Введение
С увеличением темпов технического прогресса все ярче проявляется воздействие хозяйственной деятельности человека на окружающую его природную среду. Среди проблем, обусловленных этим воздействием, важное место заняла проблема чистой воды, поскольку поверхностные воды оказались наиболее чувствительным звеном природной среды. Без тщательного контроля состояния последних невозможно предупредить возникновение неблагоприятных экологических ситуаций. Известно, что качество воды, ее биологическая полноценность в значительной мере определяется состоянием биогидроценозов. Поэтому из всех существующих систем контроля качества природных вод только система гидробиологического контроля дает непосредственную оценку состояния биогидроценозов, и в этом ее основное преимущество перед другими системами контроля и качества вод. Все это настоятельно требует широкого внедрения в практику экологического мониторинга методов гидробиологического анализа. Гидробиологический анализ, будучи важнейшим элементом системы контроля загрязнения поверхностных вод и донных отложений, позволяет:
оценивать качество поверхностных вод и донных отложений как среды обитания организмов, населяющих водоемы и водотоки;
определять совокупный эффект комбинированного воздействия загрязняющих веществ;
определять трофические свойства воды;
устанавливать возникновение вторичного загрязнения, а в некоторых случаях специфический химизм и его происхождение;
устанавливать направления и изменения водных биоценозов в условиях загрязнения природной среды;
определять экологическое состояние водных объектов и экологические последствия их загрязнения.
1. Литературный обзор
1.1 Озеро Окуневое
Озеро Окуневое расположено в северо-восточной части г. Мурманска вытянуто в направлении с севера на юг.
Рис. 1. Картосхема расположения на оз. Окуневое. Точками обозначены пункты взятия проб
Точка 1. Отбор проб производился на расстоянии 1,0 - 1,5 м от берега на глубине 0,3 -0,4 м. Вода прозрачная, грунт илистый, на дне имеется мусор. Вдоль берега тянется травянистое болото, поросшее сфагновым мхом, осоками, пущей.
Точка 2. Отбор проб производится на расстоянии 0,1 -0,4 м о берега. Прибрежная часть (фиталь) заиленная, глубина у берега 0,45 - 0,5 м.
Точка 3. Отбор проб производился на расстоянии 1,0 - 1,2 м от берега на глубине 0,4 - 0,5 м. Вода прозрачная, растительность, сходная с растительностью наблюдаемой в точке 1.
1.2 Озеро Ледовое
Оз. Ледовое имеет тектоническое происхождение. Длина оз. 0,33 км, максимальная ширина 0,25 км, средняя глубина 7,4 м, наибольшая глубина 15,1 м; площадь водной поверхности 0,053 кв. км., объем воды 390 000 куб. м., площадь водосбора 3,31 кв.км. Расположено почти в центре города Мурманска, между Кольским проспектом и Горелой горой.
Рис. 2. Картосхема расположения на оз. Ледовом. Точками обозначены пункты взятия проб
Точка 1. Отбор проб производится на расстоянии 1 м от берега на глубине примерно 0,5 м. Вода слабо мутная, грунт песчаный. На берегу наблюдается бытовой мусор, крупные камни; береговая растительность - разнообразная.
Точка 2. Отбор проб производится на расстоянии 0,5 м от берега на глубине 0,5 м. Вода прозрачная, грунт довольно мягкий (мелкий песок), дно песчано-илистое; береговая растительность скудная.
Точка 3. Отбор проб производился на расстоянии 15 см от берега на глубине примерно 20 см. Вода слабо- мутная, дно песчано-каменистое с наличием крупных камней. На берегу много бытового мусора (пластиковые бутылки, газеты). Береговая растительность разнообразная.
1.3 Флора и фауна
Царство Растения.
