Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Могилевский государственный университет имени А. А. Кулешова»

Дипломная работа по специальности 1-31 01 01

«Биология» (н.п.д.)

Трофический статус святого озера

Могилёв 2015



РЕФЕРАТ

Трофический статус Святого озера

Ключевые слова: трофность, сапробность, прозрачность, цветность, температура, гидробионты, эвтрофикация.

Основная часть дипломной работы: объектом и предметом исследования является вода Святого озера, ее физические (температура, прозрачность, цветность) показатели и значение индекса Майера.

Целью данного исследования стало изучение трофического статуса Святого озера.

В процессе работы определялась трофность водоема, степень сапробности и физические показатели воды данного озера.

В ходе выполнения дипломной работы был использован метод биоиндикации, который включал в себя определение индекса Майера. Отбирались пробы воды и гидробионтов; производились замеры температуры, прозрачности и цветности.

Результатом работы является то, что Святое озеро следует относить к категории гипертрофных озер. Это значит, что озеро находится на стадии преобразования в болото. По степени сапробности водоем относиться к бета-мезасапробным, содержит большое количество органических загрязнителей, это благоприятно сказывается на развитии растительности. Озеро является сильно загрязненным водоемом. Имеет среднюю степень эвтрофикации, что ведет к активному развитию гидробионтов, образованию большого количества биомассы, и ухудшению физических показателей воды данного водоема.

Актуальность исследования. В настоящее время проблема загрязнения водных объектов является наиболее актуальной.

Одно из важных явлений связанных с загрязнением воды - эвтрофикация. До появления человека цикл старения водных объектов был нормализован и занимал достаточно большой промежуток времени, с воздействием же негативных факторов, водные системы проходят процесс старения за десятки лет и становятся «мертвыми».



ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Обзор литературных источников

1.1 Трофность, как основной показатель загрязненности водоемов

1.2 Биоиндикация как метод исследования состояния водоемов. Сапробность

1.3 Макрозообентос как показатель состояния водной системы

1.4 Определение трофности водоема

1.5 Водоемы со стоячей водой их классификация

1.6 Физические показатели оценки водоема

1.6.1 Температурный режим водоемов

1.6.2 Цветность воды в озере

1.6.3 Прозрачность воды в озере

Глава 2. Предмет и методы исследования

2.1 Методы определения трофности воды

2.2 Методы определение сапробности

Глава 3. Результаты исследований

3.1 Определение показателей прозрачности

3.2 Определение температурного режима

3.3 Определение цветности воды

3.4 Определение сапробности

Заключение

Список использованной литературы

Приложения



ВВЕДЕНИЕ

Озеро - водоем, занимающий естественное углубление на земной поверхности. Озера образуются в понижениях рельефа при накоплении в них атмосферной воды или выходе на поверхность подземных вод.

Вместе с тем, озеро - это экосистема, в которой каждый ее компонент - живой и неживой природы - занимает вполне определенное место, выполняет определенные функции и тем самым определяет устойчивость системы в течение определенного времени.

В классификации озер по типам образования котловин имеется группа искусственно созданных озер. К этой группе озер относятся пруды.

В то же время для гидрологов пруд - это искусственный водоем площадью менее 1 кв. км, а озеро - существенно больший естественный водоем с замедленным водообменом.

Гидробиологи (специалисты, исследующие жизнь пресных и океанических вод во всех ее проявлениях) главным признаком, отличающим пруд от озера, считают естественную освещенность дна, играющую важную роль в формировании биологической структуры водного тела. Прудом однозначно считается водоем, все дно которого освещается солнцем, пелагиаль - толща воды как среда обитания пелагических организмов (планктон, нектон) - в нем отсутствует. Озеро же, согласно классификации, принятой в гидробиологии, - это полноценный водоем, то есть озеро - настолько глубокий водоем, что некоторых участков его дна никогда не касается солнечный свет. Питание чаще всего смешанное: грунтовое (из подземных родников) и поверхностное (с впадающими ручьями и реками). Обычно, чем больше по площади озеро, тем большую роль играет поверхностное питание и меньшую - грунтовое. Все мягкие грунты в крупных озерах смываются на большую глубину и образуют илистую подушку на дне, нарастающую со временем. Все озера постепенно заполняются грунтом и органикой; малые озера живут сотни и тысячи лет, крупные - иногда и миллионы лет. Свежепоявившиеся озера имеют минеральное дно (из песка и камней), очень бедны любой органикой и богаты кислородом. трофность биоиндикация стоячий вода

Озера регулируют речной сток, изменяют минерализацию и солевой состав поступающих вод, оказываю влияние на формирование микроклимата территории, участвую в формировании рельефа, воздействуют на грунтовые воды, являются средой обитания для многих водных организмов. Озеро представляет собой экосистему, все составные части которой взаимосвязаны между собой и образуют единое целое. Озера изменяются в течение времени и изменяют окружающие их ландшафты. Для того чтобы прогнозировать изменения, которые могут происходить на прилегающей к озеру территории, необходимо изучать сам водоем.

Цель исследования: изучение трофического статуса Святого озера.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. изучить физические свойства воды данного водоема;

2. определить степень трофности водоема;

3. определить степень сапробности водоема.

Предметом изучения является вода Святого озера.

Объект исследования: физические показатели воды: температура, прозрачность, цветность; сапробность.



ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.1 Трофность, как основной показатель загрязненности водоемов

Озеро является одним из компонентов природных комплексов Земли. Главным из показателей загрязненности различных водоемов, считается определение его трофтонсти. Трофность - это и первичная биопродукция (т.е. органика, производимая на нижнем этаже водной экологической пирамиды), и общее содержание органики биогенного происхождения [1, 2].

Первые биологические классификации относятся к 1920-1930 гг. Классификация Тинеманна-Науманна построена с учетом зональных и азональных признаков, получила в свое время широкое признание и оказала влияние на современную лимнологию. В основе выделенных типов озер лежит понятие трофности [7, 6].

