Помощь студентам в учебе
Изучение качества воды озера Увильды по биоразнообразию фитопланктона
|
РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Характеристика объекта исследования 10
1.2 Показатели качества воды 16
1.3 Самоочищение водоемов 18
1.4 Биоиндикация качества воды 25
1.4.1 Методы биоиндикации и биоиндикаторы 26
1.4.2 Понятие сапробности 28
1.4.3 Методики расчета индекса сапробности 30
1.5 Воздействие эвтрофикации на биогеоценоз водоема 34
1.6 Характеристика района исследования 35
1.6.1 Краткая физико-географическая характеристика озера Увильды 35
1.6.2 Экологическая обстановка на озере Увильды 37
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Методика обследования водного объекта 40
2.2 Сбор фитопланктона 42
2.3 Методика расчета индекса сапробности Р. Пантле и Г. Букка 42
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Обоснование и характеристика точек проботбора 46
3.2 Результаты исследования 48
3.3 Визуальное представление результатов исследования с
использованием модуля «GRAPHS» 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Представители отделов водорослей 73
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Характеристика района исследования 75
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Методика и результаты исследования 76
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Характеристика объекта исследования 10
1.2 Показатели качества воды 16
1.3 Самоочищение водоемов 18
1.4 Биоиндикация качества воды 25
1.4.1 Методы биоиндикации и биоиндикаторы 26
1.4.2 Понятие сапробности 28
1.4.3 Методики расчета индекса сапробности 30
1.5 Воздействие эвтрофикации на биогеоценоз водоема 34
1.6 Характеристика района исследования 35
1.6.1 Краткая физико-географическая характеристика озера Увильды 35
1.6.2 Экологическая обстановка на озере Увильды 37
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Методика обследования водного объекта 40
2.2 Сбор фитопланктона 42
2.3 Методика расчета индекса сапробности Р. Пантле и Г. Букка 42
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Обоснование и характеристика точек проботбора 46
3.2 Результаты исследования 48
3.3 Визуальное представление результатов исследования с
использованием модуля «GRAPHS» 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Представители отделов водорослей 73
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Характеристика района исследования 75
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Методика и результаты исследования 76
Важность характеристик состояния фитопланктонного сообщества при исследовании водных экосистем обуславливается его положением автотрофного продуцента в основании экологической пирамиды. Понижение качества пресной воды, заболачивание водоемов - это наиболее острые проблемы, которые приводят к уменьшению биологического разнообразия, и на уровне видов, и на уровне сообществ. Отрицательные процессы изменения состояния водной среды наиболее ярко проявляются в виде «цветения» воды. В настоящее время наибольшее влияние оказывают антропогенные потоки химических элементов и отходы потребления, поэтому особую актуальность приобретает фоновый мониторинг фитопланктона в местах, где происходит негативное воздействие на качество вод.
Существует достаточное количество методик по исследованию водных объектов и определению их качественного состояния и в конечном итоге прогнозированию их дальнейшего состояния. Одним из таких методов является гидробиологический анализ, в частности сапробиологический анализ.
Сапробиологический анализ является одним из биологических методов оценки качества воды. Он выявляет загрязнения окружающей среды (уже состоявшееся или происходящее) по функциональным характеристикам видов и экологическим характеристикам сообществ организмов [1].
В качестве индикатора нами был выбран фитопланктон, выступающий первым звеном в трофической цепи, и во многом определяющий структуру и функционирование водной экосистемы. Фитопланктон играет важную роль в создании первичного органического вещества водного сообщества. Он остро реагирует на изменения экологии водоемов, а состав и обилие характеризует их санитарное состояние. Водоросли выступают в качестве биоиндикатора и способны фиксировать незначительные изменения в экосистеме, которые нельзя обнаружить другими методами. Состояние фитопланктона во многом определяет экологическое состояние озер.
Цель работы - изучение современного состояния фитопланктона и оценка экологического состояния северной части акватории озера Увильды.
Объектом исследования стал фитопланктон озера Увильды, выбранный в качестве индикатора загрязнения воды.
Предмет исследования - качество воды озера Увильды.
