Экологическое состояние пруда

МБОУ Низовская СОШ

Экологическое состояние пруда в п.Низовье

Авторы: Дёмина Екатерина 7класс

Левадняя Александра 7 класс

Руководитель: Левадняя Т.Г.

П.Низовье

2011

Аннотация

Практически все малые водоемы Калининградской области, в настоящее время в той или иной степени загрязнены. Пруд п.Низовье представляет собой историческую ценность как водоемы вальных укреплений, сооруженных в немецкое время (до 1945 года). На данном водоеме, который является зоной отдыха жителей поселка, отмечается в настоящее время значительная антропогенная нагрузка.

Цель работы — оценить экологическое состояние пруда в п.Низовье и предложить меры по его улучшению. Исследования проводились в весенне-осенний период 2011 года. Для определения качества воды использовался метод Майера. Результаты изучения показали, что водоем является умеренно - загрязнен.

Предложен ряд мер по улучшению состояния данного водоема с целью поиска возможных источников загрязнения, очистке берегов водоема от бытового мусора, просветительские меры.

Введение

Проблема антропогенного загрязнения водных объектов является в настоящее время одной из ключевых в общей проблеме загрязнения окружающей среды. Часто высокой степени нагрузки подвержены те природные объекты, которые представляют собой рекреационные территории — территории отдыха (побережья озер, прудов, рек, лесопарки и др.), так как здесь воздействие антропогенного фактора выражено максимально.

Изучение состояния должно начинаться с изучения обитателей водоема — гидробионтов, ведь именно они могут наиболее точно отразить экологическое состояние водоема. При гидробиологической оценке состояния водоемов и качества воды показателями, в общем случае, могут быть видовой состав, количество и биомасса гидробионтов, трофность и сапробность. Для оценки качества воды, санитарного состояния водоемов и прогнозирования тенденций их дальнейшего изменения, необходимо создание эффективных мер контроля и слежения. В их основе, кроме гидрохимического, должен лежать биологический анализ. Чтобы наиболее полно отразить состояние водной экосистемы в современных условиях возникает необходимость определения видового состава гидробионтов, по которому, спустя многие годы, можно будет установить изменения, происходящие под влиянием природных и антропогенных факторов. Это составляет одну из главных задач мониторинга водных экосистем [Бакаева, 2006; Муравьев, 2000; Машкин, 1999].

Практически все малые водоемы Калининградской области, в настоящее время в той или иной степени загрязнены. Пруд п.Низовье представляет собой историческую ценность как водоемы вальных укреплений, сооруженных в немецкое время (до 1945 года). На данном водоеме, который является зоной отдыха жителей поселка, отмечается в настоящее время значительная антропогенная нагрузка.

Цель данной работы - оценить экологическое состояние пруда в п.Низовье и предложить меры по его улучшению.

Задачи работы:

1. Изучить состав макрозообентоса, выявить индикаторные группы на водоеме.

2. Выявить класс качества воды и определить степень сапробности водоема.

3. Предложить практические меры по улучшению состояния пруда в п.Низовье.

1. Литературный обзор

Биоиндикация качества вод имеет ряд преимуществ перед другими методами (химическими, физическими и бактериологическими). Эта система позволяет оценить последствия как постоянного, так и разового загрязнения, усредняя загрязняющие эффекты во времени. Сообщества живых организмов отражают все изменения протекающей над ними воды, позволяя суммировать эффекты смешенных загрязнений. Метод биоиндикации является наиболее дешевыми методами оценки качества среды обитания, так как они дают интегральную оценку результатов воздействия всех факторов, как антропогенных, так и природных. Ценность такого рода информации будет возрастать со временем, так как в дальнейшем она послужит отправной точкой для отчета уровня изменений в водных экосистемах и принятия обоснованных управленческих решений по сохранению и восстановлению качества поверхностных вод. [Уманский, Белякова, 2002].

Наиболее точную оценку качества воды в прудах дает изучение бентоса и перифитона и планктона. Удобным объектом биоиндикации является макрозообентос - беспозвоночные длинной более 2 мм, обитающие на дне водоема и в зарослях водных растений. Это водные личинки и имаго насекомых, моллюски, пиявки, малощетинковые черви и высшие ракообразные. [Бакаева, 2006].

В последние годы в связи с увеличивающейся и практически не контролируемой антропогенной нагрузкой на водные экосистемы на грани гибели и в зоне повышенного риска для выживания оказались популяции многие ранее широко распространенных и обильных видов водных организмов. Гибель многих видов пресноводных организмов происходит сейчас на значительных участках акваторий континентальных водоемов, и во многих случаях природоохранным органам не удается выявить конкретных виновников [Машкин, 1999].

