Экологическая оценка водоемов при помощи ряски малой

В переходном районе грунтовые воды находятся на глубине 150-350см, реже глубже 350см. В древней дельте преобладают площади с грунтовыми водами на глубине 3-4м. Более высокое залегание их 1-2м от поверхности отмечается по западинам.

Глава 4. Результаты исследований и их обсуждение

4.1 Изучение влияния солей тяжелых металлов на ряску малую

Среди поллютантов агроценозов особое положение занимают соли тяжелых металлов. Показано, что не только виды растений, но и отдельные сорта и даже клоны различаются по чувствительности к определенному загрязнителю.

В цель данного исследования входила задача определить реакцию ряски малой на конкретный металл. Для исследований были взяты водные растворы солей CdSO₄ и Pb(NO₃)₂. Наиболее полно отразить весь спектр ответа ряски малой на концентрацию металлов можно посредством таблиц № 1 и 2.

Таблица № 1. Тестовые реакции ряски малой на различную концентрацию солей Cd и Pb

Варианты, конц. (мг/мл)	Повторность	Тестовые реакции растений
		Окраска листецов	Рассоединение	Реакция листецов	Наличие корней
1	2	3	4	5	6
Контроль	Абсолютн.	зеленая	-	нет	+
Pb 0,1	1	желтовато-зелёная	+	усыхание	-
	2	желтовато-зелёная	+	усыхание	-
Pb 0,001	1	коричневая	+	увядание	+
	2	желтая	+	увядание	+
Pb 0,0001	1	зелёная,крапчатая	-	увядание	+
	2	зеленая	-	нет	+
Cd 0,1	1	коричневая	+	усыхание	-
	2	белая	+	увядание	-
Cd 0,001	1	белая, крапчатая	-	увядание	-
	2	белая, крапчатая	-	усыхание	-
Cd 0,0001	1	бледно-зелёная	-	подсыхание	+
	2	бледно-зелёная	-	увядание	+

При максимальной концентрации растворов солей (0,1 мг/мл) ряска малая потеряла ярко-зеленую окраску. Наблюдалось рассоединение и усыхание листецов, отпадение корней и другие специфические реакции, которые влекут за собой потерю всех жизненно-важных функций в растении, в том числе прекращение процесса фотосинтеза. С понижением концентрации соли в растворе токсическое действие ослабевает. Однако даже при минимальной концентрации соли отмечается сильное повреждение листецов ряски, что свидетельствует об опасности данного раствора.

Таблица № 2. Окрашивание ряски малой при различной концентрации солей Pb иCd

Варианты конц. (мг/мл)	Среднее значение коэф. роста, rср	Показатель токсичности среды Dt, %	Окрашивание листеца
1	2	3	4
Контроль	0,06	0	-
Pb 0,1	0,005 ± 0,0006	83,3	сетчатое и по краям
			сетчатое и по краям
Pb 0,001	0,02 ± 0,0006	66,6	сетчатое и по краям
			сетчатое и по краям
Pb 0,0001	0,035 ± 0,0006	41,6	локальное
			сетчатое
Cd 0,1	0 ± 0,0006	-	сетчатое и по краям
			сетчатое и по краям
Продолжение 2
1	2	3	4
Cd 0,001	0,015 ± 0,0006	74,9	сетчатое
			сетчатое и по краям
Cd 0,0001	0,035 ± 0,0006	41,6	сетчатое
			локальное

Используя метод витального окрашивания, в зависимости от концентрации раствора были выделены следующие типы специфической реакции: «сетчатое» окрашивание листецов - характерно практически для всех концентраций, сочетание «сетчатого» окрашивания с повреждением листеца по краям, а также с частичным повреждением молодого листеца - характерно при высоких концентрациях; сочетание «сетчатого» окрашивания с локальным проникновением красителя наблюдалось лишь в двух случаях при самых низких концентрациях раствора.

