Реферат: До 1 грудня щорічно

до 1 грудня щорічно

Додаток до листа управління освіти

і науки облдержадміністрації

від 02 лютого 2011 року № 71-9/3


Умови проведення Всеукраїнського науково-освітнього проекту

"Мікроскопічні водорості - показники екологічного стану довкілля"

І. Загальні положення

Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України (відділ фікології]) та Національний еколого-натуралістичний центр учнівської молоді Міністерства освіти і науки України з 2007 по 2011 р.р. проводить науково-освітній проект "Мікроскопічні водорості - показники екологічного стану довкілля". Даний проект спрямований на виконання наукової теми Інституту ботаніки "Різноманіття водоростей України".

II. Актуальність теми

Біологічні індикатори - це організми чи сукупність організмів, присутність, кількість, особливості розвитку та фізіології яких вказують на природні процеси, умови та антропогенні зміни середовища їхнього проживання. Мікроскопічні водорості є високо чутливими організмами-індикаторами стану навколишнього середовища, зокрема різного типу водойм та ґрунтів, а загальна інвентаризація різноманіття мікроскопічних водоростей ще далека від завершення. Даний напрямок є досить перспективним, оскільки біологічні маркери є дуже чутливими, особливо це проявляється у мікроскопічних організмів, продуцентів первинної органічної речовини, які становлять основу ланцюгів живлення.

III. Мета проекту

- отримання учнівською молоддю навичок самостійної наукової роботи;

- ознайомлення учнів з основними видами водоростей України та отримання навичок у зборі, визначенні та гербаризації матеріалу;

- оволодіння методиками вивчення видової різноманітності та встановлення видового складу водоростей досліджуваної місцевості;

- ознайомлення учнів із методами досліджень водоростей різних екологічних груп (планктону, бентосу, перифітону, нейстону, едафітону та аерофітону).

ІV Завдання проекту

- встановлення меж території, що буде вивчатись та її фізико-географічна характеристика;

- проведення експедицій за встановленими маршрутами з метою виявлення видів-індикаторів;

- збір альгологічного матеріалу (проб та зразків), які є індикаторами забрудненості води;

- виявлення факторів, які впливають на зникнення чи присутність тих чи інших груп водоростей;

- оформлення звіту по виконаній роботі.

Про результати своєї роботи учасники проекту повідомляють Всеукраїнському оргкомітету: 04074 м. Київ, вул. Вишгородська 19. НЕНЦ (відділ біології); до 1 грудня щорічно, починаючи з 2008 р.

V. Учасники проекту.

До участі в науково-освітньому проекті "Мікроскопічні водорості - показники екологічного стану довкілля" залучаються учні загальноосвітніх і позашкільних навчальних закладів, студенти природничих факультетів вищих навчальних закладів.

VI. Керівництво проектом.

Керівництво проектом "Мікроскопічні водорості - показники екологічного стану довкілля", підведення підсумків та визначення переможців здійснює оргкомітет та конкурсна комісія, що створені з представників Інституту ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України та Національного еколого-натуралістичного центру учнівської молоді.

VII. Визначення переможців

Переможці науково-освітнього проекту нагороджуються:

- путівками до Всеукраїнського табору "Юннат" (для дітей);

- Грамотами Інституту ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України;

- Грамотами Національного еколого-натуралістичного центру учнівської молоді.

VIIІ. Очікувані наукові результати.

На основі узагальнених даних готуються колективні наукові публікації, які подаються до різних наукових видань.

ІX. Фінансування.

Фінансування експедицій, екскурсій, походів та інших заходів в рамках науково-освітнього проекту здійснюється за рахунок місцевих бюджетів і залучених коштів.


^ Додаток1 до Умов

Методи збору мікроскопічних водоростей

Мікроскопічні рослини представлені виключно нижчими рослинами - водоростями. До цієї біологічної групи (не систематичної) належить понад

60 000 видів, які представлені 16 відділами.

