Исследовательская работа «Экологическое состояние речки Фёдоровка на основе биологического разнообразия»

МКОУ Зайцевская СОШ                  Исследовательская работа «Экологическое состояние речки Фёдоровка на основе биологического разнообразия»                                  МКОУ Зайцевская СОШ                          Учитель биологии: Невдашева Е.А 1 Областная заочная олимпиада «Планета Земля. Взгляд из космоса» (в рамках 17 Всероссийской олимпиады «Созвездие – 2016») Номинация №1 «Наш дом Земля» Тема  «Экологическое состояние речки  Федоровка             на основе биологического  разнообразия » Автор: Цымбалов Руслан Возрастная категория:  14­17лет Возраст:  15 лет Адрес: Воронежская область, Кантемировский район,             село Зайцевка, улица Центральная, 42   Телефон 8(47367) 4­05­48 Образовательное учреждение: Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение Зайцевская средняя общеобразовательная школа Кантемировского муниципального района Воронежской области Руководитель: Невдашева Елена Александровна Учитель биологии МКОУ Зайцевская СОШ 2 с. Зайцевка, 2016 г Оглавление 1.Аннотация ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­4 2.Введение  ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­5 3.Основное содержание­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­6­14 4.Выводы ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­14 5.Практические рекомендации­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­14­15 6.Заключение­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­15 7.Список используемой литературы­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­15 8.Приложение­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­16­22 3 Аннотация Идея работы над экологическими проблемами возникла в связи с реализаций приобретенных направлений развития нашей  школьной организации. Выяснили, насколько актуальна проблема сохранения малых рек и ручейков.     Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле, поэтому естественно. Что вся практическая деятельность человека с самой древности связана с использованием воды.      В   настоящее   время   водные   ресурсы   сильно   истощены.   Особую   тревогу вызывает нынешнее состояние малых рек, к ним и относится наша «Федоровка». Питание её осуществляется за счет таяния снега и осадков. Но главное за счёт родников и криниц.      Современная   речка   стала   заболачиваться.   На   то   есть   множество   причин. Поэтому учащиеся нашей школы решили продолжить работу по исследованию экологического   состояния   Федоровки,   на   основе   изучения   биологического разнообразия,   так   как   биоразнообразие   –   один   из   основных   показателей устойчивости   естественных   экосистем.   Посчитав   число   различных   живых организмов в водоеме, можно сделать вывод об его экологическом состоянии. Работа содержит 22 листа, 4 таблицы, 7 фотографий. Использовались литературные источники: ­ Определитель насекомых по личинкам. Москва, 1972. 4 ­ Определитель беспозвоночных пресноводных России. Санкт ­ Петербург 2001. ­   Методы   исследования   зообентоса     и   оценки   экологического   состояния водоемов (методическое пособие) Москва,1998 ­ Учебники экологии Введение          В связи с большой антропогенной нагрузкой, испытываемой природными комплексами в последнее время, становится актуальной разработка и апробация методик,   позволяющих   оценивать   экологическое   состояние   природных ландшафтов.   Так   как   все   компоненты   природы   тесно   и   неразрывно   связаны между   собой,   то   нарушение   одного   компонента   вызывает   нарушение   всех остальных,   поэтому,   оценивая   состояние   одного,   можно   предполагать   и изменения   других   компонентов.   Наиболее   остро   изменения   окружающей природной   среды   отражаются   на   биотических   компонентах,   в   том   числе   на животном мире.                                                           В   последнее     время   оказываются   антропологические   воздействия   на   поверхностные водоёмы, в частности и на речку Фёдоровку.        Во­первых, в соседнем селе Гармашевка перегородили речку для скота и птицы, только на территории этого села находится 5 мелких прудов.      