Используя метод подсчета реализации репродуктивного потенциала и рассчитав коэффициент роста для каждого варианта опыта можно сделать вывод, что с изменением концентрации раствора коэффициент роста изменяется обратно пропорционально. То есть, при понижении концентрации коэффициент роста возрастает. При самых высоких концентрациях роста не наблюдается.

Графически эта зависимость отражена на рисунках 1 и 2.

Рис. 1. Влияние различных концентраций Pb(NO₃)₂ на коэффициент роста ряски малой (Lemna minor).

Рис. 2. Влияние различных концентраций CdSO₄ на коэффициент роста ряски малой (Lemna minor).

Определение показателя токсичности среды приводит к выводу, что практически все исследуемые среды являются сильно токсичными. Лишь при концентрации 0,0001 мг/мл значение токсичности приближается к норме. При концентрации 0,1 мг/мл раствор оказывает на ряску малую острое токсическое действие.

4.2 Изучение влияния гербицидов на ряску малую

Рясковые впервые как биоиндикаторы стали использоваться для тестирования загрязнения воды пестицидами [11].

Следующей задачей нашего исследования стало определение реакции ряски малой на растворы гербицида. Для эксперимента были взяты растворы «Раундапа» с концентрациями: 1 мг/л, 0,5 мг/л, 0,1 мг/л. Наиболее полно отразить весь спектр ответа ряски малой на различные концентрации гербицида можно посредством таблиц № 3 и 4.

Таблица № 3. Типовые реакции ряски малой на различную концентрация «Раундапа»

Гербицид	Повторность	Конц. (мг/л)	Тестовые реакции растений
			Окраска листецов	Рассоединение	Реакция листецов	Наличие корней
1	2	3	4	5	6	7
Контроль	Относительный	-	зелёная	-	нет	+
	Абсолютный	-	зеленая	-	нет	+
Раундап	1	1	белая	+	увядание	-
	2	1	белая	+	увядание	-
	1	0,5	белая крапчатая	+	увядание	-
	2	0,5	белая крапчатая	+	увядание	-
	1	0,1	светло-зеленая	+	увядание	-
	2	0,1	светло-зеленая	+	увядание	-

При концентрации 1 мг/л ряска малая полностью потеряла зеленую окраску и листецы стали белыми. В других вариантах опыта окраска стала светло-зеленой. Отмечалось полное рассоединение и увядание листецов. Во всех растворах у ряски малой отпали корни. Проанализировав полученные данные можно сделать вывод, что с понижением концентрации гербицида в растворе токсическое действие несколько ослабевает. Однако даже при минимальной исследуемой концентрации отмечается заметное повреждение листецов ряски.

Таблица № 4.Зависимость коэффициента роста ряски малой от концентрации «Раундапа»

Варианты	Конц. (мг/л)	Среднее значение коэф. роста, rср	Показатель токсичности среды Dt, %	Окрашивание листеца
Контроль	-	0,06	0	-
Раундап	1	0 ± 0,001	-	сетчатое и по краям
	0,5	0,01 ± 0,001	83,3	сетчатое и по краям
	0,1	0,03 ± 0,001	49,9	сетчатое и по краям

Используя метод витального окрашивания, для всех концентраций гербицида был выделен только один тип специфической реакции - сочетание «сетчатого» окрашивания с повреждением листеца по краям, а также с частичным повреждением молодого листеца.

Используя метод подсчета реализации репродуктивного потенциала и рассчитав коэффициент роста для каждого варианта опыта можно сделать вывод, что с изменением концентрации раствора коэффициент роста изменяется обратно пропорционально. То есть, при повышении концентрации коэффициент роста понижается. При самых высоких концентрациях роста не наблюдается.

Графически эта зависимость отражается на рисунке 3.

Рис. 3. Влияние различных концентраций «Раундапа» на коэффициент роста ряски малой (Lemna minor).

Определение показателя токсичности среды приводит к выводу, что практически все исследуемые среды являются сильно токсичными.