Задачи работы:
1) изучить таксономический состав и обилие фитопланктона;
2) определить сапробность в каждой точке проботбора по фитопланктону;
3) определить современный трофический статус и оценить качество воды по показателям развития фитопланктона в северной части акватории озера Увильды.
Исследования проводились в летний период 2015 г. на территории Ильменского государственного заповедника, на научно-производственной базе. Сбор осуществляли на озере Увильды по общепринятым методикам [2]. Видовая диагностика фитопланктона осуществлялась по определителю В. Сладечека[3] и С. С. Бариновой [4].
Методы, используемые в работе: анализ литературы, изучение научных статей, обследование водного объекта, метод концентрирования (фильтрования), сапробиологический анализ, статистическая обработка результатов.
Практическая значимость работы. Полученные результаты могут быть использованы в практике экологического мониторинга водных объектов, и в частности, в дальнейших исследованиях качества воды озер Южного Урала.
Теоретической основой исследования и информационной базой послужили труды российских авторов В.В. Алексеева, Н.Б. Балашовой, С.П. Вассера, А.В. Макрушина, О.П. Мелеховой, А. О. Таусона, которые помогли раскрыть основные понятия о биоиндикации, сапробности, провести классификацию видов фитопланктона, охарактеризовать место проведения исследования, а также сделать выводы о значимости проведения биоиндикационных исследований. На основе методических и учебных пособий были изучены и раскрыты основные методы определения качества воды, а именно метод индикаторных организмов Р. Пантле и Г. Букка. Также были использованы материалы периодических изданий, раскрывающие текущее состояние и перспективы применения биоиндикационных исследований.
Апробация работы: Результаты исследований были доложены на конференциях разного уровня:
1. IV Международная научно-практическая конференция молодых ученых «Индикация состояния окружающей среды: теория, практика, образование», 2015 год (г. Москва).
2. XIX Международная школа-конференция молодых ученых «Биология - наука XXI века», 2015 год (г. Пущино).
3. IV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 85-летию БГИТА «Среда окружающая человека: природная, техногенная, социальная», 2015 год (г. Брянск).
4. XX Международный и межрегиональный молодежный Биос-форум, 2015 год (г. Санкт-Петербург).
5. Международная школа-семинар молодых ученых «Антропогенная трансформация природной среды. Научные чтения памяти Н.Ф. Реймерса и Ф.Р. Штильмарка», 2015 год (г. Пермь).
6. I Международная школа-конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Биомедицина, материалы и технологии XXI века», 2015 год (г. Казань).
7. VIII Международная научно-практическая конференция «Заповедники Крыма - 2016: биологическое и ландшафтное разнообразие, охрана и управление», 2016 год (г. Симферополь).
Опубликованные статьи и тезисы:
1. Биоиндикация качества воды озера Ильменское по биоразнообразию фитопланктонного сообщества / О.Д. Тимошенко, К.Е. Литус, И.В. Машкова, Т.Г. Крупнова // Материалы IV Международной научно-практической конференции молодых ученых «Индикация состояния окружающей среды: теория, практика, образование». - Москва, 2015. - С. 67-70.
2. Состояние фитопланктонного сообщества озера Ильменское / Тимошенко О.Д., Билалова А.С. // Материалы IV Международной научно¬практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 85-летию БГИТА «Среда, окружающая человека: природная, техногенная, социальная». - Брянск, 2015. - С. 116-122.
3. Таксономическая структура фитопланктона как индикатор трофического статуса озера Увильды / О.Д. Тимошенко, К.Е. Литус, И.В. Машкова, Т.Г. Крупнова // Сборник материалов XX международного и межрегионального Биос-форума. - Санкт-Петербург, 2015 - С. 213-219.
4. Изучение качества воды озера Ильменское методами биоиндикации / О.Д. Тимошенко, К.Е. Литус // Материалы международной школы-семинара молодых ученых «Антропогенная трансформация природной среды. Научные чтения памяти Н.Ф. Реймерса и Ф.Р. Штильмарка». - Пермь, 2015 - С. 123-128.
