Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
p. Rybnoe, Moscow, Russian Federation
Russian Federation
UDC 582.26
A comprehensive study of the phytoplankton community of Lake Senezh (Moscow region) in the autumn of 2024 was conducted in order to assess the current state of the ecosystem and identify the relationship between abiotic factors and the development of algae. The work fills in the gaps in the study of the taxonomic structure and spatial distribution of phytoplankton in this reservoir. During the study, hydrobiological surveys were carried out at three stations located in the confluence zones of the Mazikha and Sister rivers, as well as in the dam area, using standard sampling and analysis techniques. The results showed the presence of 21 taxa of phytoplankton, including 6 species of diatoms (Bacillariophyta), 7 species of blue-green (Cyanophyta) and 8 species of green (Chlorophyta) algae. The absolute dominance of blue–green algae has been established (the average number is 438.89 million cells/l, the biomass is 13.66 mg/l), which is typical for eutrophic reservoirs. The lowest quantitative values (266.53 million cells/l, 5.4 mg/l) were recorded at station 3, where minimum temperature values (3.2 °C) and maximum concentrations of dissolved oxygen (12.8 mg/l) were noted. This indicates the predominant influence of the thermal regime on the development of phytoplankton. A comparative analysis with data from 2011-2012 revealed a positive trend – a decrease in the degree of eutrophication (the average biomass was 14.78 mg/l in 2024 versus 100-120 mg/l during the “flowering” period in 2011). However, the detected increase in biomass compared to 2012 indicates the need for continued monitoring. The results obtained are of great practical importance for the development of measures for biological reclamation of the reservoir, including recommendations for the introduction of the white carp. The research makes a significant contribution to the understanding of ecological processes in the reservoirs of central Russia and the development of strategies for their sustainable management.
phytoplankton, natural food supply, silver carp, blue-green, diatoms, green algae
Введение
Озеро Сенеж находится в центральной части Нечерноземья, на европейской территории России, в северо-западном секторе Подмосковья, близ города Солнечногорск. Протяженность озера достигает 4,88 км, а максимальная ширина – 3,1 км. Водная поверхность занимает порядка 900 га [1]. Этот водоем имеет слабую проточность: основные притоки – реки Мазиха и Сестра. Сброс воды осуществляется через турбины ГЭС и специальные отверстия в дамбе, где отсутствуют сооружения для защиты рыбы. Два залива, сформированные долинами впадающих рек, отличаются извилистыми очертаниями. Средняя глубина – около 2 м, с максимумом до 6 м. Донные отложения незначительны. Береговая линия на востоке и западе возвышенная, тогда как южная часть – низменная. Северный берег представляет собой искусственную насыпь протяженностью 1,5 км [2]. Согласно исследованиям, в районе впадения Сестры встречаются такие виды рыб, как плотва, густера, язь, голавль, щука, окунь, ерш и судак [3].
Естественная кормовая база включает разнообразные организмы растительного и животного происхождения, служащие пищей для рыб и влияющие на успешность их размножения [4–7]. Продуктивность водоема с точки зрения рыбного хозяйства напрямую связана с развитием кормовых ресурсов, представленных как водной растительностью (микро- и макрофиты), так и зоопланктоном и зообентосом [8]. Фитопланктон (микрофиты) является основой пищевой цепи водных экосистем и играет ключевую роль в их организации и динамике [9]. Он представляет собой динамичное сообщество микроскопических плавающих растений и водорослей, образующих фундамент водных экосистем. Фитопланктон составляют разнообразные фотосинтезирующие микроорганизмы, населяющие верхние слои водных экосистем [10]. Им питаются сеголетки ценных рыб, таких как густера или карась [11]. Бурное цветение воды синезелеными водорослями оказывает негативное влияние на успех воспроизводства промысловых рыб [12]. Введение белого толстолобика в экосистемы эвтрофных водоемов способно предотвратить «гиперцветение» синезелеными водорослями, улучшить их санитарное состояние [13].
