Экологический сайт СОШ с ГК Щербактинского района

Оглавление

1.    Аннотация
2.    Введение
3.    Общая характеристика проекта
4.    Материал и методы исследований
5.    Результаты исследований
6.    Данные, полученные в ходе реализации проекта
7.    Практическая значимость
8.    Приложения

Аннотация
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТА
2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1	29 см
2	30 см
3	29 см

    Вывод
Чрезвычайно большая фильтрационная способность артемий объясняет высокую прозрачность воды
Цвет
Цвет воды определяли в стакане, сравнивая с таким же объёмом дистиллированной воды.

Точки	Цвет с боку	Цвет сверху
1	Не отмечен	Не отмечен
2	Не отмечен	Не отмечен
3	Очень слабый, зеленоватый	Очень слабый, светло-зеленый

 Зеленоватая окраска объясняется размножением микроскопических водорослей, что свидетельствует о перенасыщенности питательными веществами.
Запах
Запах воды формируется пахучими веществами, попадающими в неё естественным путём или с источником загрязнения.

Точки	Запах воды
1	Запах почти не ощущается
2	Запах не ощущается
3	Слабо-болотный

Определение величины рН
Определение осуществляли с помощью универсальной индикаторной бумаги.

Точки	Рапа озера Кабан     pН
1	7
2	8
3	8

  Вода озер характеризуется высокой жесткостью.
Определение хлоридов, бромидов и сульфатов
К пробе воды добавляли раствор нитрата серебра. В воде интенсивный белый осадок. Данная проба подтверждает значительное содержание хлоридов и бромидов в воде.
Для того чтобы узнать, присутствуют ли сульфаты в воде, исследуемый раствор подкислили разбавленной соляной кислотой и добавили по каплям раствор ВаСl2. Белый осадок указал на присутствие сульфатов.
Минерализация
Минерализацию определяли по выпариванию воды и высушиванию осадка. Цвет осадка получился светло-серый почти белый. Минерализация воды составила 150 г/л.
Окраска пламени
Присутствие катионов мы определяли по окраске пламени. Преобладает жёлтая окраска пламени, которая указывает на присутствие солей натрия. В дальнейшем анализ производили по наиболее значимым показателям температуре, плотности, кислотности.
Размер цисты определялся методом  ряда.
      Размер цист в среднем равен 0,20 мм
Массу определяли по количеству в 5 мг.
       Масса в среднем составила 0,01 мг
Выбросов цист на береговую линию не наблюдалось в рапе во взвешенном состоянии находилось не большое количество.
1 точка единичные
2 точка порядка 100 на кв.м
Наибольшее количество наблюдалось в третьей мониторинговой точки с ветреной  стороны.
Цисты имели  ярко выраженную золотистую окраску, что свидетельствовало о том, что яйца тонкоскорлуповые .
Разработать методику подсчета цист не удалось
Так как они дрейфуют по направлению ветра и распределение их в озере не равномерно. Считаем что данную проблему необходимо проработать при дальнейшей реализации проекта.
Качество цист тестировали по следующим показателям
    За  критерий их качества взяты следующие параметры .
1. Эффективность выклева  - число науплиев, которое можно получить из 1 гр.                           сухих яиц.
2. Продуктивность выклева  - сухая масса (мг) науплиев, полученная из 1 г.                                                             сухих яиц.
 3. Процент выклева          - число науплиев, которое может быть получено из                             100 яиц, содержащих эмбрионы.
4. Скорость выклева         - временной промежуток в часах, от начала инкубации до выхода науплиев.
Визуально качество определяли следующим образом.
Цисты перетирали пальцами. В сухом виде мертвые цисты и скорлупа рассыпаются в порошок, а во влажном - скатываются , живые остаются в виде зернышек.
Ложили  цисты между тонкими стеклами и, раздавив, рассматривали в лупу. Вокруг живых образуются жировые пятна.
Еще один способ - обработка гипохлоридом натрия. Через 5 минут оболочка цист растворяется и становятся видны живые оранжевые эмбрионы.
Таким образом, используя небольшое количество цист, можно примерно определить процент "всхожести" имеющихся яиц артемии.
Изучение  видового разнообразия
Исходным материалом для видовых исследований послужили половозрелые рачки артемий, как выловленные из озера, так и культивированные из цист в лабораторных условиях . За эталон были взяты артемии выловленные в озере 1 июня 2007 г.
При температуре рапы   21 градус и плотности 1,02 г/см.куб
Для визуального наблюдения использовали лупу и микроскоп.