Разделяют все озера на дистрофные, эвтрофные и олиготрофные. К дистрофным относятся неглубокие, бедные азотом и фосфором водоемы с кислой реакцией воды и значительным содержанием гуминовых веществ. Эти особенности затрудняют развитие фитопланктона, а следовательно, резко снижают продуктивность. Такие водоемы характерны для тундровой и лесной природных зон. Эвтрофные, чаще всего неглубокие, с богатым минеральным питанием озера отличаются оптимальными условиями для развития планктонных организмов и относятся к высококормным и распространены они главным образом в лесной и лесостепной зонах умеренного пояса. Наконец, олиготрофные озера с холодной прозрачной водой и слабым развитием планктона наиболее типичны для высокогорных областей. К этому же типу относятся наиболее крупные глубокие озера лесной зоны. Классификация А. Тинеманна и Э. Науманна неоднократно подвергалась критике со стороны лимнологов, так как не полностью учитывала комплекс физико-географических условий как самих озерных водоемов, так и их водосборов, не выявляла динамику явлений, обусловливающих развитие озер ледниковых ландшафтов от олиготрофии через эвтрофию к дистрофии, и к тому же не является универсальной [8].

Бесспорно, прав Л.Л. Россолимо, который писал, что эта типизация, будучи разработанной первоначально для европейских озер, расположенных в области распространения четвертичных оледенений, не всегда применима к озерам других областей и широт. Кроме того, продукционно-биологическая типология, естественно, не охватывает озера, в которых преобладают процессы химического превращения и накопления минеральных солей и т.д. [10, 13].

В настоящее время в основу подобной типизации озёр положено не только определение уровня биологической продуктивности водоёмов, но и соотношения продукционных и деструкционных процессов, которые можно выразить количественно. В биологической классификации Винберг при выделении типов озер по понятию «трофность» придает большое значение. Основой его классификации является количество первичной продукции, которая составляет первое звено биотического баланса водоема. Вместе с тем автор неоднократно подчеркивает роль климатического и морфометрического факторов при выделении типов озер и разделяет озера по величине первичной продукции на четыре класса: 1) наиболее высокопродуктивные (политрофные) озера, валовая первичная продукция фитопланктона которых в летний период составляет 7,5-10 г О₂/м² в сутки, или 2500 - З500'ккал/м² в год; 2) относительно мелководные гомотермныеэвтрофные озера, расположенные среди культурных ландшафтов, с высокими величинами валовой первичной продукции фитопланктона - 2,5 - 7,5 г О₂/м² в сутки, или 1000 - 2500 ккал/м² в год; 3) мезотрофные и вторично олиготрофные озера с высокой прозрачностью воды и значительными глубинами, с колебанием валовой первичной продукции фитопланктона в значительных пределах - от 1 до 7,5 г О₂/м² в сутки, или примерно 300-2500 ккал/м² в год; 4) малопродуктивные озера, к которым относятся мелководные дистрофиые озера с низкой активной реакцией (рН<7), а также глубокие прозрачные первично олиготрофные озера. Последние имеют очень низкий показатель первичной продукции - 0,5-1 г О₂/м² в сутки, или менее 300 ккал/м² в год [2, 4].

Все последующие шкалы отличаются от выше приведённой лишь незначительно.

Трофический статус водоемов нередко оценивается и по состоянию фитопланктона. Действительно, между биогенной нагрузкой и количественным развитием фитопланктона (его продукцией, биомассой, содержанием хлорофилла в воде) для большинства исследованных озер и водохранилищ найдена прямая связь. Однако, связь эта нарушается в водоемах, сильно зарастающих погруженными макрофитами, в так называемых “макрофитных” экосистемах, где основными продуцентами являются высшие растения. Трофический тип водоема определяется показателями физической, химической и биологической природы. Оценка трофического статуса водоёма, как правило, базируется на количественных зависимостях показателей биологической продуктивности вод от содержания в них элементов минерального питания (азота и фосфора), обеспеченность которыми оказывает определяющее влияние на развитие и фотосинтез фитопланктона [15,16].

1.2 Биоиндикация как метод исследования состояния водоемов. Сапробность

Гидробиологический контроль качества воды - важнейшая составная часть экологического мониторинга поверхностных вод. Важным компонентом гидробиологического контроля является биоиндикация (биодиагностика) - оценка качества воды, уровня и характера загрязнённости водоема по растительному и животному населению водоемов [17].

Преимуществом биоиндикационных методов перед другими является то, что, во-первых, они не требуют никаких специальных углубленных знаний и дорогостоящего оборудования, во-вторых, с помощью гидробиологических методов можно получить довольно быстро точные результаты, так как животные и растения чутко реагируют на загрязнение окружающей среды. При биоиндикации изменения биологической системы всегда зависят как от антропогенных, так и от природных факторов среды.

По мере возрастания антропогенной загрязненности водоемов увеличивались и усилия по исследованию этого явления. Появилась потребность в более или менее универсальном показателе загрязнения - причем таком, который поддавался бы относительно простой оценке и при этом имел бы прогностическую ценность - то есть отражал реальное качество воды и пригодность ее для различных хозяйственных целей. Ни один химический показатель не годится для этой цели, поскольку загрязнители воды весьма многообразны, и химические реакции на них в водоемах также нелинейны. Наиболее корректный химический показатель - содержание в воде растворенного кислорода. Большинство загрязнителей воды имеют органическую природу, в водоемах они подвергаются разложению микроорганизмами, при этом быстро расходуется кислород (вплоть до его полного исчерпания в воде). Однако, на практике измерять содержание кислорода очень неудобно, главным образом в силу высокой изменчивости этого показателя (он зависит от времени суток и многих других факторов).

