IX Всероссийская Олимпиада «Созвездие - 2008»«Человек – Земля – Космос»

Опыт изучения экологического состояния малых природных водоемов: гидрологическая характеристика и методы

описания водных и прибрежных сообществ

Исследовательская работа

Выполнена учениками 11 биолого-географического класса ГОУ СОШ №26 г. Москвы Петровой Екатериной и Кондратьевым Денисом

Научный руководитель – заместитель директора по естественнонаучному профилю, учитель биологииШаронина Юлия Александровна

Москва – Королев, 2008

Оглавление

Аннотация

Введение

I.Описание природного биогеоценоза

участка поймы реки Ворженьга:

перспектива мониторинга сукцессий

под влиянием природных и

антропогенных факторов.

II. Фито-, зоопланктон и бентос

водоемов Природного парка

«Кондинские Озера» ХМАО:

экспресс-метод биоиндикации.

III. Полевая микрофотография

Заключение

Список литературы и электронных

источников

Приложения

1

2

3

6

10

15

21

22

25

1

Аннотация

Работа посвящена методам изучения экологического состояния малых

природных водоемов. Гидрологическая характеристика и методы описания

водных и прибрежных экосистем могут базироваться на разнообразных

подходах и методах. Ограниченность времени и лабораторно-технической

базы на выездных полевых практиках диктует необходимость использования

простых и эффективных технологий и решений. На конкретных примерах

описаны три взаимодополняющих варианта проведения исследований,

позволяющих получить высокоинформативные результаты. Для описания

биогеоценоза малой реки или озера необходимо изучить общее

географическое положение объекта, дать гидрологическую характеристику,

определить видовой состав и состояние прибрежной и водной флоры и фауны,

получить геоботаническое описание прибрежных микроценозов, установить

экологическое состояние экосистемы. Представляется небезынтересным

проведение мониторинга по основным параметрам при возможности

ежегодных выездов школьных экологических экспедиций на место практики.

Это позволит выявить динамику естественного развития экосистемы и роль

антропогенного фактора в сукцессии. Экспресс-метод биоиндикации

состояния водоема позволяет быстро получить результаты, недостижимые для

гидрофизических и гидрохимических методов. Анализ проб воды из

различных водоемов, расположенных в районе нефтедобывающих

предприятий не выявил резких отклонений от нормы, что говорит об

относительной экологической безопасности. В разделе, посвященном

цифровой фотосъемке микроскопических объектов в полевых условиях

рассматриваются требования к цифровому фотоаппарату и микроскопу,

описываются преимущества и эффективность метода, области его применения

в естественных науках. Общий объем работы составляет 30 машинописных

станиц, иллюстративный материал представлен 1 таблицей, 21-м рисунком в

тексте и 12-ю рисунками в Приложении. Список литературных и электронных

источников включает 36 ссылок.

2

Введение

Как известно, вода является основой существования и развития жизни

на Земле. Привычная доступность и кажущаяся вездесущность пресной

воды создает впечатление неистощимости это дара природы на планете.

Однако рост населения, урбанизация, постоянно возрастающая

антропогенная нагрузка на биосферу вообще и на гидросферу, в

особенности, вызывают все возрастающие потребление воды. Эти же

факторы способствуют устойчивому ухудшению ее качества. Согласно

данным Всемирного комитета ООН по окружающей среде и развитию

(United Nations World Commission on Environment and Development,

UNWC ED), во многих областях мира загрязнено от 30 до 40 %

природных резервуаров влаги. Из-за повышенного загрязнения

водоисточников традиционно применяемые технологии обработки воды

в большинстве случаев недостаточно эффективны. Много центральных

городов вынуждены питаться от все более и более отдаленных

водоразделов, поскольку местные поверхностные и грунтовые источники

больше не соответствуют существующим нормам и требованиям.

Расход пресной воды в мире к началу XXI века шестикратно возрос,

по сравнению с началом прошлого века, что вдвое превышает прирост

населения, а для удовлетворения основных потребностей каждый

современный индивидуум нуждается в 20-50 литрах воды, свободной от

вредных загрязняющих примесей, ежедневно.

Загрязнение вод стоками городов, промышленных и

сельскохозяйственных предприятий вызывает нарушение

функционирования экосистем, снижая их биопродуктивность, приводит к

вырождению ценных видов растений и животных, наносит прямой ущерб

здоровью человека. Ущерб здоровью людей от употребления

недоброкачественной питьевой воды оценивается в десятки миллиардов

долларов, что соизмеримо с потерями от стихийных бедствий, холода, голода

и других неблагоприятных явлений.

