Составление схемы пищевой цепи в водном биоценозе на примере реки Клязьма

2. Составление схемы пищевой цепи в водном биоценозе на примере реки Клязьма.

Для этого на листе бумаги выстраиваются трофические уровни, в которые вносятся виды в соответствии с данными отловов. Построить пищевые цепи с указанием в них места каждого из отловленных организмов оказалось невозможно из-за большого количества пересечений видов между собой в разных пищевых цепях.

3. Оценка экологического состояния исследуемого водоёма методом биоиндикации.

Для оценки экологического состояния водоема использовался метод расчета биотического индекса (БИ), разработанный Ф. Вудивиссом в 1964 г. С помощью специальной шкалы для определения биотического индекса, основанной на наличии в водоёме индикаторных групп организмов, по наличию или отсутствию той или иной индикаторной группы определяется биотический индекс водоема. Чем выше показатель БИ, тем благоприятнее условия обитания организмов в данном водоёме в целом или его отдельных биотопах в частности. По данному показателю можно судить об относительной чистоте воды применительно к водным обитателям. Показатель БИ может изменяться от 1 (наименее благоприятные экологические условия) до 10 (наиболее благоприятные экологические условия).

Таблица 1. Список обнаруженных (пойманных) организмов по биотопам

Комментарии к таблице №1 (Список отловленных видов)

Исходя из полученных данных видно, что наименьшее количество видов встречено в первом биотопе. Это объясняется несколькими причинами. Из-за большой скорости течения многие организмы сносятся вниз по реке. Высокая скорость течения не дает накапливаться органическому веществу, что сказывается на количестве корма. Также из-за сильного течения и практически полного отсутствия органического вещества на дне произрастание прибрежной и водной растительности сильно затруднено. Это создаёт дополнительные трудности водным организмам с точки зрения наличия укрытий и дополнительных поверхностей для закрепления в пределах данного биотопа. Небольшое количество видов может объясняться трудностями при проведении отловов. Большая глубина не позволила качественно обловить биотоп в разных частях. Основное количество видов было выловлено на небольшом удалении от берега. Однако абиотические условия практически не отличаются у кромки берега и на удалении от него, что позволяет предположить высокую степень объективности полученных данных.

Наибольшее количество видов во втором биотопе может объясняться:

1. большим количеством органического вещества, являющимся пищей;

2. практически полным отсутствием скорости течения.

С другой стороны биотоп сильно заражён сероводородом, что должно было отрицательно сказаться на видовом разнообразии. Также нельзя полностью исключить и человеческий фактор. Биотоп №2 наиболее удобен для проведения отловов. Поэтому нельзя считать результаты, полученные во втором биотопе аномальными и, скорее всего они объясняются наиболее качественными отловами в данном месте.

Примерно равное количество встреченных видов в других биотопах объясняется сравнительно благоприятными экологическими условиями обитания в них организмов. В каждом из вышеуказанных биотопов имеется достаточная глубина для нормального обитания организмов, характер донных отложений также достаточно благоприятен, даже в четвёртом биотопе бедные, с точки зрения трофности, песчаные отложения компенсируются достаточным количеством прибрежной и водной растительности. Только в шестом биотопе сильная струя воды, образующаяся при впадении ручья через трубу, может быть неблагоприятным фактором обитания организмов.

Видовое разнообразие – очень важное свойство экосистем. С ним связана устойчивость систем к неблагоприятным воздействиям. Разнообразие обеспечивает «подстраховку», дублирование устойчивости. Вид, присутствующий в числе единичных экземпляров, при неблагоприятных условиях для широко представленного вида, в том числе и доминантного, может резко увеличить свою численность и таким образом заполнить освободившееся пространство (экологическую нишу), сохранив экосистему как единое целое.

Комментарии к схеме пищевых цепей

Как уже говорилось выше, любая экосистема включает несколько трофических уровней (звеньев пищевой цепи). Взаимосвязанный ряд трофических уровней представляет цепь питания или трофическую цепь.

Из материалов исследования видно, что выловленные организмы распределяются по следующим трофическим уровням:

- консументы первого порядка (13 видов),

- консументы высшего порядка (12 видов),

- редуценты (4 вида).

Продуцентами в водных биоценозах, также как и в наземных экосистемах, являются зеленые растения. Это могут быть как фитопланктон, так и донные растения.

Также как и в наземных экосистемах, пищевые цепи в водных биоценозах могут начинаться с мертвого органического вещества – детрита. Некоторые организмы могут относиться к сразу двум группам по типу питания, например, моллюск большой прудовик является и консументом первого порядка и редуцентом. Важно подчеркнуть, что цепь питания не всегда может быть полной. В ней могут отсутствовать растения (продуценты). Такая цепь называется детритной.