4.3 Состояние водоёмов г. Славянска-на-Кубани по содержанию солей тяжёлых металлов и органических веществ

При анализе состояния ряски малой на водоёмах г. Славянска-на-Кубани, можно сделать вывод о высокой антропогенной нагрузке на эти водоёмы. Во все исследуемых образцах видно, что содержание солей тяжёлых металлов и органических веществ превышает норму в несколько раз (табл. 5).

Таблица 5. Состояние водоёмов г. Славянска-на-Кубани

№ исследуемого объекта	Состояние ряски малой
	Окраска листецов	Рассоединение	Реакция листецов	Наличие корней
1	сетчатое и по краям	+	Увядание	-
2	сетчатое	+	Увядание	-
3	сетчатое и по краям	-	Нет	+

Из таблицы 4 видно, что удовлетворительное состояние имеет только водоём №3, находящийся на пересечении улиц Запорожской и Отдельской. Экземпляры растения ряски малой находящиеся на данном водоёме имеют окрашивание листецов сетчатое и по краям, говорящую о не высокой концентрации солей тяжёлых металлов и органических веществ. Это так же подтверждается отсутствием рассоединения и увядания. Так же у исследуемых образцов были обнаружены корни.

Выводы

1. Окраска листецов при воздействии солей тяжёлых металлов на ряску малую (Lemnarea minor), варьируется от желтовато-зелёной до жёлтой, что делает образцы ряски малой хорошим индикатором, наличия в водоёме солей тяжёлых металлов. Так же у исследуемых экземпляров ряски при повышении концентрации солей металлов (Pb²⁺ и Cd²⁺) наблюдалось расслоение слоевища, усыхание листецов, и исчезновение корней. Увеличение концентрации солей тяжёлых металлов так же приводило к снижению среднего значения коэффициента роста, что говорит о возможности использования ряски малой (Lemnarea minor) в качестве индикатора токсичности среды.

2. При изучении влияния гербицидов на ряску малую был взят такой препарат как «Раундап», широко применяющийся при индивидуальном и промышленном сельском хозяйстве в условиях г. Славянска-на-Кубани и Славянского района. Исследования показали высокую чувствительность ряски малой к данному препарату. При увеличении концентрации «Раундапа» в водоёме наблюдалось изменение окраски листецов от светло-зелёной до белой, расслоение слоевища и снижение значения коэффициента роста. Это даёт возможность к применению ряски малой в качестве индикатора наличия опасных органических веществ в водоёме.

3. При исследовании водоёмов г. Славянска-на-Кубани и Славянского района, где в качестве индикатора была взята ряска малая, сделано заключение о том, что основным требованиям ГОСТа 1812-01 «Качество воды промышленных водоёмов на территории населённых пунктов» удовлетворяет только водоём находящийся в г. Славянске-на-Кубани на пересечении улиц Запорожской и Отдельской.

Глава V. Методические рекомендации

В данной главе нами предложена разработка урока для 6 класса по программам И.Н. Сонина для 6 класса на 2 часа в неделю по теме «Водоросли».

Цели:

-познакомить учащихся с группой растений, называемых водорослями;

-познакомить со средой обитания водорослей;

-раскрыть особенности строения тела одноклеточных и многоклеточных водорослей;

-дать представление о способах размножения водорослей;

-продолжить формировать знания учащихся о высших и низших растениях.

Ход урока:

1. Организационный момент.

2. Проверка домашнего задания.

На какие подцарства делится царство растений?

Где обитают растения?

Каково значение растений в природе?

Как человек использует растения?

3. Изучение нового материала.

1) Сегодня мы начинаем изучение водорослей. Водоросли - большая группа растений, которая включает в себя несколько отделов.

2)

Вы неоднократно видели водоросли. Скажите, где они встречаются?

Да, чаще всего водоросли обитают в воде. А в каких водах могут жить водоросли?

