НАЦИОНАЛЬНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
«ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНО-ТВОРЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ РОССИИ»
Конкурс исследовательских работ «ЮНОСТЬ, НАУКА, КУЛЬТУРА»
Секция: Экология
Оценка уязвимости озёр Кругленькое и Огурцово к эвтрофированию
Бойко Ксения
МОУ «Косихинская СОШ», 11 класс, с. Косиха
Научный руководитель:
(Елсукова Ирина Юрьевна, учитель химии и экологии)
с. Косиха, 2010/2011 учебный год
Содержание
|
Стр.
|
Введение
Глава I. Материалы и методы исследования
ГлаваII. Результаты исследований
Заключение
Список литературы
Приложение
|
3
4
6
9
10
11
|
Введение
Шум волн на море, океаны, водопады, реки, озера, капельки росы, дождь – объединяет их одно, казалось бы, простое и обыденное слово – ВОДА. Но в нем заключено самое главное, самое дорогое и сокровенное для всего живого на Земле. Без воды - человек – ничто, песчинка, погибающая среди жаркой пустыни. Если природа – это мать Земли, то вода – это жизнь всех живых организмов! Вода может быть спокойной и тихой, но если человек, застелив глаза прогрессом, движется вперед, не замечая под собой ничего, то его ждет беспощадная месть, перед которой он окажется беззащитной: цунами, потопы, наводнения – это все она – величественная и непобедимая Вода!
На территории Косихинского района протекает 13 рек{8} , имеется 6 озёр. Реки Большая и Малая Лосиха, Большая речка, Жилиха, Бобровка, Тараба и др. Самое крупное озеро озеро Красилово, расположенное близ села оз. Красилово. Не смотря на богатство района водными ресурсами, число водоёмов за последние годы сократилось. Так в районе исчезли озеро Егорово и озеро Заимка, озеро Красиловское. Из них Егорово и Заимка находились в окрестностях села Косиха.
Одной из причин исчезновения водоёмов [ 5,6,7] является их эфтрофизация. Т.е процесс обогащения водоема биогенами, стимулирующими рост фитопланктона. Вначале в таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода.
Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным для существования любых форморганизмов. Водоем постепенно «умирает».
Насколько уязвимы водоёмы к эфтрофированию и дальнейшиму исчезновению помогла определить данная работа.
Цель работы: оценить уязвимость озёр Кругленькое и Огурцово окрестностей с. Косихи к эфтрофированию.
Задачи:
1)Дать эколого-географическую характеристику озёр;
2) Выявить видовой состав озёр.
3)Определить степень загрязнения озер Огурцово и Кругленькое при помощи биоиндикации.
4) Провести химический анализ озёр;
4) Определить уровень трофности озёр по их прозрачности, концентрации фосфора и азота, чистой продукции фитопланктона и средней биомассе фито и зоопланктона.
5)Оценить уязвимость озер Огурцово и Кругленькое к эфтрофированию.
Объекты исследования: озеро Кругленькое и Огурцово.
Предметы исследования: вода и живые организмы проживающие в ней
Глава 1. Материалы и методики исследования
2.1 Составление эколого-географической характеристики озёр [4]
1.Название. 2.Местоположение. 3.Размер озера и характер береговой линии (возвышенные или низменные, пологие или крутые, каменистые или песчаные берега, наличие заливов и т.д.). 4.Характеристика грунта на отмелях, мощность иловых отложений.
2.2 Определение видового состава флоры и фауны водоёмов [2]
Для определения микроскопических водорослей использовался скляночный метод. Отбирались пробы воды, в которых затем рассматривались под микроскопом и определялись водоросли. Растения и животные более крупных размеров в ходе следования по участкам маршрута определялись по определителям. [5] .
2.3 Определение уровня загрязнения водоёма методом биоиндикации. [13] Биоиндикация - способ оценки антропогенной нагрузки по реакции на нее живых организмов и их сообществ. Оценка загрязнения водоёма проводилась по шкале загрязнений.