^ Відділи рослин

латинська назва

український еквівалент

Thallophyta

Нижчі рослини

Cyanophyta (Incl. Prohlorophyta)*

синьозелені водорості*

Euglenophyta

евгленові водорості

Chlorarachniophyta

хлорарахніофітові водорості

Raphydophyta

рафідофітові водорості

Chrysophyta

золотисті водорості

Eustigmatophyta

еустігматофітові водорості

Xanthophyta

жовто-зелені водорості

Phaeophyta

бурі водорості

Bacillariophyta

діатомові водорості

Dictyochophyta

діктіохофітові водорості

Dinophyta

дінофітові водорості

Haptophyta

гаптофітові водорості

Cryptophyta

кріптофітові водорості

Glaucocystophyta

глаукоцистофітові водорості

Rhodophyta

червоні водорості

Chlorophyta

зелені водорості

Збір проб (зразків) у природі для подальшого виділення у культуру проводять у період активної вегетації виду. Проби води та зразки ґрунту відбирають у тій ділянці де певний вид представлений найбільш рясно. Зібраний альогологічний матеріал бажано одразу відокремити від представників фауни, які можуть знищити альгологічний матеріал.

Методи збору водоростей у природі залежать від їх екологічних та морфологічних особливостей, які у свою чергу є надзвичайно різноманітними, тому для кожної екологічної групи виділяють свої знаряддя збору альгологічного матеріалу. Виділяють такі основні екологічні групи: фітопланктон, фітобентос, фітоперифітон.

Відбір проб фітопланктону:

Фітопланктон - сукупність видів рослин, що населяють водну товщу.

Під час інтенсивного розвитку фітопланктону або конкретних видів достатньо зачерпнути воду з водойми, а потім дослідити її під мікроскопом. Проте, у більшості випадків, дослідник вдається до попередньої концентрації мікроорганізмів для подальшого дослідження. Основним методом концентрації фітопланктону є - фільтрування води за допомогою планктонної сітки.

Планктонна сітка складається з латунного кільця і пришитого до нього мішечка у формі конусу. Схема викройки сіткового конусу: вузький отвір конусоподібного мішечка міцно прикріплюється до стаканчику, який має вивідну трубку, закриту краном або затискачем Мора. Зазвичай, для концентрування фітопланктону, фільтрують від 10 до 100 л води, для чого використовують літрову кружку або черпак. Другий спосіб - тягнути планктонну сітку за човном, що рухається протягом 5-10 хв. Останній спосіб використовують під час збору планктону на великих водоймах - водосховищах, морях. Серед його позитивів - можливість фільтрування великої кількості водних мас з різних ділянок, серед негативів - неможливість нормувати кількість планктону, тобто невідомо скільки літрів відфільтровано, а отже у подальшому не можна буде розрахувати кількість планктону, його об'єм та умовну фотосинтетично активну поверхню. Для дослідження фітопланктону у різних шарах водних мас використовують планктонні сітки спеціальної конструкції (сітка Апштейна, сітка Берджа, сітка цеппелін).

Для кількісного обліку фітопланктону також можна використовувати планктонні сітки, але більш ефективним є використання батометру, останній має декілька модифікацій: 1) бентометр Рутнера - циліндр виготовлений з металу або скла, об'ємом 1-5 л, що має дві кришки, які під час занурення у воду залишаються відкритими, за досягнення заданої глибини при допомозі канату кришки закривають, а сам батометр підіймають на поверхню вже з відібраною пробою; 2) бентометр Мейєра - пляшкоподібної форми на верхньому кінці має кришку яка за допомогою канату відкривається на заданій глибині, у батометр відбирається проба води після чого у відкритому стані він підіймається на поверхню.

Згущення вже відібраного (відфільтрованого) фітопланктону можна проводити двома способами: 1) відстоюванням або 2) додатковою фільтрацією. У першому випадку посуд з пробою відстоюють у помірно освітленій зоні (північне вікно) протягом 15-20 днів, при цьому фітопланктон випадає у осад, але залишається життєздатним, потім відділяють верхні шари води. Другий спосіб заснований на застосуванні бактеріальних фільтрів, за допомогою яких додатково профільтровують відібрану пробу, при цьому увесь відібраний фітопланктон осідає на фільтрі.

