Исследовательский проект
Экологическое исследование водных экосистем. Право на воду.
Тема: Охрана водных ресурсов Тамбовской области
Введение
Научно-технический прогресс проводит к глобальным изменениям природных экосистем. В результате высоких антропогенных нагрузок на природные комплексы нарушаются фитоценоз и естественный экологический пейзаж почвенного покрова.
Одним из важнейших компонентов окружающей среды является вода. Водоёмы города уменьшают загрязнение воздуха, служат местом отдыха жителей. В большинстве городов водные объекты подвергаются влиянию различных загрязнений. Это стоки промышленных предприятий, хозяйственно -бытовые стоки, дождевые и талые воды, образующие сток с городских улиц.
На загрязнение водоёма в черте города влияют бытовые свалки в оврагах, строительство гаражей и дач на берегу.
Городская среда способствует изменению видового состава биоценозов, взаимосвязей между организмами и их состояния.
Город-это особая среда обитания живых организмов, в том числе и человека.
Актуальной для жителей любого города становится задача выяснения собственной среды обитания.
Цель работы: изучить экологическое состояние улицы Набережная и канала реки Цна.
Задачи:
Изучить видовой состав и состояние растительного покрова
Определить уровень загрязнения воды в канале реки Цна.
3. Составить перечень природоохранных мероприятий.
Работа проводилась в Ленинском районе г. Тамбова с 10.09.2009-10.10.2009 г. Для исследования взят отрезок улицы Набережной от Городского парка до гостиницы «Тамбов» (600 м.).
Историко-культурные сведения
Тамбовская земля, раскинувшаяся на среднерусской равнине, начала заселяться человеком в эпоху позднекаменного века. Поселение древних охотников, а затем земледельцев встречаются по берегам рек Цны, Вороны и их притоков. Река Цна- самая значительная водная система области. Протекает она по Тамбовской равнине с юга на север, образуя извилистое русло и оставляя на широкой пойме множество стариц и пойменных озер - этих живых свидетелей изменений в природе. Длина всей реки 446 км, в пределах области 291 км, с площадью бассейна в 14,2 тыс. кв. км, или 42,8% площади области.
Ее основное русло в XVIII веке находилось в километре от города. К самой городской черте примыкали огромные вытянутые старицы, местами соединенные между собой небольшими водотоками или совсем изолированные друг от друга. В 80-х годах XVIII века по предложению правителя Тамбовского наместничества Г. Р. Державина, заботившегося о благоустройстве города, была возведена дамба, а на основном русле - мельничная плотина. Это позволило направить воды Цны к городу по старому руслу реки, впоследствии значительно углубленному.
Типично равнинная река Цна питается преимущественно атмосферными осадками. При этом максимум стока приходится на весну (до 75-80%). Сток Цны у города регулируется двумя плотинами. На одной из плотин в 1912 году была построена первая в Тамбовском крае небольшая ГЭС. Плотины дали возможность поднять уровень воды, увеличить площадь водной поверхности в зоне города. Воды Цны используются промышленными предприятиями, а также для полива садов и огородов в пригородной зоне.
Описание объекта
1. Газонная зона:
А) Движение автотранспорта практически отсутствует.
Б) Озеленение: тополь, ива ,рябина ,берёза ,вяз, ель, туя.
В) В различных участках улицы древесные породы высаживались практически одновременно, что облегчает сравнение.
Г) для озеленения Набережной использовались газоустойчивые деревья.
Баллы Название древесных растений
1(очень газоустойчивые)
ива белая, тополь канадский
2(устойчивые)
Вяз, клён, липа крупнолистная, рябина
3(относительно устойчивые)
Берёза пушистая
5(неустойчивые)
ель
Обследование показало, что деревья на улице Набережной находятся в хорошем состоянии.
Д) Анализ состава газонов улицы показал, что из семи секторов первый оказался сильно вытоптанным (80%), в результате организации детьми футбольной площадки. К концу лета посещаемость детьми площадки становится меньше и участок постепенно зарастает растительностью. Газоны на улице Набережная систематически скашиваются , поэтому многие растения так и не успевают зацвести.
