Курсовая работа по ботанике на тему Анализ видового состава и структуры альгофлоры в различных участках Волги г. Твери

Альгофлора района Твери тесно коррелирует с гидрохимическими параметрами: рост биогенов (NO₃⁻ +55%, NO₂⁻ до 24,5 ПДК ниже города) и ХПК (42,5 мг/л) стимулирует доминирование эвтрофных цианобактерий (Microcystis aeruginosa), снижая разнообразие на 15–20%. Высокая температура (15,2°C ниже Твери) и pH 8,3 усиливают стратификацию, способствуя "цветению" синезеленых водорослей в Иваньковском водохранилище. Гидрология (замедление течения ниже Твери) усиливает накопление органики, сдвигая структуру от диатомовых (выше города) к β-мезосапробам.
Видовой состав меняется градиентно: выше Твери (натуральное русло, скорость 1,5–2,5 м/с) преобладают мезотрофные диатомовые (Navicula, Pinnularia) и зеленые (Scenedesmus), индикаторы чистых вод (олигосапробы). Ниже города эвтрофикация повышает долю алкалифилов и цианобактерий (Aphanizomenon), с кластерным сходством по Fe, Mn и NH₄⁺ (дендрограммы идентичны гидрохимии). Экологические группы: планктонные эвтрофы (59% таксонов: Sphaeropleales, Euglenales) реагируют на минерализацию (284 мкСм/см) и цветность, с постоянством Cryptophyta в притоках.
Альгофлора указывает на β-мезосапробные условия (умеренное загрязнение): преобладание бетамезосапробов (>50%), эвгленовых и цианобактерий как индикаторов органики. Индекс сапробности отражает эвтрофию (низкое разнообразие Авинской ниже Твери), с доминированием Microcystis как маркера высокого N/P. В притоках (Тверца) 423 таксона подтверждают мезогумозность по Китаеву, с высоким Fe/Mn; общий статус — умеренное антропогенное воздействие (1,31 ПДК), граничащее с гипоксией летом.Глава 3. Материалы и методы исследования альгофлоры
Для анализа альгофлоры р. Волги в Твери целесообразно описать полевые, лабораторные и статистические подходы. Данные методики соответствуют стандартам гидробиологии (ГОСТ 17.1.4.02-90, Р 17.1.4.01-93) и адаптированы к речным условиям с учетом сезонности (июнь–сентябрь).
- Полевые работы: выбор станций и сбор проб.
Необходимо выбрать 5–7 станций на Волге в Твери: 1–2 верхних (Заволжье, длина волны 200–400 м), 2–3 средних (центр, устье Тверцы), 1–2 нижних (ниже слияния, ширина 600–800 м). Сбор проводите 3 раза за сезон (июнь, август, сентябрь) в 10:00–14:00 при скорости течения 0,1–0,5 м/с.
Для фитопланктона следует применять аппарат Планктона (50–100 л воды, фильтр 20–50 мкм) или насос с сетью (планктонная сеть №20–43). Для бентосных водорослей следует применять: драга (0,1 м²) или скребок по субстрату (камни, ил, 10–20 проб/станция). Фиксацию проводить 4% формалином или Луголем (10–20 мл/л). Гидрохимические измерения проводятся на месте (pH-метр, оксиметр для BOD, проводимость).
- Лабораторный анализ: количественный учет.
Необходимо отобрать объем проб в количестве 1–5 мл для дальнейшего анализа под микроскопом (×200–400, камера Наумана или Горяева). Произвести подсчет клеток: 100–200 полей зрения, по формуле:
N=(a×V) / (n×v×f),
Где a — подсчитанные клетки, V — объем пробы, n — поля, v — объем камеры, f — коэффициент фильтра.
Расчет биомассы альгофлоры и определение видов — ключевые этапы лабораторного анализа проб фитопланктона и бентоса Волги в Твери. Биомасса выражается в мг/л или г/м³, отражая продуктивность сообществ (типично 0,1–5 мг/л для реки), а определение видов обеспечивает таксономическую точность (минимум 95% идентифицированных особей).
- Расчет биомассы по геометрическим формулам.
Под микроскопом измеряются (×400) линейные размеры 25–50 особей каждого доминантного вида (длина L, ширина B, высота H в мкм).
Для расчета применяется формула объема для форм клеток:
цилиндр V=π(B/2)2H,
эллипсоид V = 4/3π(L/2)*(B/2)*(H/2),
сфера V = 4/3π(r)3.
Удельный вес — 1,1 г/см³ (плотность свежей биомассы);
масса клетки m=V×10−15 г.
Общая биомасса пробы
B = ∑(ni × mi),
Где ni — численность вида i; для объема пробы переведите в мг/л по формуле разбавления. Для колоний (Scenedesmus) учитывайте число клеток.
Весовой метод биомассы.
Необходимо отфильтровать пробу (0,45 мкм мембрана), промыть дистиллированной водой, высушить при 105°C 2–3 ч до постоянной массы (точность 0,01 мг).
Определение органической биомассы: необходимо прокалить пробу при 450–500°C в течении 1 ч (сжигание органики), разница — сухая органическая масса. Преимущество: точность для смешанных сообществ; недостаток: потеря таксономической информации. Норма: 3–5 репликат.
Определение видов и фотофиксация
Для этого используются определители: Цуриков В.Н. (2006) "Определитель пресноводных водорослей", Эфроимсон Е.В. (1992) "Диатомовые водоросли СССР".
Последовательность определения: отдел → род → вид по морфометрии (стрии диатомовых, хлоропласты). Для достоверности результатов проводится подсчет минимум 300 особей/проба (ошибка <5%, по формуле Пуассона). Далее проводят фотофиксацию: например микроскоп с камерой (Leica DM2500, масштабом), этикетки формируют в таблицах (вид, станция, дата, × увеличение) с дальнейшим формированием базы данных: Excel с таксонами (код AlgaeBase).