутск - 2015

Cодержание

Введение (история вопросов, постановка цели, задач);

Место выполнения, сроки работы;

Методика эксперимента, наблюдений, сбор материалов;

Описание их результатов;

Анализ результатов и выводы;

Список используемых источников

Введение

Водорослям, как важной составляющей водных экосистем, отводят
значительную роль в решении ряда проблем, в том числе продовольственной, охраны окружающей среды, новых источников промышленного сырья, фармацевтических препаратов, биологически активных веществ [1].

В экосистеме озера Байкал  одним из основных компонентов первичного звена являются нитчатые водоросли. Они оказывают влияние на кислородный режим в литорали, служат пищей и убежищем для беспозвоночных животных. В зависимости от глубины изменяются флористический состав водорослевых сообществ, биомасса и фотосинтетическая активность, образующих их видов, что определяется параметрами среды: интенсивностью  и спектром света, температурой [2].

До последнего времени ведущую роль в создании первичной продукции в литоральной зоне озера Байкал играли несколько видов макроводорослей, образующих три первых растительных пояса: улотрикс, тетраспора, драпарнальдиоидес. В первом поясе основным первичным продуцентом являлась Ulothrix zonata (Web. et Mohr) Kьtz. и эпифитные диатомовые водоросли [3].

В последние годы, изучая прибрежную зону Байкала, ученые выявили, что на глубинах от 0,3 до 3,0 м во второй половине лета – осенью доминируют ранее несвойственные для озера виды рода Spirogyra Link (10 видов). Один из видов был определен как  Spirogyra fluviatilis Hilse [4]. Летом  2014 года заросли спирогиры плотным ковром покрыли каменистое дно во многих местах восточного побережья Байкала (рис.1, Приложение).

Впервые массовое развитие их было отмечено в ноябре 2012 года [4], а в 2014 году в СМИ появились сообщения: «Байкал заболел. Чужеродная для озера водоросль спирогира распространилась почти по всей акватории. В прибрежных водах гниют тонны этого растения, делая их непригодными для питья». Причина массового распространения спирогиры, считают исследователи, везде одна. В озеро попадают отходы жизнедеятельности человека, которыми водоросль и питается [5].  На Байкале практически не осталось мест, свободных от этой водоросли. Учёные уточняют причины её появления, и уже есть одна версия — сброс неочищенных сточных вод напрямую в озеро. По информации иркутских учёных, в 1960-е годы в США случилась похожая история с Великими озёрами. Тогда там стали выпускать стиральные порошки без фосфора, и спирогира исчезла. По этой версии, одна из причин разрастания спирогиры — та, что люди, живущие на берегу Байкала, используют стиральные порошки с фосфором [6].

В настоящее время в Лимнологическом институте СО РАН начаты более интенсивные исследования этого рода водорослей, что и явилось предпосылкой представленной работы.

Цель работы – собрать сведения по эколого-физиологическим особенностям  водорослей рода Spirogyra Link необходимые для культивирования её в условиях ПАК  ЛИН СО РАН

Задачи:

•        Изучить эколого-биологические характеристики доминирующей макроводоросли оз.Байкал Ulothrix  zonata (Web. et Mohr) и Spirogyra fluviatilis Hilse.

•       Определить  оптимальные условия для развития Spirogyra fluviatilis Hilse.

•       Поставить эксперимент по культивированию Spirogyra fluviatilis Hilse

Объект исследования: Нитчатые макроводоросли Ulothrix zonata (Web. et Mohr) и Spirogyra fluviatilis Hilse.

Предмет исследования: Условия культивирования Spirogyra fluviatilis Hilse.

Место выполнения, сроки работы

Работа выполнена в Центре коллективного пользования «Пресноводный аквариумный комплекс» (ПАК) Федерального государственного учреждения  Лимнологического  института  Сибирского отделения Российской академии наук (ЛИН СО РАН), в сентябре –ноябре 2014 года.

Методика эксперимента

Для исследования были взяты живые образцы нитчатых водорослей собранных в озере Байкал. Образцы собирались вместе с субстратом, на котором они росли (камни и затопленная древесина).

Метод получения культур. Собранный в природе живой материал служил источником получения лабораторной культуры водорослей. Культивирование проводили в Центре коллективного пользования «Пресноводный аквариумный комплекс» (ЦКП ПАК). Для этого использовали аквариальную установку. В аквариум, наполненный байкальской водой, помещали камни с обрастаниями. Температура воды составляла £ 4 ° С. Температура воздуха не превышала 7,5° С. В качестве источника освещения использовали люминесцентные лампы общего назначения. Небольшой фонтан моделировал волновое движение воды в аквариуме.

