Научная работа Альгофлора озера Гусиное

Министерство образования и науки республики Бурятия

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа № 92

Альгофлора озера Гусиное

Выполнила:

Дубинина Вероника Васильевна,

ученица 9 «А» класса

МБОУ СОШ № 92 с. Гусиное Озеро

Научный руководитель:

Владикова Ирина Васильевна,

учитель биологии

МБОУ СОШ № 92 с. Гусиное Озеро

2016

Содержание

Введение……………………………………………………………………… 3

Глава1. Основные источники загрязнения озера…………………………...5

1. Геологическое строение Гусиноозёрской впадины………………… 5

2. Экологические проблемы озера Гусиное……………………………. 5

Глава 2.Диатомовые водоросли, как биоиндикатор качества воды. 2.1. Характеристика диатомовых водорослей. 2.2. Методика и материал исследования Заключение Список литературы

Введение

В последние годы все большее внимание исследователей привлекает изучение альгофлоры пресных водоёмов , так как именно они испытывают наиболее сильный антропогенный пресс. Поэтому существует необходимость гидробиологического мониторинга водоемов, в том числе наблюдений за изменениями качественного и количественного состава водорослей, что позволяет оценить степень антропогенного эвтрофирования водоемов. Диатомовые - наиболее распространенная  группа водорослей, широко представленная в различных биотопах и чутко реагирующая на изменения среды обитания. Диатомовый комплекс связан с химическим составом воды, что дает возможность использовать диатомовые  водоросли как биоиндикаторы. Исследование видового состава диатомовых водорослей различных биотопов возможно проводить в тесной связи с изучением их эколого-географических характеристик, таких как отношение к минерализации, к рН среды, изучать распространение и т.д.

Изучению современных диатомовых водорослей Гусиного озера практически не уделялось внимания. Полного флористического списка для них не существует. Большинство работ связано с изучением загрязнения вод Байкала и его притоков. Таким образом, изучение диатомовых водорослей озера Гусиного представляет интерес с точки зрения оценки развития флоры в условиях нарушенных естественных экосистем и различной степени антропогенного влияния. Наш район не может обойтись без водоемов, так как мы живем в зоне степей , а данные водоемы создают микроклимат района . Наша задача сохранить озеро и особенно качество воды в нём.

Цель и задачи исследований.

Цель работы - изучить таксономическое разнообразие диатомовых водорослей юго-западной части о. Гусиное и оценить санитарно-биологическое состояние водоёма.

Для решения этой цели были поставлены следующие задачи:

1) изучить видовое разнообразие диатомовых водорослей;

4) оценить качество состояния воды водоема

Практическая значимость работы. Полученные данные могут быть использованы при составлении списка региональной флоры. Оригинальные рисунки и фотографии, могут служить материалом для создания атласа по современным представителям диатомовых водорослей о. Гусиное и использованы в учебном процессе.

Глава1.

1. Геологическое строение Гусиноозёрской впадины.

Озеро Гусиное расположено в тектонической впадине в центре Гусиноозёрской котловины на высоте 551 м над уровнем моря между Хамбинским хребтом Хамар-Дабана на северо-западе и хребтом Моностой с грядой Холбо́льджин Селенгинского среднегорья на юго-востоке. С северо-востока к озеру примыкает Загустайская долина с расположенным по склонам Моностоя городом Гусиноозёрском. К юго-западу от водоёма простирается Тамчинская равнина.

Площадь озера — 164,7 км², площадь водосборного бассейна — 924 км²^[1]. Глубина — до 28 м, длина — 24,5 км, ширина — от 5 до 8,5 км^[2].

В озеро впадают реки Загустай на северо-востоке, Цаган-Гол на юго-западе и многочисленные ручьи, стекающие с Хамбинского хребта. Водотоки Моностоя незначительны, имеют сезонный характер. Часть питания озера осуществляется подземными источниками. Водоём имеет единственный сток — из южной оконечности озера вытекает река Баян-Гол, левый приток Селенги.

Берега безлесные, степные, лишь на северо-западе в устье ручья Ельник имеется небольшой еловый массив, площадью около 1 км². Западное, северное и, частью, южное побережья Гусиного озера заболочены, особенно в устьях впадающих в него рек и ручьёв. Прибрежное дно илистое, покрыто водной растительностью. Восточный берег на протяжении 20 км большей частью образует узкий песчаный пляж с чистой водой, пригодный для рекреационных целей.

Водоём замерзает в конце ноября — начале декабря, вскрывается в конце апреля.

