168142 (Оценка экологического состояния реки Клязьма методом биоиндикации)

Оценка экологического состояния реки Клязьма методом биоиндикации

Федорова Дарья

Вступление

1. Актуальность работы:

В связи с большой антропогенной нагрузкой, испытываемой природными комплексами в последнее время, становится актуальной разработка и апробация методик, позволяющих оценивать экологическое состояние природных природно-антропогенных ландшафтов. Так как все компоненты природы тесно и неразрывно взаимосвязаны между собой, то нарушения одного компонента вызывает изменение состояния всех остальных. Поэтому, оценивая состояния одного, можно предполагать и изменения других компонентов. Наиболее остро изменения окружающей природной среды отражаются на биотических компонентах, в том числе и на животном мире.

В последнее время оказываются сильные антропогенные воздействия на поверхностные водоёмы. Это и различные сбросы промышленных и бытовых вод, и шумовое загрязнение, и нарушение структуры водоемов при механическом перемешивании слоёв воды, а также нарушение термического режима. Всё эти факторы приводят к различным изменениям в водных экосистемах, что отражается и на общем состоянии природы и на человеческом обществе.

Природа Подмосковья испытывает наиболее сильное отрицательное влияние человека, так как данная территория была заселена и освоена человеком достаточно давно. Здесь располагается огромное число промышленных предприятий и населённых пунктов. Именно поэтому состояние природных комплексов Подмосковья 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 использовать метод биоиндикации, получивший в последнее время широкое признание и распространённость.

Однако целью данной работы является не только оценка биоразнообразия и устойчивости водных биоценозов, но и привлечение внимания школьников к данной проблеме, что особенно актуально в перспективе дальнейшего ухудшения экологической обстановки в московском регионе. Именно в школьном возрасте наиболее удачно можно привить внимание к проблемам охраны природы и бережного к ней отношения.

2. Цели и задачи

Исходя из поставленной проблемы были сформулированы цели и задачи работы.

Цель:

Оценка биологического разнообразия и устойчивости пресноводного биоценоза на примере реки Клязьма.

Задачи:

1. Описание биогеоценоза (экосистемы) на примере реки Клязьма.

2. Описание морфологических особенностей водоема.

3. Описание экологических групп водных организмов.

4. Отбор проб и определение организмов.

5. Описание трофической структуры биоценоза.

Общее описание водоема

Клязьма – левый приток р. Оки. Его длина 686 км, площадь водосбора 41 699 кв. км. Речная система Клязьма включает 3 508 рек общей протяженностью 16 598 км. В пределах Московской области Клязьма течет на протяжении 245 км. В верховьях река протекает по южным склонам Клинско-Дмитровской гряды, от города Щелково, до поселка Городищи река течет по Мещерской низине. На Клязьме и ее притоках построены водохранилища. В пределах Мещеры долина реки широкая, до 9 км вместе с долинным и террасным комплексом.

Пойма реки шириною до 2 км несет озера-староречья, дренажную сеть, местами сильно заболочена. Ширина русла изменяется от 40 до 95 м. Расход реки примерно равен 51,5 куб. м\сек. Температура воды в период исследований изменялась от +12 до +4 градусов Цельсия.

Рельеф Клязьминско-Московского района моренно-зандрово-равнинный, плоский с редкими островами моренно-холмистого рельефа. Междуречные пространства Приклязьминской Мещеры сильно заболочены и заторфованы. Клязьма имеет широкую долину с двумя террасами и поймой. Ширина долинного комплекса Клязьмы около 12 км. Обе террасы аккумулятивные, сложенные песками. Рельеф их плоский, местами всхолмленный, холмы – песчаные дюны. Террасы нередко заболочены. Пойма Клязьмы широкая (до 2 км), высотой до 3 м, с плоским рельефом. В излучинах развит гривистый рельеф, часто встречаются небольшие озера. (источник №8)

В районе проводимого исследования ширина реки составляет от 14 до 20 м, глубина – от 0,5 до 1,2 м. Длина исследуемого участка составляет около 500 м.