Для измерений размеров изображение при помощи WEB перенесилось на компьютер и масштабировалось до нужных размеров.
Анализ проводили по следующим признакам
1 длина тела  8 мм
2 длина цефалоторакса  2,5 мм
3 длина абдомена   4 мм
4 отношение длины абдомена к общей длине тела  0,5
5 отношение длины цефалоторакса к длине абдомена  0,144
6 число щетинок на фурке 2
Рачок имеет вытянутое сегментированное тело, четко разделяющееся на головной, грудной, брюшной отделы и фурку.
   На голове имеются небольшой науплиальный глаз, два больших сидящих на стебельках сложных глаза, антеннулы и антенны, ротовые части. Грудной отдел состоит из 11 сегментов, каждый из них несет пару листообразно расширенных ножек.
Ножки имеют по внешнему краю по три экзоподита (наружных придатка), а на внутренней стороне - по пять эндоподитов (внутренних придатков) с щетинками. Экзоподиты выполняют функцию жабр, а эндоподиты - плавательные функции, а также отцеживают пищевые частицы.
В брюшном отделе - 8 сегментов без конечностей. Первые два сегмента слиты в единый половой, на котором у самки имеется яйцевой (выводковый) мешок. Фурка состоит из двух удлиненных члеников с щетинками.
Длинна артеми 8 мм и веса 10—12 мг. Окраска рачка  ярко-красная.
3.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
 Характеристика озера Кабан-Такир
Грунты дна представлены песчаными глинами на дне залегает черный ил. Это иловая грязь, которая представляет пластическую массу черного цвета с запахом сероводорода и аммиака, состоящую из кристаллического скелета коллоидных фракций и грязевого раствора.
Озерная рапа бесцветная, без запаха, горько-соленая на вкус. Концентрация солей в озерной рапе достигает в летнее время 120г/л.
Физико-химическая характеристика озер
    Общая минерализация за время исследований колебалась от 20 до 30 г/л. Общая минерализация воды непрерывно меняются под действием гидрометеорологических условий. Эти изменения могут быть сезонными и климатическими. Как правило, при сезонных изменениях наименьшая концентрация солей отмечается в весенний период (во время таяния снега и льда) и наибольшая – в конце лета. Соленость воды претерпевает значительные межгодовые колебания, связанные с водностью. За 5-летний период исследований были выявлены многоводные  2007 и 2009 годы маловодные периоды 2008 г,2010 г.
   Температура поверхностной рапы колебалась: от минус 5 до плюс 36 градусов С. В течение вегетационного сезона, который для рачков артемий начинается весной – в конце апреля, при прогреве озерной рапы до 4–5градусов С, и заканчивается осенью (при охлаждении до 4–5 градусов С).
 Неблагоприятный период популяции артемий переживают в виде цист.
   Гидробиологическая характеристика озер
Наиболее разнообразными были зеленые и диатомовые водоросли
 В количественном отношении в фитопланктоне озера преобладали, как правило, зеленые водоросли, второе занимали соответственно сине-зеленые.
  За период исследований наблюдаемая биомасса фитопланктона в озере была в пределах от 3  до 1323 г/кв.м, среднесезонные значения изменялись от 1 до 1000 г/кв.м
  При изучении полового диморфизма установлено, что самки заметно отличаются от самцов большими размерами.   Сравнение рачков из природных популяций с рачками, выращенными искусственно из цист, собранных на озере в тот же сезон, когда были исследованы природные популяции, показало, что артемия в естественных условиях имела более вытянутое, прогонистое тело, что, вероятно, связано не только с соленостью, но и с большей подвижностью рачков в естественных водоемах и характером питания.
 Биологическая характеристика артемий
В озере популяции артемий были представлены в основном самками.  Доля самцов, не превышала 3%.
 Летние генерации самок наряду с цистами производили тонкоскорлуповые яйца и науплиусов. В осенней генерации самки с науплиусами в яйцевом мешке отсутствовали, а с тонкоскорлуповыми яйцами встречались в два раза реже.
 В то же время плодовитость самок была в среднем на 40 % выше летних показателей.
  Размеры цист были в пределах от 0,20 до 0,30 мм.
 Диаметр тонкоскорлуповых яиц был в пределах от 0,19 до 0,22 мм. Масса сырой цисты составляла - 0,007-0,010 мг.
   Особенности динамики плотности популяций артемий в озере
  Появление артемий в озере начало мая а, взрослых особей во все периоды наблюдений  середина мая.
   Первый максимум численности цист наблюдался в апреле и вызван смывом береговых скоплений цист талыми водами и кладкой цист рачками первого поколения.