1.2. Экологические проблемы озера Гусиное

За последние годы с 1995г. наблюдается спад уровня воды озера из-за наблюдающегося маловодья рек, впадающих в озеро, также уменьшения поступления расхода воды по р.Цаган-Гол из р.Темник. Озеро Гусиное подвержено значительному антропогенному воздействию, оно является единственным источником хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения в районе. Несмотря на это, все образующиеся сточные воды на его водосборной площади сбрасываются в озеро. 
Основную техногенную нагрузку испытывают поверхностные и подземные воды территории Гусиноозерского промышленного узла. Основные объекты-загрязнители в районе: Гусиноозерская ГРЭС, угольные разрезы, автомобильные и железные дороги, склады ГСМ и муниципальные предприятия. . 
Гусиноозерская ГРЭС - крупнейший загрязнитель озера, использующий прямоточную схему водоснабжения. Наряду с большими объемами пылегазовыбросов, большая часть из которых в итоге попадает в озеро, имеется 3 выпуска сточных вод. Это теплые воды, поступающие после охлаждения агрегатов ГРЭС, промливневые стоки и воды золоотвалов. Ежегодно 650 млн.м3 воды или четверть всех ресурсов озера, проходит через агрегаты ГРЭС.                                                 ;
Очистные ММУП ЖЭУ п. Гусиное Озеро были введены в эксплуатацию в 1939г., расширение мощности очистных сооружений до 1400 м3/сут. закончено в 1975г. Выпуск сточных вод осуществлялся в р. Цаган-Гол, впадающую через 300 м в оз. Гусиное. В настоящее время очистные сооружения с. Гусиное озеро находятся в аварийном состоянии и очистка канализационных вод неведётся. 

Таким образом, экологическая ситуация на оз.Гусиное сложная. Проблема негативного влияния хозяйственной деятельности на водные ресурсы оз.Гусиное остается.

Глава2. Диатомовые водоросли, как биоиндикатор качества воды.

2.1. Характеристика диатомовых водорослей.

Диатомовые водоросли (от греч. di- два, tome- разрез, рассечение), или Бациллярии (bacillum – палочка). Включает одноклеточные одиночные или колониальные организмы, почти всегда микроскопической величины; формы, видимые простым глазом и достигающие 2–3 мм. Характерно наличие двустворчатого кремнеземного панциря.  Известно около 6–10 тыс. видов.

Строение клетки. Хлоропласты диатомовых водорослей разнообразной формы, обычно пристенные, содержат пигменты – хлорофиллы a и c, каротины, фукоксантины.

У центрических диатомей хлоропласты многочисленные, мелкие, у пеннатных крупные, часто лопастные. Окраска хлоропластов бурая, желтоватая или золотистая. Она обусловлена тем, что зеленые пигменты – хлорофиллы – маскируются добавочными желто-коричневыми ксантофиллами, из которых преобладает фукоксантин. В цитоплазме множество капель масла. В виде крупных капель с характерным голубым блеском встречается волютин.

Поверх плазмалеммы у диатомовых формируется особый клеточный покров – панцирь. Он состоит из аморфного кремнезема, сходного по составу с опалом, поэтому диатомовые водоросли часто называют "драгоценными камнями" морей ("опал"  в переводе с санскрита означает "драгоценный камень"). Помимо кремнезема в состав панциря входит примесь органических соединений и некоторых металлов. Изнутри и снаружи он покрыт тонким органическим слоем, состоящим из пектиновых веществ. После смерти водоросли содержимое клетки разрушается и исчезает, тогда как кремнеземистый остов оболочки остается без изменений. Он не поддается гниению.

Панцирь состоит из двух половинок: верхней большей – эпитеки и нижней меньшей – гипотеки. Эпитека надевается на гипотеку, как крышка на коробку. В свою очередь эпитека состоит из эпивальвы (верхняя створка) и эпицингулюма (поясковый ободок эпитеки); гипотека состоит из гиповальвы (нижняя створка) и гипоцингулюма (поясковый ободок гипотеки). Два поисковых ободка, накладываясь друг на друга, образуют поясок.У диатомей различают и используют при идентификации две проекции панциря: вид со створки и с пояска. Створка обычно плоская. Ее загнутые край называют загибом створки;он может быть низким или высоким. У некоторых родов (Мелозира, Гиалодискус) створки панциря смыкаются непосредственно краями загибов створок, а поясок образуется во время деления клетки.