Опасность антропогенных факторов состоит, прежде всего, в том, что биологические системы различного уровня(организмы, популяции, биоценозы) недостаточно адаптированы к ним. Антропогенные факторы столь разнообразны и создаются с такой скоростью, что биологические системы часто не успевают активизировать соответствующие адаптационные процессы. Многие антропогенные факторы среды потому и становятся опасными, что они радикально отличаются по величине, интенсивности, продолжительности и моменту воздействия от той обычно существующей в природе нормы, к которой адаптированы биологические системы. В результате они часто влияют на диапазон толерантности, что нередко приводит к превышению допустимой нагрузки на организмы и распаду биологических систем [Бакаева, 2006].

Любая система контроля складывается из получения информации, и ее последующего анализа. Система контроля природной среды включает экологический мониторинг и анализ, на основе которого принимаются решения о перспективах функционирования экосистемы [Бакаева, 2006].

На основе всех сведений полученных в ходе исследования возможно осуществления экологического прогноза и ее степени неблагополучия на перспективу [Бакаева, 2006].

К достоинствам методов биоиндикации можно отнести следующие: чувствительность, экспрессность методов, универсальность, информативность, экономическая выгода. Методы биоиндикации применимы только к водоемам, имеющим собственную биоту. Они учитывают реакцию на загрязнение целых сообществ водных организмов или же отдельных систематических или экологических групп. При этом исследователи непосредственно на водоеме учитывают факт присутствия в нем индикаторных организмов, их обилие, наличие у них патологических изменений [Ляндзберг, 2004].

1. Метод Вудивисса

В российской системе мониторинга окружающей среды в оценке качества вод по показателям зообентоса наибольшее распространение получил метод расчёта «Биотического индекса» разработанный Ф. Вудивиссом в 1964 г. Основа метода заключена в закономерности упрощения таксономической структуры биоценоза по мере повышения уровня загрязнения вод (за счет выпадения индикаторных таксонов при достижении предела их толерантности), одновременно со снижением общего разнообразия организмов, объединенных в так, называемые группы Вудивисса [Уманский, Белякова, 2002].

При определении количества групп Вудивисса следует учитывать, что каждое семейство считается индикаторной группой. Чем выше показатель БИ, тем относительно чище вода. Показатель БИ является относительным показателем и измеряется от 0 (очень грязная вода) до 10 (очень чистая вода). Недостатком этого метода является сложность определения личинок ручейников до семейства, пиявок и плоских червей до вида [Ляндзберг, 2004].

2.Метод Макроиндексации

Этот метод является одним из модификаций методов Вудивисса, сделанным для неспециалистов (трудность состоит в определении мелких организмов до мелких таксонов). В отличие от метода Вудивисса, в методе Макроиндексации несколько другое деление групп. Качество воды: 10 — загрязнения нет, 5 — среднее загрязнение, 0-1 — чрезвычайно сильное загрязнение.

3.Метод Наглшмидта

Методика Наглшмидта представляет собой одну из модификаций методики Вудивисса. По методу Наглшмидта подсчитывается общее количество видов, а не групп организмов. Это значительно облегчает работу и позволяет определять степень загрязнения прямо на месте. В отличие от метода Вудивисса, где уровней загрязнения воды 11 (от 0 до 10), а в методе Наглшмидта таких уровней 7 (1 уровень - наихудшее, 7 -наилучшее качество воды) [Уманский, Белякова, 2002; Ляндзберг, 2004].

4.Метод Николаева

Для малых и средних рек Европейской России известна шкала и метод оценки качества вод Николаева. Это - упущенный вариант оценки сапробности по Пантле Буку. Метод предполагает сбор качественных данных со всех донных субстратов реки и определение беспозвоночных до родов или семейств. По Николаеву, речные воды делятся на 6 классов по качеству, приблизительно соответствующих градациям сапробности:

1. - очень чистые (ксенасапробные),

2. - чистые (олигосапробные),

3. -умеренно загрязненные (|3 мезосапрбные),

4. - загрязненные (а-мезосапробные),

5. - грязные (|3-полисапрбные)_,

6. - очень грязные (а—полисапробные).

Метод Николаева удовлетворительно работает для рек 7 -10 м ширины, для средних и сильных загрязнений (км слабым загрязнениям он малочувствителен). Не рекомендуется его применять для стоячих водоемов, так как там редко встречаются таксоны -индикаторы [Машкин, 1999; Уманский, Белякова, 2002].