2. Объект обследования - прибрежная зона.
Улица Набережная находится на берегу канала реки Цна , поэтому мы решили провести обследования прибрежной зоны. Вода – основная среда обитания многочисленных систематических групп фауны и флоры. Она входит в состав любого живого организма, принимающая участие в осуществлении многих жизненных процессов.
Водные ресурсы широко используются человеком для развития народного хозяйства. Вода – это приемник и структура для обеззараживания стоков. Это ведет к изменению водных экосистем, ограничению представителей флоры и фауны, ухудшению качества воды.
А) Обследуемый участок имеет источники загрязнения - ливневый сток, бытовой мусор ( полиэтиленовые ёмкости, бумага, стекло и др.)
Б) На берегу произрастают древесные растения находятся в удовлетворительном состоянии.
Г) Травянистая растительность представлена следующими семействами : злаковыми, сложноцветными, бобовыми, гвоздичными, крестоцветными.
Д) ближе к воде разместились в большом количестве рогоз и камыш высотой 2,5-3 м
3. Объект обследования - канал реки
1. Материалы и методы исследования (обзор литературы).
Любая водная экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, имеет сложную систему подвижных биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Прежде всего, влияние антропогенных факторов, и в частности, загрязнения отражается на видовом составе водных сообществ и соотношении численности слагающих их видов. Биологический метод оценки состояния водоема позволяет решить задачи, разрешение которых с помощью гидрофизических и гидрохимических методов невозможно. Оценка степени загрязнения водоема по составу живых организмов позволяет быстро установить его санитарное состояние, определить степень и характер загрязнения и пути его распространения в водоеме, а также дать количественную характеристику протекания процессов естественного самоочищения.
Планктон - совокупность живых обитателей водоема, не способных активно передвигаться или медленно передвигающихся, но не противостоящих токам воды.
Фитопланктон - совокупность растительных организмов водоема, не способных активно передвигаться, - важнейший компонент водных систем, активно участвует в формировании качества воды и является чутким показателем состояния водных экосистем и водоема в целом.
Подчеркивая всю важность биоиндикационных методов исследования, необходимо отметить, что биоиндикация предусматривает выявление уже состоявшегося или происходящего загрязнения окружающей среды по функциональным характеристикам особей и экологическим характеристикам сообществ организмов. Постепенные же изменения видового состава формируются в результате длительного отравления водоема, и явными они становятся в случае в случае далеко идущих изменений.
Таким образом, видовой состав живых организмов из загрязняемого водоема служит итоговой характеристикой токсикологических свойств водной среды за некоторый промежуток времени и не дает ее оценки на момент исследования.
В холодное время года системы биологической индикации в гидробиологии вообще не могут быть применены.
При сбросе в водоем токсических веществ, содержащихся в промышленных сточных водах, происходит угнетение и обеднение фитопланктона. При обогащении водоемов биогенными веществами, содержащимися, например, в бытовых стоках, значительно повышается продуктивность фитопланктона. При перегрузке водоемов биогенами возникает бурное развитие планктонных водорослей, окрашивающих воду в зеленый, сине-зеленый, золотистый, бурый или красный цвета ("цветение" воды). "Цветение" воды наступает при наличии благоприятных внешних условий для развития одного, редко двух-трех видов. При разложении избыточной биомассы, выделяется сероводород или другие токсичные вещества. Это может приводить к гибели зооценозов водоема и делает воду непригодной для питья. Многие планктонные водоросли в процессе жизнедеятельности нередко выделяют токсичные вещества. Увеличение в водоемах содержания биогенных веществ в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождаемые чрезмерным развитием фитопланктона, называют антропогенным эвтрофированием водоемов.
Каждая группа организмов в качестве биологического индикатора имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют границы ее использования при решении задач биоиндикации.
Водорослям принадлежит ведущая роль в индикации изменения качества воды в результате эвтрофирования (заболачивания) водоема.