Различают два основных типа створок: актиноморфные, через которые можно провести три или более осей симметрии (такие створки характерны для центрических диатомей), а также зигоморфные, через которые можно провести не более двух осей симметрии (такие створки характерны для пеннатных диатомей).

Панцирь диатомей пронизан отверстиями-перфорациями, которые служат для сообщения протопласта клетки с внешней средой. Перфорации на створке занимают 10–75 % ее площади. Они могут складываться в ряды, которые видны как штрихи. Штрихи могут быть радиальными, параллельными, конвергентными. Прочность панцирю придают утолщения, выступающие над наружной или внутренней поверхностью створки, называемые ребрами. На поверхности створки часто образуются шипы, щетинки, выступы, шипики, участвующие в образовании колоний.

Ядро крупное, содержит 1–8 ядрышек; они исчезают во время митоза.Центриоли отсутствуют. Центром организации микротрубочек являются пластинки . Они расположены на полюсах веретена.

Движение. Свободноживущие бациллярии передвигаются по субстрату, как бы ползая на стороне створки. Движение происходит равномерно или толчками по направлению продольной оси клетки, притом попеременно, то в одну сторону, то в другую, прямо ей противоположную. Диатомеи, имеющие шов, способны к активному скользящему движению. Это движение осуществляется со скоростью 0,2–25 мкм/с

Размножение. У диатомей встречается вегетативное и половое размножение (изогамия, гетерогамия и оогамия).

Вегетативное размножение. Чаще размножение диатомовых водорослей происходит вегетативно, путем деления клетки надвое

Покоящиеся стадии. При наступлении неблагоприятных условий диатомовые могут формировать споры и покоящиеся клетки. Эти структуры богаты запасными веществами, которые потребуются при прорастании. Покоящиеся клетки морфологически очень близки к вегетативным клеткам, в то время как панцирь спор становится более толстым, округляется, изменяется его орнаментация. Покоящиеся клетки обычно возникают в условиях среды с низким содержанием растворенного кремния, а споры, наоборот, требуют наличия достаточного количества кремния для построения собственной толстой оболочки. Покоящиеся клетки формируются чаще пресноводными центрическими и пеннатными диатомеями, в то время как споры образуются центрическими морскими диатомовыми. И покоящиеся клетки, и споры могут выживать десятилетиями.

Систематика Своеобразное движение и кремнеземный панцирь давали повод не раз причислять бациллярий к животным. Теперь общепринято, что диатомеи – водоросли. Большинство исследователей выделяет их в особый отдел. Считается, что к отделу Диатомовые водоросли относится около 6–12 тыс. видов, но некоторые авторы убеждены, что истинное количество видов диатомей может достигать 1 млн. В большинстве систем диатомовые рассматриваются в ранге отдела Bacillariophyta с двумя классами: Центрические – Centrophyceae и Пеннатные – Pennatophyceae.

Класс Пеннатные диатомеи – Pennatophyceae

К пеннатным диатомовым относят обычно подвижные одноклеточные и колониальные представители, через створку которых можно провести одну или две оси симметрии, створки имеют шов. Половой процесс изогамный.

Экология и значение. Виды диатомовых водорослей широко распространены в природе, они встречаются во всевозможных биотопах. Диатомовые водоросли обитают в морских, солоноватых и различных пресных водоемах: как в стоячих (озерах, прудах, болотах), так и в проточных (реках, ручьях, оросительных каналах). Они распространены в почве, их выделяют из образцов воздуха, они образуют богатые сообщества во льдах Арктики и Антарктики. Диатомовые водоросли в водных экосистемах доминируют над другими микроскопическими водорослями круглый год. Они обильны как в планктоне, так и в перифитоне и бентосе. В планктоне морей и океанов преобладают центрические формы диатомей, хотя к ним примешиваются и некоторые пеннатные формы. В планктоне пресных водоемов, наоборот, преобладают пеннатные диатомеи. Бентосные (донные) сообщества также отличаются большим разнообразием и количеством диатомовых, которые обычно обитают на глубине не более 50 м. Бентосные бациллярии ползают по субстрату или прикрепляются с помощью слизистых ножек, трубок, подушечек.

. Многие виды настоящие космополиты и встречаются повсюду. Видовой состав бациллярий в водоемах определяется комплексом абиотических факторов, из которых большое значение в первую очередь имеет соленость воды. Виды родов Ризосоления, Скелетонема, Хетоцерос, Биддульфия, Шизонема, Стриателла являются типичными морскими. Морские формы обычно отличаются бóльшими размерами и более крепкими оболочками. В пресных водах живет большинство представителей родовЦимбелла, Фрагилярия, Навикула, Гомфонема. Не менее важным фактором для развития диатомей являются температура, степень освещенности и качество света. Диатомовые водоросли вегетируют в диапазоне 0–70С, но в состоянии покоя способны переносить более низкие или более высокие температуры.