Наиболее практичный критерий предложили биологи, показавшие, что водные организмы, как правило, реагируют на уровень загрязнения в целом, независимо от конкретных источников загрязнения. Уже в 1908-1909 гг. Кольквитц и Марссон разделили ряд изученных ими гидробионтов по степени чувствительности к загрязнению, а сами водоемы - на классы загрязненности, соответствующие определенным группам обитателей. Сама мера загрязнения (и мера чувствительности гидробионта к нему) получила название сапробности

Биологический смысл понятия сапробности заключается примерно в следующем. При нарастании органического загрязнения водоема в толще воды, а особенно на дне параллельно возрастает содержание мертвого органического вещества (как правило, легко разлагаемого) и понижается содержание кислорода (именно из-за гниения органики); то есть сдвигается органико-кислородный баланс. Сапробность и есть мера этого баланса [23, 24].

В данной работе очень важно знать, какие живые организмы называются сапробными и что такое сапробность. Сапробные организмы - это животные и растения, которые обитают в водоемах загрязненных органическими веществами. Сапробность озера - это степень его загрязнения [25].

Английские ученые Р. Кольквитц и М. Марссон по степени загрязненности вод органическими веществами классифицируют водоемы на:

*полисапробные - органических веществ много, кислорода нет; происходит расщепление белков и углеводов;

*мезосапробные - неразложившиеся белки отсутствуют, зато присутствуют сероводород, диоксид углерода и кислород, так как происходит минерализация органических веществ;

альфа-мезосапробные - вода умеренно загрязнена органическими веществами, есть аммиак и аминосоединения, кислорода мало;

бета-мезосапробные - органических загрязнителей мало; кроме аммиака, есть продукты его окисления (азотная и азотистая кислоты), много кислорода;

*олигосапробные - практически нет растворенных органических веществ, кислорода много, вода чистая [19].

Предложенная концепция сапробности стала основой для биоиндикации - оценки качеств (и загрязнения) воды и водоемов (главным образом пресных) в целом по составу обитающих там организмов.

Особенно часто для биоиндикации применяются индексы, учитывающие

присутствие, обилие и соотношение представителей макрозообентоса.

Среди биоиндикационных методов определения сапробности водоемов

широко применяется также метод Майера.

Данная методика подходит для любых типов водоемов. Она более простая и имеет большое преимущество -- в ней не надо определять беспозвоночных с точностью до вида. Метод основан на том, что различные группы водных беспозвоночных приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности. При этом организмы-индикаторы относят к одному из трех разделов, представленных в (таблице 1.1).

Таблица 1.1 Индикаторные группы беспозвоночных животных

Обитатели чистых вод, Х	Организмы средней чувствительности, Y	Обитатели загрязненных водоемов, Z
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски	Бокоплав Речной рак Личинки стрекоз Личинки комаров-долгоножек Моллюски-катушки, моллюски-живородки	Личинки комаров-звонцов Пиявки Водяной ослик Прудовики Личинки мошки Малощетинковые черви

Чтобы рассчитать суммарное значение нужно отметить, какие из приведенных в (таблице 1.1) групп организмов были обнаружены в пробах. По значению суммы S (в баллах) индикаторных групп животных, оценивают степень загрязненности водоема таблица 1.2.

Таблица 1.2 Значение индекса Майера

Значение суммы,S	Класс качества воды	Сапробность водоема
>22	1 класс	олигосапробный
17-21	2 класс	олигосапробный
11-16	3 класс	бета-мезосапробный
<11	4-5 класс	альфа-мезосапробный или полисапробный



* более 22 баллов -- водоем чистый и имеет 1 класс качества;

* 17-21 баллов -- 2 класс качества;

* 11-16 баллов -- умеренная загрязненность водоема, 3 класс качества;

* менее 11 -- водоем грязный, 4 -5 класс качества [21].

Так же при помощи индекса Майера можно определить классы качества воды, всего их выделяют пять:

1 класс - экологически полноценные, могут использоваться для питья, рекреации, рыбоводства и орошения.

2 класс - экологически полноценные, имеют питьевое значение, могут

использоваться для рекреации, рыбоводства и орошения.

3 класс - экологически полноценные, могут использоваться для питья с предварительной очисткой, а также рыбоводства и орошения.

4 класс - экологически неблагополучны, имеют ограниченное применение в рыбоводстве и орошении, пригодны для технических целей.

5 класс - экологически неблагополучны, имеют техническое значение.

Простота и универсальность метода Майера дают возможность быстро оценить состояние исследуемого озера. Если проводить исследования качества воды регулярно в течение какого-то времени и сравнивать полученные результаты, то даже с использованием этих простых методов можно уловить, в какую сторону изменяется состояние озера [11].

Трофность и сапробность находятся во взаимосвязи с видовым составом и численностью обитателей водоема. Поэтому главная идея биомониторинга состоит в том, что гидробионты отражают сложившиеся в водоеме условия среды. Те виды, для которых эти условия неблагоприятны, выпадают, заменяясь новыми видами с иными потребностями [10].

1.3 Макрозообентос как показатель состояния водной системы

О чистоте воды природного водоема можно судить по видовому разнообразию и обилию животного населения.

В настоящее время для оценки качества вод успешно применяют различные индикаторные организмы донных (бентосных) сообществ, которые имеют длительные жизненные циклы, ведут малоподвижный образ жизни и в связи с этим являются хорошими показателями качества воды. Высокая требовательность к условиям существования ряда видов водных беспозвоночных, приуроченность к определенным субстратам, относительная малоподвижность позволяют использовать зообентос для регистрации антропогенного воздействия на водные экосистемы. Обычно для биодиагностики водоёмов используют макрозообентос, относительно крупные размеры, которых облегчают задачу обнаружения и распознавания этих организмов [1,4].