Следует подчеркнуть, что фитопланктон, являясь ключевым источником органического вещества в водоемах, отличается высокой чувствительностью к трансформации внешних факторов и достоверно отражает специфику функционирования и структуры гидробиоценозов [14]. Согласно литературным данным, биомасса микроводорослей в оз. Сенеж сильно различалась в 2011–2012 гг. [3]. Таким образом, межгодовая динамика фитопланктонного сообщества характеризуется выраженной изменчивостью, что определяет необходимость изучения возможных пределов этих колебаний, поскольку они оказывают прямое влияние на рыбопродуктивность данного водоема.
Основная задача настоящего исследования заключается в изучении видового состава и динамики фитопланктона оз. Сенеж в осенний сезон 2024 г. Проведенный анализ научных публикаций, посвященных экосистеме данного водоема [3], выявил отсутствие систематизированных данных о таксономической структуре фитопланктонных сообществ, а также недостаточную проработанность вопроса об их корреляции с термическим и кислородным режимами водной толщи. Обозначенные лакуны в научных знаниях подчеркивают значимость и новизну представленного исследования.
Материалы и методы
Отбор и обработку проб проводили в осенний период 2024 г. на трех станциях мониторинга оз. Сенеж согласно стандартным гидробиологическим методикам исследования поверхностных вод и донных отложений [15]. Станция 1 располагалась в районе впадения р. Мазиха, станция 2 – в приплотинной зоне, станция 3 – в акватории устья р. Сестры (рис. 1).
Рис. 1. Пространственное распределение станций мониторинга фитопланктона в озерной системе Сенеж
(осень 2024 г.)
Fig. 1. Spatial distribution of phytoplankton monitoring stations in Lake Senezh ecosystem (autumn 2024)
Забор проб воды осуществляли с использованием батометра Паталаса с последующей фиксацией 4 %-м формалиновым раствором. Для микроскопического анализа применяли бинокулярный микроскоп Микромед 3 (мод. вар. 3–20) со счетной камерой Фукса – Розенталя, при этом визуализацию и документирование микроорганизмов проводили с помощью цифрового видеоокуляра Touptek Photonics FMA050. Измерение размерных характеристик планктонных организмов выполняли при помощи программного обеспечения ToupView, входящего в комплектацию микроскопической системы.
Исследования доминирования среди таксонов фитопланктона производили с использованием индекса доминирования по Бродской и Зенкевичу [16], по формуле
где B – биомасса, мг/л; P – встречаемость, %.
Результаты и обсуждение
Наименьшие температурные значения были зарегистрированы на станции 3 (3,2 °С), где одновременно наблюдались максимальные концентрации растворенного кислорода (12,8 мг/л в поверхностном слое и 12,6 мг/л в придонных водах). Средние показатели по всем станциям оз. Сенеж составили: температура воды – 3,4 °С, содержание кислорода – 12,3 мг/л на поверхности и 12,5 мг/л у дна. Пространственная динамика температурного режима и кислородного насыщения детально представлена в табл. 1.
Таблица 1
Table 1
Температура на поверхности воды и концентрация кислорода в воде в оз. Сенеж осенью 2024 г.
в период отбора проб
Surface water temperature and dissolved oxygen concentration in Lake Senezh in autumn 2024
during the sampling period
|
Станция |
Температура,°С |
О2, мг/л |
|||
|
Дно |
Поверхность |
||||
|
1 |
3,5 |
12,4 |
12,3 |
||
|
2 |
3,6 |
11,9 |
|||
|
3 |
3,2 |
12,8 |
12,6 |
||
|
В среднем |
3,4 |
12,5 |
12,3 |
||
В 2024 г. на оз. Сенеж выявлен 21 таксон фитопланктона: 6 таксонов диатомовых (Bacillariophyta), 7 таксонов синезеленых (Cyanophyta) и 8 таксонов зеленых (Chlorophyta). Таксономический анализ фитопланктона показал высокую степень сходства между станциями. Во всех исследованных точках были обнаружены Asterionella formosa, Chlorella vulgaris и Microcystis aeruginosa. Для станций 1 и 3 характерно наличие Diploneis pseudoovalis, Phormidium crustacean, Eudorina elegans и Ulothrix tenerrima, тогда как Gloeocapsa magma встречалась исключительно на станциях 2 и 3 (табл. 2).