3

По данным Всемирной Организации Здравоохранения свыше 500 млн.

человек ежегодно болеют от потребления низкокачественной питьевой воды,

и около 18 млн. человек – погибают.

Пресная вода, доступная для использования, находится в реках, озерах и

подземных резервуарах, и ее доля составляет, по разным оценкам, всего 0,3%

– 1% от гидросферы.

Из всех видов поверхностных пресных вод речной сток имеет

приоритетное практическое значение. Почти 65% крупных городов России

используют для питья и технических нужд поверхностные, в основном

речные воды. По объему речного стока Россия стоит на втором месте в мире

после Бразилии. Объем речного стока, формирующегося на территории

России, составляет около 4000 км3/год или примерно 28 тыс. м3/год на одного

жителя.

Российские поселения, за редкими исключениями, всегда

формировались на берегах или вблизи удобных для человека водных

объектов.

Наряду с ежегодно обостряющимися экологическими проблемами,

несовершенна и информационная база для управления в области охраны и

использования водных объектов – государственный водный кадастр. Водный

кадастр велся в СССР еще с 30-х годов, его данные неоднократно

обновлялись. Но до сих пор в России не удалось достичь необходимого

уровня государственного водного кадастра, который остается неполным.

Даже в черте крупных городов – мегаполисов малые водотоки и водоемы

должного отражения в водном кадастре не нашли.

В связи с этим, на фоне ограниченных возможностей финансирования

изучения водоемов в государственном масштабе, представляется

перспективным и актуальным внедрение практики исследования

биогеоценозов небольших пресных водоемов силами школьных коллективов,

использование потенциала педагогов и студентов.

4

Учащиеся нашей школы уже несколько лет выезжают на полевую

экологическую практику в различные регионы нашей Родины. Это базы

Малиновка и Экологический лагерь Кенозерья в Архангельской области, где

есть возможность осуществлять многолетний мониторинг экосистем,

Природный парк Кондинские озера в Ханты-мансийском автономном округе,

Первомайский кордон в Липецкой области и другие точки. Одним из

приоритетных направлений работы в экспедициях неизменно является

всестороннее изучение состояния водоемов, расположенных в месте

проведения очередной практики. Своеобразие каждого из изучаемых

водоемов, природные и погодные условия, технические возможности,

развитость инфраструктуры, а также правила природопользования,

распространяющиеся на конкретную территорию, неизбежно определяют

подходы и методы исследования.

Основными требованиями, предъявляемыми к проводимым

исследованиям и экспериментам, являются доступность, эффективность и

информативность.

В совокупности, используемые нами методы, позволяют дать

объективную и точную характеристику водного и/или прибрежного

биогеоценоза, составить прогноз относительно сукцессии экосистемы, а

также наблюдать изменения видового состава флоры и фауны в динамике.

Актуальность проводимых исследований заключается в возможности

решения остро стоящих проблем диагностики состояния природной среды

силами школьников, в кратчайшие сроки и с наименьшими затратами.

Целью работы является демонстрация эффективных, простых и

доступных способов экологической оценки пресных водоемов и прибрежных

фитоценозов.

Каждое из трех представленных самостоятельных исследований может

служить примером проведения гибкой экологической экспертизы

природного или антропогенного объекта, в зависимости от конкретных целей

5

и задач, стоящих перед исследовательской группой, с учетом сезонных,

временных рамок, технических возможностей и ограничений.

I. Описание природного биогеоценоза участка поймы реки

Ворженьга: перспектива мониторинга сукцессий под влиянием

природных и антропогенных факторов.

Река Ворженьга является притоком 3-го порядка и впадает в реку Устью

в районе села Шангалы и экологического лагеря «Малиновка» Устьянского

района на юге-западе Архангельской области (Рис.1; прилож.). Она

представляет собой живописную малую таежную речку, каких немало можно

повстречать на севере нашей страны. К сожалению, проблемам малых рек

сегодня уделяется недостаточно внимания, а ведь они представляют собой

сокровищницу нашей природы. Многие из таких речушек, как это ни горько,

находятся под угрозой загрязнения, а порой – и полного уничтожения. Их

картирование, пополнение реестра – задача поколения молодых и будущих

ученых-экологов.