Описание биотопов

Для изучения общего экологического состояния водоема было выбрано 6 точек отлова животных – биотопов.

Биотоп 1. Данный биотоп представляет собой прибрежную зону, глубина которой составляет 0,5 м. у кромки берега и 1,0м. при удалении от него. Размер биотопа составляет около 10 метров в длину и 4-6 метров в ширину. Грунты представлены плотными глинистыми отложениями, что объясняется большой по сравнению с другими биотопами скоростью течения. Водная растительность практически отсутствует, так как высокая скорость течения препятствует её укоренению и разрастанию. Прибрежная растительность также выражена слабо.

Биотоп 2. Данный биотоп представляет собой мелководную прибрежную заводь, сильно заражённую сероводородом, чему способствует практически нулевая скорость течения, а также большое количество прибрежной растительности при неполном перегнивании которой и происходит выделение газа. Глубины в этой зоне невелики и колеблются от 0,05 до 0,2м. Длинна заводи около 20 метров, ширина около 3-5 метров. Грунты представлены илистыми отложениями мощностью 0,1 – 0,4 метра. Растительность представлена такими видами как рогоз узколистный, ряска, зюзник, в менее влажных местах в небольшом количестве присутствует таволга вязолистная; из деревьев ольха чёрная.

Биотоп 3. Данный биотоп представляет собой обширную прибрежную зону, находящуюся выше места впадения в реку ручья Овражий, что отражается на некоторых её особенностях. В устье ручья образуется конус выносы, состоящий из слоёв песка и ила, выносимых ручьём; этот процесс особенно активен весной в период половодья. На данном субстрате, обладающим значительным плодородием интенсивно разрастается прибрежная растительность, преимущественно рогоз. Выше конуса выноса скорость течения в реке замедляется, что приводит к более активному осадконакоплению и также интенсивному разрастанию растительности. Размер биотопа составляет около 35 метров в длину и 4-6 метров в ширину. Так как, скорость течения в данном месте невелика, можно предположить, что донные отложения будут представлены слоями песка и ила. Непосредственное описание отложений не представляется возможным из-за больших по мощности слоёв растительных остатков, перекрывающих их. Среди растительности доминирующим видом является рогоз остролистный. Глубины распределяются следующим образом: у кромки берега 0,1 – 0, 2 метра, при удалении от берега глубина быстро возрастает до 0,4 – 0,8 метра. Однако за счёт сплавины, образованной рогозом удалось произвести отловы на удалении от берега.

Биотоп 4. Данный биотоп представляет собой небольшой песчаный пляж длинной около 5-7 метров и шириной 2-4 метра. Глубина у кромки берега 0,05 метра, при удалении от берега постепенно возрастает до 0,3 – 0,4 метра. Скорость течения средняя. Грунт на дне – песок с небольшой пленкой ила у самой кромки берега. Прибрежная растительность средневыраженна небольшим количеством видов. Следует отметить, что биотоп наиболее подвержен антропогенному влиянию, особенно сильно в летнее время.

Биотоп 5. Данный биотоп по своим условиям является промежуточным между биотопом 1 и биотопом 4. и представляет собой небольшую заводь с песчано-илистым дном, средней скоростью течения. Растительность представлена небольшим количеством рогоза и тростника. Длинна облавливаемого участка 4-6 метров, ширина 1-3 метра. Глубина от 0,2 до 0,5 метров.

Биотоп 6. Данный биотоп расположен в месте впадения в реку ручья Канальный, который образует в месте слияния с рекой небольшой по размеру, но довольно глубокий омут. Глубина омута составляет 1,2 – 1,8 метра, длинна 2-4 метра, ширина 1,5 – 2,0 метра. Вокруг омута глубины колеблются от 0,3 до 0,6 метра. Участок, на котором производились отловы, имеет размеры 8 – 10 метров в длину и 3 – 5 метров в ширину. У берега растительность представлена рогозом и тростником при удалении в некоторых местах единично встречаются другие виды. Донные отложения представлены песком, в прибрежной зоне на удалении до 1 метра – небольшой слой ила (1-2см).