Водоросли живут и в пресных и в соленых водоемах, могут жить в стоячей и в проточной воде, а так же они обитают на влажной почве, коре деревьев, в аквариуме, на поверхности почвы в горшке с комнатными цветами. Мы с Вами знаем, что водоросли одни из самых простых растений. Поэтому они имеют более простое строение. Давайте вспомним, к каким растениям относятся водоросли?

Водоросли относятся к низшим растениям. А в чем отличие низших растений от высших?

Низшие растения не имеют дифференцированных органов. Тело водорослей называется таллом.

Так как водоросли живут в воде или во влажной среде, то они поглощают различные вещества всей поверхностью тела, соответственно и вся поверхность тела может фотосинтезировать. По способу питания они автотрофы.

3) Среди водорослей встречаются как микроскопические, так и настоящие гиганты, достигающие в длину несколько метров.

Из одноклеточных водорослей мы рассмотрим хламидомонаду. Она имеет грушевидную форму тела. На переднем конце находятся два жгутика, при помощи которых водоросль может двигаться. Тело водоросли покрыто оболочкой. Под которой находится цитоплазма с расположенным в ней ядром. Есть так же вакуоль, в которой содержится клеточный сок. Большую часть занимает хроматофор, содержащий пигмент - хлорофилл, за счет этого водоросль имеет зеленый цвет. А раз есть хлорофилл, значит, водоросль способна к фотосинтезу. Так как водоросль может свободно двигаться, то она может выбрать благоприятное для нее место. Наиболее благоприятным для нее является наличие яркого света. У нее есть светочувствительный глазок, при помощи которого она передвигается в сторону более освещенного места. Это явление стремления к свету называется положительным фототаксином. Хламидомонада способна питаться не только продуктами фотосинтеза, но и поглощать готовые органические вещества всей поверхностью тела. Она размножается как половым, так и бесполым путем. Летом в благоприятных условиях она размножается бесполым путем - делением. Прежде чем приступить к делению хламидомонада теряет жгутики и перестает двигаться. Содержимое материнской клетки делится пополам, затем еще пополам. Каждая из четырех частей покрывается оболочкой и выбрасывает жгутики. В результате под оболочкой образуется 4 маленькие клетки. Эти клетки называются зооспорами. Основная функция зооспор - размножение и расселение организма. Впоследствии оболочка материнской клетки лопается, и дочерние клетки оказываются на свободе. Зооспоры постепенно растут и превращаются во взрослых хламидомонад.

В неблагоприятных условиях хламидомонада размножается половым путем. Содержимое делится и внутри материнской клетки образуется гамета с двумя жгутиками. Оболочка клетки разрывается, и гаметы выходят наружу. Они активно двигаются в поисках других гамет. Потом гаметы различных клеток объединяются, и образуется зигота. Зигота покрывается плотной оболочкой и способна пережить неблагоприятные условия. А как только наступают благоприятные условия, зигота делится дважды и в результате образуются 4 хламидомонады.

К многоклеточным водорослям относится - спирогира и ее мы рассмотрим. Клетки у нее расположены в один ряд. Растет она за счет деления клеток всего тела. Эта водоросль ведет неприкрепленный образ жизни и за счет течений передвигается. Например, купаясь в пруду или реке, вы обнаруживали скопления зеленой, скользкой тины? Это и есть спирогира. Клетки имеют вытянутую форму. Сверху покрыты слоем слизи. Хроматофоры имеют особое строение. Они длинные, расположены вдоль стенки клетки и опоясывают ее по спирали. Отсюда и название водоросли. В центре находится ядро с ядрышком. Большой объем клетки занимает вакуоль. Для спирогиры характерно как половое, так и бесполое размножение.

4) Роль водорослей в природе:

1. В процессе фотосинтеза выделяют кислород, необходимый им для дыхания.

2. Пища для многих морских животных.

3. Приют для рыб и многих других животных.

4. Обогащение воды кислородом в процессе фотосинтеза.

5. Некоторые виды участвуют в почвообразовании, когда попадают на бесплодные субстраты.