Зоопланктон также достаточно показателен как индикатор эвтрофирования и загрязнения (в частности органического и нитратного) вод. Кроме этого, среди зоопланктона встречаются и представители патогенной фауны, ограничивающей использование водного объекта в целях водоснабжения.
Простейшие являются высокочувствительными индикаторами сапробного состояния водоемов.
Зообентос - совокупность животных, обитающих на дне и в придонных слоях воды, служит хорошим индикатором загрязнения донных отложений и придонного слоя воды. Наиболее достоверными индикаторами среди них служат легочные моллюски, особенно катушки и речные чашечки. Положительные результаты дает также оценка качества воды по личинкам насекомых. Свободно живущие личинки ручейников, а также поденок являются наиболее чувствительными организмами.
Значение макрофитов (высшая водная растительность) наиболее существенно при предварительном гидробиологическом осмотре водных объектов. При загрязнении водоемов изменяется видовой состав, биомасса и продукция макрофитов, возникают морфологические аномалии, происходит смена доминантных видов, обусловливающих особенности ценоза. Данные по ихтиофауне важны при оценке состояния водного объекта в целом и особенно при определении допустимых уровней загрязнения водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение.
Существует много методик изучения качества воды. Наиболее часто применяются: а) метод биоиндикации; б) метод биотестирования.
За основу работы мы взяли метод биоиндикации. Это подразумевает оценку качества воды по животным и растениям, населяющим водоем.
Биологическое равновесие водных экосистем поддерживается связями организмов между собой и с окружающей средой. При антропогенном воздействии это равновесие нарушается, что приводит к изменению видового состава биоценоза.
В 1908-1909 гг. Р. Кольквитц и М. Марссон разработали классификацию загрязненности вод по показательным организмам. Они установили четыре зоны загрязнения. Эта классификация получила название «Система сапробности»
Сапробность – это степень насыщения воды разлагающимися органическими веществами, устанавливается по видовому составу организмов живущих в воде.
По определению Я.Я.Никитского и Г.И.Долгова (1927 г.) – «сапробность - комплекс физиологических свойств данного организма, обуславливающих его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ с той или иной степенью загрязненности».
По степени загрязненности все водоемы делятся на группы:
Зона сапробности (по Кольквитцу и Марссону)
Класс чистоты
(по Либману)
Полисапробная (p)
IV (очень грязная)
Альфа-мезосапробная (a-m)
III (переходная)
Бета-мезосапробная (b-m)
II(загрязненная)
Олигосапробная (о)
I(чистая)
Полисапробная зона – содержится много не стойких органических веществ и продуктов их анаэробного разложения. Фотосинтеза нет. Дефицит 02, полностью идет на окисление. В воде – сероводород и метан. На дне много детрита, идут восстановительные процессы; железо в форме FeS. Ил черный с запахом сероводорода. Много сапрофитной микрофлоры, гетеротрофных организмов: нитчатые и серные бактерии, бактериальные зооглеи; простейшие – инфузории, жгутиковые, олигохеты, водоросль Polutoma.
Альфа-мезосапробная – начинается аэробный распад органических веществ, образуется аммиак, СО2, мало О2, сероводорода, метана - нет. Железо в форме закиси и окиси. Идут окислительно-восстановительные процессы. Ил серого цвета. Преобладают бактериальные зооглеи, эвглена, хламидомонада, личинки хиромонид.
Бета –мезосапробная – произошла минерализация. Увеличивается число сапрофитов. Содержание О2 колеблется в зависимости от времени суток. Ил желтый. идут окислительные процессы. Много детрита, цветение воды (фитопланктон), диатомовые и зеленые водоросли, роголистник. Много корненожек, инфузорий, червей, моллюсков, личинок хиромонид. Есть ракообразные, рыбы но численность их невелика.
Олигосапробная – чистые водоемы. Цветения не бывает, содержание 02 и С02 не колеблется. Детрита мало. Бентос малочисленен. Встречаются водоросли рода Melozira, коловратки, дафнии, личинки веснянок, поденок, моллюски, стерлядь и т. д.
Более подробные сведения о системе сапробности отражены в работе Макрушина А.В. «Биологический анализ качества вод».