Відбір проб фітобентосу:

Фітобентос - сукупність видів рослин, що розвиваються на дні водойми.

Існуючі методи відбору фітобентосу передбачають збір водоростей у трьох основних шарах: 1) поверхня донних ґрунтів - саме бентос, 2) відклади у товщі бентосу - глибиною до 1 см від поверхні донних ґрунтів, 3) придонний шар водних мас над ґрунтом - до 2-3 см.

На глибині до 1 м найбільш простим та ефективним способом збору фітобентосу є використання сифну, що представлений резиновим шлангом зі скляними трубками, які розміщені з обох його кінців, при цьому верхня трубка залишається над водою, а до нижньої трубки з дна набирається бентос. Проте, на глибинах понад 1 м необхідно використовувати більш складні засоби - стакани або відра для мулу, мулосос Перфіл'єва, грабельки та так звані "кошки", проте останні (грабельки та "кошки") можна використовувати лише для макроскопічних розростань водоростей, для збору мікроскопічних водоростей вони не придатні. Більш складними та надійними є мікробатометр Володимирової та мікробатометр Трав'янко-Євдокімової, які представлені циліндрами зі складною системою кришечок, канатів та відсіків.

Відбір проб фітоперифітону:

Фітоперифітон - сукупність видів рослин, що обростають різноманітні тверді субстрати, занурені у воду (при цьому глибина занурення субстрату у воду значення не відіграє).

Відбір перифітону здійснюють за допомогою різноманітних скребків або ножів, але при цьому гине велика кількість видів, порушуються окремі частини клітин, особливо це стосується ниткуватих або інших форм, які можуть прикріплюватися до субстрату. Тому на сьогодні найбільш ефективних способів збору перифітону два: 1) відбір частини самого субстрату з прикріпленими до нього водоростями - це камінці, раковини молюсків, деревина і навіть рештки вищих рослин або листя, стебла живих вищих рослин, 2) занурення у воду штучного субстрату - передметного скла, канату, пластинки, який залишають на 5-20 днів, після того, як на субстраті розвиваються перифітонні угруповання водоростей їх виймають для подальшого дослідження.

Методи збору зразків водоростей позаводних місцезростань

Особливістю збору зразків водоростей позаводних місцезростань є неможливість їх концентрування, як у водних масах, тому відібрані зразки є лише основою для посіву у лабораторних умовах у чашках Петрі на агаризованому середовищі, де відбувається масовий розвиток водоростей.

Виділяють два основних екологічних угрупування водоростей позаводних місцезростань: 1) едафітон - водорості, що розвиваються у ґрунтах, 2) аерофітон - водорості, що розвиваються на поверхні різноманітних субстратів на межі з повітрям. При цьому збір водоростей едафітону проводять на певній площі ґрунту - з окремих її ділянок відбирають певну кількість ґрунту, а водорості аерофітону відбирають разом із субстратом. Ґрунтові водорості необхідно підрощувати у чашках Петрі, застосовуючи комплекс лабораторних методів, водорості аерофітону можна досліджувати безпосередньо, а у випадку необхідності також культивувати у чашках Петрі.

Методи кількісного обліку водоростей у пробах

Кількісний облік можливо проводити лише у випадку, якщо об'єм проби суворо фіксовано. Відомості про чисельність водоростей є вихідними для подальшого розрахунку інших кількісних та якісних показників - вміст фотосинтетичних пігментів, білків, жирів, вуглеводів, вітамінів, нуклеїнових кислот, мінеральних елементів, а також допомагають розрахувати інтенсивність фотосинтезу, дихання та росту у культурі.

Підрахунок чисельності водоростей певного виду здійснюють за допомогою спеціальних камер - предметних скелець, які мають нанесені на них смуги, що утворюють квадрати певної площі. Найбільш часто використовують камеру Горяєва, рідше камери Нажотта та Фукса-Розенталя.