5. Состояние фитопланктонного сообщества озера Ильменское / Билалова А.С., Тимошенко О.Д., Машкова И.В. // Сборник тезисов I Международной школы-конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Биомедицина, материалы и технологии XXI века». - Казань : Изд-во Казан. ун-та, 2015. - 33 с.
6. Использование индексов биоразнообразия в мониторинге природной среды озера Ильменское / Тимошенко О.Д., Щелканова В.Ю., Машкова И.В., Крупнова Т.Г. // Сборник тезисов I Международной школы-конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Биомедицина, материалы и технологии XXI века». - Казань : Изд-во Казан. ун-та, 2015. - 197 с.
7. Исследование качества воды озера Увильды по биоразнообразию фитопланктонного сообщества / Тимошенко О.Д., Литус К.Е, Машкова И.В., Крупнова Т.Г., Кострюкова А.М. // «Заповедники Крыма - 2016: биологическое и ландшафтное разнообразие, охрана и управление». Тезисы VIII Международной научно-практической конференции (Симферополь, 28-30 апреля 2016 г.) - Симферополь, 2016. - С. 248-250.
Существует достаточное количество методик по исследованию водных объектов и определению их качественного состояния и в конечном итоге прогнозированию их дальнейшего состояния. Одним из таких методов является гидробиологический анализ, в частности сапробиологический анализ.
Сапробиологический анализ является одним из биологических методов оценки качества воды. Он выявляет загрязнения окружающей среды (уже состоявшееся или происходящее) по функциональным характеристикам видов и экологическим характеристикам сообществ организмов [1].
В качестве индикатора нами был выбран фитопланктон, выступающий первым звеном в трофической цепи, и во многом определяющий структуру и функционирование водной экосистемы. Фитопланктон играет важную роль в создании первичного органического вещества водного сообщества. Он остро реагирует на изменения экологии водоемов, а состав и обилие характеризует их санитарное состояние. Водоросли выступают в качестве биоиндикатора и способны фиксировать незначительные изменения в экосистеме, которые нельзя обнаружить другими методами. Состояние фитопланктона во многом определяет экологическое состояние озер.
Цель работы - изучение современного состояния фитопланктона и оценка экологического состояния северной части акватории озера Увильды.
Объектом исследования стал фитопланктон озера Увильды, выбранный в качестве индикатора загрязнения воды.
Предмет исследования - качество воды озера Увильды.
Задачи работы:
1) изучить таксономический состав и обилие фитопланктона;
2) определить сапробность в каждой точке проботбора по фитопланктону;
3) определить современный трофический статус и оценить качество воды по показателям развития фитопланктона в северной части акватории озера Увильды.
Исследования проводились в летний период 2015 г. на территории Ильменского государственного заповедника, на научно-производственной базе. Сбор осуществляли на озере Увильды по общепринятым методикам [2]. Видовая диагностика фитопланктона осуществлялась по определителю В. Сладечека[3] и С. С. Бариновой [4].
Методы, используемые в работе: анализ литературы, изучение научных статей, обследование водного объекта, метод концентрирования (фильтрования), сапробиологический анализ, статистическая обработка результатов.
Практическая значимость работы. Полученные результаты могут быть использованы в практике экологического мониторинга водных объектов, и в частности, в дальнейших исследованиях качества воды озер Южного Урала.
Теоретической основой исследования и информационной базой послужили труды российских авторов В.В. Алексеева, Н.Б. Балашовой, С.П. Вассера, А.В. Макрушина, О.П. Мелеховой, А. О. Таусона, которые помогли раскрыть основные понятия о биоиндикации, сапробности, провести классификацию видов фитопланктона, охарактеризовать место проведения исследования, а также сделать выводы о значимости проведения биоиндикационных исследований. На основе методических и учебных пособий были изучены и раскрыты основные методы определения качества воды, а именно метод индикаторных организмов Р. Пантле и Г. Букка. Также были использованы материалы периодических изданий, раскрывающие текущее состояние и перспективы применения биоиндикационных исследований.
Апробация работы: Результаты исследований были доложены на конференциях разного уровня:
1. IV Международная научно-практическая конференция молодых ученых «Индикация состояния окружающей среды: теория, практика, образование», 2015 год (г. Москва).