По мнению Макрушина упрощенная схема биологической оценки качества вод построена по системе Вудивисса (1964 г.) для бытовых стоков.
Система Вудивисса объединяет как показательные значения организмов, так и их видовое разнообразие. При этом учитываются нарушения структуры биоценнозов донных животных. Достоинства метода: он учитывает частую последовательность исчезновения групп животных по мере увеличения загрязнения.
Под термином «группа» используемым для определения биотического индекса, подразумевается систематическое положение водных животных, которое определяется без анализа деталей их строения. понятие «группа» включает отдельные виды или более крупные таксоны: все виды плоских червей, каждое семейство олигохет, все виды пиявок, моллюсков, ракообразных, веснянок, поденок, семейства ручейников, виды личинок вислокрылок, звонцов, мотыля ,мошек,мух; жуки и их личинки, водяные клещи и т.д. Выделяют 7 классов качества речных вод.
Система Вудивисса пригодна в прибрежной зоне, где донная фауна разнообразна.
Результаты исследования:
от берега к середине реки обитают : кубышка, ряска, рдест плавающий.
Б) в воде обнаружены ветки деревьев, бытовой мусор.
при обследовании нам встретилась лягушка прудовая, стрекоза изящная,
утка серая, соловьи.
Г) дно канала песчано-илистое .Вода желтоватого цвета, без запаха, обрастание подводных предметов- буровато-зелёного цвета.
Температура воздуха +26С; Температура воды: +20 С; Скорость течения : 0,5 м/сек.
Д) Лабораторные исследования не показали наличие нитратов и нитритов (0,05 мг/л), т.к. Лакмусовая бумажка не поменяла цвет.
В целом гидрохимический состав воды отвечает нормам.
Е) определение качества речной воды методом классификации проб макрозообентоса.
После разбора отловленных в воде организмов и выделения с помощью атласов-определителей индикаторных таксонов стола ясно, что вода в реке Цна умеренного загрязнения. (см. Таблица 1)
Таблица 1
(Под цифрами классы качества речных вод)
Перечень индикаторов таксонов. 1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
1.Личинка стрекозы
+
+
+
2.Мотыль
+
+
3.Пиявка
+
+
4.Бокоплав
+
+
+
5.Перловица
+
+
+
6.Горошинка
+
+
7.Водяная блоха
+
+
+
Из таблицы видно, что основная масса относится к 3 и 4 классам качества. Это подтверждает гидрохимический анализ и то, что канал реки Цны умеренно загрязнён.
Выводы
Видовой состав растительности находится, в основном, в хорошем
состоянии и представлен газоустойчивыми древесными породами.
Небольшая часть древесных пород несёт на себе признаки влияния
человека - поломанные ветки.
Растительный покров газонов незначительно вытаптывается.
Вода в канале реки Цна умеренно загрязнена со сбалансированным
процессом окисления и восстановления.
Происходит постепенное обмеление, зарастание и заиливание канала
реки.
Фауна имеет не большое видовое разнообразие.
Пути выхода из создавшийся ситуации:
1.Очистить берег от бытового мусора.
2.Соблюдать правила поведения в зонах отдыха.
3.Благоустроить пляжи.
4.Проводить информационную работу с населением по поводу бережного отношения к природе.
5. В дальнейшем мы планируем продолжить мониторинг канала и прибрежной зоны реки Цны.
Литература
1.Нехлюдова А.С. Полевая практика по природоведению-М.: Просвещение, 1986.
2. Рыжов Н.И., Ягодин Г.А. Школьный экологический мониторинг-М.: Галактика, 2000.
3.Чертопруд М.В. Мониторинг загрязнения водоёмов по составу микрозообентоса.-М.,1999.
Татаринова Л.Ф. Ихер Т.П. Изучаем малые реки -Тула,1999.
Чуистова Л.И. Древнейшее население Тамбовщины - Тамбов, 1962.
Вехов В.Н., Горностаева Г.Н. Растения и животные./ Руководство для натуралиста.- М.: Мир, 1991.