Бациллярии имеют огромное значение в природе. Составляя значительную массу фитопланктона, диатомеи являются началом пищевой цепи. Их поедают как зоопланктонные организмы, так и молодь и взрослые рыбы. Давая примерно около четверти органики всей планеты, они являются наиболее важными продуцентами органического вещества в Мировом океане. Бациллярии играют основную роль в круговороте кремния, ежегодно поглощая из Мирового океана около 3 млрд. тонн.

Важнейшая роль принадлежит диатомеям в осадкообразовании на дне океана. Панцири планктонных диатомей, отлагавшиеся после отмирания водорослей на дне морских и пресноводных бассейнов, образовали там мощные отложения  диатомита (горная мука) – масса белого или светло-серого цвета, легкая, пористая и твердая. Диатомит на 50–80% состоит из панцирей диатомей.

. Особое значение имеют диатомовые водоросли в экологическом мониторинге, поскольку служат хорошими индикаторами органического загрязнения водной среды.

Однако массовое развитие некоторых видов диатомовых водорослей может иметь и отрицательное значение. У ряда диатомей обнаружены токсины. Так, представители родов Псевдонитшия и Нитшия образуют домоевую кислоту, которая вызывает амнезическое отравление у людей и животных. Эта кислота растворима в воде и нерастворима в органических растворителях. Впервые домоевая кислота была выделена из макроскопической красной водоросли Хондрии(по-японски "домой" – отсюда и название кислоты). Симптомами отравления являются, в легком случае, тошнота, рвота, диарея; в тяжелом случае исчезает болевая чувствительность, появляются галлюцинации, происходит потеря кратковременной памяти. Диатомовые водоросли могут засорять речные устья и гавани, нередко вызывают "цветение" воды и являются причиной появления в ней неприятных запахов. Забивая жабры животных, диатомовые водоросли вызывают их гибель.

2.2.Методика и материал исследования.

Наиболее перспективным объектом для оценки состояния вод и экосистем, являются водоросли - первичное и очень информативное звено трофической цепи. Кроме того, в отличие от других групп гидробионтов, водоросли встречаются практически везде, где есть вода. При изменении содержания органических веществ в воде изменяется видовой состав водорослей и, как правило, их обилие, то есть виды которые, определенно реагируют на изменение условий окружающей среды, являются видами – индикаторами Среди биологических методов анализа поверхностных вод сапробиологический анализ занимает одно из главных мест. Прогрессирующее загрязнение водной среды уже в прошлом веке натолкнуло ученых на мысль сравнить растительный и животный мир загрязненных и не загрязненных водоемов, а также выявить роль гидробионтов в превращении разнообразных веществ, поступающих во внутренние и внешние водоемы с отходами человеческой деятельности. Ухудшение качества воды многих водоемов и водотоков поставило перед исследователями задачу разработки систем оценки степени загрязнения по биологическим показателям.

Первоначально под сапробностью понималась способность организмов развиваться при большем или меньшем содержании в воде органических загрязнений. Затем экспериментально было доказано, что сапробность организмов обуславливается как его потребностью в органическом питании, так и приспособлением к существованию в загрязненных водах. Наши исследования основаны на способности отдельных видов – биоиндикаторов показывать своим развитием и существованием в воде на ее степень загрязнения. К методам биоиндикации относят систему сапробности вод, оцениваемую степенью их загрязнения органическими веществами и продуктами их распада.

В полисапробной зоне, находящейся 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 аминокислоты. Мезосапробная зона подразделяется на альфа - и бета-мезосапробные подзоны. Видовое разнообразие бета-мезосапробной зоны больше, но численность и биомасса организмов ниже.

В олигосапробной зоне сероводород отсутствует, 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.

Применяя методы биоиндикации, попробую оценить качество воды нашего озера по состоянию и развитию растительных организмов: растительных ( доминирующие виды водорослей, сапробность водоема).

Материалом послужили пробы взятых с Юго- Западной части озера Гусиного, в районе водозабора с.Гусиное озеро.

Станция забора проб.

Взятие проб проводилось осенью 2015 года. Взяв пробы и рассмотрев их под микроскопом, получили следующие результаты (Фотографии сделаны при помощи цифровой фотонасадки на микроскоп Микромед С-13 при увеличении в 400 раз).

