169866 (Тварини-індикатори забруднення навколишнього середовища)

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КАМ’ЯНЕЦЬ-ПОДІЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ІВАНА ОГІЄНКА

Природничий факультет

Кафедра біології та методики її викладання

КУРСОВА РОБОТА

ТВАРИНИ – ІНДИКАТОРИ ЗАБРУДНЕННЯ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

м. Кам’янець-Подільський 2009

ЗМІСТ

ВСТУП

Розділ І. Поняття біомоніторингу

1.1 Сутність біомоніторингу

1.2 Біоіндикація як об’єкт біомоніторинга

1.3 Чинники забруднення довкілля

Розділ ІІ. Тварини-індикатори забруднення

2.1 Характеристики водного середовища та пристосування до них живих організмів

2.2 Зміни водних екосистем при антропогенному забрудненні. Сапробність і токсобність

2.3 Методи оцінки забруднення вод за допомогою тварин-індикаторів

Розділ ІІІ. Дослідження фауни безхребетних тварин річки Ушиця смт. Віньківці Хмельницької області

3.1 Характеристика об’єкту дослідження

3.2 Опис отриманих результатів

3.3 Визначення сапробності досліджуваних ділянок по методу Майера

Висновки

Використана література

ВСТУП

Актуальність. Всі живі організми тісно пов’язані з навколишнім середовищем, яке впливає на їх життя і розвиток.

Сучасний глобальний характер впливу людини на біосферу у поєднанні з підвищеним забрудненням окремих регіонів створює особливі умови для існування, як окремих природних об'єктів, так і стану багатьох екосистем. Тому дуже актуальна проблема оцінки окремих екосистем і ландшафту в цілому з погляду впливу на них діяльності людини. Особливо гострою вона є на густо заселених людиною територіях, тобто в містах.

Місто як місце існування тварин і рослин має ряд специфічних рис: велика щільність населення, концентрація різних підприємств, максимальне використання площ під забудову, загазованість і забруднення повітря, ґрунту і споруд хімічними сполуками, інший тепловий режим, освітленість і тому подібне. На урбанізованих територіях співтовариства багатьох організмів піддаються найбільш сильному антропогенному пресу, що приводить до зміни умов проживання, видового складу, чисельної великої кількості, структури популяцій. У організмах відбуваються необоротні зміни.

При вивченні впливу діяльності людини на міське середовище виникає можливість використання організмів-біоіндикаторів, що об'єктивно відображають вплив антропогенної діяльності на організми, їх популяції і співтовариства. Такими індикаторами можуть, зокрема, служити представники деяких видів комах.

Різні забруднення можуть накопичуватися у воді, і тому оцінка стану організмів, що живуть в ній, має велике значення як об'єктивне віддзеркалення физико-хімічних властивостей води. Водойми на міській території посилено використовуються людиною на різні потреби: полив, технічне використання на підприємствах, в житлах, в торгових організаціях і так далі. Іноді біля міських водойм формуються зони відпочинку городян.

Необхідність досліджень біоіндикацій стає особливо очевидною, якщо взяти до уваги, що в даний час в міські промислові і стічні води (навіть коли вони піддаються очищенню сучасними методами) поступають сотні різних речовин різного хімічного складу. Практично неможливо за допомогою хімічних аналізів прослідкувати малі концентрації всіх забруднень, які можуть порушувати біологічні процеси, особливо при їх тривалому впливі впродовж багатьох поколінь. Неможливо хімічними методами детально вивчити вплив на все різноманіття біологічних явищ у водних екологічних системах кожної з багатьох сотень речовин, що поступають у водойме. Не кажучи вже про те, що не можна передбачити наслідку комбінованої дії багатьох хімічних сполук в їх різноманітних поєднаннях і, нарешті, продуктів їх трансформації у воді і донних відкладеннях. Тому особливу цінність представляє безпосереднє вивчення інтегрального кінцевого ефекту впливу забруднень на організми і біосистеми.

Біологічні методи, при їх правильному застосуванні, мають високу чутливість. Вони дають можливість простежувати наслідки забруднень за межами чутливості прийнятих в практиці охорони вод гідрохімічних і гідрофізичних методів.

Саме актуальність даної проблеми зумовила обрання мною теми курсової роботи: «Тварини-індикатори забруднення навколишнього середовища».

Мета дослідження: висвітлення теоретичних положень про біоіндикацію забруднення довкілля за допомогою тварин; виявлення видового складу водних безхребетних індикаторів забруднення в руслі річки Гуски м. Шепетівка Хмельницького району.

Предмет дослідження – методи біоіндикації при використанні тварин-індикаторів забруднення навколишнього середовища.

Об’єкт дослідження – тварини-індикатори забруднення.

Завдання:

1. Зупинитися на характеристиці понять біомоніторинг та біоіндикація.

2. Розглянути методичні аспекти біоіндикації водного середовища за допомогою тварин-індикаторів довкілля.