Также надлюдались каротковременные периоды кладки тонкостенных яиц.
2009 году (холодное лето) кладка тонкостенных яиц велась регулярно.
 Второй максимум наблюдался в сентябре и был самым мощный.
 В маловодном 2008 году образовалась заводь площадью 250 м.кв. плотность рапы в заводи составляла 1, 26 г.м кв температура 28 градусов акватория была обильно покрыта зелеными водорослями артемии откладывали высококачественную цисту на основной акватории озера преобладало живорождение.
  Проведя эксперимент в лабораторных условиях выяснили, что при повышении солености температуры и пониженным содержанием кислорода вылупляются высоко производимые цисты.
   Между показателями численности науплиусов и процентом выживаемости обнаружено что, чем больше науплиусов выклюнулось, тем меньше у них вероятность дожить до половозрелой стадии.
Для анализа влияния факторов среды на развитие артемий нами выделены следующие факторы.
1. соленость воды
2 наличие и виды корма
3. численность рачков артемий
4.  численность цист
  Температура является главным фактором сезонного развития артемий, вегетация которых ограничена интервалом от 5 до 40 градусов. Для анализа были использованы средние за сезон значения всех показателей.
  Анализ проводился в двух вариантах: по среднемноголетним данным и по всем имеющимся среднесезонным данным.
  Было установлено, что соленость оказывает положительное влияние на плотность популяций артемий (биомассу и численность рачков; численность цист, число цист и науплиусов в овисаке) и отрицательное – на число яиц в овисаке самок артемий.
    Доказано, что пополнение популяции происходит за счет живорождения. Отсутствие связи между удельным числом яиц в овисаке и численностью популяции вызывает сомнение в непосредственном участии яиц в пополнении популяции. Возможно, вылупление из яиц в естественной среде происходит не сразу, а через более длительные периоды.
Влияние солености воды на продукционные характеристики артемий
  В озере соленость воды оказывает влияние на все продукционные процессы. Однако действие солености неоднозначно. Разные диапазоны солености оказывают различное влияние на весь цикл развития артемий от цисты до взрослой особи. Поэтому была сделана попытка анализа реагирования отдельных параметров продуктивности артемий на соленость воды.
    Соленость и плодовитость рачков. В наших исследованиях все виды размножения зарегистрированы в пределах солености от 20 до 300 г/л. Анализ показал, что образование цист слабо связано с соленостью в пределах от 50 до 270 г/л. Удельное число цист, наоборот, максимально при солености ниже 50 г/л. В живорождении науплиусами четких закономерностей не обнаружено. При солености более 220 г/л науплиусы почти не встречались.
  Между соленостью воды, от 50 до 270 г/л благоприятна для образования цист, выше 220 г/л живорождение науплиусами почти не встречается.  Соленость и масса артемий.  Оптимальной соленость для массы артемий в озере лежит в пределах от 100 до 200 г/л.
  Соленость и численность цист. Соленость влеяет на количество и качество цист.
  При солености от 30 до 150 г/л с увеличением солености происходит увеличение числа цист, при солености от 150 до 180-250 г/л – наблюдается пик численности, при солености более 180-250 г/л между этими показателями количество цист уменьшается.
  Роль артемий в экосистеме соляного озера
  В озере артемия является основным потребителем взвешенного органического вещества, состоящего из водорослей и бактерий. Чрезвычайно большая фильтрационная способность артемий объясняет высокую прозрачность воды в артемиевых озерах.
 Экспериментальные исследования качества цист артемий
В результате  экспериментов по определению оптимальных параметров инкубации цист. Вылупления цист наблюдаются при использовании инкубационного раствора: 5 г/л NaCl температуре 21-23 градусов, длительности инкубации 30 часов.
Наиболее благоприятными условиями существования артемии является температура 20 – 25 градусов плотность 1,02 г/см куб
Также было выяснено следующее  
  Сезонная динамика общей численности рачков артемий характеризуется увеличением в апреле-июне и снижением в остальные месяцы относительно среднесезонных значений.   
  В целом за 5 лет исследований сезонное количество артемий в озере была в пределах от 1000 до 3000 штук/м2  и зависела от климатических условий и наличия фитопланктона.