Толерантность разных бентосных видов к уровню загрязнения неодинакова. Поэтому по наличию в водоёме тех или иных представителей макрозообентоса можно судить о степени его чистоты:

· Чистые водоемы заселяют личинки веснянок, поденок, ручейников

и вислокрылок. Они не выносят загрязнения и быстро исчезают из водоема, как только в него попадают сточные воды;

· Умеренно загрязненные водоемы заселяют водяные ослики, бокоплавы, личинки мошек (мокрецов), двустворчатые моллюски-шаровки, битинии, лужанки, личинки стрекоз и пиявки (большая ложноконская, малая ложноконская, клепсина);

· Чрезмерно загрязненные водоемы заселяют малощетинковые кольчецы (трубочники), личинки комара-звонца (мотыли) и ильной мухи (крыска) [10].

Индикаторные виды макрозообентоса позволяют выявить также степень эвтрофикации водоёма. Роль биоиндикаторов в этом случае могут играть хирономиды - личинки комаров-дергунов (называемые в народе «мотылем») и малощетинковые кольчецы, обитающие в донных илах, богатых органикой. Личинки комаров-дергунов и кольчецы живут в иле, питаются органическими остатками и приспособлены к недостатку кислорода благодаря содержанию в крови гемоглобина. Если в составе донного ила присутствуют названные организмы - это верный признак эвтрофикации.

По количеству кольчецов и хирономид определяют степень эвтрофикации. Принято выделять три степени эвтрофикации:

· слабая - отсутствие олигохет и хирономид;

· средняя - увеличение численности «мотыля», трубочники единичны;

· сильная - в иле многочисленны трубочники, они часто покрывают дно сплошным слоем. Воды таких водоемов малопригодны для бытового использования [20].

1.4 Определение трофности водоема

Промышленные сточные воды, поступающие в озера, содержат химические соединения. Наряду с ними в озера поступают соединения азота и фосфора, содержащиеся в коммунально-бытовых и сельскохозяйственных стоках. В результате в озерах накапливается значительное количество загрязняющих веществ, именно из-за этого происходит «цветение» воды. В таких водах активно размножаются водоросли.

При отмирании они поглощают много кислорода из водной массы. Из-за его нехватки гибнут моллюски, рыбы и другие обитатели озер. В результате озера превращается в болота. Таким образом, основные экологические проблемы озер - это токсикофикация и эвтрофикация.

Типичная причина эвтрофирования водоемов - увеличение нагрузки по соединениям фосфора, а типичное последствие - бурное «цветение» цианобактерий с последующим отмиранием их избыточной биомассы, выделением токсинов, нарушением кислородного режима, проявлениями гниения и т.д. [9].

Эвтрофикация представляет собой естественный процесс эволюции водоема. С момента «рождения» водоем в естественных условиях проходит несколько стадий в своем развитии: на ранних стадиях - от ультраолиготрофного до олиготрофного, далее становится мезотрофным и, в конце концов, водоем превращается в эвтрофный и гиперэвтрофный - происходит «старение» и гибель водоема с образованием болота. Однако под воздействием хозяйственной деятельности этот естественный процесс приобретает специфические черты, становится антропогенным. Резко возрастают скорость и интенсивность повышения продуктивности экосистем. Так, если в естественных условиях эвтрофикация какого-либо озера протекает за время 1000 лет и более, то в результате антропогенного воздействия это может произойти в сто и даже тысячу раз быстрее.

Оценка трофического состояния водоема проводилась с помощью диска Секки. В качестве показателя (индикатора) трофического состояния была использована глубина видимости диска Секки. При этом, согласно ультраолиготрофному трофическому состоянию соответствует осредненная глубина видимости диска Секки, если она ?12,0 м, олиготрофному - >6 м, мезотрофному - 6-3 м, эвтрофному - 3-1,5 м и гипертрофному - <1,5 м [1, 7].

1.5 Водоемы со стоячей водой их классификация

К водоемам со стоячей водой относятся озера и пруды.

Озеро -- это естественно возникший водоём, заполненный в пределах озёрной чаши (озёрного ложа) водой и не имеющий непосредственного соединения с морем (океаном).

Озеро представляет собой существующий стабильно во времени и пространстве объект, заполненный веществом, находящимся в жидкой фазе, размеры которого занимают промежуточное положение между морем и прудом. С точки зрения географии, озеро представляет собой замкнутое углубление суши, в которое стекает и накапливается вода. Озёра не являются частью Мирового океана.

Озёра регулируют сток рек, задерживая в своих котловинах талые воды и отдавая их в другие системы. В водах озёр происходят химические реакции. Одни элементы переходят из воды в донные отложения, другие -- наоборот. В ряде озёр, главным образом не имеющих стока, в связи с испарением воды повышается концентрация солей. Результатом являются существенные изменения минерализации и солевого состава озёр. Благодаря значительной тепловой инерции водной массы крупные озёра смягчают климат прилегающих районов, уменьшая годовые и сезонные колебания метеорологических элементов [17, 18].

Форма, размеры и рельеф дна озёрных котловин существенно меняются при накоплении донных отложений. Зарастание озёр создает новые формы рельефа, равнинные или даже выпуклые. Озёра и, особенно, водохранилища часто создают подпор грунтовых вод, вызывающий заболачивание близлежащих участков суши. В результате непрерывного накопления органических и минеральных частиц в озёрах образуются мощные толщи донных отложений. Эти отложения видоизменяются при дальнейшем развитии водоемов и превращении их в болота или сушу. При определенных условиях они преобразуются в горные породы органического происхождения. По происхождению озёра делятся на:

· Тектонические: образуются путём заполнения трещин в земной коре.

· Ледниковые: образуются тающим ледником.

· Приморские (лагуны и лиманы).

· Провальные (карстовые, термокарстовые). Особенностью некоторых провальных озёр является их периодическое исчезновение и появление, зависящие от своеобразной динамики подземных вод.

· Завально-запрудные: образуются при обрушении части горы

· Горные: расположены в горных котловинах.

· Кратерные: расположены в кратерах потухших вулканов и трубок взрыва. Возле них наблюдаются слабые проявления вулканической деятельности в виде горячих источников.

