Министерство образования Российской Федерации

О Т Ч Е Т

По результатам исследовательской работы школьников

 «Экологический мониторинг реки Юг»

1 этап «Комплексное обследование р. Юг на участке  д.Дунилово – г.Никольск »

 

Руководитель темы: учитель Теребаевской средней школы Дубовиков Р.А. 

 Научный консультант:  профессор  кафедры зоологии и экологии ВГПУ, д. б. н. Болотова Н. Л.

 

Никольск, 2002 

 

 

Посвящается

Светлой памяти  протоиерея СЕРГИЯ  КОЛЧЕЕВА, настоятеля   Казанской церкви г. Никольска.  По инициативе и деятельном участии  которого, стало возможным проведение этих исследовательских работ и объединение всех тех, кто неравнодушен к природе и судьбе родного края.

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………..

1.      Подходы, материалы и методики исследования………………………………

2.  История изучения реки Юг………………………………………………………

3. Физико-географическое описание р. Юг и района исследований……………..

4. Характеристика  водосбора и антропогенного влияния  на реку Юг…………..

5. Характеристика участка исследований д. Дунилово – р. Правая Андонга и состояние водоохранной зоны…………………………………………………….…

6. Гидрохимическая характеристика реки Юг  и качество воды………………….

7. Определение качества водной среды по гидробиологическим показателям…..

8. Биондикация  качества водной среды на участке д. Дунилово – р. Андонга…..

Литература……………………………………………………………………………..

Приложения…………………………………………………………………………….

 

 

Введение

 

Вологодская область, расположенная в зоне избыточного увлажнения, имеет обширную гидрологическую сеть, включая более 1,2 тысячи рек. Большая значимость рек в экономике края как транспортных артерий, источников водоснабжения и рыбных ресурсов определила практический интерес к их исследованию. Современное состояние водоемов Вологодской области определяется не только  природными особенностями, но и воздействием человека, связанным с историей их освоения. Эксплуатация водоемов в течение многих десятилетий привела к негативному влиянию всех видов хозяйственной деятельности на их состояние, которое стало показателем антропогенной нагрузки  на  территорию края в целом. Экономический подход к водным ресурсам привел  к противоречиям интересов разных водопользователей. Так, загрязнение водоемов делает невыгодным промысел, добычу песка, создает проблемы для водоснабжения. Эти проблемы характерны для крупных рек области, к категории которых входит и река Юг, расположенная на юго-востоке области.

Прогноз и осуществление  мероприятий  для замедления нежелательных изменений в водных экосистемах возможен на основе мониторинговых исследований. Это наблюдения за водоемами, слежение за качеством воды, выявление сдвигов в развитии сообществ. Для оценки их состояния и выработки путей рационального использования требуется научная информация. Значительную помощь в сборе информации может оказать исследовательская работа школьников. В ходе изучения природных объектов они получают краеведческие знания, осваивают методики полевых исследований. Участие в экологическом мониторинге позволяет школьникам расширять свои знания по экологии, географии, биологии и химии, а также вырабатывать активную жизненную позицию в отношении охраны природы на основе экологического мировоззрения.

Объектом для экологических исследований группой школьников из Теребаевской средней школы Никольского района послужила река Юг. Это основной крупный водоем данного района, интересный по природным особенностям и который подвергается значительной антропогенной нагрузке.

Исследования начаты с целью мониторинга реки для экологической паспортизации р. Юг и рекомендаций по её рациональному использованию. На первом этапе работ 2002 года целью исследований являлась экологическая оценка состояния реки Юг на участке верхнего течения д.Дунилово-Никольск на модельном (типичном) отрезке от деревни Дунилово до притока Правой Андонги.

Основными задачами данного этапа были:

- обобщение имеющихся материалов по р. Юг для общей характеристики природного объекта

 -выявление состояния водоохранной зоны и степени хозяйственной нагрузки на участок реки в районе д. Дунилово - р. Правая Андонга.

-          определение качества воды

-          оценка состояния участка реки по комплексу физических, химических и биологических показателей

 

1. Подходы, материалы и методики исследования.

