Экологический анализ прудов Кикнурского района

2







Содержание



Введение

1. Мониторинг здоровья среды по стабильности развития организмов и интегральной и комплексной оценке качества воды по химическим показателям (обзор литературы)

2. Материалы, методы и объекты исследования

3. Физико-географическая характеристика района исследования

4. Результаты исследования

4.1 Гидробиологическая характеристика прудов Кикнурского района

4.2 Морфометрические показатели карася золотого

4.3 Оценка стабильности развития карася золотого

4.4 Интегральная и комплексная оценка качества воды по химическим показателям

Выводы

Рекомендации

Литература

Приложения




Введение



У каждого человека имеется любимое занятие. Рыбалка – одно из распространённых увлечений населения Кикнурского района. В выходные дни многие спешат с удочками на водоёмы, не задумываясь об экологическом состоянии водного источника. Чистота водоёма оказывает большое влияние на живые организмы и здоровье человека. Экологическое состояние водных источников можно оценить по организмам биоиндикаторам, макрозообентосу, методом автографии на фотобумаге и т.д. В последнее время появляются новые методики, предложенные современными авторами, расширяющие возможности изучения данной проблемы.

Цель нашей работы: оценить экологическое состояние прудов Кикнурского района Кировской области, используя различные методы.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

Дать гидробиологическую характеристику исследуемых прудов.

Изучить морфометрические показатели и дать оценку стабильности развития карася золотого, сделать выводы о чистоте воды

Провести химический анализ воды и сравнить его результаты с данными, полученными на основе оценки стабильности развития карася золотого.

Проанализировать, по какому морфометрическому показателю чаще всего происходит асимметрия.

Сделать вывод об экологическом состоянии исследуемых прудов и дать рекомендации по улучшению качества вод.






1. Мониторинг здоровья среды по стабильности развития организмов и интегральной и комплексной оценке качества воды по химическим показателям (обзор литературы)



Стабильность развития, как способность организма к развитию без нарушений и ошибок, является чувствительным индикатором состояния природных популяций. В связи с ограниченным числом видов, которые могут быть проанализированы, желателен выбор объектов, находящихся на вершине пищевой цепи. Сбор данных на выбранных модельных площадках, за исключением специальных задач, должен производиться один раз в год (Захаров, 1987).

Для оценки стабильности развития необходимо получение данных по определенным морфологическим признакам. Можно использовать качественные и количественные признаки, включая меристические (счетные) и пластические (изменяемые) признаки. Выборка с модельной площадки должны составлять порядка 20 особей (Захаров, 1987). Половые и возрастные различия по стабильности развития обычно отсутствуют, оценка стабильности развития по каждому признаку сводится к оценке асимметрии. На практике это означает учет различий в значениях признака слева и справа. Популяционная оценка выражается средней арифметической этой величены (Захаров, 1987). Статистическая значимость различий между выборками определяется по t-критерию Стьюдента (Ашихмина, 2000).

Неизменность величины показателя стабильности развития в серии выборок, взятых из одной точки в течение ряда лет, свидетельствует о поддержании состояния организма примерно на одном уровне. Наличие различий между выборками говорит об изменении ситуации. Характеристика уровня, на котором стабилизировалось состояние исследуемых популяций, возможно путем использования системы балльной оценки стабильности развития, где низкие значения интегрального показателя стабильности развития соответствуют первому баллу, наиболее высокие – пятому баллу (Захаров, 1987).



Пятибалльная шкала оценки отклонений состояния организма от условной нормы по величине интегрального показателя стабильности развития для рыб

Балл

Величина показателя стабильности развития.

Степень загрязнения

I

II

III

IV

V

< 0,30

0,30 – 0,34

0,35 – 0,39

0,40 – 0,44

> 0,44

Чистый

Относительно чистый

Слабое загрязнение

Сильное загрязнение

Критическое состояние



В работе используется также интегральная и комплексная оценка качества воды по химическим показателям.

Каждый из показателей качества воды в отдельности хотя и несет информацию о её составе, все же не может служить единственной мерой качества воды, т.к. не позволяет судить о значениях других показателей. При наличии результатов по нескольким оцениваемым показателям, может быть рассчитана сумма приведенных концентраций компонентов, т.е. отношение их фактических концентраций к ПДК (правило суммации). Критерием качества воды при использовании правила суммации является выполнение неравенства:







Сфi и ПДКi – фактическая концентрация в воде и ПДК для i-ого компонента (Муравьев, 2004).