· Искусственные (водохранилища, пруды). Создание таких озёр может быть самоцелью, например, для создания водохранилищ различного назначения. Нередко это создание связано с проведением более или менее значительных земляных работ. Но в ряде значительных земляных работ возникают водоемы, как побочное следствие таких работ, например в выработанных карьерах.

Также выделяю классификацию озер по водному балансу:

· Сточные (имеют сток, преимущественно в виде реки).

· Бессточные (не имеют поверхностного стока или подземного отвода воды в соседние водосборы. Расход воды происходит за счет испарения) [12].

По питательности содержащихся в озере веществ (трофности) различают три типа озёр:

· Олиготрофные (с малым количеством питательных веществ) -- озера характеризуются обычно большими или средними глубинами, значительной массой воды ниже слоя температурного скачка, большой прозрачностью, цветом воды от синего до зелёного, постепенным падением содержания O₂ ко дну, вблизи которого вода всегда содержит значительные количества O₂ (не менее 60 % от содержания его на поверхности).

· Эвтрофные (с большим содержанием питательных веществ) -- хорошо прогреваемые озера (слой ниже температурного скачка очень невелик), прозрачность невелика, цвет воды от зелёного до бурого, дно устлано органическим илом. Вода богата питательными солями, содержание O₂ резко падает ко дну, где он часто исчезает совершенно.

· Дистрофные (бедные питательными веществами) -- заболоченные озера с небольшой прозрачностью и жёлтым или бурым (от большого содержания гуминовых веществ) цветом воды. Минерализация воды мала, содержание O₂ пониженное вследствие его расхода на окисление органических веществ.

В современной гидрологии и гидроэкологии выделяют промежуточные уровни трофической классификации: мезотрофные (между олиготрофными и эвтрофными) и гипертрофные.

Пруд -- искусственный водоём для хранения воды с целью водоснабжения, орошения, разведения рыбы (прудовое рыбное хозяйство) и водоплавающей птицы, а также для санитарных и спортивных потребностей. Искусственные водоемы объемом до 1 миллиона кубических метров принято называть прудами, свыше миллиона -- водохранилищами.

Пруды подразделятся на :

· Мелководный естественный водоём (маленькое озеро), доступный для проникновения световых лучей до дна без существенного различия в термическом режиме и солевом составе поверхностных и донных слоёв, вследствие чего на всей акватории пруда возможно развитие озёрной литоральной растительности.

· Искусственный водоём (водохранилище) небольшого размера (площадью обычно не более 1 кмІ), образуемое путём перегораживания плотиной русла небольшой реки, ручья, балки, лога. При отсутствии удобных естественных понижений для устройства пруда вырывают специальные котловины (копани) глубиной 3-5 м. В прошлом пруд устраивали у каждой деревни, рядом с которой не было достаточно большой реки или естественного озера [18].

По характеру размещения пруды можно разделить на 4 типа:

1. Речные пруды -- наиболее распространены, чаще лентовидной формы.

Располагаются в основном в верховьях малых рек и ручьев. Длина их до 1 км, ширина не более 100--150 м.

2. Овражно-балочные пруды -- распространены в местах, сильно подверженных воздействию водной эрозии. Имеют форму удлиненного треугольника с основанием у плотины. Длина не более 0,5 км, ширина 150--200 м.

3. Наливные пруды -- озеровидной формы, встречаются очень редко. Длина и ширина одинаковы. Вода различными механическими способами подается из озер, рек, каналов.

4. Карьерные пруды -- располагаются на месте торфоразработок или других выработок. Конфигурация их зависит от формы выработки. К этой группе мы относим и пруды, сделанные для разведения рыбы, хранения воды и т. д., располагающиеся вдали от естественных водоисточников и получающих питание от неглубоко находящихся грунтовых вод и атмосферных осадков.

В сельской местности пруды создаются с целью орошения, обводнения, разведения рыбы, водоплавающей птицы, а также хранения воды для различных хозяйственных целей, для стирки и купания, для водопоя скота и т. д. В городах и зонах отдыха пруды являются местами рыбной ловли, купания и проведения различных спортивных мероприятий [6,7]

1.6 Физические показатели оценки водоема

Физическими свойствами воды называются те ее параметры, которые воспринимаются органами чувств человека и оцениваются по интенсивности их восприятия. К ним относятся: прозрачность, цветность и температура. Несоответствие этих параметров воды оптимальным, как правило, является основанием для более тщательного химического анализа. Физическая оценка приносит много прямой и косвенной информации о составе воды и была проведена с использованием ряда приборов.



1.6.1 Температурный режим водоемов

Температура является важной гидрологической характеристикой водоема, показателем возможного теплового загрязнения. Тепловое загрязнение водоема происходит обычно в результате использования воды для отвода избыточного тепла и сбрасывания воды с повышенной температурой в водоем.

Температура воды в водоеме является результатом нескольких одновременно протекающих процессов, таких, как солнечная радиация, испарение, теплообмен с атмосферой, перенос тепла течениями, турбулентным перемешиванием вод и др. Обычно прогревание воды происходит сверху вниз. Годовые и суточные изменения температуры воды на поверхности и глубинах определяются количеством тепла, поступающего на поверхность, а также интенсивностью и глубиной перемешивания. Суточные колебания температуры могут составлять несколько градусов и обычно наблюдаются на небольшой глубине. На мелководье амплитуда колебаний температуры воды близка к перепаду температуры воздуха.

Температура воды - важнейший фактор, влияющий на протекающие в водоеме физических, химических, биохимических и биологических процессов, от которых в значительной мере зависит кислородный режим и интенсивность процессов самоочищения. Значения температуры используют для вычисления степени насыщения воды кислородом, различных форм щелочности, состояния карбонатно-кальциевой системы, при многих гидрохимических, гидробиологических, особенно лимнологических исследованиях, а также при изучении тепловых загрязнений.