Целью нашего исследования явилось, по мере сил, знаний и опыта

описать природный биогеоценоз поймы этой незаметной речки и наметить

6

Рис.1Рис.1

план возможных действий для дальнейшего изучения, а может быть и

спасения этой неповторимой экосистемы. Для выполнения поставленной

цели, задачами исследования стали:

общее географическое описание участка реки (500 м вверх по

течению от места впадения)

гидрологическая характеристика русла

определение видового состава и состояния прибрежной и водной

растительности (на июль – август 2006 г).

геоботаническое описание прибрежных микроценозов северного и

южного берегов (склонов)

определение экологического состояния экосистемы

Методы и результаты и комплексного исследования*

Гидрологические измерения проводились с помощью створов и

поплавков в 3-х точках, визуально – по всей длине изучаемой акватории. В

результате исследований установлено, что ширина реки 5-7м. Глубина в

некоторых местах достигает 1-го метра, (в среднем около 40 см.). Скорость

течения около 1 м/с. Дно преимущественно песчаное. Русло с большим

количеством поваленных деревьев и кустарников. Наблюдается ярко

выраженное меандрирование. Ширина меандров достигает 300-400 метров.

Уклон реки составляет примерно 1,5 м/км. Берега не симметричны. Левый

берег значительно круче. Одной из возможных причин этому, возможно,

служит существенный лесной покров склона и прибрежной зоны.

Максимальная высота левого берега достигает 11 м, правого – 2-2,5 м. Как

следствие, у р. Ворженьга односторонняя правобережная пойма.

В результате проведенных с помощью определителей исследований

систематической принадлежности растений было установлено, что флора

левого берега относительно богата и представлена, главным образом,

видами, специфичными для сосняка-брусничника, в том числе 67-ю видами

сосудистых растений, с преобладанием в верхнем ярусе сосны,

перемежающейся березой бородавчатой и тополем дрожащим (осиной).

7

Ближе к урезу воды встречается черемуха и ольха серая. Среди кустарников

преобладает подрост указанных видов, шиповник, можжевельник

обыкновенный и черная смородина, реже – малина. В нижнем ярусе

доминируют брусника, черника, реже – голубика. Попадаются компактные

популяции плаунов трех видов, чаще – плауна сплюснутого (Рис. 2).

Обильны грибы и лишайники.

Широкое распространение вдоль левого высокого склона берега реки

природных биоиндикаторов, таких, как уснея длиннейшая и густобородая, а

также можжевельника обыкновенного, свидетельствует о благоприятной

экологической ситуации. На растениях отсутствуют признаки голодания по

фосфору, калию, азоту и следы жизнедеятельности паразитов.

Однако настораживают встречающиеся вдоль побережья стихийные

свалки твердых бытовых отходов, которые были ликвидированы усилиями

ребят из межрегионального школьного экологического лагеря движения

«ЭТАК».

Орнитофауна относительно богата. Вдоль левого берега гнездятся белая

трясогузка, большой пестрый дятел, зяблик, зарянка. Из млекопитающих

встречались бурозубка, бурундук (гнездо) и полевка. На осине – следы

погрызов бобра.

Правый пологий берег представляет собой заливной разнотравно-

злаковый заросший луг с обильным травяным покровом, но небогатым

видовым составом (до 20-ти видов сосудистых растений). По словам местных

жителей, покосы прекращены несколько лет назад. С экологической точки

зрения, возможно, представляют опасность относительно небольшие,

компактные на сегодня, но имеющие тенденцию к экспансии популяции

растений-интродуцентов: борщевика Сосновского и люпина многолистного.

Водная растительность скудная. Она представлена, преимущественно,

нитчатыми зелеными и, в меньшей степени, диатомовыми водорослями (Рис.

3; прилож.), обитающими на камнях и топляках. Доминирующими видами,

по данным микроскопии, являются кладофора и улотрикс, образующие

8

кустистые или нитевидные скопления. Редкие простейшие (планктон и

бентос), встречающиеся в основном вдоль береговой линии в илистых

отложениях и в зарослях водорослей – эвгленовые жгутиковые и корненожки

родов арцелла (Рис. 4) и амеба (протей) (Рис. 5; прилож.).

Ихтиофауна представлена небольшими стайками мелких пескарей.

По данным визуальных и химических исследований вода – чистая,

пригодная для питья даже без предварительной термической обработки и

обладает отличными органолептическими качествами.