Отдел Сине-зеленые водоросли: одноклеточные, колониальные и нитчатые формы; многие представители окружены мощными чехлами. Жгутиковые клетки никогда не встречаются в жизненном цикле этих водорослей. Хлорофилл а. Зеленый цвет хлорофилла маскирует синим добавочным пигментом фикоцианином, аллофикоцианином и красными пигментами фикоэритрином. Фотосинтетические пигменты этих водорослей расположены в тилакоидах, которые лежат свободно по периферии цитоплазмы и не заключены в хлоропласт. Пластиды отсутствуют. Размножаются только бесполым способом, обычно за счет деления клетки пополам, истинный половой процесс у них не известен.
Отдел Красный водоросли: обычно довольно крупные растения, однако встречаются и микроскопические. Среди красных водорослей имеются одноклеточные, нитчатые и псевдопаренхимные формы, истинно паренхимные формы отсутствуют. Также имеются ризоиды с помощью которых красные водоросли прикрепляются к субстрату. Хлорофилл а. Зеленый цвет хлорофилла маскируется добавочные пигментами: красные - фикоэритрином и синим фикоцианином и аллофикоцианином; также отмечаются каротиноиды и ксантофиллы. Запасное вещество-багрянковый крахмал. Размножение вегетативное, бесполое, половое. Присущи сложные циклы развития. Половой процесс оогамный. Жизненные циклы красных водорослей: изоморфный или гетероморфный дипло-гаплобионтный.
Отдел диатомовые водоросли: живут одиночно или объединены в колонии, различного типа цепочки, ленты, звездочки, нити, «кустики». Хлорофилл маскируется добавочными пигментами, например фукоксантином, диатоксантин. Главное запасное продукт - жирное масло, наход. за пределами пластид в виде капель, а также полисахариды - хризоламинарин и полифосфатное соединение волютин. Пластиды разнообразной формы, либо мелкие - в форме зерен, либо крупных в форме пластинок. Они окрашены в различные оттенки желто-бурого цвета. Бесполое размножение-деление на двое. Виды, которые размножаются половым путем, имеют диплобионтный жизненный цикл с гаметическим мейозом.
Отдел бурые водоросли: Строение слоевища очень разнообразно. Хлорофилл а и с и не имеет хлорофилла b. Хлорофиллы маскируются добавочным пигментом - каротиноидом фукоксантином. (совместно с танинами придают растению бурую окраску). Полисахарид ламинарин. Он откладывается вне пластида - в цитоплазме. Пластиды мелкие дисковидные и обычно лишены пиреноидов, реже лентовидные, пластинчатые. Окрашены в бурый цвет. Размножение вегетативное, бесполое и половое. Жизненый цикл бурых водорослей включает смену гаплоидной и диплоидной форм развития (дипло-гаплобионтный). Жизненный цикл может быть изо- и ли гетероморфный. Мейоз наблюдается при образовании спор. Половой процесс - от изогамного до гетерогамного и оогамного.
Отдел зеленые водоросли: встречаются все морфологические типы слоевища, кроме ризоподиальных одноклеточных и крупных многоклеточных форм со сложным строением. Многие нитчатые зелёные водоросли крепятся к субстрату только на ранних стадиях развития, затем они становятся свободноживущими, формируя маты или шары. Хлорофилл а и b. Содержат добавочные пигменты, включая ксантофиллы, которые не маскируют хлорофилл. Жизненные циклы разнообразны. Наблюдаются изо и гетероморфная смена поколений.
Царство Животные.