 Фитопланктон исследовали в прибрежной и открытой частях озера.
В озере выявлены зеленые и синезеленые водоросли.
В течение вегетационного периода наи¬большее разнообразие водорослей в озере наблюдалось в апреле, июне и сентябре Весной и в начале лета это было связано, вероятно, с понижением общей ми¬нерализации воды (до 60 г/л) во время и после весеннего половодья, осенью – со сни¬жением температуры воды. В 2007 г. наиболь¬шее богатство водорослей в фитопланктоне озера  отмечено в июне, в 2008 г. – в апреле, так как весной 2008 г. таяние снега началось раньше и закончилось быстрее ввиду менее снежной зимы. В 2009 – 2010 г. весеннее половодье наблюдалось в более поздние сроки из-за многоснежной зимы. Поэтому и наибольшее разнообразие водорослей отме-чено позднее.
Отмече¬но, что повышенное содержание солей угне¬тает развитие водорослей. Численность и биомасса фитопланктона озере в период с апреля по ок¬тябрь 2007 г. изменялись в пределах 2,99– 4,04 г./м3  2008 г. – 0,2–4 г/м3 и 0,1–5 г/м3 соответственно. Наименьшая численность фи¬топланктона в 2010 г. зарегистрирована в сен¬тябре, наибольшая – в апреле, в 2007 г. – в мае и апреле соответственно. Выяснено что, временное снижение их концентрации во время весеннего поло¬водья привело к увеличению численности и биомассы водорослей, тогда как в наиболее жаркие и безводные летние месяцы и обилие фитопланктона резко сни¬жаются.
  К осени некоторые виды сине-зеленых выпадают из состава фитопланкто¬на. На смену им приходят зеленые водоросли.
Численность и биомасса фитопланктона существенно различаются на прибрежных и открытых участках озера – на последних количество фитопланктона значительно ни¬же.
  Синезеленые водоросли неохотно потребляются артемией, причиной чего могут быть как токсичность многих видов, так и крупные размеры нитчаток. Синезеленые водоросли фильтруются артемией только до начала "цветения” во¬доемов и почти полностью исключаются из пищевого рациона в период массового раз¬вития. То же касается и нитчатых зеле¬ных водорослей.
При недостатке корма у рачка снижается скорость роста и развития, сокращается ко¬личество продуцируемых яиц, нарушается ритм кладки. Оптимальная концентрация
полученная в лабораторных условиях норма корма первых трех дней жизни – 0,1 мг сухой массы на одну особь.
На динамику численности и биомассы зоо¬планктона оказывают влияние температура и общая минерализация воды. В целом в вегетационный период 2007 г. популяция рач¬ка развивалась в благоприятном температур¬ном режиме и удовлетворительном состоя¬нии водности и солености, но при некотором дефиците кормовых ресурсов. 2008, 2009 были не благоприятны. Для популяции рачка характерны значительные колебания численности вдоль по акватории озера и в отдельные годы. Наибольшая чис¬ленность характерна для прибрежной зоны.
Артемии избегает слоев и частей акватории озера с максимальной концентра¬цией водорослей. Это подтверждается данными в 2007 г., когда в мае при ми¬нимальной численности фитопланктона на¬блюдалась максимальная численность рачка артемии. При преимущественном развитии водорослей в прибрежных частях акватории озера рачок предпочитал открытые прост-ранства, где количество водорослей заметно ниже.
В 2007 г. первые науплиусы зафиксированы в начале мая. Высокая температура воды в мае способствовала быстрому дости¬жению половой зрелости рачка. Ос¬новным типом воспроизводства было живорождение. Массовое развитие продолжалось до начала июня. В середине июля 2007 зафикси¬рованы первые скопления цист в виде шлейфов толщи¬ной до 1–2см, которые были разбросаны по акватории озера. Пик численности взрослой ар-темии пришелся на август и сентябрь.
В 2008 г. озеро находилась в условиях пониженной водности и высокого прогрева воды. Наблюдались рост общей минерализации воды, появление отдельных пле¬сов и заливов. Общая минерализация достигла леталь¬ной для рачка концентрации 260 г/л. Мож¬но сделать вывод, что у рачка в 2008 г. наблюдалась явная депрессия популяции, что подтверждается минималь¬ными численностью. Летом в пе¬риод высокой минерализации воды отмеча¬лось массовое отмирание рачка.
  В первой декаде августа в прибрежной зоне наблюдались диапаузирующие яйца, но значительных скоплений на поверхности рапы и в виде прибрежных выбросов не отмечено.