2.4 Химический анализ воды в озёрах.[13]
Определение фосфора в воде
Метод включает кислотный гидролиз фосфатов в пробе, минерализацию при определении общего фосфора и последующее их фотометрическое или экспрессное визуально-колориметрическое определение.
Определение азота в воде
Для определения нитратов восстанавливали кадмием, нитритов использовали метод диазотирования.
2.5 . Определение индекса трофности по прозрачности [13]
Измерение прозрачности воды с помощью дисков секи. Повторяем измерение не менее 3-х раз и за окончательный результат принимаем среднее из всех полученных значений. Высчитываем индекс трофности по формуле.
IT = 6*(10-log2*sd)?где Sd -значение прозрачности в метрах. ( Соотношение индекса трофности и типа трофии озера см. в Таблице 1)
Таблица 1
Критерии определения типа трофии и уязвимости водоёмов
Критерии
|
Тип трофии
|
Олиготр.
|
Мезотр.
|
Эвтроф.
|
Гипертр.
|
Концентрация фосфора
|
6,0-8,0
|
20-26,7
|
70-84,4
|
1000-1200
|
Концентрация азота
|
5-80
|
80-500
|
500-1500
|
-
|
Прозрачность воды по
белому диску, Hsd, м
|
>4
11-6
>5
>4
>6
9,9
64-8
|
2-3
6-2
5-3
4-1
6-3
4,2-2,4
8-2
|
<1
<2
<3
<1
<3
<1
2-0,5
|
-
-
-
-
-
-
-
|
Индекс трофности,
ИТ
|
20-40
|
40-60
|
60-80
|
>80
|
Чистая первичная
продукция,мгС/м2 сут.
|
50-300
|
250-1000
|
600-8000
|
>8000
|
Средняя биомасса фитопланктона за
вегетационный период, Вf, мг/л
|
<1,0
<1,0
|
1-3
1-3
|
3-10
3-7
|
>10
>7
|
Класс уязвимости
|
IIIА1 IIIБ1 IIIА2 IIIБ2
|
IIA1 IIБ1
IIA2 IIБ2
|
IБ1
IБ2
|
IА1
IА2
|
2.6. Методика определения первичной продукции фитопланктона и деструкции органического вещества [13]
Для определения первичной продукции и деструкции разработан скляночный метод. В работе используются склянки из белого стекла с притертыми пробками. Для определения деструкции светлые склянки заворачивают в темные мешочки, чтобы в них не проникал свет. Кислородный метод позволяет измерить первичную продукцию, деструкцию и, далее, рассчитать чистую и валовую продукцию.
Пробы отбираются батометром Молчанова до глубины утроенной прозрачности. Берется по одному литру с каждого горизонта (их обычно шесть - через каждые 0.5 метра от поверхностного слоя). Склянку закрывают пробкой, и содержимое тщательно перемешивают. Затем отбирают 50мл раствора и переносят его в коническую колбу объемом 250мл. После производят его титрование до светло-желтого цвета. Далее прибавляют 1мл свежеприготовленного р-ра крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски. Объем ушедшего на титрование тиосульфата записывают и затем используют для расчета кислорода: О2= n*N*8/1000/50, где n - количество тиосульфата, пошедшего на титрование, N - нормальность тиосульфата, 8 - эквивалентная масса кислорода, 1000 - пересчет на 1л пробы. По такой же формуле определяют содержание кислорода через сутки в светлой и темной склянках.
2.7 Определение средней биомассы водоёма
При помощи сочка, скребка и рыболовных сетей отбираются продукты водоёмов и взвешиваются.
Глава 2. Результаты исследования
Исследование проводилось с 1 июля по 1 сентября в период с 2008 по 2010 год. (Приложение 1,2)в с.Косиха Косихинского района.