Таким образом, экосистема реки Ворженьги и ее поймы, в целом,

является относительно благополучной с точки зрения антропогенной

нагрузки и норм природопользования. Биоценозы поймы на левом берегу

нестабильны и находятся в состоянии сукцессии: еловый подрост указывает

на восстановление коренной таежной растительности и дальнейшую

вероятную смену сосняка-брусничника и беломошника – ельником (по

нашим прогнозам – при отсутствии грубого внешнего вмешательства – в

течение, примерно, 50-ти лет).

Следует отметить, что проведенные исследования не требуют сложного

специального оборудования и приборов, за исключением школьного

микроскопа и цифрового фотоаппарата для получения снимков

микроскопических объектов. Остальные необходимые приспособления могут

быть без труда изготовлены из подручных материалов.

Представляется небезынтересным проведение мониторинга по основным

указанным гидрологическим и биологическим параметрам при возможности

ежегодных выездов школьных экологических экспедиций на место практики.

Это позволит установить динамику естественного развития экосистемы и

роль антропогенного фактора в сукцессии. Полученные данные могут

9

Рис. 2 Рис. 3 Рис. 4 Рис. 5

послужить основой для массового изучения состояния малых рек России в

местах проведения летних школьных выездных лагерей.

*Замеры, исследования и занятия со школьниками проводились под

руководством и при непосредственном участии выпускников ГОУ СОШ

№26, студентов географического и Биолого-химического факультетов

Московского Государственного Педагогического Университета.

II. Фито-, зоопланктон и бентос водоемов Природного парка

«Кондинские Озера» ХМАО: экспресс-метод биоиндикации.

Природный парк «Кондинские озера» Расположен на юго-западе Ханты-

Мансийского автономного округа (Рис. 6). Особенностью природных парков,

является то, что наряду с охраной и изучением природных объектов и

комплексов, организацией научно-исследовательской и просветительской

деятельности предусматривается и ограниченное природопользование,

минимально воздействующее на естественную среду. В этом плане для

Кондинских озер наиболее остро стоит проблема, связанная с перспективой

разработки богатых месторождений нефти. Создание и отработка

экологически грамотной модели использования недр – одна из

интереснейших и непростых задач, которую предстоит решать экологам

совместно с нефтяниками. Первым шагом в этом направлении являются

оговоренные в Положении о природном парке "Кондинские озера" особые

условия разведки и освоения нефтяных месторождений, отслеживание

процессов, происходящих в результате техногенного и антропогенного

воздействия, прогнозирование состояние природных систем, разработка и

осуществление необходимых природоохранных мероприятий. Основу

территории природного парка составляет система озер, расположенных вдоль

левого берега реки Конда, включающая в себя озера Арантур, Пон-Тур,

Ранге-Тур. Сравнительно большая озерность является отличительной

особенностью природного парка.

Самое большое озеро – Арантур. Его площадь составляет 1165 га, при

этом средняя глубина всего около полутора метров. Озера Арантур, Пон-Тур,

10

Лопуховое, Круглое соединены между собой протокой Ах и образуют

единую озерно-речную систему. Берега Арантура в основном низкие,

твердые, песчаные. Большую часть береговой линии занимают светлые боры,

но местами встречаются живописные участки лугового и болотного

разнотравья.

Популяции микроорганизмов постоянных и временных водоемов, как

прокариот, так и эукариот, представляют несомненный интерес с

экологической точки зрения. Они являются своеобразными индикаторами

состояния окружающей среды. Как известно, биоиндикация – это оценка

общего качества среды обитания или ее определенных характеристик по

состоянию биоты в природных условиях, а также способ оценки

антропогенной нагрузки по реакции на нее живых организмов и их

сообществ. Биоиндикация загрязнения водоемов – система оценки степени

загрязнения водоемов, основанная на учете состояния водных экосистем,

численности индикаторных организмов, анализе видовой структуры

биоценозов и на функциональных характеристиках биоценозов.

Биологический метод оценки состояния водоема иногда позволяет быстро

11

Рис.6

получить результаты, недостижимые для гидрофизических и

гидрохимических методов.

В настоящее время биоиндикацию проводят, главным образом, путем

оценки видового состава многоклеточных беспозвоночных животных и/или

растений, генетических и морфологических аномалий организмов. Наиболее

объективные данные получают при помощи многолетнего экологического

мониторинга экосистемы. Биомониторинг делает возможной прямую оценку

качества среды и является одним из уровней последовательного процесса

изучения здоровья экосистемы. Такие исследования, как правило, требуют

наличия научного стационара, специального оборудования, штата

специалистов.