2. XIX Международная школа-конференция молодых ученых «Биология - наука XXI века», 2015 год (г. Пущино).
3. IV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 85-летию БГИТА «Среда окружающая человека: природная, техногенная, социальная», 2015 год (г. Брянск).
4. XX Международный и межрегиональный молодежный Биос-форум, 2015 год (г. Санкт-Петербург).
5. Международная школа-семинар молодых ученых «Антропогенная трансформация природной среды. Научные чтения памяти Н.Ф. Реймерса и Ф.Р. Штильмарка», 2015 год (г. Пермь).
6. I Международная школа-конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Биомедицина, материалы и технологии XXI века», 2015 год (г. Казань).
7. VIII Международная научно-практическая конференция «Заповедники Крыма - 2016: биологическое и ландшафтное разнообразие, охрана и управление», 2016 год (г. Симферополь).
Опубликованные статьи и тезисы:
1. Биоиндикация качества воды озера Ильменское по биоразнообразию фитопланктонного сообщества / О.Д. Тимошенко, К.Е. Литус, И.В. Машкова, Т.Г. Крупнова // Материалы IV Международной научно-практической конференции молодых ученых «Индикация состояния окружающей среды: теория, практика, образование». - Москва, 2015. - С. 67-70.
2. Состояние фитопланктонного сообщества озера Ильменское / Тимошенко О.Д., Билалова А.С. // Материалы IV Международной научно¬практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 85-летию БГИТА «Среда, окружающая человека: природная, техногенная, социальная». - Брянск, 2015. - С. 116-122.
3. Таксономическая структура фитопланктона как индикатор трофического статуса озера Увильды / О.Д. Тимошенко, К.Е. Литус, И.В. Машкова, Т.Г. Крупнова // Сборник материалов XX международного и межрегионального Биос-форума. - Санкт-Петербург, 2015 - С. 213-219.
4. Изучение качества воды озера Ильменское методами биоиндикации / О.Д. Тимошенко, К.Е. Литус // Материалы международной школы-семинара молодых ученых «Антропогенная трансформация природной среды. Научные чтения памяти Н.Ф. Реймерса и Ф.Р. Штильмарка». - Пермь, 2015 - С. 123-128.
5. Состояние фитопланктонного сообщества озера Ильменское / Билалова А.С., Тимошенко О.Д., Машкова И.В. // Сборник тезисов I Международной школы-конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Биомедицина, материалы и технологии XXI века». - Казань : Изд-во Казан. ун-та, 2015. - 33 с.
6. Использование индексов биоразнообразия в мониторинге природной среды озера Ильменское / Тимошенко О.Д., Щелканова В.Ю., Машкова И.В., Крупнова Т.Г. // Сборник тезисов I Международной школы-конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Биомедицина, материалы и технологии XXI века». - Казань : Изд-во Казан. ун-та, 2015. - 197 с.
7. Исследование качества воды озера Увильды по биоразнообразию фитопланктонного сообщества / Тимошенко О.Д., Литус К.Е, Машкова И.В., Крупнова Т.Г., Кострюкова А.М. // «Заповедники Крыма - 2016: биологическое и ландшафтное разнообразие, охрана и управление». Тезисы VIII Международной научно-практической конференции (Симферополь, 28-30 апреля 2016 г.) - Симферополь, 2016. - С. 248-250.
Таким образом, в результате исследования был определен класс качества северной части акватории озера Увильды при помощи сапробиологического анализа. В целом, вода в этой части водоема является удовлетворительно чистой (умеренно загрязненной), по степени сапробности оценивается как 0- мезосапробная. Среднее значение ХпбЗср = ^IndS / 6 = 1,75.
В фитопланктоне озера Увильды идентифицировано 68 видов. Наибольшее видовое богатство присуще диатомовым и сине-зеленым водорослям. Эти отделы фитопланктона свидетельствуют о неблагоприятных для экосистемы озера процессах накопления органических веществ в результате гибели макрофитов на мелководных зонах озера и разложения затопленной кустарниковой растительности.