При наличии результатов анализа можно определять классы качества воды, которые являются интегральной характеристикой загрязненности поверхностных вод. Классы качества определяются по индексу загрязненности воды (ИЗВ), который рассчитывается как сумма приведенных к ПДК фактических значений 4 показателей качества воды по формуле:







где Сi – среднее значение определяемого показателя, ПДКi – предельно допустимая концентрация для данного загрязняющего вещества, 4 – число показателей, берущихся для расчета (Муравьев, 2004). Значение ИЗВ рассчитывают для каждого пункта отбора проб.



Характеристики интегральной оценки качества воды

ИЗВ

Класс качества воды

Оценка качества (характеристика) воды

Менее и равно 0,2

I

Очень чистые

0,2 – 1 

II

Чистые

1 – 2 

III

Умеренно загрязненные

2 – 4 

IV

Загрязненные

4 – 6 

V

Грязные

6 – 10 

VI

Очень грязные

Свыше 10

VII

Чрезвычайно грязные




2. Материалы, методы и объекты исследования



Для исследования было выбрано пять прудов на территории Кикнурского района. Потняковский пруд расположен около села Потняк. Калёнский пруд расположен на реке Урма. Падашевский пруд находится недалеко от реки Ваштранга. Кокшагский пруд расположен в верховье реки Большая Кокшага. Леспромхозовский пруд находится на окраине Кикнура (Приложение 1).

В качестве объекта исследования стабильности развития был выбран широко распространенный вид – карась золотой (Carassius carassius). Для получения данных по морфометрическим показателям использовали методы, предложенные Захаровым В.М. (1987). Мы измеряли массу, длину, ширину и толщину карася золотого. Массу измеряли с помощью учебных весов. Длину и ширину с помощью измерительной линейки. Толщину рыбы измеряли с помощью штангенциркуля.

Для анализа были использованы только рыбы одного возраста за исключением старых и молодых экземпляров. Из одного пруда брали по 20 экземпляров. У каждого карася золотого снимали меристические показатели по пяти параметрам с правой и с левой стороны экземпляра.

1 - число чешуй в боковой линии;

2 - число чешуй боковой линии, прободённых сенсорными канальцами;

3 - число лучей в грудных плавниках,

4 - число лучей в брюшных плавниках,

5 - число жаберных тычинок на первой жаберной дуге.

Полученные результаты подвергались статистической обработке.

Для оценки качества воды по химическим показателям, мы измеряли в каждом водоеме концентрацию нитритов (NO2), нитратов (NO3), фосфатов (PO43), аммония (NH4+) по общепринятым методикам (Ашихмина, 2000).


3. Физико-географическая характеристика района исследования



Кикнурский район находится на юго-западе Кировской области.

Рельеф района исследований представлен всхолмленной слабоувалистой Ярано-Кокшагской равниной. Климат – умеренно-континентальный, с холодной, многоснежной зимой и сравнительно прохладным, а в некоторые годы жарким, коротким летом. Почвы дерново-среднеподзолистые, суглинистые и супесчаные. Кикнурский район расположен в подзоне южной тайги с одинаковым развитием хвойных и широколиственных пород.

Гидрографическая сеть района представлена рекой Большая Кокшага с притоками, относящимися к бассейну реки Волга. Общая площадь водосборного бассейна реки Большая Кокшага в пределах Кикнурского района составляет 2400 км2 . Средняя температура воды в летний период 18-19С (по данным Кикнурского Земельного комитета). Локальное значение для водного хозяйства района имеют пруды. Всего в районе около 20 прудов.

В водоемах обитает значительное количество рыб: окунь (Perca fluviatilis), щука (Esox lucius), линь (Tinca tinca), карась золотой (Carassius carassius) и карась серебряный (Carassius auratus), плотва (Rutilus rutilus), уклея (Alburnus alburnus). Также обитателями водоемов являются ценные пушные звери – бобр (Castor fiber), ондатра (Ondatra zibethicus).

Охрана рыбных запасов, воспроизводство и регулирование рыболовства осуществляется Кировской инспекцией рыбоохраны. Прудовое хозяйство района развито слабо, искусственное разведение рыб отсутствует. В районе интенсивно ведется любительское рыболовство.




