«Оценка экологического состояния участка реки Москвы по фитопланктону

в летний период»

Кузнецов Александр, Ширяев Илья, 8 класс

Научный руководитель

Фролова Галина Ивановна, к.б.н.,

зам. директора МДЭБЦ

по экспериментальной работе
Содержание.

1. 
   Введение
   
2. 
   Обзор литературы
   
3. 
   Материал и методы исследований
   
4. 
   Результаты и их обсуждение
   
5. 
   Выводы
   
6. 
   Список литературы
   

1. Введение

В период наступления человека на природу, роста городов, транспорта и промышленности возникает проблема сохранения водных объектов, качества воды в них и их биоты. Экологическое состояние любой территории может быть оценено путем изучения качества воды ее водоемов, на формирование которого оказывают многие элементы природной среды и антропогенные факторы.

Цель нашей работы – оценить качество воды участка реки Москвы ниже города в летние месяцы 2003 года.

В задачи входило: исследовать таксономический состав июньских, июльских и августовских альгоценозов реки, провести их сравнительный анализ, дать оценку качества воды по фитопланктону.

2. Обзор литературы

Малые и средние реки – наиболее многочисленный и распространенный на земле вид водных объектов. В последние десятилетие обострилась проблема охраны и рационального использования водных биологических и рекреационных ресурсов малых рек. Особенно сильна антропогенная нагрузка на реки, протекающие по городским территориям.

Проблема реки Москвы сейчас очень актуальна, ведь потребление воды москвичами, по последним сводкам, составляет 3,5-5 км³ воды в год.

Река Москва – левый приток Оки, впадающий в неё у г.Коломна. По длине занимает третье место среди рек Окского бассейна после Клязьмы и Мокши. Истоком реки Москвы считается река Коноплянка, вытекающая из болота, зажатого между моренными холмами Смоленско-Московской возвышенности на абсолютной высоте 256 м. Отсюда река течёт в узком глубоком русле по полувысохшему болоту, известному с древности под названием Москворецкая лужа. Выйдя из болота, река расширяется и на 12-ом километре от истока впадает в озеро Михалёвское. На выходе из озера река получает собственное название – река Москва. Ее русло около устья Рузы достигает в ширину 55 м, у Звенигорода — 65, а в низовьях — 200 м и более. Наибольшая глубина — 14 м, длина — 502 км, площадь водосбора 17 640 км². В г. Москву входит на северо-западе в районе Строгино и выходит из города на юго-востоке, пересекая МКАД у Бесединского моста. Протяжённость в пределах столицы составляет около 75 км. Питание она получает от талых снеговых, дождевых и грунтовых вод.

Первые основательные гидробиологические исследования р.Москвы провел Я.Я.Никитинский в начале ХХ века. Он выявил ее большую самоочистительную способность, особенно для перекатов. При сравнении проб, взятых из Москвы-реки недалеко от Рублева, с образцами из заведомо чистых ручьев было отмечено довольно много общего. Большинство доминирующих форм оказались одинаковыми. Ниже по течению в районе реки Сходни и близ Воробьевых гор, а также ниже Рублева появляются в большом количестве формы, указывающие на заметное или сильное загрязнение.

В 1929 году были начаты работы Гусевой К.А. по изучению планктона и бентоса реки Москвы в районе Рублевской водозаборной станции. Выяснилось, что главная роль в планктоне принадлежит диатомовым водорослям (за исключением летних месяцев, когда преобладают синезеленые и зеленые). С момента пуска волжской воды появилось большое количество диатомовых рода Asterionella. Особенно специфические черты диатомовому планктону реки Москвы придало появление летом и осенью 1937 года водоросли Tabellaria fenestratа, которая характерна для волжского планктона, водорослей Scenedesmus arcuatus, Coelastrum microporum, Melosira granulata и других, но в основном сохранялся москворецкий планктон. В 1940 г. р.Москва обследовалась для выяснения степени загрязнения реки сточными водами Люблинской станции, прошедшими только механическую очистку. Произвели анализ донных отложений и планктона. Выяснилось, что комплекс обнаруженных организмов характерен для олигосапробных условий.

В период 1971 – 1975 гг. и 1979 г. Л.А.Ганьшина и Н.А.Смирнов проводили работы по изучению состава и пространственно-временных изменений экологических характеристик фитопланктонного сообщества реки Москвы. Исследования проводили на 24 постоянных створах от города Можайска до устья реки. За период исследований в составе фитопланктона реки Москвы обнаружено 232 вида, разновидности и формы водорослей, принадлежащих к 5 систематическим группам. Флористически наиболее разнообразна группа зеленых водорослей. В состав зеленых водорослей обнаружен 91 таксон рангом ниже рода, в составе диатомовых – 85, эвгленовых – 16, пирофитовых – 10, золотистых – 6; кроме того, выявлено 24 вида и разновидностей цианобактерий].