6. Некоторые виды входят в состав комплексных организмов (лишайники).

5) Роль водорослей в жизни и деятельности человека:

1. Являются продуктами питания для человека.

2. Используются в качестве добавки к корму для скота.

3. Изготовление удобрений.

4. Использование в химической промышленности (йод, спирт, уксусная кислота).

5. Биологическая очистка сточных вод.

6. Получение лекарственных препаратов и биологически активных добавок к пище.

6) Вред, наносимый водорослями:

1. Чрезмерное размножение в оросительных каналах затрудняет подачу воды.

2. Чрезмерное размножение в рыборазводных прудах затрудняет сезонный вылов рыбы.

3. Чрезмерное размножение водорослей в судоходных местах приводит к затруднению судоходства.

4.Закрепление изученного материала.

Решение кроссворда.

Оплодотворенная яйцеклетка.

Половая клетка.

Группа отделов низших растений.

Зеленая нитчатая водоросль.

К этим водорослям относится хламидомонада.

Морская капуста.

Способ питания водорослей.

Ответы:

1 - зигота, 2 - гамета, 3 - водоросли, 4 - спирогира, 5 - одноклеточные, 6 - ламинария, 7 - автотрофы.

5.Итог урока. Выставление отметок.

6.Домашнее задание - параграф 12.

Список литературы

ряска биоиндикация водоем экологический

1. Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии. Москва, АО МДС, 1996 г.

2. Алексеев Ю.Е. Методическое руководство по учебной практике (геоботаника). Московский Университет, 1969 г.

3. Ашихмина Т.Я., Экологический мониторинг. М, Академический проект, 2005г.

4. Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг. «Агар», Москва, 2000 г.

1. Баженова О.П., Барсукова Н.Н., Ракша А.В., Оценка качества воды Иртыша и его притоков по фитопланктону. ОмГАУ,2004

2. Белавская А.П., Водные растения России. С- Петербург, 1994г.

3. Бешелев, Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Статистика, 1980. - 263 с.

4. Брызгало В.А.. Методы биоиндикации и биотестирования природных вод. 1987г.

5. Бобренко И.А., Баженова О.П.. Биоиндикация и биотестирование в исследованиях экосистем. Омск, 2004г

6. Букс И.И., Фомин СЛ. Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС). Программа курса и учебно-методические материалы. - М.: Изд-во МНЭПУ, 1999. - 146 с.

7. Бурцев СЛ. «Государственная экологическая экспертиза предприятий с трансграничным воздействием». Экологическая экспертиза. //Обзорная информация. М.: ВИНИТИ, N° 2, 1995, с. 3-8.

8. Васильев СЛ. «О введении государственной экологической классификации намерений и деятельности. (Опыт Москомприроды)». // Экологическая экспертиза и ОВОС, М., ЦЭП, 1996, № 1, с. 51.

9. Васьковский В.Е. Липиды // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 3. С. 32-37.

10. Гарибова Л.В., Дундин Ю.К., Водоросли, лишайники мохообразные СССР., М.Мысль, 1978г

11. Горкина ИД. Экологические требования при строительстве (реконструкции, техническом перевооружении) предприятий гражданской авиации. /ОВОС. Практический опыт: // Сб. ЦРДЗ Общ-ва «Знание» РФ. М.: 1992. - 73с.

12. Горюнова С.В., Демина Н.С. Водоросли - продуценты токсических веществ. М.: Наука. 197

13. Грейг-Смит П. Количественная экология растений /П. Грейг-Смит. М.: Мир, 1967.358 с.

14. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д., Биология. 2-ой том, М Мир, 1993

15. Денисова С.И. Полевая практика по экологии. Минск, Университет, 1999 г.

16. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) /Б.А. Доспехов. - 5-е изд., доп. И пе-рераб. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

17. Зайцев В.П., Ажгихин И.С., Гандель В.Г. Комплексное использование морских организмов. М.: Пищ. пром-сть, 1980.