Для выделения нитей Spirogyra fluviatilis использовали пипеточный метод: при малых увеличениях светового микроскопа (Ч 10-20) с помощью стерильной пипетки Пастера с тонко оттянутым длинным концом отлавливали единичные клетки или нити. Водоросли, отловленные благодаря всасывающей силе капилляра, переносили из одной капли стерильного питательного раствора в другую, пока в капле не оставалась искомая водоросль с максимальным отсутствием посторонних видов. Полученный материал помещали в чашки Петри, добавляли байкальскую воду и питательную среду Громова [7], выставляли на естественный рассеянный свет при комнатной температуре.

В условиях эксперимента исследовали морфологические и биологические особенности Spirogyra fluviatilis. В ходе эксперимента дважды в неделю при микроскопировании наблюдали состояние культивируемой водоросли и делали замеры клеток.

Результаты работ и их обсуждение

Анализ литературы по спирогире показал, что вследствие больших размеров клеток (до 0,01 мм) спирогира служит классическим объектом при изучении анатомии клетки и ядра. Первым человеком, который описал живые клетки водоросли спирогиры в 1674 год и стал свидетелем существования живых клеток под микроскопом, был Антони ван Левенгук.

Некоторые виды Spirogyra массово размножаются в сточных водах, способствуя их очистке, другие виды - способны выделять в окружающую среду биологически активные вещества, подобные пенициллину, что может быть использовано в хозяйственных целях.

Человек использует спирогиру в качестве корма и как биоиндикатор загрязнения и трансформации водных экосистем. Во многих работах ученых отмечено, что спирогира встречается в зоне значительного загрязнения озер органическими стоками, а при культивировании спирогиры чаще используется природная вода, а в качестве питательного раствора  жидкая минеральная среда Громова № 6 (рис.2, Приложение) [7].

Учитывая это и был проведен эксперимент по культивированию спирогиры в ПАК ЛИН СО РАН в течение 2,5 месяцев. Экспериментом подтверждено то, что Spirogyra fluviatilis хорошо культивируется в питательном растворе. При различных температурах от 4 до 24⁰С.  Оптимальными условия развития спирогиры являются: Т _воды = 6 -15 ⁰С, рН 6.2- 9.1.

При выращивании Spirogyra fluviatilis в среде Громова водоросли имели зеленую окраску, нити были прямыми. Spirogyra fluviatilis хорошо культивируется на данной среде. Водоросли не только активно развивались, но и наблюдались стадии конъюгации и спорообразования, сокращение периода покоя зигот и их прорастание на 7-8 день. В процессе культивирования выявлено, что ширина клеток при их росте изменялась незначительно, а длина увеличивалась в два раза.

Выводы

1.      Для культивирования Spyrogira fluvialilis, в качестве питательного раствора рекомендуется жидкая минеральная среда Громова. 

2.      Оптимальные условия развития спирогиры: Т _воды = 6 -15 ⁰С, рН 6.2- 9.1.

Заключение

На сегодняшний день для территории оз.Байкал отсутствует обобщающий материал, который бы отражал разнообразие, распространение, биологию и экологию водорослей рода Spyrogira, что обусловлено сравнительно поздним началом изучения данного вопроса, а также отсутствием его системного характера. В то время  как обилие Spirogyra sp. Elenk на каменистых участках побережья Байкала по данным иркутских ученых в последние годы даже в феврале-марте значительнее  чем у Ulothrix zonata, а  причиной массового размножения водорослей в летний период считают многолетний сброс в Байкал неочищенных или плохо очищенных бытовых стоков и фекальных вод, богатых биогенными элементами (азотом и фосфором).

Список используемых источников

1.      Водоросли: Справочник // Под общ. ред. С.П. Вассера.-Киев: Наук, думка, 1989, 608 с.

2.      Кожов М.М. Биология озера Байкал. – М., 1962. – 315 с.

3.      Волкова Е. А.  и др.. Влияние зелёной водоросли Ulothrix zonatа (Web. et Mohr) Kuetz. на суточную и сезонную динамику гидрохимических показателей прибрежных вод озера Байкал// Известия Иркутского государственного университета.  Серия «Биология. Экология» 2012. Т. 5, № 3. С. 160–166

4.      Гидробиологи Байкальской лимнологической станции и лимнологического института СО РАН (1916-2014)/автор-составитель З.В.Слугина. – Иркутск: изд-во Института географии им.В.Б.Сочавы СО РАН, 2014. –С.8.

5.      Учёные Приангарья выявили размножение опасной водоросли спирогиры на берегах Байкала // news.ircity.ru/2282/

6.       Байкал очень болен // www.svoboda.org/content/article/26619202.html

7.      Культивирование коллекционных штаммов водорослей. Межвуз.сб./ Под ред. Б.В.Громова.Л.,1983, 152 с.

Приложение

Рис.1.Спирогира плотным ковром покрывает каменистое дно (Фото Sven Inhken)  и побережья Байкала (Фото В. Короткоручко)

Рис.2. Химический состав жидкой минеральной среды Громова № 6