Сине-зеленые были представлены в большинстве Anabaena lemmermannii, Anabaena flos-aquae, Microcystis aeruginosa. Наиболее обильные диатомовые водоросли Fragilaria crotonensis и Asterionella formosa. Наиболее многочисленный вид зеленых водорослей - Coenococcus planctonicus.
Береговые точки в результате сапробиологического анализа отнесены к 0- мезосапробным, а точка в центре озера характеризуется как олигосапробная, что говорит о том, что в озере активно идут процессы естественного самоочищения.
По трофности озеро мезотрофное, по качеству воды в центральной и в северной части - «чистое» или «удовлетворительно чистое», что в целом характеризует благоприятное течение процессов самоочищения озера.
Экологическое состояние прибрежных акваторий озера Увильды претерпевает негативные изменения, что отражается в зарастании мелководных зон озера макрофитами, защелачивании водоема, снижению содержания кислорода. Данные процессы усиливаются на участках затопленной древесно-кустарниковой растительности и в местах активного ведения рекреационной деятельности.
По данным Л.В. Снитько, В.П. Снитько [23] индекс сапробности озера Увильды в летний период 2005-06 гг. также находился в пределах 1,55-2,30, что также соответствовало 3 классу качества, 0-мезосапробной зоне. Следовательно, с каждым годом Увильды испытывают на себе постоянную антропогенную нагрузку, но поскольку в озере активно идут процессы естественного самоочищения оно поддерживает удовлетворительное качество воды.
Оценка степени загрязнения водоема по биоразнообразию фитопланктонного сообщества помогает быстро установить его состояние, определить степень и характер загрязнения, а также дать характеристику протекания процессов естественного самоочищения. В биологических методах, а именно в сапробиологическом анализе, по соотношению организмов-индикаторов достигается наиболее быстрая и дешевая классификация водоема, по сравнению, например, с химическими методами.
В фитопланктоне озера Увильды идентифицировано 68 видов. Наибольшее видовое богатство присуще диатомовым и сине-зеленым водорослям. Эти отделы фитопланктона свидетельствуют о неблагоприятных для экосистемы озера процессах накопления органических веществ в результате гибели макрофитов на мелководных зонах озера и разложения затопленной кустарниковой растительности.
Сине-зеленые были представлены в большинстве Anabaena lemmermannii, Anabaena flos-aquae, Microcystis aeruginosa. Наиболее обильные диатомовые водоросли Fragilaria crotonensis и Asterionella formosa. Наиболее многочисленный вид зеленых водорослей - Coenococcus planctonicus.
Береговые точки в результате сапробиологического анализа отнесены к 0- мезосапробным, а точка в центре озера характеризуется как олигосапробная, что говорит о том, что в озере активно идут процессы естественного самоочищения.
По трофности озеро мезотрофное, по качеству воды в центральной и в северной части - «чистое» или «удовлетворительно чистое», что в целом характеризует благоприятное течение процессов самоочищения озера.
Экологическое состояние прибрежных акваторий озера Увильды претерпевает негативные изменения, что отражается в зарастании мелководных зон озера макрофитами, защелачивании водоема, снижению содержания кислорода. Данные процессы усиливаются на участках затопленной древесно-кустарниковой растительности и в местах активного ведения рекреационной деятельности.
По данным Л.В. Снитько, В.П. Снитько [23] индекс сапробности озера Увильды в летний период 2005-06 гг. также находился в пределах 1,55-2,30, что также соответствовало 3 классу качества, 0-мезосапробной зоне. Следовательно, с каждым годом Увильды испытывают на себе постоянную антропогенную нагрузку, но поскольку в озере активно идут процессы естественного самоочищения оно поддерживает удовлетворительное качество воды.
Оценка степени загрязнения водоема по биоразнообразию фитопланктонного сообщества помогает быстро установить его состояние, определить степень и характер загрязнения, а также дать характеристику протекания процессов естественного самоочищения. В биологических методах, а именно в сапробиологическом анализе, по соотношению организмов-индикаторов достигается наиболее быстрая и дешевая классификация водоема, по сравнению, например, с химическими методами.