Динамика поведения водных экосистем во многом определяется таким важным свойством водоемов, как температурная стратификация. Температурная стратификация может быть прямой ? температура воды от дна водоема к поверхности увеличивается, или обратной ? температура воды от дна к поверхности уменьшается. Эти особенности стратификации основаны на одном из аномальных свойств воды ? наличии максимума плотности при 4 °C. Именно поэтому вода, имеющая температуру выше этой, и имеющая температуру ниже, занимает вышележащие слои водного тела, тогда как вода с температурой максимальной плотности - нижние. Когда температура верхних и нижних слоев уравнивается, наступает гомотермия, во время которой возможно перемешивание всей массы воды. На основании изучения термического режима озер различных климатических зон Ф. Форель создал термическую классификацию озер:

· Тропические (теплые) озера имеют высокую температуру и незначительные колебания ее в течение года. Характерно постоянная прямая стратификация;

· Полярные (холодные) озера характеризуются обратной температурной стратификацией в течении длительного периода. Период летнего термического режима короткий. Температура придонного слоя никогда не превышает температуру максимальной плотности;

· Умеренные (смешанные) этим озерам свойственна прямая (летом) и обратная (зимой) стратификация, температура придонного слоя которых может быть выше, ниже или равна температуре максимальной плотности [11, 12]

1.6.2 Цветность воды в озере

Показатель качества воды, характеризующий интенсивность окраски воды и обусловленный содержанием окрашенных соединений; выражается в градусах платиново-кобальтовой шкалы. Определяется путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами.

Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа.

Различают «истинный цвет», обусловленный только растворенными веществами, и «кажущийся» цвет, вызванный присутствием в воде коллоидных и взвешенных частиц, соотношения между которыми в значительной мере определяются величиной pH.

Так, наибольшую цветность имеют поверхностные воды озер, расположенных в зонах торфяных болот и заболоченных лесов, наименьшую - в степях и степных зонах. Зимой содержание органических веществ в природных водах минимальное, в то время как весной в период половодья и паводков, а также летом в период массового развития водорослей - цветения воды - оно повышается. Таким образом, высокая цветность является тревожным признаком, свидетельствующим о неблагополучии воды. При этом очень важно выяснить причину цветности. Наличие же органики не только ухудшает физические свойства воды, приводит к возникновению посторонних запахов, но и вызывает резкое снижение концентрации растворенного в воде кислорода, что может быть критично для ряда процессов водоочистки. Некоторые в принципе безвредные органические соединения, вступая в химические реакции (например, с хлором), способны образовывать очень вредные и опасные для здоровья человека соединения.

Высокая цветность воды ухудшает ее физические свойства и оказывает отрицательное влияние на развитие водных растительных и животных организмов в результате резкого снижения концентрации растворенного кислорода в воде, который расходуется на окисление соединений железа и гумусовых веществ.

Удовлетворительная цветность воды устраняет необходимость определения тех загрязнителей, ПДК которых установлены по цветности (лимитирующий показатель - органолептический). К таким загрязнителям относятся многие красители и соединения, образующие, интенсивно окрашенные растворы и имеющие высокий коэффициент светопоглощения.

Цветность измеряется в градусах хром кобальтовой шкалы и колеблется от десяти до пятиста градусов (таблица.1.3) [7].



Таблица 1.3 Характеристика вод по цветности

Цветность	Единица измерения, градус хром кобальтовой шкалы
Очень малая	до 25
Малая	более 25 до 50
Средняя	более 50 до 80
Высокая	более 80 до 120
Очень высокая	более 120

1.6.3 Прозрачность воды в озере

Прозрачность (или светопропускание) природных вод обусловлена их цветом и мутностью, т.е. содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ.

Определение прозрачности воды - обязательный компонент программ наблюдений за состоянием водных объектов. Прозрачность - это свойство воды пропускать вглубь световые лучи. Уменьшение светового потока снижает эффективность фотосинтеза и, следовательно, биологическую продуктивность водотоков.

Даже самые чистые, не содержащие примесей, воды не абсолютно прозрачны и в слое достаточно большой толщины поглощают свет полностью. Однако природные воды никогда не бывают совершенно чистыми - в них всегда содержатся растворённые и взвешенные вещества. Максимальная прозрачность наблюдается в зимний период. При прохождении весеннего паводка прозрачность заметно снижается. Минимальные значения прозрачности наблюдаются обычно летом, в период массового развития ("цветения") фитопланктона.

Для озер Беларуси с естественным гидрохимическим режимом значения прозрачности (по диску Секки) варьируют от нескольких десятков сантиметров до 2-3 метров. В местах поступления стоков, особенно при несанкционированных сбросах, прозрачность может снижаться до нескольких сантиметров.

Воду в зависимости от степени прозрачности условно подразделяют на прозрачную, мало мутная, средней мутности, мутную, очень мутную (таблица. 1.4). Мерой прозрачности служит высота троса опускаемого в воду диска Секки определенных размеров [4].

Таблица 1.4 Характеристика вод по прозрачности

Прозрачность	Единица измерения, см
Прозрачная	Более 30
Мало мутная	Более 25 до 30
Средней мутности	Более 20 до 25
Мутная	Более 10 до 20
Очень мутная	Менее 10



ВЫВОД

Озера - водоемы занимающие естественное углубление на земной поверхности. Выделяют ряд классификаций водоемов со стоячей водой, основными показателями загрязненности которых считают степень сапробности и трофический статус. Для отнесения озер к тем или иным по сапробности и трофности водоемам изучают их физические показатели и видовой состав макрозообентоса.



ГЛАВА 2. ПРЕДМЕТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Методы определения трофности воды

Для определения степени трофности водоема изучались физические показатели воды (температура, цветность, прозрачность) и производился отбор проб из данного озера, по следующим методам:

· Отбор проб воды

Проба должна представлять водоем или определенную его часть и характеризовать состояние воды за определенный промежуток времени.