Во­вторых,  в с.Зайцевка  при строительстве дороги с твердым покрытием, а также ближнего сообщения Центральной и Вербной улиц, построили дамбы, а это изменило русло реки .        В­третьих, в 1970 году был построен Кантемировский пруд, куда впадает наша Федоровка, текучесть реки нарушилась. В итоге произошло   изменение 5 экологического   равновесия   в   природе,   именно   поэтому,   экологическое состояние   речки   Федоровка   вызывает   сильную   озабоченность   и   большую тревогу.       К сожалению, не всегда есть возможность проводить комплексные научные исследования,   требующие   больших   материальных   затрат   и   специального оборудования.     В   таких   случаях   можно   провести   исследование   на   основе изучения биологического разнообразия. Однако целью данной работы является не   только   оценка   биоразнообразия   и   устойчивости   водных   биоценозов,   но   и привлечение   внимания   школьников   к   данной   проблеме,   к   проблемам   охраны природы и бережного отношения к ней. Основное содержание Цели и задачи Исходя   из   поставленной   проблемы,   были   сформулированы   цели   и   задачи работы. Цель: Оценка биологического разнообразия и устойчивости пресноводного биоценоза на примере речки Федоровка. Задачи: 1. Описание биогеоценоза на примере речки Федоровка. 2. Описание морфологических особенностей водоема. 3. Описание экологических групп водных организмов. 4. Отбор проб и определение организмов. 5. Описание трофической структуры биоценоза. 6. Вывод:   экологическое   состояние   водоема   на   основе   биологического разнообразия. 6 Общее описание водоема       Речка Федоровка протекает через село Зайцевка, считается притоком речки Кантемировка, она в свою очередь – притоком реки  Богучарка.  А  Богучарка правый   приток   Дона.   Протяженность   речки   27   км,   глубиной   1,5­2   метра   и шириной до 2­2,5 метров. Питание речки за счет таяния снега и осадков, но главное за счет родников, расположенных в её долине.     Температура воды в период исследования изменялась от +13 до+5 градусов. В районе проводимого исследования ширина  речки изменялась от 1 до 3 метров, глубина ­ от 0,5 до 1,2 м. Длина исследуемого участка около 500 метров. Описание биотопов Биотоп № 1.     Данный биотоп представляет собой прибрежную зону, глубина которой от 0,5 до 1,5 м. Размер биотопа­около 15 м в длину и 2­3 м в ширину.  По сравнению с другими биотопами  скорость течения большая. Водная  растительность почти отсутствует, так как высокая скорость течения препятствует её ускорению и разрастанию. Прибрежная растительность  также выражена слабо. Биотоп № 2 .    Данный биотип представляет собой мелководную  прибрежную заводь, сильно заражённую  аммиаком   (в верховье  находится ферма  крупнорогатого скота), чему   способствует   нулевая   скорость   течения,   а   также   большое   количество прибрежной растительности, при неполном перегнивании которой происходит выделение   сероводорода.   Длина   заводи   ­   40   метров   ширина   5   метров. Растительность   представлена     такими   видами   как   рогоз   узколистный,   ряска, зюзник, из деревьев – ива, верба. Биотип № 3.  7 Данный  биотоп  небольшой  длиной  до 10  метров,  шириной  до  2х  метров. Глубина   от   0,5   м   до   1   метра.   Скорость   течения   средняя.   Природная растительность средне выражена небольшим количеством видов. Биотоп №4.      Данный   биотоп     по   своим     условиям     является   промежуточным   между биотопом № 1 и биотопом №3, со средней  скоростью течения. Растительность представлена небольшим количеством рогоза. Длинна участка 5 метров, ширина от 1 до 2­х метров. Глубина ­ от 0,5 до 1 метра. Водные биоценозы      Водная среда является особым местообитанием, т.к. жизнь в ней зависит от физических   свойств   воды,   её   плотности,   количество   кислорода,   углекислого газа,   растворенных   в   ней,   прозрачности   воды.   Наиболее   важными экологическими   факторами,   влияющими   на   биологическое   разнообразие   и распределение видов, в пресноводных экосистемах являются: температура воды, кормовая база, скорость течения.      