18. Закон РФ «Об охране окружающей природной среды» от 20.12.01 N° 7-ФЗ. // ВСНД. 2001

19. Закон РФ «Об экологической экспертизе» от 23.11.95 № 174-ФЗ, (в ред. Федерального закона от 15.04.98 N 65-ФЗ)

20. Инструкция по экологическому обоснованию хозяйственной и иной деятельности. Утвержден 29.12.98, № 539. // Экологическое право России. Сб. нормат. правовых актов и документов. М.: Изд-во БЕК, 1998, с. 269.

21. Кизеветтер И.В., Суховеева М.В., Шмелькова Л.П. Промысловые морские водоросли и травы дальневосточных морей. М.: Пищ. пром-сть, 1981.

22. Котляр А.М. Современные проблемы питьевой пресной воды.

23. «Факт», Харьков, 2002 г.

24. Моисеев П.А. Биологические ресурсы Мирового океана. М.: Агропромиздат, 1989.

25. Новиков Ю.В, Ласточкина К.О. Методы исследования качества воды водоёмов. М.Медицина,1990г

26. Об утверждении Перечня нормативных документов, рекомендуемых к использованию при проведении ГЭЭ и при составлении экологического обоснования хозяйственной и иной деятельности. Приказ Госкомэкологии России от 25.09.97, N° 397 (документ официально не публиковался); /Плетникова И.П. и др. Разработка комплекта документов по организации проведения государственной экологической экспертизы. Научный отчет ВНИИприроды по контракту № 1 от 12.04.96 Минприроды РФ по теме 15 НИОКР (в соответствии с приказом Минприроды РФ от 22.12.95 № 524).

27. Об утверждении Положения о порядке проведения государственной экологической экспертизы. Постановление Правительства РФ от 11.06.99, 698. // СЗРФ. 1999, № 40. с. 4648.

28. Об утверждении Регламента проведения ГЭЭ. Приказ Госкомэкологии России от 17.06.97 № 280. (Зарегистрирован в Минюсте России 28.07.97 № 397).// Курьер РВ, 12.08.97.

29. Положение о государственной экологической классификации намерений и деятельности в г. Москве (проект), М.: Москомприроды, 1996.

30. Положение об оценке воздействия на окружающую среду в РФ. Утв. приказом Минприроды РФ от 18.07.94, N° 222, зарег. в Минюсте РФ 22.09.94 695. // «Экономика и жизнь», № 40, октябрь 1994г.; «Российские вести» N° 233(657) от 8.12.94. - 10 с.

31. Станковский А., Экологические проблемы водных ресурсов Омского региона. Омск, Наука,2004г.

32. Толмачев А.И. Методы сравнительной флористики и проблемы флорогенеза / А.И.Толмачев. - Новосибирск: Наука СО, 1986. - 196 с.

33. Тильба А.П. Растительность Краснодарского края. - Краснодар, 1981.-83 с.

34. Фомин СА «Государственная экологическая экспертиза». / В кн. Экологическое -- право РФ. / Под ред. Ю.Е. Винокурова. - М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. - с. 125-141.

35. Фомин СА. «Теория и практика экологической экспертизы (на примере деятельности Москомприроды)». М.: МНЭПУ, 1995. -- 78 с.

36. Фомин СЛ. «Экологическая экспертиза и ОВОС». // В кн. Экология, охран природы и экологическая безопасность. / Под общей ред. В.И. Данилова-Данильяна - М.: Изд-во МНЭПУ, 1997, с. 541-555

37. Хотулева М.В. под общей редакцией Как организовать общественный экологический мониторинг. Москва, Социально-Экологический Союз, «Эколайн», 1998 г.

38. Шифферс Е.В. Растительность Северного Кавказа и его природные кормовые угодья, - М., 1953, - 399 с,

39. Яковлев Г.П., Аверьянов Л.В. Ботаника для учителя. Часть 2. - М.: Просвещение, 1997. -335 с., ил.

Размещено на Allbest