3. Дослідити видове різноманіття безхребетних з метою визначення степеня забрудненості річки Ушиця , яка протікає в смт. Віньківці Хмельницької області.

РОЗДІЛ І. ПОНЯТТЯ БІОМОНІТОРИНГА

1.1 Сутність біомоніторингу

Аналіз (моніторинг) місцепроживань по складу співтовариств живих організмів, що мешкають в них, – істотна частина сучасної прикладної екології. У його основі лежать наступні положення. Кожен вид живих організмів пристосований до своїх умов проживання. Певні (хоча і більш розмиті, ніж окремі види) вимоги до умов середовища пред’являють також крупніші таксони: роди, сімейства тварин. Тому, знаючи склад співтовариства в даній точці, можна передбачити особливості умов проживання в ній, і навпаки (по особливостях чинників середовища можна передбачати склад фауни). Порівнюючи склад співтовариства у водоймі в різні моменти часу, можна стежити за змінами умов проживання в нім; а порівнюючи фауни різних водойм, дізнаватися про відмінності цих водойм з погляду живих організмів [3;10].

Організми, використовувані в біологічному моніторингу, називаються індикаторними (видами-індикаторами). Ці види мають бути достатньо масовими в своїх “улюблених” місцепроживаннях, легкознаходжуваними і визначуваними в природі, а їх екологічні вимоги - добре відомими.

Найбільше значення має біологічний моніторинг якості і забруднення води природних водойм. Інші чинники життя у воді (течія, тип грунту, глибина і тому подібне) легко оцінити безпосередньо, а прямо визначити якість води (вміст в ній органічних речовин, отрут, хвороботворних мікроорганізмів і тому подібне) досить складно. Більш того, біологічний контроль якості вод має ряд переваг перед хімічними, фізичними і бактеріологічними методами контролю. Він дозволяє оцінити наслідки як постійного, так і разового забруднення, усереднюючи забруднюючі ефекти в часі.

Співтовариства живих організмів відображають всі зміни води, що протікає над ними, одночасно реагують на багато чинників, що визначають якість води, і підсумовують ефекти змішаних забруднень. При біологічному аналізі нам не потрібно дізнаватися, чим саме забруднена вода, але можна відразу оцінити міру її забруднення.

1.2 Біоіндикація як об’єкт біомоніторинга

Біоіндикація - спосіб оцінки антропогенного навантаження по реакції на нього живих організмів і їх співтовариств. Підкреслюючи всю важливість методів біоіндикації як дослідження, необхідно відзначити, що біоіндикація передбачає виявлення забруднення навколишнього середовища, що вже відбулося або відбувається, по функціональних характеристиках особин і екологічних характеристиках співтовариств організмів. Поступові ж зміни видового складу формуються в результаті тривалого отруєння водойми, і явними вони стають у випадку у разі далеко йдучих змін. Для річок і струмків найбільш точні результати дає вивчення донних організмів (бентоса) і мешканців укорінених на дні водних рослин (перифітона), які, не переміщаючись разом з потоком, краще відображають загальну якість води, що протікає над ними. У стоячих водоймах разом з бентосом перспективне використання організмів – мешканців товщі води (планктону).

Для біоіндикації можуть використовуватися показники біосистем всіх рангів. Зазвичай, чим нижчий ранг біосистеми, використовуваної як біоіндикатор, тим більше точними можуть бути виводи про вплив чинників середовища і навпаки.

Для біоіндикації найбільш показові наступні характеристики

• хімічний склад клітин;

• склад, структура і ступінь функціональної активності феноменів;

• структурно-функціональні характеристики клітинних органоїдів;

• розміри клітин, їх морфологічні характеристики, рівень активності;

• гістологічні показники;

• концентрації поллютантів в тканинах і органах;

• частота і характер мутацій, канцерогенезу, потворності.

Найбільш зручним для неспеціаліста об'єктом біоіндикації є, мабуть, макрозообентос – макроскопічні (завдовжки більше 2 мм) безхребетні тварини, що мешкають на дні водойм і в зарослях водних рослин. Це, головним чином, водні личинки і імаго комах, молюски, п'явки, малощетинкові черв'яки і вищі ракоподібні. Для їх збору в природі потрібний простий бентосний сачок з вічком 0.5-1 мм (можна застосовувати господарське сито з капроновою сіткою) і пінцетом; визначення у ряді випадків ведеться неозброєним оком, в решті випадків застосовується застосування бінокуляра типу МБС.

1.3 Чинники забруднення довкілля

Всі сторони сучасної діяльності людини є джерелом всіляких видів забруднення. Вирубка лісів, осушення і зрошування земель, зміна мережі гідрографії, урбанізація території, промислові і побутові стоки, добрива, детергенти, пестициди спричиняють за собою зміни режиму екосистем.

Розвиток атомної промисловості (радіоактивні осідання, поховання ядерних відходів, скидання ядерних електростанцій) веде до радіоактивного зараження водойм, з подальшою акумуляцією радіоактивних речовин в тілі риби як безпосередньо з води, так і з об'єктів їх живлення.