Все   организмы,   которые   обитают   в   водной   среде,   делятся   на   несколько экономических групп: бентос, планктон, нейстон, нектон. Бентос  ­   совокупность   организмов,   обитающих   на   грунте   или   в   грунте   дна водоема. Планктон ­ совокупность организмов, обитающих в толще воды и неспособных противостоять течению. Нейстон ­ совокупность организмов, обитающих у поверхностной пленки воды. Нектон  ­   совокупность   активно   плавающих   организмов,   обитающих   в   толще воды и способных перемещаться на значительное расстояние. Список выловленных животных и их распределение  8 по экологическим группам: Бентос Планктон Нейстон Моллюск  Циклоп Клоп большой прудовик большой гладкий Нектон Клоп  гребляк Моллюск Моллюск Скрученная катушка Личинка  стрекозы коромысло Нимфа Личинка ручейника бездомная Личинка стрекозы Мотыль (личинка комара­ звонца) 8 Дафния ­ ­ ­ ­ ­ ­ 2 ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ 1 ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ 1 Трофическая структура водного биоценоза      Организмы,   которые   входят   в   состав   того   или   иного   биоценоза подразделяются   на   несколько   трофических   групп:   продуценты,   консументы 9 1,2,3…порядка,   редуценты.   В водных биоценозах консументов 2 порядка и выше объединяют в группу консументов высшего порядка.    Большое количество организмов, находящихся на одном трофическом уровне служит гарантией того, что в случае исчезновения какого­либо вида его место в структуре пищевой цепи займет другой вид и передача вещества и энергии не будет прервана.      В   одной   экосистеме   энергия   солнца,   усвоенная   водорослями   и   высшими растениями, переходит к различным беспозвоночным, затем к рыбам и, наконец, к хищникам. Трофическая структура речки Федоровка Редуценты ­ Личинка комара­звонца; ­ Моллюск большой прудовик. Консументы высшего порядка ­личинка ручейника бездомная ­личинка  стрекозы коромысло ­личинка стрекозы  мотка                             ­ клоп большой гладыш Консументы первого порядка ­клоп гребняк ­ моллюск большой прудовик ­ моллюск сплюснутая катушка ­ моллюск скрученная катушка                       ­ нимфа паденки                       ­ циклоп                       ­ дафния 10 Продуценты ­зелёные растения Методы и материалы    Практическая   часть   заключалась   в   отлове   организмов,   их   определение.   Проводилась   практическая   часть   на   занятиях   клуба   «Юннат»,   разбита   на несколько этапов. 1.Отбор проб. Выбраны   4   биотопа   на   протекаемом   участке   речки   Федоровка.   В   течение нескольких дней с помощью сачка на этих биотопах отлавливали животных. Для отлова  использовали: стеклянные банки с крышками, ложки, кювет. В каждом биотопе проводилось по 4 отлова. 2.Определение организмов. С помощью определителей, бинокля распознавали отловленные виды. В таких условиях,   где   нет   необходимого   оборудования,   специальных   определителей, могут быть допущены погрешности в определении видов животных. 11 3. Описание организмов. После определения с помощью  учебной литературы составлялись  таблицы, в которые отловленные нами виды распределились  на экологические группы по трофическим уровням. Таблица1.  Список пойманных организмов по биотопам Список видов Биотоп 1 Личинка ручейника Биотоп 2 + Биотоп 3 Биотоп 4 + + + + + + + бездомная Личинка стрекозы коромысло Личинка стрекозы лютка Нимфа паденки Мотыль Моллюск сплюснутая катушка Моллюск скрученная катушка Клоп гребляк Моллюск большой прудовик Клоп большой гладыш Дафния + + + 12 Общее 1 5 4 4 количество видов      Исходя из полученных данных, мы видим, что наибольшее количество видов во втором   биотопе.   Это   можно   объяснить   тем,   что   в   нем   почти   полностью отсутствует   скорость   течения,   вода   стоячая;   во­вторых   в   нем   большое количество  вещества, которое является пищей. Уже упоминалось, что любая экосистема   состоит   из   нескольких   трофических   уровней.   