Самые низкие вычисленные индексы сапробности для реки Москвы – 1,91; 1,92. Среди доминирующих форм преобладали организмы β- и олиго-β-мезосапробных зон, в том числе водоросли Cladophora glometata, Diatoma vulgare, Synedra ulna и другие.

В настоящее время река Москва по-прежнему занимает одно из первых мест в рейтинге самых загрязненных водоемов России. В реку поступают сточные воды с сотен предприятий. По результатам комплексного обследования водных объектов столицы, проведенного в 2007 г. Росприроднадзором, Москва-река была отнесена к очень грязным водоемам шестого класса качества. Индекс загрязненности вод (ИЗВ) колеблется от 6,0 до 10,0, что связано с наличием в воде нитритов, аммонийного азота, фенола, нефтепродуктов, органических веществ, меди, цинка и железа, поступающих в реку с продуктами жизнедеятельности предприятий.

3. Материал и методы исследований

Среди методов гидробиологического анализа экологического состояния водных объектов один из наиболее важных – сапробиологический анализ (метод биоиндикации).

Первоначально под сапробностью понималась способность организмов развиваться при большем или меньшем содержании в воде органических загрязнений. Затем экспериментально было доказано, что сапробность организмов определяется как его потребностью в органическом питании, так и приспособлением к существованию в загрязненных водах. Наши исследования основаны на способности отдельных видов – видов-биоиндикаторов – указывать своим развитием и существованием в воде на ее степень загрязнения [2]. К методам биоиндикации относят систему сапробности вод, оцениваемую степенью их загрязнения органическими веществами и продуктами их распада.
В полисапробной зоне, вблизи от места сброса сточных вод, происходит расщепление белков и углеводов в аэробных условиях. Эта зона характеризуется почти полным отсутствием свободного кислорода, наличием в воде неразложившихся белков, значительных количеств сероводорода и углекислого газа. Самоочищение здесь идет в основном за счет деятельности бактерий. Число видов, способных жить в крайне загрязненных водоемах невелико, но зато они встречаются здесь в массовых количествах

В мезосапробной зоне загрязнение выражено слабее: неразложившихся белков нет, сероводорода и диоксида углерода немного, кислород присутствует в заметных количествах, однако в воде есть еще такие слабоокисленные азотистые соединения, как аммиак, амино и амидокислоты. Мезосапробная зона подразделяется на -и - мезосапробные подзоны. Видовое разнообразие -мезосапробной зоны больше, но численность и биомасса организмов ниже. В олигосапробной зоне сероводорода нет, диоксида углерода мало, количество кислорода приближается к нормальному насыщению, растворенных органических веществ практически нет. Для этой зоны характерно высокое видовое разнообразие организмов, но численность и биомасса их незначительны.

Объектами исследования для нас были микроскопические водоросли – фитопланктон. Это свободно движущиеся в водоеме или переносимые потоками воды организмы, осуществляющие фотосинтез. Фитопланктон – один из важнейших элементов водных экосистем, основной продуцент органического вещества и кислорода в водоемах и водотоках, ценный корм для беспозвоночных и молоди рыб, принимает активное участие в процессах самоочищения и формирования качества воды, играет значительную роль в мониторинге пресноводных экосистем. Виды – биоиндикаторы имеют свою индивидуальную степень сапробности, варьирующую от 0 до 4. Чем больше организм приспособлен к загрязнению, тем выше степень сапробности.

На анализ по фитопланктону ведром отбирались поверхностные пробы воды - 0,5м с поверхности. 0,5л каждой пробы фильтровалось под давлением, создаваемым насосом Комовского при использовании колбы Бунзена и насадки, куда вставлялся мембранный фильтр №5. Затем фильтр с осевшими на него водорослями помещался в пенициллиновую склянку и заливался 10 см³ фильтрата. Пробы консервировались раствором Люголя (2-3 капли на пенициллиновую склянку). Определение видов водорослей проводилось с помощью микроскопа типа Биомед.

5. Результаты и их обсуждение.

Нами было обработано 3 пробы фитопланктона, отобранных гидробиологами биологического факультета МГУ в 2003 году. В пробах были oпределены представители 4-х отделов, 19 таксономических единиц фитопланктона, из которых 2 - синезеленые 7 - диатомовые 8 –зеленые, 2 – эвгленовые. Таксономический состав, эколого-географическая характеристика и встречаемость на станциях представлены в Приложении 1.