Биоценоз. Структура биоценоза

Биоценоз (от биос - жизнь и греч. koinos - общий) – это совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма и характеризующихся определёнными отношениями, как между собой, так и с абиотическими факторами среды, длительное время сосуществующих в пространстве и образующих экологическое единство.

Историческая справка:

Термин «биоценоз» ввел в науку немецкий ученый Карл Мебиус в 1877 г. Изучая, как увеличить продуктивность устойчивого хозяйства на отмелях Северного моря, он обнаружил, что устрицы образуют вместе с другими видами морских животных тесные сообщества, которые приурочены к определенному грунту, солености и температуре воды. В этих сообществах происходит борьба за существования и регуляция численности видов.

Биогеоценоз – это исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земной поверхности (биотопом).

Все живые организмы по способу питания разделяются на две группы – автортрофов и гетеротрофов.

Автотрофы используют неорганический углерод и синтезируют органические вещества из неорганических, это – продуценты.

Гетеротрофы используют углерод органических веществ, которые синтезированы продуцентами, и вместе с этими веществами получают энергию. Гетеротрофы представлены тремя группами организмов.

Группа №1 – консументы. Это организмы, потребляющие живое органическое вещество.

Группа №2 – детритофаги. Это организмы, потребляющие мертвое органическое вещество.

Группа №3 – редуценты. Это организмы, которые так же питаются мертвым органическим веществом. В результате чего происходит разложение органического вещества до минеральных соединений, которые возвращаются в почвенный раствор и снова используются растениями.

Водные биоценозы

Водная среда является особым местообитанием, так как жизнь в ней зависит от физических свойств воды, в первую очередь от ее плотности, количества кислорода и углекислого газа, растворенных в ней, прозрачности воды, что определяет распространение солнечного света в толще воды. Однако, наиболее важными экологическими факторами, влияющими на биологическое разнообразие и распределение видов, в пресноводных экосистемах являются следующие: температура воды, количество органики (кормовая база) и скорость течения.

Все организмы, которые обитают в водной среде делятся на несколько экологических групп: бентос, планктон, нейстон, нектон.

Бентос – (от греческого benthos – глубина), совокупность организмов, обитающих на грунте или в грунте дна водоёмов.

Планктон – (от греческого planktos – блуждающий), совокупность организмов, обитающих в толще воды и неспособных противостоять переносу течением (пассивное передвижение).

Нейстон – (от греческого neustos – плавающий), совокупность организмов обитающих у поверхностной плёнки воды (сверху или снизу от неё).

Нектон – (от греческого neustos – плавающий), совокупность активно плавающих организмов, обитающих в толще воды и способных перемещаться на значительные расстояния.

Список выловленных животных и их распределение по экологическим группам:

Трофическая структура водного биоценоза

Организмы, входящие в состав того или иного биоценоза могут подразделяться на несколько трофических групп: продуценты, консументы первого порядка, консументы второго порядка, консументы третьего порядка, и т. д., редуценты. В водных биоценозах консументов второго порядка и выше объединяют в группу консументов высшего порядка. Организмы, входящие в одну группу занимают определённый трофический уровень. С одного трофического уровня на другой происходит передача вещества и энергии.

Схему пищевых связей между организмами биоценоза можно представить в виде набора маршрутов, по которым вещество и энергия передаются от одного вида организмов к другому.

В водной экосистеме солнечная энергия, усвоенная водорослями и высшими растениями, переходит к различным беспозвоночным, далее к мелким рыбам и, наконец, к крупным хищникам.

Большое количество организмов, находящихся на одном трофическом уровне служит гарантией того, что в случае исчезновения какого либо вида его место в структуре пищевой цепи займёт другой вид и передача вещества и энергии не будет прервана.

Материалы и методы