4. Результаты исследования



4.1 Гидробиологическая характеристика прудов Кикнурского района



Исследовано пять прудов на территории Кикнурского района. Гидробиологическая характеристика прудов представлена в Приложении 2.

Данные водоемы относятся к стоячим и имеют илистый грунт. Среди видов древесной растительности мы отмечаем присутствие березы повислой (Betula pendula), ивы козьей (Salix caprea) и ольхи серой (Alnus incana). Из травянистой растительности имеется на Кокшагском пруду нивяник обыкновенный (Leucanthemum vulgare), таволга вязолистная (Filipendula ulmaria), рогоз широколистный (Typha latifolia), хвощ приречный (Equisetum fluviatile), осока заячья (Carex leporina).

Видовой состав рыб исследуемых водоемов сходен. Присутствуют карась золотой (Carassius carassius), плотва (Rutilus rutilus), линь (Tinca tinca), щука (Esox lucius), карась серебряный (Carassius auratus), уклея (Alburnus alburnus), окунь (Perca fluviatilis).

В рассматриваемых прудах различна интенсивность антропогенной нагрузки. В Потняковском и Каленском прудах производят средний вылов рыбы, вода и берега загрязнены минимально. В Падашевском пруду минимальный вылов рыбы и минимальное загрязнение берегов и воды. В Кокшагском пруду происходит максимальный вылов рыбы сетями, и он имеет среднюю загрязненность воды и берегов. Леспромхозовский пруд является самым грязным, т.к. находится на территории предприятия.

Изучая гидробиологическую характеристику, мы рассматривали физические показатели водных источников. Освещенность всех прудов хорошая. Запах, в основном, гнилостный. Прозрачность варьируется от 0,4 м в Леспромхозовском до 1,8 м в Падашевском пруду. Цветность воды – от голубовато-зеленого до коричневого.



4.2 Морфометрические показатели карася золотого



Оценивая стабильность развития карася золотого сравнивались морфометрические показатели. Для рыб, взятых с одного пруда, по каждому показателю высчитывали среднее значение и его погрешность (Приложение 3).

Масса исследуемых рыб изменялась в пределах от 39 до 49 г. Согласно методике оценку стабильности развития можно проводить не учитывая половые, возрастные и весовые различия, так как меристические (счетные) признаки видны при рождении особи. Средняя длина особей равна 129 мм в Потняковском пруду, 139 мм в Калёнском, 137 мм в Падашевском, 138 в Кокшагском, 136 мм в Леспромхозовском. Ширина особей колебалась в пределах от 38 мм до 57 мм. Средняя толщина карася золотого – 16 мм.

Таким образом, после проведенных исследований мы отмечаем, что морфометрические показатели отдельно взятых для исследований особей практически сходны и не имеют значительных различий.



4.3 Оценка стабильности развития карася золотого



Оценка стабильности развития карася золотого проводилась путем расчета средней частоты асимметричного проявления на признак. Результаты её приведены в Приложении 4.

После проведения статистической обработки мы определили, что данный показатель в Потняковском пруду равен 0,24, это I балл экологического состояния, т.е. пруд является чистым.

В Калёнском пруду средняя частота асимметричного проявления на признак равна 0,31; это входит в пределы варьирования величины показателя стабильности развития 0,30-0,34 и соответствует II баллу экологического состояния, т.е. по степени загрязнения пруд является относительно чистым. 0,23 - средняя частота асимметричного проявления на признак в Падашевском пруду, что соответствует I баллу, значит пруд является чистым. В Кокшагском пруду данный показатель равен 0,35 – III балл экологического состояния, т.е по степени загрязнения пруд относится к слабо загрязненным. Леспромхозовский пруд является самым грязным из исследованных прудов, т.к. показатель стабильности развития равен 0,4; это соответствует IV баллу, что характеризует пруд как сильно загрязненный.



4.4 Интегральная и комплексная оценка качества воды по химическим показателям



Химическая оценка качества воды в исследуемых водоёмах проводилась на школьной переносной химической лаборатории «Аква-тест». Мы исследовали концентрацию нитритов (NO2), нитратов (NO3), фосфатов (PO43) и ионов аммония (NH4+). После сравнения её с ПДК вычисляли индекс загрязнения воды и сделали вывод о классе качества воды (Приложение 5). Установили, что самыми чистыми являются Потняковский и Падашевский пруды, Леспромхозовский пруд, находящийся на территории промышленного предприятия, - умеренно загрязненным.