 

Исследовательские работы на р.Юг проводились в рамках соглашения о сотрудничестве, заключенного по инициативе протоиерея Сергия, настоятеля Никольского храма в честь Казанской  иконы Божией Матери, с кафедрой зоологии и экологии ВГПУ и отделом охраны окружающей среды и природных ресурсов администрации Никольского района. Подготовка к организации полевых исследований детей в рамках работы летнего православного лагеря осуществлялась под руководством протоиерея Сергия. Администратором экспедиции был инспектор Воскресной школы при храме в честь Казанской иконы Божьей Матери Вязников А.Л. Научное консультирование, разработка программы исследований, кадровое обеспечение проведения экспедиции, подготовка полевого оборудования проводилась со стороны ВГПУ зав. кафедрой зоологии и экологии профессором Болотовой Н. Л. и сотрудниками Вологодского филиала ГосНИОРХ. Осуществлением финансирования для приобретении оборудования для химических анализов занимался зав. отделом охраны окружающей среды и природных ресурсов администрации Никольского района Обрядин М.А.

Подготовкой исследовательской группы школьников руководил учитель Теребаевской средней школы  Дубовиков Р.А. Участие в экспедиции и сборе проб: принимали ученики Теребаевской средней школы, учитель Дубовиков Р.А., два студента 2-4 курса естественно-географического факультета ВГПУ, выполняющие по данной тематике курсовую и преддипломную работы, младший научный сотрудник Вологодской лаборатории ГосНИОРХ и профессор Болотова Н.Л. Таким образом, исследовательская работа дополнялась внедрением в практику задачи осуществления непрерывного экологического образования на этапе учащиеся – учителя – преподаватели Вуза – научные учреждения.

Исследовательская группа школьников была подготовлена к проведению экспедиции, благодаря предварительному этапу обучения методам сбора полевого материала и его теоретическому обоснованию. Летом 2001 года в с. Дунилово Никольского района с будущими участниками экспедиции на базе летнего православного лагеря были проведены практические и теоретические занятия, которые можно рассматривать как «школу практической экологии». Занятия проводила профессор Болотова Н.Л., которая также провела семинар для учителей Никольского района, включающий лекции и практические занятия (фото 1-А и Б; 2). Следует подчеркнуть, что только совместные усилия  (вузовской науки, Никольского прихода, Отдела охраны окружающей среды, школы, Департамента образования и Департамента природных ресурсов), позволяющие объединить кадровые и материальные ресурсы, дали возможность начать мониторинговые работы, подразумевающие многолетние исследования.

Организация мониторинга на подготовительном этапе включает выявление наличия фоновых материалов, анализ ретроспективных данных, наряду с оценкой современного состояния водоемов. Для систематизации данных и анализа происходящих изменений экосистемы реки Юг были обобщены имеющиеся материалы предыдущих исследований этого водоема. Это литературные источники, фондовые материалы исследований Вологодской лабораторией (отчеты); данные поста Гидрометцентра.

Физико-географическая характеристика реки Юг в целом как природного объекта проанализирована на основании литературных источников. К ним относится книга «Природа Вологодской области», монография Р.А.Филенко «Воды Вологодской области», отдельные статьи по данному вопросу. Это необходимо для обоснования выбора и выявления особенностей исследуемого участка реки, которые уточнялись в ходе проведения экспедиции 2002 года.

В рамках этой задачи проводилось физико-географическое описание участка исследования. С этой целью в четырёх точках были составлены профили русла реки, указаны притоки, извилистость русла, определяли наличие омутов, плёсов. Нивелирование проводилось с соблюдением методики, приведенной в руководстве «Изучаем малые реки.., 1996 (фото 3). На протяжении всего участка производили замер глубин лотом и скорости течения при помощи гидрологической тарированной вертушки ГР-21. Описывалось состояние дна, качество грунта, степень заиления, зарастания, захламлённость. При описании прилегающего водосбора указывался  характер рельефа, террасированность, типы почв.

 

а)

б)

Фото 1 а,б. Семинар с преподавателями Никольского района и теоретическое  занятие с ребятами проводит профессор Н.Л. Болотова.

 

 

Фото 2. Беседа о.Сергия с педагогами-биологами.

 

 

Фото 3. Физико-географическое описание реки.

 

 

 

Антропогенная нагрузка  оценивалась, с одной стороны, с учетом особенностей водоема как проточной системы, поэтому использовались имеющиеся сведения по хозяйственной нагрузке на экосистему реки в целом. С другой стороны данные по исследуемому участку конкретизировались в ходе обследования реки. Это описание прилегающего водосбора, формы его хозяйственного использования. Выявляли состояние водоохранной зоны, влияние хозяйственной деятельности, состояние берегов, заселённость, наличие склонов и эрозионных процессов (фото 4).