Косихинский район расположен на правобережье реки Оби в северо-западной части Бийско-Чумышской возвышенности. Эта часть Алтайского края имеет преимущественно лесостепной облик и ограничена с запада Приобскими боровыми массивами, с востока – Салаирским кряжем, с юга – Предалстайской равниной и лишь на севере продолжается в Новосибирскую область. [8]
Общий исследовательский маршрут составил 32 км. Исследование проводилось на 3х исследовательских участках . Озеро Огурцово располагается на юге от села Косихи, Кругленькое — на севере от села (Фото1,2 Приложение).
Озеро Огурцово и Кругленькое — это небольшие озёра. Площадь озера Огурцово — 4 км.кв, озера Кругленькое — 3,8 кв.км. Длина береговой линии озёр около 4,5 км. Берега низменные, пологие, песчаные. Наибольшая ширина Озера Огурцово - 2 км, Кругленького 1,6 км. Максимальная глубина озера Огурцово 9м, Кругленького- 11м. В озёра не впадают реки. Основной тип питания озёр — атмосферные осадки и грунтовые воды. Озёра не пересыхают и не замерзают. Вокруг озера Огурцово располагаются поля КФХ А.Траутвейна.
В озёрах произрастает около 50 видов водных и околоводных растений. В береговой полосе преобладают осока стройная, стрелолист обыкновенный, поручейник широколистный. Мелководья зарастают камышом озерным, тростником обыкновенным, рогозом широколистным, аиром обыкновенным. Дальше от берегов разрастающиеся рдесты, уруть, элодея образуют густые непролазные заросли. Ширина зарослей этих растений составляет около 5 – 20 м, местами до 60 м. В воде отмечены ряски малая и трехраздельная (Lemna trisulca L.), многочислен телорез алоевидный (Stratiotes aloides L.). Чрезмерное развитие этого вида свидетельствует о разбалансировке экосистемы озера. Оптимальные глубины для произрастания телореза алоевидного 1 – 1,5 м. Быстро вегетативно размножаясь с помощью боковых отпрысков, этот вид способствует зарастанию озер и заводей и превращению их в болота [8]. В толще воды произрастают некоторые виды сине-зелёных и зелёных водорослей, такие как : хроокок, анабена, макроцистис и др.
Среди животных проживают около 30 видов водных беспозвоночных и 7 видов видов водных позвоночных. Среди них такие как: жук-плавунец, водолюб, водный клоп, шаровки, дрейсена, плоские пиявки, стрекозы при отсутствии плосконожки и красотки, водяной ослик, дафнии, циклопы. Позвоночные животные: уж обыкновенный, карась, карп, головастик лягушки, щука, остромордая лягушка, бобр .
В 2008 году методом биоиндикации было выявлено, что озеро Кругленькое и озеро Огурцово относятся к чистым водоёмам. Так как в озёрах проживают -реакофиллы и нейреклипсис, ручейник.
Химический анализ показал, что в воде озёр основную часть составляют нитрит-ионы, нитрат –ионы, фосфат-ионы. Концентрация фосфора в озере Кругленькое 25,2 мг на литр, в озере Огурцово на 25% выше. Концентрация азота в озере Кругленькое около 315 мг на литр, в озере Огурцово на 2% выше.
Уровень прозрачности озера Кругленькое в среднем составил 2,2 метра, озера Огурцово 1,8 метров.
Индекс трофности в озере Кругленькое 52, в озере Огурцово 68. Первичная продукция фитопланктона в озере Кругленькое 280 мг на 1 кв.м в сутки, в озере Огурцово 315 мг на 1 кв.м в сутки. Средняя биомасса озера Кругленькое 2,58 г на метр квадратный, озера Огурцово2,74 г на метр квадратный. Эти данные говорят о том, что уровень биогенов в озере Кругленькое меньше, чем в озере Огурцово. Эти водоёмы по всем признакам относятся к мезотрофным. Озёра имеют II Б класс уязвимости к эфтрофированию (таблица 1)
В 2009 году методом биоиндикации в озёрах обнаружены беспозвоночные – индикаторы умеренно-грязной воды. В озере Огурцово путём альгоиндикации обнаружены водоросли умеренно загрязненных (бета-мезосапробные) водоемов такие как спирогира (Spirogyra), кладофора (Cladophora) и др.