В июне месяце преобладающими были бета-мезосапрбы зеленые водоросли рода Coelastrum и эвгленовая бета-мезосапрб Trachelomonas planctonica. В июле среди доминирующих были: диатомовая альфа –мезосапроб Stephanodiscus hantzshii и эвгленовая бета-мезосапрб Trachelomonas planctonica, в августе – диатомовая олигосапроб Aulacosira italica. (Рис.7)

Из проделанной работы мы сделали вывод:

Самая чистая вода по видам-биоиндикаторам определялась в августе месяце, а более грязная – в июле. В дальнейшем данная работа будет продолжена.

6. Список литературы.

1. Белякова Г.А., Тумбинская Л.В. Фитоопланктон реки Москвы на участке от Коломенского до Бесед. М., 1997.

2. Водные сообщества и биология гидробионтов. Л.: «Наука», 1985.

3. Ганьшина Л.А., Смирнов Н.С. Количественное изучение фитопланктона реки Москвы//Биологические науки №3, М.: 1982, с. 63–68.

4. Гусева К.А. Методы эколого-флористического исследования водорослей // Жизнь пресных вод СССР. М., Л., 1956. Т.4. № 1. с. 122–159.

5. Константинов А.С. Общая гидробиология. М: «Высшая школа», 1979.

6. Никитинский Я.Я. Биологическое обследование реки Москвы на протяжении от д.Рублево до с. Коломец осенью 1907 г. М., 1909.

7. Никитинский Я.Я. Роль биологического обследования в санитарной оценке водоемов при выборе источника водоснабжения. М. Нептун, 1914.

8. Определитель низших растений. /Под ред. Курсанова. т. 1,2. М.: «Сов. наука», 1977.

9. Охапкин А.Г., Юлова Г.А. Эколого-флористические особенности фитопланктона эвтрофированных водотоков системы Средней Волги. Сб. Эколого-физиологические исследования водорослей. Ярославль. 1996. С. 77-79.

10. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992.

11. Строганов С.Н. Планктонные исследования в применении к наблюдениям на реке Москве. М., 1913.

12. Унифицированные методы исследования качества вод. Атлас сапробных организмов. М. 1977. 227 с.
Приложение 1.

Таксономический состав фитопланктона исследуемого участка реки Москвы

Таксоны	Эколого-географическая характеристика
	Сапро-бность	Место- обита-ние	Расп- ростра- нение	Гало- бность	Отно- шение к pH
CYANOPYTA
1. Anabaena spiroides Kleb. f spiroides contorta Bachm.	0	П	к	И	Ал
2. Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs f. flos-aquae		П	к	Ог	-
BACILLARIOPHYTA
3. Aulacosira italica (Ehr.) Sim. var italica (Рис.6, слева)	0	П	к	И	Ал
4. Cymbella ventricosa Kütz.(Рис.1)	x-	Л	к	Ог	-
5. Synedra ulna (Nitzsch.) Lange-Bert. var. ulna	x-	Л	к	И	Ин
6. Navicula lanceolata Ag. Ehr. var. lanceolata (Рис.2)		Б	к	И	Ал
7. Nitzschia palea (Kütz.) W. Sm.		Л	к	И	Ал
8. Stephanodiscus hantzschii Grun.(Рис.6, справа)		П	к	И	Ал
9. Stephanodiscus sp. sp.
CHLOROPHYTA
10. Actinastrum hantzschii Lagerh. var. hantzschii		П	к	И	-
11. Chlamydomonas sp. sp.
12. Coelastrum microporum Naeg.		П	к	И	-
13. C. sphaericum Naeg. (Рис.3)	-	П	к	И	Ин
14. Chlorella sp.
15. Pediastrum boryanum (Turp.) Menegh		П	к	Ог	Ин
16. Scenedesmus bijugatus		П	к	И	-
17. S. quadricauda Breb. var. quadricauda (Рис.4)		Л	к	Ог	Ин
EUGLENOPHYTA
18. Trachelomonas planctonica Swir.		П	к	И	Ац
19. Euglena sp.

Примечание: для эколого-географических характеристик видов и внутривидовых таксонов приняты следующие обозначения:

1 - сапробность: X – ксеносапробный, 0 – олигосапробный, m – мезосапробный,  мезосапробный,  –мезосапробный, p – полисапробный;

2 – местообитание: П – планктонный, О – обитатель обрастаний, Б – бентосный, Л – литоральный, Э – эпибионтный:

3 – распространение: к – космополитный, а – альпийский, с-а – северо-альпийский, б – бореальный, ст – субтропический, = - вид малоизученный в биографическом отношении;

4 – галобность: Мг – мезогалоб, Ог – олигогалоб, Гб – галофоб, И – индифферент, Гл – галофил;

5 – отношение к pH: Ал – алкафил+алкабионт, Ин – индифферент, Ац – ацидофил+ацидобионт.