 

Фото 4. Хозяйственная деятельность человека.

 

 

Выбор отрезка реки д. Дунилово-р. Правая Андонга на участке исследований р. Юг в районе д. Дунилово – Никольск основывался на нескольких критериях:

- типичность отрезка реки для данного участка  верхнего течения по физико-географическим характеристикам (ландшафт, водосбор, пойма, террассы, извилистость русла, строение ложа и др.);

- наличие левых и правых притоков разных типов (песчано-каменистым и заиленным дном);

- сложное строение ложа реки на данном участке (мелководные, омуты, плесы, перекаты) с разной скоростью течения;

- разная степень антропогенной нагрузки на протяжении исследуемого участка и освоенности водосбора;

- значимость участка реки для водоснабжения населения и рекреационного использования.

Все это дает возможность апроксимировать полученные результаты на другие аналогичные участки реки Юг.

С учетом антропогенной нагрузки и особенностей водотока выбирались и створы реки для отбора гидрохимических проб и определения физико-химических свойств воды (рис. 1). Это включало участок крупного населенного пунктов: район деревни Дунилово. Затем участок после деревни на 400 метров ниже по течению реки. Для оценки влияния крупного притока реки Левой Андонги на изменения гидрохимических параметров исследуемого участка р.Юг пробы отбирались в месте впадения притока. Последний разрез был на 20 метров ниже устья Правой Андонги.

По всем станциям определялось 12 физических и химических показателей. Температура воды измерялась специальным водным термометром, прозрачность воды – при помощи диска Секки. Оценивались органолептические запахи, примеси, цвет, вкус/привкус по бальной шкале, согласно методических руководств (Методы изучения.., 1995;. Руководство по определению.., 2000). Для определения таких показателей как мутность, рН, цветность, содержание в воде растворённого кислорода, фосфора, азота, использовалась полевая тестированная лаборатория. Это портативный кейс с набором реактивов, химической посуды, нормированных тестов производства фирмы «Крисмас+», приобретенный для исследований Никольским районным отделом охраны окружающей среды.

Для оценки качества воды были выбраны ключевые показатели, которые дают возможность определить выраженность на исследуемой р. Юг таких всеобщих негативных процессов в поверхностных водоемах как закисление и эвтрофирование. Происходящие изменения оценивались как по критерию предельных значений для данных процессов, так и в сравнении с ранее имеющимися данными по реке Юг. Это данные Гидрометцентра 1979, 1982 и фондовые материалы Вологодской лаборатории ГосНИОРХ 1988, 1989, 1990, 1993 годы. По фоновым материалам Гидрометцентра 1979, 1982 в качестве критериев оценки процессов закисления вод рассчитаны кислотнейтрализующая способность (ANC) и буферная емкость реки Юг.

Исследование сообщества реки включали выявление состава зоопланктона, ззобентоса, рыбного населения (Методические рекомендации.., 1984, Летние школьные практики.., 1999). Отбор проб производили на тех же разрезах, что и гидрохимические, на стрежне и в прибрежье с учетом разных биотопов. Всего собрано 20 гидробиологических проб, для отбора которых использовали соответствующее оборудование. Сбор зоопланктона осуществлялся сетью Джеди на потоке путем фильтрования через нее воды в течение 5 мин, а в зарослях проливанием 5 ведер воды. Для количественных расчетов использовали данные измерений скорости течения реки на соответствующей станции. Видовой состав определяли с использованием полевых микроскопов и определителей  (Определитель пресноводных.., 1977, Руководство по определению.., 2000).

Пробы зообентоса собирали с помощью драги и дрифтерной ловушки с шириной рамки 0,5 м. Пробы просматривались с помощью луп или полевых микроскопов в размеченных чашках Петри для подсчета экземпляров. Таксономическая принадлежность беспозвоночных донной фауны определялась по определителям (Определитель пресноводных.., 1977, Руководство по определению.., 2000).

В целях биомониторинга для оценки качества водной среды выявлялись индикаторные виды ее загрязнения среди беспозвоночных животных (Научные основы.., 1981). Это включало изучение обитателей толщи воды - зоопланктона и обитателей дна – зообентоса, что основано на биоиндикационной роли животных, согласно методам биологического контроля за качеством воды (Биологические методы.., 1978, Болотова, 1996а). Также использовалась модифицированная методика определения качества воды ручьёв и речек, которая принята для мониторинга состояния ручьёв на водосборе залива Чесапик (Мериленд, США).