Химический анализ показал в воде наличие тех же ионов и анионов, что и в 2008 году. Однако, концентрация фосфора в озере Кругленькое увеличилась на 2% , в озере Огурцово на 15%. Концентрация азота в озере Кругленькое уменьшалась на 5%, в озере Огурцово увеличилась на 3%. (Диаграммы1-4)
Уровень прозрачности озера Кругленькое в среднем составил 2 метра, озера Огурцово 1,5 метра . Индекс трофности в озере Кругленькое увеличился на 2 еденицы, в Огурцово на 18. Первичная продукция фитопланктона в озере Кругленькое увеличилась на 2%, в Огурцово на 5%.(Диаграммы 5-6) Также произошло увеличение средней биомассы на 4 г на 1м кв. в озере Кругленькое и на 16 г в озере Огурцово. Из вышесказанного можно сказать, что в озере Кругленькое происходит незначительное увеличение уровня трофности, в озере Огурцово данные результаты говорят об значительном увеличении трофности водоёма. По типу трофии озеро Кругленькое относится к мезотрофным, озеро Огурцово мезотрофное, но некоторые показатели ( например индекс трофности ) говорят об эвтрофном типе. Класс уязвимости озера Кругленькое IIБ1 в у озера Огурцово выше II Б2. (Диаграммы 1-8)
В 2010 году озеро Кругленькое отнеслось к умеренно загрязнённому. В озере обнаружены биоиндикаторы умеренного загрязнения .По данным химического анализа обнаружены те же катионы и анионы, что и в 2008 году. Наблюдалось незначительное повышение концентрации фосфора и азота. (Диаграммы 1-8)Уровень прозрачности прежний. Индекс трофности изменился на 2 еденицы . Увеличение первичной продукции фитопланктона и средней биомассы незначительное. По типу трофии это озеро мезотрофное.
В озере Огурцово происходили значительные изменения. Здесь появились виды биоиндикаторы сильно загрязнённой воды.
Химический анализ показал наличие нитратов и фосфатов в воде. Концентрация фосфора возросла в 2 раза во сравнению с 2009 годом, концентрация азота в на 56 мг. раза. Уровень прозрачности уменьшился до 0,8 метров, при этом увеличился индекс трофности по сравнению с 2008 годом на 30 едениц. Первичная продукция фитопланктона возросла в 4 раза ( по сравнению с 2009 годом), уровень средней биомассы увеличился в 3 раза. Поэтому это озеро по всем признакам относится к эвтрофным и имеет выский III Б класс уязвимости.
За 3 года исследования в озере Кругленькое наблюдалось наличие видов индикаторов чистой и умеренно грязной воды, наличие нитратов и фосфатов в воде. Незначительное повышение концентрации фосфора и азота, чистой первичной продукции и средней биомассы водоёма. Уровень прозрачности не менее метра, поэтому индекс трофности изменялся незначительно и по типу трофии, это озеро — мезотрофное с II Б классом уязвимости.
В озере Огурцово появились индикаторы сильно загрязнённой воды. Наблюдалось значительное повышение концентрации азота и фосфора. Их попадание связано со стоками с полей, на которые вносились удобрения. Водоём перенасыщен биогенами, поэтому выросло значение индекса трофности на 30 едениц. Первичная продукция фитопланктона увеличилась в 4 раза по сравнению с первым годом исследования, а уровень биомассы в 3 раза. В водоёме часто цветут сине-зелёные водоросли, появилась хламидомонада как индикатор сильно грязной воды. Уровень прозрачности снизился на 1 метр. Озеро уязвимо к эфтрофированию. По типу трофии — оно эвтрофное с высоким III Б классом уязвимости.