Подцарство Простейшие - это разнообразные (70 тыс. видов) одноклеточные животные обитающие повсеместно. Большинство представителей класса имеет микроскопические размеры -- 3--150 мкм. Только наиболее крупные представители вида (раковинные корненожки) достигают 2--3 см в диаметре. Строение тела: Содержат органеллы общего (митохондрии, рибосомы, клеточный центр, ЭПС и др.) и специального назначения (ложноножки, или псевдоподии, жгутики, реснички, пищеварительные и сократительные вакуоли). Питание происходит путем пино- или фагоцитоза. Большинство простейших имеет одно ядро, но есть представители с несколькими ядрами. Ядра некоторых простейших характеризуются полиплоидностью. Цитоплазма неоднородна. Она подразделяется на более светлый и гомогенный наружный слой, или эктоплазму, и зернистый внутренний слой, или эндоплазму. Наружные покровы представлены либо цитоплазматической мембраной (у амебы), либо пелликулой (у эвглены).Скелет: Фораминиферы и солнечники, обитатели моря, имеют минеральную, или органическую, раковину. Тип питания: гетеротрофный, автотрофный и миксотрофный. Выделение: непереваренные остатки удаляются через порошицу (специальное, постоянно существующее отверстие (у инфузорий)) или через любое место клетки (у амебы). Через сократительные вакуоли осуществляется осмотическая регуляция, удаляются продукты обмена. Дыхание: происходит через всю поверхность клетки. Раздражимость: представлена таксисами (двигательными реакциями). Встречаются фототаксис, хемотаксис и др. Размножение: бесполое (митоз, шизогония) и половое (копуляция). Для инфузорий характерен половой процесс -- конъюгация (заключается в том, что клетки обмениваются генетической информацией, но увеличения числа особей не происходит). Многие простейшие способны существовать в двух формах -- трофозоита (вегетативной формы, способной к активному питанию и передвижению) и цисты, которая образуется при неблагоприятных условиях.
Классификация. Согласно современным концепциям, в протозоологии простейшие подразделены на семь типов:
Тип саркомастигофоры характеризуются наличием органелл движения: жгутиков и псевдоподий, ядрами одного типа (за редкими исключениями), половым процессом (если он имеется) по типу копуляции.
Тип Апикомплексы, как исключительно паразитическая группа простейших, обладают особым комплексом органелл на переднем (апикальном) концемолодых клеток для проникновения в клетку хозяина. У них отсутствуют органеллы движения, а жгутики имеются только у мужских гамет. У большинства наблюдается половой процесс -- копуляция, и у многих образуются из зиготы ооциста со спорами, с молодыми паразитами спорозоитами.
Тип Микроспоридии -- внутриклеточные паразиты, образующие одноклеточные споры с амебоидным зародышем -- споробластом и с одной полярной нитью, свернутой спирально внутри споры. При выстреливании полярной нити амебоидный зародыш по каналу нити попадает в клетку хозяина. Затем в зародыше происходит автогамия -- слияние ядер.
Тип Миксоспоридии -- тканевые паразиты животных, имеющие форму плазмодия с множеством ядер. У них наблюдается ядерный дуализм. Они образуют многоклеточные споры с несколькими полярными капсулами, в каждой из которых находится свернутая спирально полярная нить, половой процесс -- автогамия.
Тип Инфузории передвигаются при помощи органелл движения -- ресничек или их производных; обладают ядерным дуализмом и полиэнергидностью. Половой процесс осуществляется при помощи конъюгации.
Тип Лабиринтулы обитают на водных морских растениях и представляют собой лабиринт цитоплазматических тяжей, по которым передвигаются веретеновидные клетки. Размножаются зооспорами со жгутиками.
Тип Асцетоспоровые -- паразиты с многоклеточными спорами с одним или несколькими споробластами, но без стрекательных капсул.
Подцарство Многоклеточные (Metazoa).
Тип Пластинчатые (Placozoa) трихоплаксы (Trichoplax). Размеры этих животных не более 4 мм, трихоплакс представляет собой плоскую пластинку, медленно ползающую по субстрату в морской воде. Самое удивительное, что у него нет энтодермы, это как бы расплющенная по поверхности субстрата бластула. Нижний слой образован клетками, имеющими жгутики. Оказалось, что клетки поверхности, захватив пищевые частицы.