Сравнивая показатели чистоты воды, полученные в результате применения двух методов, мы получили практически одинаковые результаты. Потняковский и Падашевский пруды являются чистыми, т.е. имеют, как по стабильности развития карася золотого, так и по оценке качества воды по химическим показателям, первый балл экологического состояния. Леспромхозовский пруд по обоим методикам является самым загрязненным из исследуемых прудов.

В ходе работы по методике оценки стабильности развития организмов выявлен морфометрический показатель, дающий наибольшую асимметрию, - число тычинок на первой жаберной дуге.




Выводы



На территории района исследовано 5 искусственных водоёмов. Их параметры различны, т.к. они подвержены различной степени влиянию хозяйственной деятельности.

Изучены морфометрические показатели и сделана оценка стабильности развития карася золотого по 20 экземплярам из каждого водоёма. На основе анализа этих показателей сделан вывод о чистоте воды.

Проведен химический анализ воды в изученных водоёмах и на его основе оценена чистота воды. Результаты химанализа сравнивали с оценкой чистоты воды на основе стабильности развития карася золотого. Результаты двух анализов дали сходные показатели.

Морфометрический показатель, дающий наибольшую асимметрию, - число тычинок на первой жаберной дуге.

Определено экологическое состояние пяти водоёмов и разработаны рекомендации по улучшению качества воды в них.




Рекомендации



Флора и фауна исследуемых прудов являются типичными для подобных водоемов. Так как данные водоемы являются пристанищем для водоплавающих птиц, питьевой и кормовой базой для животных, жилищем для рыб и местом отдыха людей, то они нуждаются в охране и защите. Для этого предлагаются эффективные и реалистичные меры по улучшению состояния прудов:

Совместными усилиями рыбаков и местного населения очистить пруды и их берега от мусора

Создать специально отведенную и оборудованную территорию для отдыхающих

Предложить рыбакам уменьшить вылов рыбы сетями и «мордами».

Перенести место выпаса скота на другое пригодное место




Литература



Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг. – М.: Агар, 2000 – 385 с

Асланди К.Б., Шавкин В.И. Рыбы пресных вод: карманный определитель. – М.: Рольф, 1999 – 278 с

Захаров В.М. Ассиметрия животных – М.: Наука, 1987 – 161 с

Муравьёв А.Г. Руководство по определению показателей воды полевыми методами. 3 изд., доп. и перераб. – С-Пб.: Крисмас, 2004. – 248 с

Новиков В.С., Губанов И.А. Школьный атлас-определитель высших растений. – М.: Просвещение, 1985 – 239 с

Удачливый рыболов / Под ред. П.В.Ивлева – Горький: Волго-Вятское кн. изд., 1973 – 163 с





Приложение 1

Гидробиологическая характеристика прудов Кикнурского района



Признаки

Потняковский пруд

Каленский пруд

Падашевский пруд

Кокшагский пруд

Леспромхозовский пруд

1

2

3

4

5

6

1. Географическое положение

Кировская область Кикнурский район с.Потняк

Кировская область Кикнурский район дер.Калёнки

Кировская область Кикнурский район дер.Падашево

Кировская область Кикнурский район с.Кокшага

Кировская область Кикнурский район п.Кикнур, территория ФГУП «Леспромхоз»

2. Размеры

Длина – 1000 м Ширина – 100 м

Длина – 1000 м Ширина – 100 м

Длина – 800 м Ширина – 150 м

Длина – 1000 м Ширина – 120 м

Длина – 50 м Ширина – 50 м

3. Тип пруда

Стоячий

Стоячий

Стоячий

Стоячий

Стоячий

4. Тип и особенности грунта

Илистый

Илистый

Илисто-песчаный

Илисто-песчаный

Илистый

5. Тип прибрежной растительности а) древесная 

 а) отсутствует 

 а) берёза повислая, ива козья 

 а) ольха серая, ива козья 

 а) береза повислая, ольха серая, ива козья, ель обыкновенная

 а) отсутствует 

б) травянистая

б) рогоз широколистный, незабудка болотная, поле многолетних трав

б) осока заячья, хвощ приречный, незабудка болотная

б) таволга вязолистная, хвощ приречный, рогоз широколистный

б) нивяник обыкновенный, таволга вязолистная, рогоз широколистный 

б) рогоз широколистный, крапива двудомная, чистотел большой, лопух большой, малина обыкновенная