Диаграмма 1
|
Диаграмма 2
|
Диаграмма 3
|
Диаграмма 4
|
Диаграмма 5
Индекс трофности в озере
Кругленькое
50
52
54
56
1
Годы
2008 год
2009 год
2010 год
|
Диаграмма 6
Индекс трофности в озере
Огурцово
0
50
100
150
1
Годы
2008 год
2009 год
2010 год
|
|
|
.
Заключение
В результате проделанной работы сделаны следующие выводы:
В озёрах проживают около 50 видов растений и 37 видов животных.
Озёра имеют сходные строение и гидрологические характеристики.
Состояние озера Кругленькое изменилось от чистого к умеренно чистому.Озера Огурцово от чистого к загрязнённому, загрязнение произошло в результате стоков с близлежащих полей на которые вносились удобрения осенью 2008 года.
В озере Огурцово по сравнению с озером Кругленькое произошло значительное увеличение индекса трофности, чистой первичной продукции фитопланктона и средней биомассы. По типу трофии озеро Кругленькое — мезотрофное, Огурцово — эвтрофное.
Озеро Огурцово наиболее уязвимо к эфтрофированию.
Список литературы
Владимиров А.М., Ляхин Ю.И., Матвеев Л.Т., Орлов В.Г. Охрана окружающей среды. Л., ГМИ. 423 с. 1991.
Дмитриев В.В. Оценка экологического состояния водных объектов суши. Экология. Безопасность. Жизнь. Экологический опыт гражданских, общественных инициатив. Гатчина. с.200-217. 1999.
Дмитриев В.В., Мякишева Н.В., Третьяков В.Ю., Хованов Н.В. Многокритериальная оценка экологического состояния и устойчивости геосистем на основе метода сводных показателей. II. Трофический статус водных экосистем. Вестник СПбГУ. Сер.7. Вып.1 (№7). с.51-66. 1977.
Косов В. И. Гидроэкология: учебн.-лаб. практикум / В. И. Косов, В. Н. Иванов, Р. В. Сухарукова.- Тверь: Тверской государственный технический университет, 2000.- 344 с.
Кузнецов Б.А. Определитель позвоночных животных фауны СССР. ч.1, Просвещение, 1974. - 205 с.
Мильков Ф. Н Долинно-речные ландшафты Среднерусской лесостепи /Ф. Н. Мильков, В. Б. Михно, К. А. Дроздов.- Воронеж: Изд. ВГУ, 1987.-256с.
Околелов А.Ю. Практикум по региональной экологии: Учебно-методическое пособие для студентов, учителей и учащихся общеобразовательных учреждений / А.Ю. Околелов; Мичур. гос. пед. ин-т. - Мичуринск: МГПИ, 2003. -150с.
Снакин В.В., Мельченко В.Е., Бутовский Р.О. и др. Оценка состояния и устойчивости геосистем. М. ВНИИ природа. 127 с. 1992.
Агроклиматический справочник по Алтайскому краю. – Л.: Гидрометеоиздат, 1957. 167 с.
Атлас Алтайского края. – М.: Комитет геодезии и картографии СССР, 1991. – Т. 1-2
Водоемы Алтайского края: биологическая продуктивность и перспективы использования / Л.В. Веснина, В.Б. Журавлев, В.А. Новоселов и д.р. – Новосибирск: Наука. Сиб. Предприятие РАН, 1999. 285 с.
Водные ресурсы Алтайского края и их комплексное использование: Тезисы науч. Конферен. – Барнаул: ВООП, 1971. – 237 с.
http://edu.greensail.ru
Приложение 1
Фото 1. Озеро Кругленькое
Фото2. Озеро Огурцово
Диаграмма 7 Диаграмма 8
 
Диаграмма 9 Диаграмма 10
  |