     В 2009 г. с июня по сентябрь фиксируются летние тонкоскорлуповые яйца, количество которых постепенно снижается к поздней осени. Пред¬полагаем, что летние тонкоскорлуповые яйца рачка проходят диапаузу продолжитель-ностью 2–5 недель и обеспечивают сохран¬ность популяции при резко меняющихся ус¬ловиях среды обитания – снижении потенци¬ала кормовой базы, дефиците кислорода, со¬лености и др. Численность диапаузирующих цист увеличивалась к августу, но зна¬чение их было невелико.
Распределение диапаузирующих яиц по акватории озера было неравно-мерным.
Считаем что судить по 4 летним наблюдениям о состоянии экосистемы преждевременно так как годы наблюдений по своим климатическим условиям разительно отличались друг от друга.
2007 многоводье умеренная температура.
2008 маловодье высокая температура.
2009 многоводье холодное лето.
2010 многоводье холодное лето
Гидрологический режим водоема оказывает прямое влияние на состояние биоценоза, в том числе на численность рачка. Ха¬рактер водности увеличивает или уменьшает "жилую зону" вида, предопределяя тем его чис¬ленные характеристики.
Вследст¬вие уровенного спада  воды происходит ограничение в воспроизвод¬стве рачка, обусловленное недо¬статком пресной воды, необходимой для гидра¬тации зимних цист. По этой причине в периоды маловодья 2008 г в озере была малове¬роятна летняя генерация рачка и воспроизвод¬ство ограничивается весенним и летне-осенним поколениями. Наблюдалась несбалансированность между физиологически¬ми потребностями рачка и условиями сре¬ды, что привело к высокой вероятности про¬пуска воспроизводства. Что и вызвало резкое снижение численности рачка в 2009 году .    Уменьшение притока и усыхание озера сопровождается повышением общей концентрации солей. На этом фоне может произойти перестройка всей экосистемы озера, наступлением многолетней диапаузы в развитии артемии.
Хотя лабораторные исследования артемии  позволяют утверждать, что экстремаль¬ные по минерализованности условия среды не обязательно приводят к их гибели. Путем сту¬пенчатой акклимации нам удалось достигнуть повышение предела адаптации артемии. Кон¬центрации выше 290 г/л – летальные для артемии выращенной при концентрации 200 г/л – не могут быть таковыми для особей в растворах с постепенным повышением солености. При прочих равных условиях их можно считать пограничными, что не обязательно приводит к вырождению.
3.Данные, полученные в ходе реализации проекта
  На основе изучения годовой динамики плотности популяций артемий представлен жизненный цикл  артемий.
Установлены границы факторов среды, определяющих жизнедеятельность артемий.  Показано влияние солености воды на продуктивность артемий.
Исследованы  цисты, отложенные в разное время года.
Установлено, что количество  цист отложенных в весеннее  - летний период мало влияют на численность артемии.
Установлено что дефицит кислорода совместно с высокой температурой могут быть причиной формирования цист высокой продуктивности. На примере  образовавшийся заводи 2008 г
Установлены причины сезонной миграции артемии в водоеме.
Определены временные параметры заготовки фитопланктона.
Определены параметры продуктивности артемиии.
 Определены наиболее благоприятные составы солей для жизнедеятельности артемий.    Сделан расчет динамики численности  в период с 2007-2010 г. популяции артемии. Установлено что соленость воды определяет видовой состав и продуктивность артемии, влияет на морфометрические параметры рачков артемии.
 Показана важная роль артемий в очищении воды озера.
4.Практическая значимость.
Результаты наших  исследований могут использоваться в разработке  методов, заблаговременного прогноза численности артемии в водоемах, и определения общих запасов цист.
Выделин хитин из скорлупы цист и найдено его практическое применение в сельском хозяйстве.
Определенные нами параметры оптимальных условий для вылупления науплиусов из цист артемий могут использоваться в производстве живых кормов.
  Установлено высокопродуктивные запасы цист могут образовываться летом при высокой температуре и дефиците кислорода в воде. Осенние  запасы цист не зависят от численности рачков первого поколения. Оптимальная численность рачков – около 20 шт./л. Высокая численность рачков первой популяции не приводит к подрыву кормовой базы, а резкому снижению плотности популяции соответствует период цветения зеленых водорослей.
Промысел цист в осенний период является сдерживающим фактором высокой численности рачков первого поколения.
Разработаны следующие пособия:
«Инструкция по инкубации цист артемии»
«Artemia salina как обитатель морского аквариума»