Тип Губки (Spongia, или Porifera) обладают сложным минеральным или органическим скелетом. Простейшие губки имеют форму мешка, который основанием прикреплен к субстрату, а отверстием устьем) обращен кверху. Стенки мешка состоят из двух слоев клеток (наружного слоя эктодерма, внутренний энтодерма),между слоями клеток располагается бесструктурная масса мезоглея, в которой располагаются многочисленные клетки, в том числе образующие спикулы иглы внутреннего скелета. Все тело губки пронизано тонкими каналами, ведущими в центральную, парагастральную полость. Непрерывная работа жгутиков создает ток воды через каналы в полость и через устье (оскулум) наружу. Питается губка теми пищевыми частицами, которые приносит вода. Это простейший тип строения губок аскон. Но у большинства губок происходит утолщение мезоглеи и жгутиковые клетки выстилают впячивания, полости (сикон), а когда эти полости совсем уходят внутрь мезоглеи и соединяются каналами с парагастральной полостью лейкон. Губки к тому же обычно образуют колонии с множеством устьев на поверхности: в виде корок, пластинок комьев, кустов. Кроме бесполого размножения почкования, губки размножаются еще и половым путем. Замечателен способ развития личинки. Личинка оседает и превращается в молодую губку. Еще одна особенность поразительная способность губок к регенерации. В природе губки имеют существенное значение как биофильтраторы. Практическое значение - в медицине, в косметологии, в качестве сувенира.
Тип Кишечнополостные (Coelenterata)- К типу кишечнополостных (9 тыс. видов) относятся низшие многоклеточные организмы, тело которых состоит из двух слоев клеток и имеет лучевую симметрию. Для кишечнополостных характерно наличие стрекательных клеток. Кишечнополостные ведут водный, свободный или сидячий образ жизни. Это двухслойные животные, в онтогенезе формирующие два зародышевых листка -- экто- и энтодерму, между которыми находится мезоглея -- опорная пластинка. Их внутренняя полость называется гастральной. Здесь переваривается пища, остатки которой удаляются через рот, окруженный щупальцами (у гидр).
Тип Гребневиков (Ctenophora) Студенистое прозрачное тело гребневиков размерами от 2 мм до 2,5 м имеет двухлучевую симметрию. Тело имеет вид мешка, на одном конце которого находится рот, а на другом - органы равновесия. Гребневики плывут ртом вперёд при помощи специальных гребных пластинок - склеенных между собой пучков ресничек. Гребневики лишены стрекательных клеток; добычу ловят клейкие клетки наружного эпителия. Пища захватывается непосредственно ртом или особыми ловчими щупальцами, передающими её ко рту. Затем через глотку пища поступает в кишечную полость. Пищеварительная и нервная системы развиты более сильно. Гребневики - гермафродиты; чередования поколений у них не происходит.Более 100 видов гребневиков делятся на два класса: щупальцевые (Tentaculata) и бесщупальцевые (Atentaculata). Распространены на разных глубинах во всех морях. Гребневики - хищники, питающиеся планктоном, мальками рыб и другими гребневиками.
Тип плоские черви (свыше 12 000 видов). Отличительный признак плоских червей -- сплющенное в спинно-брюшном направлении тело.
В отличие от кишечнополостных, у плоских червей между эктодермой и энтодермой (внешним и внутренним слоем клеток) расположен третий слой клеток -- мезодерма. Поэтому их называют трехслойными животными, не имеющими полости тела (она заполнена паренхимой -- рыхлой клеточной массой, в которой помешаются внутренние органы).Среди плоских червей имеются свободноживущие виды. Они населяют пресные и морские воды, влажные места почвы. Очень многие виды ведут паразитический образ жизни, поселяясь в организме человека и животных. Симметрия тела двусторонняя. Тип плоских червей подразделяется надклассы: ресничные, сосальщики, ленточные черви.
Тип круглые черви (около 12 000 видов). Для представителей этого типа характерна веретеновидная форма тела, округлая в поперечном сечении. Внутренние органы помещаются в первичной полости тела, заполненной жидкостью. Сверху круглые черви покрыты слоем плотного вещества, покрывающего поверхность клеток эпителия и являющегося продуктом их выделения (кутикула). Под кутикулой размещается слой продольных мышц. Пищеварительная система имеет вил трубки и заканчивается анальным отверстием. Представители этого типа раздельнополые животные; кровеносной системы не имеют, нервная система, и органы чувств развиты слабо. Круглые черви распространены в морях, пресных водоемах, почве. Многие из них ведут паразитический образ жизни.