Скидні води енергетичних підприємств сприяють тепловому забрудненню і є згубними для життя гідробіонтів.

Вживані в сільському господарстві пестициди і добрива потрапляють у водойме і створюють у ряді випадків надлишок мінеральних речовин. Особливо небезпечними для тварин є аміак і солі амонія, які навіть в невеликих концентраціях викликають їх загибель.

З промисловими стоками у водойми поступають важкі метали, хлорорганічні сполуки, пестициди, нафтопродукти і багато інших речовин.

Особливу небезпеку представляють сполуки оксидів азоту і сірки, ТЕЦ, що містяться у викидах автотранспорту і хімічних підприємств, які випадають у вигляді кислотних дощів.

У водоймах падає показник рН, що спричиняє за собою біологічні наслідки. При рН 6,5-6,0 гинуть ракоподібні, молюски, ікра риб і земноводних, при рН 6,0-5,0 наступає загибель риб - форелі, плітки, окуня і щуки. Подальше зниження рН до 4,5 і нижче приводить до знищення всякого життя.

Найбільш характерний тип забруднення природних водойм – скидання в них великих мас органічних речовин, що розкладаються, і біогенних елементів, також сприяючих зростанню маси органіки у водоймі. Таке забруднення приводить, насамперед, до замулювання дна, збільшення кормової бази детритоядних тварин і мікроорганізмів, зниження кількості розчиненого у воді кисню. Саме ці чинники безпосередньо змінюють склад співтовариства. Для кількісної оцінки органічного забруднення введена шкала сапробності (ксено-, оліго-, b-мезо-, а-мезо- і полісапробні водойми). Паралельно із звичайною органікою, але в менших дозах, людство забруднює водойми отрутохімікатами, нафтопродуктами, солями металів, теплом, шумом, радіацією і електромагнітним випромінюванням. Загальна картина забруднення водойм досить складна, але доведено, що види, стійкіші до органічного забруднення, в цілому стійкіші і до решти типів забруднень. Тому стійкість живих організмів до забруднення вимірюють, як правило, за єдиною шкалою сапробності.

РОЗДІЛ ІІ. ТВАРИНИ-ІНДИКАТОРИ ЗАБРУДНЕННЯ

2.1 Характеристики водного середовища та пристосування до них живих організмів

Індикатори - це види рослин і тварин, у тому числі і риби, за допомогою яких можна оцінити ступінь забруднення навколишнього середовища, здійснювати постійний контроль її якості і змін. Наприклад, дзеркальний короп і золота рибка стають неспокійними за наявності у воді стоків нафтової і хімічної промисловості. Висока чутливість щуки до забруднення робить її надійним індикатором стану питної води. Індикаторами чистоти водойми можуть служити головач сибірський і форель.

У своєму природному стані різні природні водойми можуть сильно відрізнятися один від одного. На водну флору і фауну діють такі показники як глибина водойми, швидкість течії, кислотно-лужні властивості води, каламутність, кисневий і температурний режим, кількість розчиненої органіки, сполук азоту і фосфору і багато інших. На всі ці параметри впливає як антропогенне навантаження, так і природні процеси, що відбуваються у водоймах. Для водойм різних типів в нормі буде характерний різний видовий склад і велика кількість водних організмів (гідробіонтів).

Варто відмітити, що найчистіші водойми не матимуть найбагатшу фауну.

Спробуємо ж коротко описати основні умови проживання водних організмів в водоймах з різними характеристиками.

а) Температурний режим.

Температура води і динаміка її змін – найважливіший екологічний чинник для всіх мешканців водойм. Адже температура не тільки безпосередньо впливає на гідробіонтів, регулює швидкість життєвих процесів, але і визначає найважливіші физико-хімічні властивості води.

Водні організми пристосувалися до різних температурних умов проживання: одні з них живуть в гарячих джерелах при температурі 45-50 °С і вище, інші активні при температурі води –2°С і можуть витримувати промерзання – 12°С. Важливе інше: через свою високу теплоємність вода є набагато більш термостабільним середовищем, ніж повітря тобто її температура змінюється поволі, а це сприятливо для існування живих організмів. У водоймах суші температура зазвичай коливається значно істотніше, ніж в морях і океанах. Особливо це характерно для водойм помірного поясу, де сезони сильно відрізняються один від одного, і температура води протягом року може змінюватися на 10-20 градусів. Організми здатні жити у воді різної температури і переносити значні її коливання, називаються евритермними. У них виробляються різні пристосування, що дозволяють компенсувати дії змінної температури: змінюється активність ферментів, загальна інтенсивність процесів обміну речовин. Самі організми проводять міграції в місця з стабільнішою або сприятливішою температурою. Так багато прісноводих риб взимку скупчуються в найбільш глибоких ділянках водойми. Іноді зниження швидкості обміну речовин при низькій температурі може бути вигідно для організму: наприклад, риб це оберігає від виснаження організму взимку, в період з несприятливими кормовими умовами.