Водорості як індикатори стану забрудненості води

Водорості - дуже чутлива до змін екологічних умов група організмів. У різні сезони, за різних умов, у різних місцезростаннях можна побачити специфічні угруповання видів, кожний з яких розвивається у невеликій або великій кількості, а інколи деякі види викликають цвітіння води. Останнє часто спостерігається у озерах, ставках та великих річках. Найчастіше цвітіння води викликають синьо-зелені водорості - Microcystis aeruginosa, Aphanisomenon flos-aquae. Обидва види можна побачити навіть неозброєним оком, тому що вони розвиваються у колоніях, які дуже легко відрізнити. У Microcystis aeruginosa колонії округлі, мішечкоподібні, драглисті з великою кількістю слизу. У Aphanisomenon flos-aquae колонії нагадують гілочки, інколи дещо зігнуті. Масовий розвиток цих видів призводить до загибелі риби, оскільки більшість синьо-зелених водоростей під час масового розвитку виділяють багато токсинів, під час розкладу великої маси водоростей у воді значно зменшується вміст кисню.

Водорості є дуже чутливим показником сумарного органічного забруднення водойми - сапробності. Відповідно до рівня органічного забруднення води виділяють три основні групи водоростей-показників сапробності:

олігосапроби - розвиваються у чистих, переважно річкових водах із низькою концентрацією органічних речовин;

мезосапроби - розвиваються у водоймах з більшою кількістю розчинених органічних речовин, такі водойми є найбільш поширеними, це озера, болота, великі та малі річки, тощо;

евсапроби - розвиваються у водоймах з великою кількістю органічних речовин, як правило це стоячі або слабко проточні водойми.

Можна виділити ще дві екстремальні групи водоростей - ксеносапроби, які розвиваються у найбільш чистих водах, що майже не несуть розчинених органічних речовин (наприклад, гірські струмки та невеличкі річки, зазвичай із холодною та прозорою швидкоплинною водою) та полісапроби, які розвиваються у водах з надмірним вмістом органічних речовин та можуть бути визнані як забруднені (наприклад відстійники, аеротенки, калюжі).

У всіх групах методів найбільш зручним способом наведення даних є складання карт чи картосхем. Карти розповсюдження окремих видів відображають відсутність чи присутність видів на території, що вивчається, причому відсутність виду несе таку ж інформацію, як і його присутність. Місцезнаходження кожного виду-індикатора необхідно наносити на карту, позначаючи його певним значком або кольором.


одаток 2 до Умов

Оформлення роботи.

Робота має складатись з Вступу, Основної частини, Висновків і Списку використаної літератури. Крім цих чотирьох головних елементів слід передбачити розділення основної частини на окремі блоки.

У Вступі необхідно висвітлити наступні позиції: актуальність теми, постановка проблеми, мета роботи та завдання, що необхідно вирішити для її досягнення.

В Основній частині важливо передбачити принаймні 2 розділи: „Результати" (факти, явища, описи) та „Обговорення" (гіпотези). Крім того необхідно включити розділ „Матеріали і методи",

Висновки формуються у відповідності до завдань дослідження на підставі наведених фактів та доказів. Рекомендується наводити висновки не загальним списком, а по окремих позиціях, кожний з нового рядка. Наприклад: „встановлено, що..." або „обґрунтовано зв'язок..." тощо.

Список літератури повинен включати всі цитовані в тексті роботи джерела інформації - монографії, збірники, статті.

Таблиці, ілюстрації. Всі цифрові і подібні їм матеріали рекомендується зводити в таблиці, складні описи ілюструвати рисунками, картами або графіками. Таблиці та ілюстрації повинні мати свою нумерацію, підписи (напр., „Рис. 1. Розподіл..."; „Табл. 1. Види...") та посилання на них в тексті.


Рекомендована література:

Водоросли. Справочник / Вассер С.П., Кондратьева Н.В., Масюк Н.П. и др. - Киев: Наук. думка, 1989. - 608 с.

А.В. Топачевский, Н.П. Масюк. Пересноводные водоросли Украинской ССР (под ред. М.Ф. Макаревич). - Киев: Вища школа, 1984. - 336 с.

Унифицированные методы исследования качества вод. Методы биологического анализа вод. Приложение 2. Атлас сапробных организмов. - Москва, 1977. - 227 с.