Отбор представительных проб должен учитывать специфику водоема, пробы отбирались в поверхностном слое воды, забор проб воды производился на левой стороне берега, расстояние от берега до точки взятия пробы составило 4 м, а расстояние между точками взятия проб составило 50 м.

Для отбора проб воды использовалась пробоотборник типа бутылей, (стеклянная бутыль из прозрачного, бесцветного стекла объемом 0,25 л). Бутыль для отбора проб перед использованием была тщательно вымыта концентрированной соляной кислотой. При отборе пробы посуда несколько раз ополаскивалась исследуемой водой [4].

· Определение температурного режима воды

Для определения температурного показателя воды используется термометр, выполнялись замеры температуры на месте отбора проб. Измерение температуры производилось следующим образом:

- погружался термометр в воду не менее чем на одну треть шкалы и выдерживался в погруженном состоянии на нужной глубине не менее 5 минут. Не вынимая термометра из воды, производился отсчет показаний (с точностью до половины цены деления);

- определялась температура воды в нескольких местах водоема, расстояние от берега составило 4 м, а расстояние между точками погружения термометра в воду50 м, в каждой точке термометр погружался в воду два раза;

- рассчитывалась разница в значениях температур, определялась средняя температура.

· Определения цветности воды

Пробы для определения цветности были проанализированы не позднее чем через 2-3 часа после их отбора, поскольку при длительном стоянии окраска воды изменяется в результате протекающих в бутыли микробных процессов.

Оборудование: стандартная хром-кобальтовая шкала цветности, бутыль объёмом 0,25л, пустая ампула на 5 мл.

Определения производились с помощью шкалы стандартов по хром-кобальту. В чистую сухую ампулу наливалось 5 мл исследуемой воды, и просматривалось, сверху сравнивалась окраска воды с окраской стандартных растворов хром-кобальтовой шкалы, налитых в такие же ампулы. При совпадении окрасок цветность воды определялась градусом данного стандарта шкалы.

· Определения прозрачности воды

Измерение прозрачности воды проводились с помощью диска Секки, выполнялись на месте отбора проб, он представлял собой диск диаметром 20-30 см, окрашенный в белый цвет, от которого отходит размеченный по 10см трос.

Измерения проводились при рассеянном дневном свете (с теневой стороны лодки). Судно выходит на точку замера, которая составила 4 м от берега и с борта в воду опускается диск, он должен был находиться в горизонтальном положении. Глубина, на которой диск Секки был виден в последний раз, и была прозрачностью воды. Записав значения этой глубины, диск медленно поднимался до глубины, при которой он вновь становится видимым. Эту операция повторялась 3 раза. Окончательным результатом измерения считается среднее значение из полученных данных (Приложение Б) [14,18].

2.2 Методы определение сапробности

Для определения сапробности был использован Индекс Майера. Метод основан на том, что различные группы водных беспозвоночных приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности. При этом организмы-индикаторы относят к одному из трех разделов, представленных в таблице 1.1. Для определения степени сапробности, класса качества воды и индекса Майера, нам необходимо было произвести отбор проб гидробионтов.

· Отбор проб гидробионтов

Оборудование:

- Сачок складной (25-30 см) для отлова водных животных;

- Сито;

- Пинцет;

- Лупа;

- Чашки Петри;

- Пластиковый таз, ведро

- Атлас-определитель беспозвоночных.

Для исследования экологического состояния Святого озера были выбраны 4 пробные площадки (Приложение А) с разных сторон озера. Основаниями для выбора площадок послужили различные уровни развития растительности, действия человека и животных (птиц) в указанных местах.

Размеры пробных площадок: 3х3 м. На каждой площадке пробы гидробионтов отбирались с помощью скребка. Скребок представляет собой обшитый прочной сетчатой тканью сачок, имеющий в нижней части обода заточенную металлическую пластинку длиной до 25 см. Промывка проб осуществляется после каждого наполнения скребка донным материалом непосредственно в орудии лова. Каждая проба зообентоса состояла из 3 заборов донного материала скребком.

Выловленные организмы при помощи пинцета помещались в эмалированные кюветы с небольшим количеством чистой воды, затем из кювет при помощи пинцета помещались в чашки Петри с водой, после чего определялись виды или группы бентосных организмов с помощью определителей.

После того, как пробы были отобраны и беспозвоночные были определены, осуществлялся подсчет индикаторных групп животных из таблицы 2.1, далее подсчитывался индекс Майера.

Чтобы рассчитать суммарное значение индекса Майера нужно было,

количество найденных индикаторных групп организмов из первого раздела (X) умножить на 3, количество групп из второго раздела (Y) -- на 2, а из третьего (Z) -- на 1. Получившиеся цифры складывают:

ХЧ3 + YЧ2 + ZЧ1 = S

По значению суммы S (в баллах) оценивалась степень сапробности и класс качества воды [12].



ВЫВОД

Для определения трофности и сапробности водоема, изучались физические показатели воды Святого озера (прозрачность, цветность, температура) и производился отбор проб воды и гидробионтов из данного водоема.



ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Святое озеро находится на южной окраине Могилёва. Его площадь -- 0,28 км². Максимальная длина -- около 820 м, ширина -- 490 м, глубина 12 м (средняя -- 2,5 м). Высота берега составляет 2-3 м. В северной части озера -- остров площадью 0,04 км². Дно песчаное, в районе острова -- глинистое.

3.1 Определение показателей прозрачности

Важное значение в жизни озера играет качество воды. На первом этапе изучения водоема проводилось определение прозрачности воды при помощи диска Секки в промежутке с 25 марта 2014г. по май 2015 г. Полученные данные (Приложение Б) представлены на рисунке 3.1. В каждую дату замеры прозрачности проводились в двух точках, которые находились в 4 м от берега, а расстояние между точками взятия проб составило 50 м.