На станции забора пробы (водозабор с.Гусиное озеро) обитали следующие виды водорослей:

Род Пиннулярия – Pinnularia Обитатели ила озер, рек, болот.

Род Нави́кула (лат. Navicula — лодочка) — род одноклеточных водорослей из отдела диатомовых (Bacillariophyta), один из самых больших в отделе — насчитывает около тысячи видов. Встречаются в составе планктона в виде отдельных клеток или соединёнными в ленты. Клетки могут выделять слизь, которая позволяет им скользить по субстрату.

Род: Амфора – Amphora . Обитатели ила морских солоноватых и пресных водоемов. Некоторые виды амфоры ведут прикрепленный образ жизни. Питаются фототрофно, размножаются простым делением клеток пополам. Описаны  амфоры    из  озер    Байкал, Иссык-Куль, из горячих ключей Камчатки и т. д. Эта водоросль может служить пищей для мелких животных, обитающих в зарослях высших растений. Лучшее время сбора – лето.

Род  Мужоция – Mougeotia Обитает в реках, ручьях, ямах, прудах, в планктоне озер, среди зарослей

Исследование видового состава водорослей на предметном стекле, показало, что при наличии большого количества однородных водорослей и рода Пинулярия, рода Навикула вода в водоеме может считаться мезасопробной. Так как число видов мало всего 4, а количество велико. Биоиндикация водоема при наличие малого видового состава водорослей говорит о неблагоприятном состоянии водоема. Есть существенное загрязнение, которое мешает размножаться водорослям. Однако, наличие диатомовых водорослей указывает на то, что вода средней загрязненности. Могу ошибаться, так как забор проб воды брала в осеннее время и водоросли осели зимовать на дно . Это может служить доказательством , что озеро в холодное время имеет более чистую воду, а все загрязнения осаждаются в ледяной корочке , водоросли же оседают на дно. В береговой зоне встречаются нитчатые водоросли, которые в виде тины находятся на камнях, почве, на деревянных предметах, плавающих в воде.

Получается, что доминирующими видами будут из отдела диатомовых являются: род Навикула, родПинулярия, из отдела зелёные род Мужоция . Из литературы выяснила, что виды полисапробных и мезосапробных водоемов весьма специфичны. Пока занимаюсь изучением и классификацией водорослей, так как основная работа предстоит в весеннее - летний период. Выяснилось, что список водорослей обитающих в полисапробных водоемах и мезасапробных не велик. Остается познакомиться по определителям с водорослями, а в весеннее-летний период провести обследование по 2-3 точкам забора в районе с Гусиное озеро.

Правоту покажет забор проб в весеннее -летний период. Тогда можно будет с большей уверенностью говорить о загрязнении.

Выводы:

1) Антропогенное вмешательство ухудшает качество воды в озере . Вода исследованных проб относится к 3 классу чистоты воды(загрязнённая).

2) Обследование необходимо продолжить , чтоб выяснить ,как меняется состав водорослей по сезонам, а на основании длительного сезонного исследования можно будет делать более достоверные выводы.

Список литературы

  1.      Борисенко ИМ., Пронин Н.М., Шайбонов Б.Б. Экология озера Гусиное. Улан-Удэ: Йзд-во БНЦ СО РАН, 1994. 
2.     И.Д. Ульзетуева, В.В. Хахинов, Б.Б. Намсараев, И.В. Звонцов. Гусиное озеро как индикатор загрязнения акватории Байкала. // Ж. Экология и промышленность России. № 9. 2001. С.30-31. 
3.     Государственный доклад. Состояние окружающей природной среды и природоохранная деятельность в Республике Бурятия. Улан-Удэ: 1999-2003г. Государственный комитет по экологии и природопользованию РБ. 
4.      В.К. Марьин, Т.В. Пиянзина. Предприятия теплоэнергетики и окружающая среда. // Ж. Экология и промышленность России. № 2. 2004. С.12-14. 

5. Ассман А. В. Роль водорослевых обрастаний в образовании органического вещества в Глубоком озере // Тр. Всес. Гидробиол. об-ва, 1953. Т. 5. С. 138-157.

6. Баринова С. С. Полиморфизм соединительных структур диатомовых водорослей // Эволюционные исследования. Вавиловские темы. Владивосток, 1988. С. 110-122.

7. Баринова С. С., Медведева Л. А., Анисимова О. В. Эколого-географическая картотека водорослей // Сб. Тр. НИИ "Природа". М., 2000. (в печати).