Летняя гидробиологическая практика на водных объектах Санкт-Петербурга
Петрова Ирина Владимировна Педагог ДЭБЦ «Петербургская усадьба», кандидат биологических наук Санкт-Петербург
В период летних каникул работа со школьниками в гидробиологической группе Детского эколого-биологического центра (ДЭБЦ) «Петербургская усадьба» не прекращается - вместо занятий по расписанию уже в течение семи лет проходят исследовательские экспедиции на вод-ные объекты Санкт-Петербурга. География наблюдений охватывает северную, центральную и южную части города - более 20 водных объектов. В их числе система Суздальских озёр, Финский залив, пруды парка «Сосновка», Муринский ручей, река Ивановка, малые реки, пруды садов и парков исторической части города. Нами исследуются даже временные водоёмы и дре-нажные канавы на территории города. Эти исследования проводятся с активом юннатов «Петербургской усадьбы» и как летняя практика в сотрудничестве со школами (101, 150, 179 лицеи, 252, 617 школы). В ходе экспедиций школьники, как правило, собирают материал для исследовательских работ.
В нашем коллективе понимают, что исследование городской среды Санкт-Петербурга яв-ляется интересным и доступным видом практической экологической деятельности для старшеклассников, повышающим их личную экологическую компетентность. Кроме того, это один из видов проблемного образования, наиболее эффективного на сегодняшний день, по мнению педагогов. Но, возможно, не менее важным аспектом исследования городской среды является воспитание у ребят гражданской позиции, чувства обеспокоенности за состояние города, ответственности за его сохранение.
Перед каждой «местной» экспедицией ребята знакомятся с правилами поведения у водоёмов. Эти правила обобщены нами в три заповеди - будь осторожен, не навреди природе, про-являй природоохранную активность, которые подробно раскрыты в утверждённом в ДЭБЦ документе. В целях безопасности экспедиции проходят под руководством педагогов, а при посещении безлюдных мест, с участием родителей. Без сопровождения взрослых работать у водных объектов города категорически запрещается. Одежду и обувь участники экспедиции подбирают в соответствии времени года, погоде и поставленным целям. Наш опыт показал, что при сборе водных организмов не следует заходить в водоёмы без специальной обуви, так как на дне у берегов часто попадается битое стекло и арматура - можно поранить ногу. В экспедицию мы берём запас воды для мытья рук, поскольку вода и донные отложения многих водоёмов сильно загрязнены. В связи с этим приём пищи в условиях городской экспедиции, «между делом», не очень удобен по соображениям гигиены. Обычно мы это делаем по окончании работ, приехав в усадьбу. Конечно, в экспедицию мы берём пластырь, бинт, йод.
Хотя все водные объекты Санкт-Петербурга сильно захламлены, наше правило - никогда не оставлять на месте исследований мешки, пакеты, бутылки и другие бытовые отходы. К сожалению, обычно нет времени и сил собирать накопившийся у берегов за годы мусор, к тому же это не всегда безопасно. Однако ребята учатся проводить его количественный учёт, узнают о проблемах связанных с очищением города от твёрдых бытовых отходов (ТБО), отмечают наиболее вопиющие случаи. Эти сведения записываются в полевые дневники, создаются видеосвидетельства. В дальнейшем фоторепортажи экспонируются на экологических форумах, используются при составлении презентаций. Записи и фотографии являются материалом для Итогового документа, составляемого ежегодно в «Петербургской усадьбе» к круглому столу «У Суздальских озёр», который рассылается в местные и городские органы власти. Следует отметить, что за рамками исследовательских экспедиций воспитанниками ДЭБЦ проводятся акции по очистке территорий города от бытовых отходов в посещаемых и людных местах, например, у Верхнего Суздальского озера. Таким образом, учащиеся вносят и теоретический и практический вклад в эту проблему.
Часть экспедиций мы проводим пешком, но часто пункты наблюдений значительно удалены друг от друга. В этом случае встаёт транспортная проблема, решить которую помогают родители, школа или «Петербургская усадьба». Трудно, например, за один день обойти Нижнее Суздальское озеро или пять малых рек в центре города, да ещё с оборудованием. На легковом автомобиле или на микроавтобусе мы успевали выполнить намеченную программу исследований и доставить пробы в лабораторию для дальнейшей обработки.