Исходя из положения: «разнообразие – синоним устойчивости», можно заключить, что экосистемы с более длинными и разветвленными пищевыми цепями питания характеризуются повышенной надёжностью и будут более устойчивы.

Большое количество организмов, находящихся на одном трофическом уровне служит гарантией того, что в случае исчезновения какого либо вида его место в структуре пищевой цепи займёт другой вид и передача вещества и энергии не будет прервана.

Таблица 4. Оценка экологического состояния реки по биотическому индексу

Комментарии к таблице №4 (оценка экологического состояния водоёмов по биотическому индексу).

Прежде, чем давать оценку экологического состояния водоёмов, необходимо пояснить суть данной методики. Исходя из того, что разные группы водных беспозвоночных организмов по-разному реагируют на изменения экологической обстановки в проточных водоёмах, английский учёный Вудивисс подобрал индикаторные группы организмов, реагирующих на изменения, происходящие в водной среде обитания. Каждой группе организмов было присвоено определённое количество баллов. Чем больше балл, тем благоприятнее условия, в которых находятся данные организмы. Чем больше индикаторных групп присутствует в обследуемом водоёме, и чем выше балл каждой из них, тем выше благоприятность условий обитания организмов в данном водоёме.

По полученным в ходе исследования данным видно, что во всех биотопах биотический индекс одинаков, и условия обитания в них можно считать вполне удовлетворительными (БИ = 5).

Однако данная методика не позволяет судить о чистоте воды в привычном для нас понимании, так как не показывает наличие в воде каких либо химических и/или биологических загрязнителей и тем более их количественного значения. Полученные данные свидетельствуют только об "экологической чистоте" водоёма, но не о его санитарной безопасности. Это объясняется тем, что многие виды загрязнений, неблагоприятные для человека, относительно спокойно переносятся водными организмами, и наоборот. Благоприятность условий обитания определяется также скоростью течения, температурой воды, содержанием кислорода. Большую роль играет наличие органического вещества в водоёме, так как для многих бентосных организмов оно является пищей. Также от органического вещества начинаются детритные пищевые цепи, а наличие разнообразных пищевых цепей обуславливает устойчивость биоценоза.

В заключении необходимо отметить, что полученные результаты позволяют утверждать, что все исследуемые биотопы вполне благоприятны для обитания водных организмов, как и сам обследуемый участок реки Клязьма. Относительно невысокий показатель биотического индекса может объясняться сезонными особенностями экологии водных беспозвоночных организмов, а также тем, что отловы проводила ученица 10 класса при минимальном наборе необходимого оборудования. Возможно, при профессиональных отловах результат мог быть несколько иным, однако значение биотического индекса скорее увеличилось бы, так как при более качественных отловах количество индикаторных групп возрастает.

Тем не менее, при экологических исследованиях данные, дающие более низкие результаты, чем есть на самом деле, нельзя рассматривать как недостоверные, так как они не позволяют с излишним спокойствием наблюдать за изменениями окружающей природной среды, а дают возможность заблаговременно принимать решения, направленные на изменения сложившейся экологической ситуации.

Результаты, полученные в ходе работы, позволяют сделать следующие выводы:

Обследуемый водоём не испытывает сильных антропогенных нагрузок в районе проведения исследований. Это подтверждается большим числом встреченных видов, так как биоразнообразие является одним из основных показателей устойчивости естественных экосистем.

Нахождение в водоёме нескольких индикаторных групп является подтверждением того, что условия обитания водных организмов вполне благоприятны.

Разветвлённые пищевые цепи с большим числом взаимозаменяемых видов также служит показателем нормального состояния исследуемого участка водоёма.

1. «Гидробиология», Н.А. Березина Москва, 1984

2. Определитель пресноводных беспозвоночных европейской части СССР Ленинград, 1977

3. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий (том 5 «Высшие насекомые») Санкт-Петербург, 2001

4. Определитель насекомых по личинкам Москва, 1972

5. Методы исследований зообентоса и оценки экологического состояния водоемов (методическое пособие) Ассоциация «ЭКОСИСТЕМА» Москва, 1997

6. Методика рекогносцировочного обследования малых водоемов (методическое пособие) Ассоциация «ЭКОСИСТЕМА» Москва, 1998

7. «Краткий определитель пресноводной фауны», профессор Е.М. Хейсин Москва, 1951

8. «Очерки экологии Подмосковья» (учебное пособие), под ред. В.И. Зубова Москва, 1998

9. «Экология России» (учебник), Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова Москва, 1995

10. «Экология» (учебник), Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник Москва, 2003

11. «Основы экологии» (учебник), Н.М. Чернова, В.М. Галушин, В.М. Константинов Москва, 2003

12. «Основы общей экологии» (учебник), Н.М. Мамедов, И.Т. Суравегина, С.Н. Глазачев Москва,