6. Видовой состав рыб

Карась золотой, карась серебряный

Линь, щука, окунь, карась золотой, карась серебряный, плотва, уклея

Карась золотой, окунь, щука, плотва, уклея

Линь, щука, плотва, уклея, карась золотой, карась серебряный, окунь

Карась золотой, линь, карась серебряный

7. Внешняя деятельность человека

Грунтовая дорога, поле сельхоз-предприятия

Вылов рыбы сетями, грунтовая дорога

Грунтовая дорога, вылов рыбы сетями

Наличие хоз.построек на расстоянии 100 м от пруда; вылов рыбы сетями; дорога, проходящая через пруд

Водоем находится на территории промышленного предприятия

8. Физические показатели а) цветность

 темножелтый

 желтоватый

 голубовато-зелёный

 бледножелтый

 желто-коричневый

б) запах и интенсивность

землистый, слабый

гнилостный, слабый

отсутствует

гнилостный, слабый

гнилостный, заметный

в) прозрачность

0,8 м

0,7 м

1,8 м

1,2 м

0,4 м

г) освещенность

хорошая

хорошая

хорошая

хорошая

хорошая

9. Химические показатели а) рН

 6,5

 6,5

 6,7

 6,8

 6,8

б) NO2 (нитриты), мг/л

 0,02

 0,02

 0,02

 0,02

0,1

в) NO3 (нитраты), мг/л

5

10

10

25

25

г) PO4 (фосфаты), мг/л

0,5

0,5

0,5

0,7

1,2

д) NH4 (аммониты), м/л

0,2

0,7

 0,05

0,2

1,0

е) жесткость

седне-твердая

мягкая

средне-твердая

мягкая

мягкая





Приложение 2

Средние значения морфометрических показателей карася золотого



Признаки

Пруды

Масса, г

Длина, мм

Ширина, мм

Толщина, мм

Потняковский пруд

39,30  0,94

123,85  2,34

38,05  0,85

16,5  0,52

Калёнский пруд

49,55  1,06

139,25  2,45

57,85  1,84

16,15  0,74

Падашевский пруд

47,90  2,08

137,70  2,61

54,05  1,75

16,20  0,69

Кокшагский пруд

47,40  1,89

138,80  2,73

51,40  1,56

16,30  0,82

Леспромхозовский пруд

47,15  1,19

136,25  2,45

50,00  2,03

16,10  0,61




Приложение 3

Оценка стабильности развития карася золотого в исследуемых водоемах



Пруд



Показатель

Потняковский пруд

Калёнский пруд

Падашевский пруд

Кокшагский пруд

Леспромхозовский пруд

Средняя частота ассиметричного проявления на признак

0,24  0,07

0,31  0,10

0,23  0,09

0,35  0,11

0,40  0,10

Величина показателя стабильности развития

< 0,30

0,30–0,34

< 0,30

0,35–0,39

0,40–0,44

Балл состояния

I

II

I

III

IV

Степень загрязнения

чистый

относительно чистый

чистый

слабое загрязнение

сильное загрязнение




Приложение 4

Интегральная и комплексная оценка качества воды по химическим показателям в исследуемых водоёмах



Пруд



Показатель

Потняковский пруд

Калёнский пруд

Падашевский пруд

Кокшагский пруд

Леспромхозовский пруд

Фактическая концентрация в воде NO2, мг/л

0,02

0,02

0,02

0,02

0,30

ПДК NO2, мг/л

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

Фактическая концентрация в воде NO3, мг/л

5

10

10

25

50

ПДК NO3, мг/л

45

45

45

45

45

Фактическая концентрация в воде PO43, мг/л

0,5

0,5

0,5

0,7

1,2

ПДК PO43, мг/л

3,50

3,54

3,50

3,50

3,50

Фактическая концентрация в воде NH4+, мг/л

0,20

0,70

0,05

0,20

3,00

ПДК NH4+, мг/л

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

Индекс загрязнения воды

0,13

0,21

0,15

0,22

1,41

Класс качества воды

I

II

I

II

III

Оценка качества воды

очень чистый

чистый

очень чистый

чистый

умеренно загрязненный