5.Метод Майера

Метод использует приуроченность различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности. Организмы-индикаторы отнесены к одному из трех разделов. Количество обнаруженных групп из первого раздела таблицы необходимо умножить на 3, количество групп из второго раздела - на 2, а из третьего - на 1. Получившиеся цифры складывают. Значение суммы и характеризует степень загрязненности водоема. Если сумма более 22 - вода относится к 1 классу качества. Значения суммы от 17 до 21 говорят о втором классе качества (как и в первом случае, водоем будет охарактеризован как олигосапробный). От 11 до 16 баллов - 3 класс качества (бета-мезосапробная зона). Все значения меньше 11 характеризуют водоем как грязный (альфа-мезосапробный или же полисапробный) [Ляндзберг, 2004]

Понятие "качество воды" подразумевает комплексную оценку, включающую гидрохимические и гидробиологические характеристики. В настоящее время продолжает использоваться традиционно сложившийся подход к оценке качества воды, основанный на определении только ряда химических показателей (табл. 3). Это не позволяет оценить изменения в водной экосистеме, выяснить степень ее нарушенности, выяснить механизм нарушения и дать прогноз дальнейшего изменения. Такие задачи можно решить, используя методы оценки состояния водоемов по биологическим показателям, то есть методы биоиндикации [Ляндзберг, 2004].

Важнейшей комплексной характеристикой состояния водоема является уровень его сапробности. По мере поступления органических и биогенных веществ, происходит постепенное изменение химического состава воды, видового состава гидробионтов, происходит перестройка структуры и функций: экосистемы в целом. В начале процесса загрязнения изменения в экосистеме незначительны и обратимы. В дальнейшем экосистема увеличивает свою способность к переработке поступающих веществ, но до определенного предела. Его превышение приводит к деградации и полному разрушению экосистемы [Ляндзберг, 2004].

Сапробность - это комплекс физиологических свойств данного организма, обуславливающий его способность развиваться в воде с той или иной степенью загрязнения [Уманский, Белякова, 2002]. По нарастанию количества органических веществ различают водоемы олигосапробные (практически незагрязненные), бета-мезосапробные (слабо или умеренно загрязненные), альфа-мезосапробные (загрязненные) и полисапробные - сильно загрязненные органикой (табл. 1). Как правило, высокие концентрации органических веществ в водоемах вызываются сбросом в них сточных вод бытового и сельскохозяйственного происхождения [Ляндзберг, 2004].

Таблица 1

Соотношение сапробности водоема и класса качества воды

Иногда специально выделяют также особую группу дистрофных водоемов. Не смотря на высокое содержание органических веществ, процессы жизнедеятельности в них протекают слабо; дистрофные водоемы отличаются бедностью видового состава гидробионтов и малой их биомассой [Ляндзберг, 2004]..

Таким образом, при качественном анализе воды по индикаторным группам организмов понимают:

«вода чистая» - приблизительно соответствует олигосапробная зона (1 класс чистоты);

«вода умеренно чистая» - бета-мезосапрбная зона (2 класс чистоты);

«вода умеренно загрязненная» - альфа-мезасалробная зона (3 класс чистоты);

«вода грязная» - полисапробная зона (4 класс чистоты) [Ляндзберг, 2004].

2. Материал и методика

Исследования проводились в течение весенне-осеннего периода 2010 года на пруду п.Низовье, Гурьевского района, Калининградской области. Станция сбора проб определялась вдоль береговой линии водоема, их количество зависит от величины пруда — от одной до трех.

Для оценки экологического качества воды использовался один из методов биоиндикации — метод Майера, применяющийся для стоячих водоемов [Уманский, Белякова, 2002; Ляндзберг, 2004].

На водоеме определялись следующие показатели: температура воды, органолептические показатели (цвет и запах воды), тип грунта, состав водной растительности. Цвет воды определялся с помощью стеклянной пробирки, наполненной водой из пруда, которая располагалась на фоне белого бумажного листа (оценивалось окрашивание сбоку и сверху). Запах воды определялся в баллах, оценивалась его интенсивность [Степанова, 2004]. Эти данные приводятся в таблице 2.

Таблица 2

Характеристика водоема в п.Низовье

Для отлова донных беспозвоночных в прудах использовался сачок-скребок. Обследовались грунт водоема, листовой опад, прокашивалась водная растительность. Отобранный грунт промывался в орудии лова, пробы разбирались в кювете с небольшим количеством воды.

Учитывался только качественный состав гидробионтов — индикаторных групп. Для определения таксонов использовались различные определители водной фауны [Ласуков,1999; Полевой определитель,2006;Engelhardt,1989]. Помимо организмов-индикаторов, присутствующих в таблице Майера, учитывались все встреченные беспозвоночные животные в пробах.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Таксономический состав гидробионтов пруда в п. Низовье

В результате исследования было обнаружено 8 индикаторных групп принадлежащих к трем типам, шести классам (табл. 3).