Спецификой наших исследований является их приуроченность к прибрежной зоне - пробы донных организмов отбираются у берега, планктон и вода (в Суздальских озёрах) с мостков спасательных станций. Это до некоторой степени упрощает организацию экспедиции, так как позволяет отказаться от использования лодки и массивного дночерпателя для отбора организмов с глубины. Известно, что прибрежная зона является недостаточно изученной и, в то же время, наиболее богатой по видовому составу частью городских водоёмов. Это важный аспект для юных исследователей, так как вносит элемент разнообразия и актуальности в их работу. Традиционными направлениями исследований на водоёмах в «Петербургской усадьбе» являются:
- биоиндикация по бентосу и зоопланктону, то есть оценка экологического состояния водного объекта по состоянию биоты;
- описание фауны отдельных систематических групп (стрекоз, пиявок, ручейников), с целью изучения биоразнообразия городских водоёмов;
- изучение популяционных особенностей некоторых видов (водяных осликов, беззу-бок). Эти исследования проводятся для достаточно многочисленных видов, так как требуется определение статистических характеристик;
- биотестирование воды и донных отложений на дафниях и водорослях, как пример экспериментальных работ с организмами;
- экспериментальное определение первичной продукции водоёмов;
- изучение гидрохимического режима; - наблюдения за развитием лягушек в водоёмах с разным температурным режимом и уровнем загрязнения. В рамках каждого направления ребята самостоятельно или с помощью руководителя фор-мулируют свои темы для выполнения исследований. Выбор, как нам кажется, большой. Од-нако чаще всего выполняются работы по изучению бентоса. Поэтому у нас накоплен опыт по отбору и обработке проб бентоса во время летних экспедиций на городские водные объекты. Орудиями сбора организмов обычно являются цилиндр, изготовленный из консервной банки, сачок или скребок. Отобранные пробы отмываются от илистых фракций на сите с диаметром отверстий 0,25 мм или в промывном мешке на металлическом обруче. Мешок изготовляется из плотной ткани соединённой с мельничным газом №23 в концевой части. Промытые пробы помещают в полиэтиленовые пакеты с подробными этикетками и не фиксируют. «Живые» пробы быстро (в тот же день) доставляются в лабораторию для обработки. Поскольку за одну экспедицию отбирается до 20 проб (несколько пунктов наблюдений, две-три повторности), а их разбор занимает довольно длительное время, для сохранения всех организмов в живом виде пробы хранят на нижних полках холодильника при температуре 1-30 С. Здесь макрозообентос сохраняется полностью, по крайней мере, в течение недели. Для разбора пробы помещаются в большую кювету. Если проба богата мелкими организмами, она просматривается по частям в небольших кюветах. В процессе разбора пробы составляется протокол, в котором отражены количественные данные по каждой группе организмов – количество экземпляров и масса. Взвешивание удобно проводить на электронных весах с дискретностью измерения 1мг. Во время разбора «живых» проб учащиеся распознают организмы не только по внешним признакам, но и характеру движения. Чтобы лучше рассмотреть детали некоторых организмов используется бинокуляр. Неизвестные виды фиксируются 4% формалином в пенициллиновых баночках для дальнейшего определения в зимнее время.
Летом 2007 года прошла третья летняя экспедиция на малые реки Санкт-Петербурга со старшеклассниками 179 лицея (первая и вторая состоялись в 2005 и 2006 годах). Наблюдения проведены в постоянных пунктах на реках Кронверка, Монастырка, Таракановка, Смоленка и Ждановка. Объезд на легковом автомобиле всех рек занял 6 часов. Были отобраны пробы воды, бентоса (донных организмов), брюхоногие живородящие моллюски, произведено измерение температуры. Перечень исследованных химических ингредиентов воды включал концентра-цию растворённого кислорода, БПК5 (биохимическое потребление кислорода за пять суток), содержание нитритов и солей аммония, водородный показатель. По этим показателям оцени-вался уровень органического и биогенного загрязнения рек. По показателям бентоса была про-ведена биоиндикация, прослежена многолетняя динамика. Моллюски определялись до вида, а часть из них вскрывалась для обнаружения трематод. На заражённость трематодами исследова-лись также живородки их Муринского пруда и Верхнего Суздальского озера. Вскрытие производилось хирургическими ножницами в резиновых перчатках. Степень поражения трематодами живородок оказалась очень высокой. В Муринском ручье, например, паразиты были обнаружены у 90% моллюсков. Вероятно, трематоды являются причиной гибели многих относительно молодых моллюсков, попадавшихся ребятам при разборе проб. В целом полевые наблюдения, обработка проб бентоса и химический анализ воды занял 6 дней.