Рисунок 3.1 Динамика прозрачности воды



За время исследований наблюдались колебания прозрачности воды, с марта 2014г. прозрачность воды начала ухудшаться, наименьший показатель прозрачности пришёлся на август месяц и составил 14,2. Начиная с сентября по ноябрь показатели прозрачности воды в озере постепенно увеличивались. С ноября до середины февраля вода в озере была покрыта слоем льда. 25 февраля был заново произведен замер прозрачности, он был самым высоким и составил 39,2 см, затем с повышением температуры в озере прозрачность воды начинала ухудшаться.

3.2 Определение температурного режима

При замерах температуры воды в поверхностном слое были замечены ее сезонные колебания. Начиная с марта 2014г. наблюдался постепенный рост показателей температуры. Полученные данные (Приложение В) представлены на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 Динамика температуры воды в озере

Самые высокие значения пришлись на август и составили +17 - +19^?С. Начиная с сентября, когда солнечные лучи хуже прогревают водную поверхность, наблюдается снижение температуры воды в озере до +9.5^?С. В ноябре температура воды упала до отметки ниже нуля, что способствовало образованию ледяной корки на поверхности воды.

С 25 февраля 2015г. вновь произвелся замер температуры воды и составил -1.5^?С, после чего происходило постепенное повышение показателей и уже к 25 марта температура воды стала выше нуля.

3.3 Определение цветности воды

При определении цветности воды наблюдались сезонные колебания. Полученные данные (Приложение Г) представлены на рисунке. 3.3.

Рисунок 3.3 Динамика цветности воды

В период с марта 2014г. по мая цветность воды не менялась и была равна 40 градусам, начиная с середины мая цветность воды стала повышаться, самый пик пришелся на август месяц и был равен 60 градусам цветности. Далее на диаграмме мы наблюдаем снижение цветности, которое было связано с понижением температуры и менее активным развитием планктона. С ноября до середины февраля озеро покрылось льдом. В февраля произвелся первый замер и составил 30 градусов, после чего цветность воды в озере постепенно начала ухудшаться вновь.

3.4 Определение сапробности

Учитывая видовой состав обителей пруда можно установить степень

его сапробности, используя биотический индекс Майера. На выбранных площадках (Приложение А) производился забор проб, полученные данные представлены в таблице 3.1, затем нужно отметить, какие из приведенных в таблице 1.1 групп животных обнаружены в пробах.

Таблицы 3.1 Подсчет индикаторных групп животных

Группы организмов	Площадка № 1	Площадка № 2	Площадка № 3	Площадка № 4	Количество групп организмов
Обитатели чистых вод, Х	Личинки ручейников	--	Личинки ручейников	--	1
Организмы средней чувствительности, Y	Бокоплав	Личинки комаров-долгоножек	Бокоплав, Личинки стрекоз	Личинки комаров-долгоножек	3
Обитатели загрязненных водоемов, Z	--	Прудовики	Пиявки	Личинки комаров-звонцов, Пиявки	3

Количество найденных групп из первого раздела (Х) умножаем на 3, количество групп из второго раздела (Y) -- на 2, а из третьего(Z) -- на 1. Получившиеся цифры складываем:



ХЧ3 + YЧ2 + ZЧ1 = S

1Ч3+3Ч2+3Ч1=12

Биотический индекс Майера (S) равен 12.



ВЫВОД

Средняя прозрачность воды за время исследований составила 24,9 см. В этот период наблюдались сезонные колебания прозрачности воды. С повышением температуры воды прозрачность начинала ухудшаться, понижение температуры говорило о постепенном увеличении прозрачности и снижении развития гидробионтов и как следствие уменьшение разрастания растительности на дне водоема.

Наблюдая за изменениями температуры воды в озере можно определить как прямую, так и обратную стратификацию. С марта по август 2014г. приток тепла за сутки устойчиво преобладает над потерями тепла и наблюдается прямая стратификация - по мере углубления температура воды снижается. Но начиная с сентября, потери тепла за сутки начинают преобладать над притоком тепла. В связи, с этим на смену прямой стратификации приходит обратная - с углублением в толщу воды ее температура возрастае, что и способствует замерзанию воды в озере.

Цветность воды составляет 46,5 градусов по хром-кобальтовой шкале цветности. Это значит, что вода обладает хорошими органолептическими свойствами и оказывает положительное влияние на развитие гидробионтов.

Индекс Майера равен 12, поэтому Святое озеро является умеренно загрязненным и имеет 3 класс качества воды. По сапробности озеро является бета-мезосапробным. Это значит, в нем находится большое количество органических загрязнителей. Озеро является сильно загрязненным водоемом. Имеет среднюю степень эвтрофикации.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При определении трофности и сапробности Святого озера, были получены значения прозрачности, цветности, температурного режима, и значение индекса Майера.

1.Прозрачность воды Святого озера колебалась от 40 до 10 см, разница составила 30 см троса диска Секки. Это связано с сезонными изменениями температуры воды и развитием гидробионтов. Средняя прозрачность воды составила 24,9 см, исходя из полученного значения воду в озере можно отнести к средне мутной.

При определении цветности воды наблюдались ее сезонные колебания. Цветность по хром-кобальтовой шкале составила 46,5 градусов, что говорит о малой цветности воды в водоеме, что оказывает положительное влияние на развитие гидробионтов.

При исследовании температуры воды в озере наблюдались постепенные снижения и повышения ее от -2 до +20 ^оС, средняя температура за время исследования составила +5.7, тем самым Святое озеро на основе термической классификации озер можно отнести к озерам умеренным. Таким озерам свойственна прямая (летом) и обратная (зимой) стратификация.

2. По трофности озеро можно отнести к группе гипертрофных озер, содержащих в воде избыточное количество органического вещества, что свидетельствует о «старение» и гибели водоема с последующим преобразованием его в болота, а значит ухудшению его физических показателей оценки воды и непригодность водоема для использования человеком.

...