На выездных полевых практиках мы имеем возможность изучать

видовой состав фито-, зоопланктона и бентоса доступных водоемов с

помощью микроскопа, учиться брать пробы воды, готовить временные

препараты, определять систематическую принадлежность микроскопических

организмов. Несмотря на ограниченность времени практики и

несовершенство материальной базы, экологические исследования такого

рода, бесспорно, являются ценным опытом, как для юных натуралистов, так

и для заинтересованных в результатах сотрудников охраняемых природных

территорий. Наиболее актуальна биоиндикация водоемов, расположенных в

районах активной хозяйственной деятельности человека, сосредоточения

промышленных предприятий, в частности – нефтедобывающих комплексов.

За десятидневный срок учащимися региональных школ России,

проходившими эколого-краеведческую практику в Природном парке

«Кондинские озера» ХМАО, были отобраны и проанализированы пробы

воды, взятые из различных водоемов в разных точках, в том числе –

расположенных в непосредственной близости от нефтяных скважин.

Результаты анализа поэтапно заносились в таблицу. Последующая

интерпретация полученных данных была наиболее ответственным моментом

12

исследования. Обсуждение полученных сведений проходило коллегиально, в

атмосфере общего внимания и заинтересованности.

Для характеристики каждой пробы была использована

модифицированная шкала Стармаха:

+ - очень редко (вид присутствует не в каждом препарате);

1 - единично (1-6 экземпляров в препарате);

2 - мало (7-16 экземпляров в препарате);

3 - умеренно (17-30 экземпляров в препарате);

4 - много (31- 50 экземпляров в препарате);

5 - очень много, абсолютное преобладание (более 50 экземпляров в

препарате).

Полученные данные приведены в таблице.

Таблица. Микроскопический фито-, зоопланктон и бентос водоемов

природного парка

Вид

Водоем

Флора Фауна

анабена

афанизо-

менон

микроцис-

тис

перидии-ниум

церариум

мелозира

табеллярия

фрагил-лярия

клостериум

водяная сеточка

колпидия

парамеция

дилептус

спиро-стонум

коловратка

дафния

Озеро Арантур (сев. пляж)

1 +

Озеро Арантур (вост. пляж)

4 3 1

Озеро Арантур (заросли)

3 4 1 2 +

Арантур (в лодке)

2 1 2 2

Река Еныя

1 1

Река Ах

3

Сосновый рям

4 +

Болото (мост-ки 1)

2 3 2 2

Болото (мост-ки 2)

4 2 +

Лужа на дороге (лагерь)

3 2 2

Нефтедо-бывающая станция (канава)

4 4 2 + 3 5 2 3 5 1

13

цианобактериии диатомовые ракообразныеинфузориизеленые коловраткидинофитовые

Рис.7

Наряду с идентификацией и подсчетом микроорганизмов, с помощью

индикаторов определяли рН каждой пробы. Во всех постоянных водоемах

среда оказалась кислой (рН 5,2 – 5,6), что объясняется, видимо, наличием

залежей торфа, обусловливающих повышенное содержание Н+. Во

временных водоемах (лужах, канавах, впадинах на дорогах и т.п.) значение

рН соответствовало слабокислой, близкой к нейтральной, реакции (около 6,7

– 6,9).

Наиболее насыщенной живыми организмами

оказалась проба из застойного водоема на

территории нефтедобывающей станции

(Рис.7; прилож.). Следует отметить, что

подобный набор и высокая плотность живых

организмов вообще свойственны водоемам

такого рода преимущественно в летний

период.

Анализ проб воды из других источников не выявил резких отклонений от

условной нормы, что говорит об относительной экологической безопасности

расположенных в районе нефтедобывающих предприятий. В этом,

бесспорно, огромная заслуга администрации и сотрудников парка,

работающих совместно с нефтяниками над поддержанием природного

баланса, чистоты и гарантированной экологической безопасности

нефтедобычи.

В процессе исследований был «изобретен» и освоен новый простой и

эффективный способ микрофотографии объектов при помощи цифровой

камеры и школьного микроскопа. Это позволило, в последствии,

идентифицировать некоторые организмы, систематическая принадлежность

которых вызывала сомнения (Рис.8, 9).