Исследования бентоса Суздальских озёр воспитанники гидробиологической группы - ученики 101, 179 лицеев, 617 школы, проводят уже 7 лет. Эти наблюдения особенно интересны на фоне преобразований прилегающей к озёрам территории, связанных со строительством коттеджей и многоэтажных домов. Данные, получаемые юными гидробиологами «Петербургской усадьбы», показывают, что состояние озёр ухудшилось за исследованный период – наметилась тенденция снижения видового богатства, причём исчезают наиболее чувствительные к загрязнению виды. Так, летом 2007 года в Верхнем озере впервые не была обнаружена подёнка эфемера обыкновенная Ephemera vulgata. Причиной её исчезновения, по-видимому, является засыпка прибрежной полосы гравием, уничтожение кустарника на берегу и сильное загрязнение дна (на дне был отмечен чёрный наилок). Во время экспедиции на Нижнее озеро ребята обнаружили уничтоженные заросли тростника, рогоза и камыша, которые охватывали в прежние годы устье реки Сторожиловки и играли роль фильтра для её сильно загрязнённых вод. По данным о состоянии бентоса прошлых лет, акватория озера была неравномерно загрязнена - юго-западная часть более чистая, чем северо-восточная. Как отразится уничтожение растительной буферной зоны на распределении загрязнения в новых условиях, юным исследователям ещё предстоит разобраться.
Четвёртый год воспитанники центра, ученики 150 лицея, изучают зоопланктон Суздальских озёр. Это интересная, но кропотливая работа, требующая от учащихся организованности, особого трудолюбия и усидчивости. Ведь чтобы проследить сезонную динамику зоопланктона, необходимы ежемесячные экспедиции, в том числе летом. Затраты времени на экспедицию для синхронного отбора зоопланктона из трёх озёр составляют 3-4 часа. Поскольку пробы отбираются из поверхностного горизонта в прибрежной зоне (5-10 м от берега), становится возможным использование качественной планктонной сети (упрощённый вариант сети Джедди), а для количественной оценки организмов учитывается длина пробега сети. Одновременно с отбором зоопланктона измеряется прозрачность по белому диску Секки, температура и отбирается проба воды для химического анализа. По возвращении в лабораторию планктон рассматривается под микроскопом в «живом» виде, чтобы отметить различия «пейзажа» в воде из разных озёр и понаблюдать за движением планктонтов. Только после этого пробы фиксируются формалином до лёгкого запаха (концентрация 4%). Определение видов и подсчёт организмов в камере Богорова проводится позже в удобное время. Обобщая результаты исследований, ребята увидели, что изменения зоопланктона за четыре года (сравнивались июльские данные), также как изменения бентоса, свидетельствуют об ухудшении экологического состояния озёр. В 2006 году в планктоне Верхнего и Среднего Суздальских озёр не было найдено несколько видов, ранее встречавшихся ветвистоусых рачков, имеющих важное индикаторное значение - Leptodora kindti, Ceriodaphnia quadrangula, Daphnia obtusa и Sida crystallina. Летние пробы зоопланктона 2007 года по «пейзажу» существенно не отличались от летних проб предыдущих лет. В Верхнем озере наблюдалось движение ракообразных и коловраток на фоне преимущественно шарообразных зелёных и сине-зелёных водорослей. В Среднем отмечено большое количество динофлагелят, а в Нижнем нити сине-зёленых водорослей образуют настоящие дебри, в которых трудно отыскивать зоопланктонные организмы. Изменился ли видовой состав ракообразных и коловраток в 2007 году по сравнению с предыдущими годами, ребята узнают после окончания просмотра проб.
В летний период юными гидробиологами «Петербургской усадьбы» осуществлялся сбор материала для фаунистических проектов, так как именно в это время разнообразие гидробионтов в прибрежье водоёмов наиболее велико. Это обычно индивидуальные работы, связанные с целенаправленным поиском представителей определённой группы организмов. Например, два года учениками 252 школы изучалась фауна ручейников. Ими детально исследована река Ивановка и ручей в парке «Сосновая поляна», найдено, определено и описано более 20 видов, составлен мини-определитель ручейников для района наблюдений. В настоящее время исследованиями ручейников Суздальских озёр занимается ученик 30 школы.
Таким образом, в ДЭБЦ работа по экологическому воспитанию и просвещению подростков и старшеклассников не прекращается в летний период, так как летние работы являются ча-стью исследовательского и природоохранного блоков нашей учебной программы. Для успешной реализации программы мы развиваем сотрудничество со школами города.
В заключение отметим, что для исследования природы Санкт-Петербурга в «Петербургской усадьбе» активно используется оборудование НПО ЗАО «Крисмас+» - комплекты для проведения химических анализов воды и почвы, реактивы, электронные весы, полевые рН-метры. Причём часть оборудования было получено в виде спонсорской помощи, за что мы вы-ражаем благодарность руководству объединения.