Тип Кольчатые черви Аппеlida - 2 таксона

Класс Пиявки Нirudinea

Класс Олигохеты Olygocheta

Тип Моллюски Моllusса - 4 таксона

Класс Брюхоногие Gastropoda -3таксона

Семейство Прудовиковые Lутпаеidae

Семейство Катушковые Р1апоrbidae

Класс Двустворчатые Вivalvia -1таксон

Семейство Шаровки Shperiidae

Тип Членистоногие Аrtropoda- 6 таксонов

Класс Ракообразные Сrustacea - 1таксон

Отряд Равноногие Isopoda (водяной ослик)

Класс Насекомые Insecta- 5 таксонов

Отряд Стрекозы Odonata

Отряд Двукрылые Diptera

Семейство Комары-звонцы Chironomidae

Таблица 3

Как видно из данных таблицы, наиболее часто встречались личинки стрекоз, моллюски-катушки, личинки комаров-звонцов (хирономид), пиявки, водяные ослики, прудовики, олигохеты. Единичными находками оказались: личинки комаров-долгоножек, личинки мошек.

Рис. 1 Встречаемость индикаторных групп Майера в пруду

В пруду были встречены следующие организмы: пиявки, личинки комаров-звонцов, малощетинковые черви, водяной ослик, прудовики (обитатели загрязненных вод); личинка стрекозы, катушки (организмы средней степени чувствительности).

3.2. Экологическое качество воды в пруду

Значение индекса Майера составило 11 баллов, соответствует III классу качества воды, зона сапробности (a-мезосапробная), водоем является умеренно- загрязнен.

Рис. 2 Распределение гидробионтов по группам чувствительности

В процессе исследования пруда было выявлено соотношение сапробности водоема и класс качества воды (табл.4)

Таблица 4

Определение загрязненности пруда

Вывод

1.Определен качественный состав макрозообентоса .

2.Выявлено 8 индикаторных групп гидробионтов из 16-ти, среди которых 4 группы - организмы средней степени чувствительности, 6 групп - обитатели грязных вод.

3.Индекс Майера составил для исследованного водоема 11 баллов, что
соответствует III классу качества воды (умеренное загрязнение).

4. Видимых источников загрязнения водоемов не выявлено, но отмечена ||
антропогенная нагрузка на некоторые участки береговой линии , в виде '[
замусоренности бытовым мусором.

5. С результатами своей работы познакомили Главу Низовского сельского поселения Винника Е.Е.

Проектные рекомендации

В рамках данного проекта планируется проведение следующих природоохранных мероприятий:

На первом этапе (планируется привлечение школьников):

1. Выявление возможных источников загрязнения пруда.

2. Очистка берега от бытового мусора.

3. Уборка опавших веток и бревен в прибрежной части водоема.

На втором этапе (планируется работа с населением и с Администрацией п.Низовье):

1. Мониторинг экологического состояния водоема, прогноз ситуации.

2. Работа с населением: выпуск и раздача листовок, которые можно опускать в ящики близлежащих домов.

3. Установка информационных щитов с целью экологического просвещения
   населения.

4. Установить мусорный контейнер, включительно около данного пруда.

5. Продолжить благоустройство территории вокруг пруда.

Список литературы

1. Бакаева Е.Н., Никаноров А.М. Гидробионты в оценки качества вод суши. - М.:Наука, 2006. - 12 с., 28 с., 29 с.

2. Ласуков Р.Ю. Обитатели водоемов - Карманный определитель. - М.: Рольф, 1999.-127 с.

3. Ляндзберг А.Р. Биологические методы определения качества воды. — СПб.:СПГДТЮ₃2004.

4. Машкин П.В. Методика определения численности популяций двустворчатых моллюсков для дополнительной сети мониторинга водных экосистем. Пущине:ОНТИ ПНЦ, 1999.45с.

5. Муравьев А.Г. Оценка экологического состояния природно-антропогенного комплекса: учебно-методич. пособие. - СПб.: Крисмас+, 2000. - 128 с.

6. Полевой определитель пресноводных беспозвоночных / Сост. Полоскин, Хаитов,2006.

7. Райков Б.Е., Римский-Корсаков М.Н. Зоологические экскурсии - М.: Топикал,1994.-640 с.

8. Степанова Н.Ю. Экологический паспорт малых рек и других водоемов (методические рекомендации). - Оренбург, 2004. - 20 с.

9. Уманский С.А., Белякова Н.В.Чистая вода (методические рекомендации). - Калининград, 2002.