Такой взаимосвязанный   ряд   трофических   уровней   представляет   цепь   питания. Большое количество организмов, находящихся на одном трофическом уровне, служит гарантией того, что в случае исчезновения какого­либо вида  его место в пищевой цепи займет другой вид и передача энергии не будет прервана. Оценка экологического состояния речки Федоровка   по биотическому индексу  Биотоп Биотоп 1 Биотоп 2 Индикатор Количество групп Биотический Вудивисса индекс 3 3 2 2 группы Каждое семейство ручейников Ракообразные Хирономиды моллюски Каждое семейство ручейников Ракообразные Жуки Клопы 13 Биотоп 3 Биотоп 4 1 2 Пиявки моллюски Семейство ручейников Ракообразные моллюски Семейство ручейников Ракообразные моллюски Жуки клопы 2 3                                                                               Комментарий к таблице:      Прежде чем дать оценку экологического состояния водоема, поясним суть данной   методики.     Английский   ученый     Вудивисс     подобрал   индикаторные группы организмов, которые по­разному реагируют на изменения, происходящие в водной среде обитания.  Каждой  группе присвоено определенное количество баллов.   Чем  больше  балл,  тем  благоприятней   условия, в которых  находятся данные   организмы.   Чем   больше   индикаторных   групп   присутствует   в   данном водоеме, тем выше балл каждой из них. Выводы    По полученным нами данным видно, что во всех биотопах биотический индекс почти одинаков (примерно БИ=3) условия обитание в них можно считать   не вполне удовлетворительными.    Это говорит об экологическом состоянии нашей речки. На небольшое видовое разнообразие повлияли как скорость течения реки в некоторых биотопах, так и 14 загрязненность   водоема   стоками   животноводческих   ферм   и   изменение   русла реки      Полученные данные могут быть не вполне  точными, так как проводились исследования при минимальном наборе необходимого оборудования и условий.   Тем   не   менее,   все   эти   результаты   дают   возможность   заблаговременно     принимать   решения,  направленные   на  изменения   сложившейся   экологической ситуации речки Федоровки. Практические рекомендации      Для оценки экологического состояния водоема можно использовать метод расчета биологического индекса, который был разработан Ф. Вудивиссом в 1964 г.   С   помощью   специальной   шкалы   можно   определить   биологическое разнообразие   исследуемого   вами   водоема.   В   определении   выловленных организмов может быть погрешность, так как не все выловленные организмы при школьном оборудовании могут быть определены до вида.    Но необходимо знать, что такая методика не позволяет судить о чистоте воды в полном смысле слова, так как она не показывает наличие в воде каких­либо химических   или   биологических   загрязнений,   но   и   их   количественного загрязнения.        Полученные   таким   методом   данные   свидетельствуют   только   об «экологическом   состоянии» водоёма. Это можно объяснить тем, что многие виды   загрязнений,     неблагоприятных   для   человека,   спокойно   переносятся водными организмами, и наоборот. Заключение    Обследуемый водоем испытывает некоторые антропогенные нагрузки в районе проведения исследования. Это подтверждается небольшим числом встречаемых видов. 15 Так   как   биоразнообразие     ­   один   из   основных   показателей   устойчивости естественных экосистем, то стоит задуматься над таким числом видов в речке Федоровке.    Малое число индикаторных групп является подтверждением того, что условие питание водных организмов не вполне благоприятные. Список используемой литературы 1.Определитель насекомых по личинкам. Москва, 1972. 2.Определитель беспозвоночных пресноводных России.     Санкт ­Петербург 2001. 3.Методы исследования зообентоса  и оценки экологического состояния    водоемов (методическое пособие) Москва,1998 4.Экология России (учебник) Б.М. Миркин, Москва 1995 5.Экология (учебник) Н.М. Чернова, В.М Галушкин, Москва, 2003. 6.Основы общей экологии (учебник) Н.М.Мамедов, Н.Т. Суравегина,     Москва,1998 Приложение Речка «Федоровка» 16 17 Экологическая экспедиция с целью отлова организмов с помощью сачка    18 Исследовательская  деятельность  по определению живых организмов 19 20 Исследовательская  деятельность 21 Исследовательская деятельность 22 Определение живых организмов 23 Исследовательская  деятельность по определению живых организмов 24