Проводимый учащимися экспресс-анализ видового состава водоемов,

конечно, не может служить абсолютным диагностическим критерием

эколого-санитарного состояния, но позволяет приблизительно установить

14

степень загрязнения, токсичность, уровень антропогенной нагрузки,

предупредить о возможной опасности.

III. Полевая микрофотография

Сегодня научная фотография представляет собой самостоятельный

метод получения, хранения и обработки информации для решения самых

разнообразных задач во многих областях знания. Возможности современной

цифровой фотографии, в сочетании с доступным компьютерным

обеспечением, позволяют регистрировать, документировать, описывать

объекты и интерпретировать процессы. Мгновенная фиксация изображения,

практически неограниченный объем памяти, простота эксплуатации,

возможность последующего количественного и качественного анализа – вот

далеко не полный перечень бесспорных преимуществ метода.

Комбинация цифровой камеры с оптическими приборами позволяет

тысячекратно увеличить возможности человека в познании макро- и

микромира, безгранично расширить рамки исследования недоступных

невооруженному глазу объектов. Микрофотография по праву занимает

достойное место в физико-химических, геологических и, даже, историко-

археологических исследованиях. Микрофотосъемка успешно применяется в

металлургии и текстильной промышленности. Сферами ее использования

являются ядерная физика, информационные и военные технологии.

Компьютерная цифровая микроскопия находит все более широкое

применение в диагностической практике, например, в цитогенетике,

Рис.8Рис.9

коловратка

дафния

15

стоматологии, онкологии, гистологии, офтальмологии, судебной медицине,

при изучении возбудителей инфекционных заболеваний и т.д.

Особую роль играет фотография и компьютерная микроскопия в

биологических и экологических исследованиях.

Однако описываемые технологии получения качественных

микрофотографий требуют, в основном, дорогостоящего оборудования,

опытных квалифицированных специалистов, значительных временных

затрат. К сожалению, большинство образовательных учреждений в

настоящее время не может позволить себе роскошь приобретения

соответствующих оптических и электронных систем. При этом почти каждая

школа располагает хотя бы одним современным компьютером, световым

микроскопом, цифровой камерой и практически неограниченным творческим

потенциалом. Этих ресурсов достаточно для проведения актуальных

естественнонаучных исследований на самом высоком технологическом

уровне.

Мы предлагаем простой, проверенный на практике метод получения

снимков живых объектов

размером от нескольких

микрометров с помощью

школьного светового

микроскопа и любительской

цифровой фотокамеры

(Рис.10). Метод

заключается в простой

фокусировке оптической

системы фотоаппарата на

объекте, находящемся на предметном столике микроскопа, через систему

линз (объектив-окуляр). Резкость настраивается визуально винтами

микроскопа: сначала через окуляр, затем на мониторе камеры, или

непосредственно на дисплее. Объектив фотоаппарата, при этом, должен 16

Рис.10

вплотную соприкасаться с окуляром микроскопа. Можно применять

функцию zoom. Увеличение, яркость освещения, а также режим, экспозиция

и дополнительные установки и функции подбираются эмпирически. Вполне

удовлетворительные результаты достигаются при следующих основных

параметрах:

Микроскоп: об. 4х, 10х, 20х (при электрической подсветке – 40х,

100х – иммерсия); ок. 7х – 20х

Камера (минимальные требования): 3,2 мегапикселя, карта памяти

16 Мб, элементы питания, USB-выход

Возможна съемка видеороликов (при большом объеме карты

памяти)

Приблизительные относительные размеры исследуемого объекта

оцениваются при помощи школьной линейки путем предварительной съемки

деления в 1 мм при увеличении объектива 4х и последующих элементарных

расчетов для 10х, 40х и т.д. (Рис.11).

При желании (и возможности) схема дополняется штативом, муфтой-

переходником между объективом камеры и тубусом микроскопа, системой

дополнительной подсветки, набором светофильтров и т.п. Для хранения и

непосредственной обработки изображений полезен ноутбук. Однако, в

полевых условиях усложнение, а, следовательно, утяжеление оснащения

представляется нецелесообразным. Как показывает опыт, предельно

упрощенный и облегченный вариант является оптимальным для выездных

практик и экспедиций.

Указанный способ фотосъемки позволит любому школьнику,

обладающему элементарными навыками обращения с оргтехникой,

проводить самостоятельные высокоинформативные биоэкологические

исследования и эксперименты по самым разнообразным научным проблемам.