Для определения экологического состояния реки Юг применяли бальную систему оценки по различным параметрам, которую модифицировали используя опыт общественного мониторинга водосборов малых рек США. Это с одной стороны дает возможность учета местных особенностей, с другой – возможность включения в систему мониторинга на уровне международного сотрудничества с целью унифицирования банков данных. Тем более что этот опыт использован в Вологодской области при обучении практическому мониторингу на реках Кубена и Сухона (Тотемский район) в 2001-2002 году в рамках российско-американского гранта «Создание успешного партнерства по защите водосборов в России и США» 

 

 

2. Физико-географическое описание р. Юг и района исследований

 

Река Юг протекает по территории Верхне-Югского ландшафта и относится к бассейну Белого моря. Своё начало река с Волго-Двинского водораздела (северное окончание возвышенности под названием Северных Увалов). Этот водораздел слабо выражен и представляет выравненную средне расчлененную слабо заболоченную и залесенную поверхость. Река Юг берет начало из ключевого болотца, расположенного на территории Еловинского сельского совета Кич-Городепкого района. Реки Юг и Сухона, сливаясь в 3 км ниже Великого Устюга, дают начало Малой Северной Двине (Сердитов, 1957, Доманицкий и др., 1971).

Протяженность реки составляет 574 км, а площадь водосборного бассейна – 35600 кв.км (Гидрографические характеристики.., 1971). Бассейн реки сильно вытянут в широтном направлении, ширина бассейна изменяется от 45 до 150 км. Залесённость водосбора составляет 80%, имеются заболоченные участки. В бассейне холмистые возвышенности чередуются с понижениями между ними, русло извилистое.

Река Юг протекает по лесистой равнинной местности, расположенной на территории Вологодской и Кировской областей. Бассейн реки охватывает Никольский, Кичменгско-Городецкий, Усть-Алексеевский, а также часть Рослятинского и Велико-Устюгского районов. Крупными притоками Юга являются справа Пичуг и Ентала, а слева—Куданга, Кипшенга и Шонга. Значительны по размерам Шарженга и Кичменга. Последняя имеет около 165 км в длину и площадь бассейна 2590 км². Гораздо меньше Пыжуг и Варжа, Дорожковка, Енанга, Пушма, Почти у места слияния Юга с Сухоной впадает Шарденьга, текущая по Усть-Алексеевскому и Велико-Устюгскому районам. Река Луза — самый крупный правый приток Юга с длиной 443 км, но по нашей области она течет на небольшом протяжении (около 50 км).

Водораздел бассейна Юга орографически выражен слабо. В бассейне р.Юг долины рек глубоко врезаны и их склоны сильно расчленены оврагами и балками, логами. Узкая придолинная полоса носит отчетливо выраженные черты водно-эрозионного рельефа. Следует отметить, что развитая ложбинно-балочная сеть дополняет постоянно действующую речную сеть и способствует усиленному сбросу талых и дождевых вод. Общая длина малых водотоков (менее 10 км) составляет 15289 км, а при общей длине рек более 10 км - лишь 9227 км (Филенко, 1966). Густота речной и балочной сети — 0,60 км/км².

Общее падение реки 90 м, на участке от 360 км до устья общее падение реки составляет 74 м, среднее падение—21 см/км, из них от Никольска до устья 50 м. Годовой сток Юга около 10 км³. Среднегодовой расход воды в 35 км от устья равен 292 м^з/с, наибольший — 4930 м^з/с, наименьший —25,5 м^з/с. (Сердитов, 1957). Расходы воды Юга после принятия Лузы увеличиваются более чем в два раза. Коэффициент стока составляет в среднем многолетнем 0,50 (Филенко, 1966). Скорости течения в зависимости от уровня воды, извилистости русла, строения ложа меняются от 0.29 до 5,54 км/час (Карта реки.., 1987).

Долина Юга повсеместно хорошо разработана, большей частью глубоко врезана. По мере движения к устью ширина долины постепенно увеличивается, достигая в нижнем течении 3—5, а местами и 12 км. Склоны долины в среднем и нижнем течении, как правило, высокие, террасированные, сильно расчлененные балками. Прослеживаются четыре террасы: пойменная, I надпойменная на высоте 6—7 м, II надпойменная на высоте 10—15 м и III надпойменная на высоте 25—35 м. Ширина поймы по длине реки изменяется от 0,1 до 1 км. Пойма покрыта луговой растительностью. Первая надпойменн… Продолжение »