17

Полученные изображения могут с одинаковым успехом лечь в основу (и

стать украшением!) тематической работы «Простейшие моего аквариума»

или «Мониторинг состояния окружающей среды особо охраняемых

территорий нефтедобывающих районов».

Фотографирование может производиться независимо от наличия

постоянных источников электроэнергии, в отдаленных и труднодоступных

экосистемах. Накопленный материал, при необходимости, может быть

быстро доставлен на электронных носителях или через Интернет в

профильную лабораторию, заинтересованным специалистам в любую точку

Земного шара.

Преимуществами описанного метода являются:

Относительная простота, быстрота и доступность

Информативность, наглядность и объективность

Автономность исследователя (при запасе батареек и

вместительной карте памяти)

Надежность и качество

18

1 мм

(объектив 4х)

Рис.11

Высокая скорость передачи и обработки изображений

Возможность количественного и качественного анализа

Областями применения метода в школьных экологических и

биологических исследованиях могут, например, стать:

Биоиндикация

Сукцессии микроорганизмов

Описание видового состава фито-, зоопланктона и бентоса

постоянных и временных водоемов

Сезонные количественные и качественные колебания биомассы

простейших и др.

Обработка материала, за исключением высокоточных и

узкоспециальных исследований, не требует особого программного

обеспечения и профессионального владения компьютерной техникой. На

наш взгляд, для относительно качественного редактирования изображений в

школьных работах вполне достаточно стандартных средств приложения

Microsoft Office (Рис. 12 –22; прилож.).

19

Рис.12 Рис.13

20

Рис.17Рис.16

Рис.15

Рис.20

Рис.19Рис.18

Рис.21

Рис.14

В этой работе авторы не ставили перед собой задачу определения видовой

принадлежности микроорганизмов. Нашей целью являлась демонстрация

возможностей простого и доступного метода микрофотографирования живых

объектов.

В перспективе широкая реализация идеи позволит создавать атласы-

определители, фототеки микрофлоры и фауны, осуществлять экологические

и биологические комплексные межшкольные проекты, интегральные

естественнонаучные программы, проводить экологический мониторинг

состояния почв и водоемов.

Заключение

Описанные в работе прикладные методы экологического исследования

состояния природных сообществ были использованы нами на выездных

полевых практиках. Они могут быть применены как автономно, так и в

комплексе, в зависимости от поставленных целей, задач и имеющихся

возможностей. Вызывающая тревогу, все возрастающая антропогенная

нагрузка на биосферу в целом и на отельные компоненты экосистем, в

частности, требует разработки и внедрения простых и, в то же время,

эффективных, информативных способов диагностики степени опасности

воздействия на окружающую среду.

Новые подходы к исследованию, базирующиеся на сочетании известных

доступных технологий открывают перспективы масштабного изучения

особенностей биоценозов путем прямого анализа состава флоры и фауны и

мониторинга методом биоиндикации. Способ полевой микрофотографии

дает возможность составлять фототеки и вести динамический контроль за

качественными и количественными колебаниями структуры популяций

микроорганизмов, реализовывать с его помощью долгосрочные проекты.

За исключением географических карт, все иллюстративные материалы

являются авторскими.

21

Список литературы

1. Артамонов В. И. Растения-индикаторы. М.: Наука, 1980, 158 с.

2. Бровкина Е.T., Сивоглазов В.И. Атлас родной природы. Животные

водоемов и побережий: Учебное пособие для школьников. М.:

Эгмонт Росия, 2001.

3. Вода России. Малые реки / Под научной ред. A.M. Черняева.

Екатеринбург: ИЗД-ВО «АКВА-ПРЕСС», 2001, 804 с.

4. Воронов А.Г., Дроздов Н.Н., Криволуцкий Д.А., Мяло Е.Г.

Биогеография с основами экологии. – М., Изд-во МГУ; Изд-во

«Высшая школа», 2002. – 392 с.

5. Вронский В.А. Прикладная экология: Учебное пособие. - Ростов-на-

Дону: Феникс, 1996, 512 с.

6. Ганышина Л.А., Горидченко Т.П. Методика оценки экологического

состояния водоемов по организмам зообентоса. М., ЦСЮН, 1994, 37 с.

7. Гарибова Л.В., Дундин Ю.К., Коптяева Т.Ф., Филин В.Р. Водоросли,

лишайники и мохообразные СССР. – М., «Мысль». 1978. 366 с.

8. Гелашвили Д. Б. Экологический мониторинг, методы биомониторинга.

Учебное пособие. – Н. Новгород: изд-во ННГУ, 1995.

9. Губанов И.А., Киселева КВ., Новиков B.C., Тихомиров В.П.

Определитель сосудистых растений Центра европейской России. М:

Аргус, 1995, 560 с.

10.Давыдов Л.К., Дмитриева А.А., Конкина Н.Г. Общая гидрология. Л.:

Гидрометеоиздат, 1973.

11.Ирдименьев Алексей, Буров Павел. Фитопланктон как показатель

экологического состояния и качества воды двух небольших озер. –

http://edu.greensail.ru/monitoring/projects/vodorosli.shtml

12.Ихер Т.П. Изучаем малые реки: Пособие но комплексному

исследованию экологического состояния малых рек/ Под ред. проф.,

докт. биол. наук Л.Ф. Тарариной. Тула,. 1999, 35 с.

22

13.Ласуков Р.Ю. Обитатели водоемов: Карманный определитель. - М.:

Рольф, 1999.

14.Методы гидрологических исследований: проведение измерения и

описания рек: Методическое пособие. Москва, Экосистема, 1996.

15.Муравьев А Г. Оценка экологического состояния природно-

антропогенного комплекса. - СПб.: Крисмас*, 1997.-39 с.

16.Неронов В.В. Полевая практика по геоботанике в средней полосе

Европейской России: Методическое пособие. - М.: Изд-во Центра

охраны дикой природы, 2002-139 с.

17.Нидон К., Петерман И., Шеффель П., Шайба Б. Растения и

животные: Руководство натуралиста. - М.: Мир, 1991.

18.Новиков В.С., Губанов И.А. Популярный атлас-определитель.

Дикорастущие растения. – М., «Дрофа». 2002. 416 с.

19.Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учебное

пособие для вузов. - М.: Агентство «ФАИР», 1998. - 320 с.

20.Петров В.В. Растительный мир нашей Родины: Книга для учителя. - М.:

Просвещение, 1991, 207 с.

21.Определитель. пресноводных. беспозвоночных. Европейской. части

СССР / Под ред. Л.А. Кутиковой, Я.И. Старобогатова. - М.:

Гидрометеоиздат, 1977.

22.Полевые практики на географических факультетах педагогических

университетов: Учебное пособие для студентов педвузов по

географическим специальностям. Под ред. А.В. Чернова. Ч.1, 2..Москва

1999.

23.Райков Б.Е., Римский-Корсаков М. Н. Зоологические экскурсии. - М.:

Изд-во ТОПИКАЛ, 1994.

24.Руководство по методам биологического анализа поверхностных вод

суши и донных отложений. / Под ред. В.А. Абакумова-Л.:

Гидрометеоиздат, 1983

23

25.Скворцов В.Э. Иллюстрированное руководство для ботанических

практик и экскурсий в Средней России. – М., Товарищество научных

изданий КМК. 2004. 506 с.

26.Снакин ВВ., Малярова М.Л., Гурова Т.Ф и др. Экологический

мониторинг. Методическое пособие для учителей средних учебных

учреждений. - М.: РЭФИА, 1995, 85 с.

27.Станек В.Я. Иллюстрированная энциклопедия насекомых...Прага:

Артия, 1977.

28.Тарарина Л.Ф.. Экологический практикум для студентов и школьников:

Биоиндикация загрязненной среды...М.: Аргус, 1997, 81 с.

29.Телеганов А. А. использование макрозообентоса для биологического

мониторинга пойменных озер верхнего Поочья. Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических

наук, Калуга 2007.

30.Физико-химические методы изучения качества природных вод:

Методическое пособие. Ю.А. Буйволов. -М.: Экосистема, 1997.

31.Чертопруд М.В. Мониторинг загрязнения водоемов по составу

макрозообентоса: Методическое пособие. - М.: АсХО, 1999,17с.

32.Шиширина Н.Н., Ихер Т.П., Тарарина Л.Ф. Макрозообентос

водоемов. Методическое пособие для педагогов, студентов и

школьников.Тула, ТОЭБЦу, 2003

33.Takatsuhiko The Precession of the Third World Water Forum: "Water

Quality Monitoring and Modeling – The Present Situation and

Partnership for the Future" – 16-17 th October 2002

34.http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Russia_

35.http://www.admhmao.ru/obsved/priroda/pr_parki/kond_oz.htm)

36.http://www.unesco.org/water/wwap/wwdr2/facts_figures/index.shtml

24