Таблица 2
Table 2
Распределение наиболее распространенных таксонов водорослей
в оз. Сенеж осенью 2024 г. по станциям
Distribution of the most common algal taxa
in Lake Senezh in autumn 2024 by station
|
Таксон |
Станция |
||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
Asterionella formosa |
+ |
+ |
+ |
|
Diploneis pseudoovalis |
+ |
+ |
– |
|
Cyclotella meneghiniana |
+ |
– |
+ |
|
Navicula perrotettii |
+ |
– |
– |
|
Surirella tientsinensis |
+ |
+ |
– |
|
Chlorella vulgaris |
+ |
+ |
+ |
|
Scenedesmus sp. |
+ |
+ |
+ |
|
Dictyococcus sp. |
+ |
+ |
– |
|
Schroederia setigera |
+ |
– |
– |
|
Pediastrum boryanum |
– |
+ |
– |
|
Chlorococcum infusionum |
– |
+ |
+ |
|
Tetrastrum elegans |
– |
+ |
– |
|
Dactylosphaerium sp. |
– |
+ |
– |
|
Eudorina elegans |
+ |
– |
– |
|
Pleurocapsa minor |
+ |
– |
– |
|
Gloeocapsa punctata |
– |
+ |
+ |
|
Phormidium crustacean |
+ |
+ |
– |
|
Stigeoclonium variabile |
– |
– |
+ |
|
Diploneis interrupta |
– |
– |
+ |
|
Microcystis aeruginosa |
+ |
+ |
+ |
|
Ulothrix tenerrima |
+ |
+ |
– |
Самые низкие значения численности – 266,53 млн кл./л – обнаружены на станции 3, характеризующейся более низкими температурными показателями. Минимальные значения биомассы фитопланктона также отмечены на станции 3 – 5,4 мг/л. Синезеленые доминировали на всех станциях (438,89 млн кл./л и 13,66 мг/л), диатомовые субдоминировали побиомассе (0,84 млн кл./л и 0,83 мг/л). В среднем осенью 2024 г. оз. Сенеж имело следующие количественные показатели по фитопланктону: 440,72 млн кл./л численности и 14,78 мг/л биомассы (рис. 2, табл. 3).
Рис. 2. Биомасса фитопланктона в оз. Сенеж осенью 2024 г.
Fig. 2. Phytoplankton biomass in Lake Senezh in autumn 2024
Таблица 3
Table 3
Средняя численность и биомасса фитопланктона на оз. Сенеж осенью 2024 г.
Average phytoplankton abundance and biomass in Lake Senezh in autumn 2024
|
Таксон |
Численность, млн кл./л |
Биомасса, мг/л |
ID |
|
Bacillariophyta |
0,84 |
0,83 |
0,34 |
|
Cyanophyta |
438,89 |
13,66 |
36,88 |
|
Chlorophyta |
0,99 |
0,29 |
0,25 |
|
Фитопланктон в целом |
440,72 |
14,78 |
– |
Анализ данных показывает значительные изменения в экологическом состоянии оз. Сенеж за последние годы. В 2011 г. наблюдалось интенсивное цветение воды, особенно в заливах, где биомасса фитопланктона достигала 100–120 мг/л [3]. Основу цветения составляли синезеленые водоросли (Anabaena, Microcystis), что характерно для эвтрофных водоемов. Однако уже к 2012 г. биомасса фитопланктона снизилась в 2–3 раза, что свидетельствует о сокращении эвтрофикации.
К 2024 г. средний показатель биомассы (13,66 мг/л) оказался значительно ниже уровня 2011 г., но несколько превысил значения 2012 г. При этом осенью 2011 г., в периоды снижения биомассы ниже 8 мг/л, озеро демонстрировало признаки олиготрофности. Современные данные подтверждают, что Сенеж сохраняет статус олиготрофного водоема – с низким содержанием питательных веществ и слабой продуктивностью. Таким образом, оз. Сенеж демонстрирует устойчивую тенденцию к снижению эвтрофикации по сравнению с 2011 г. Однако небольшой рост биомассы в 2024 г., по сравнению с 2012 г., указывает на необходимость постоянного мониторинга для предотвращения возможного возврата к интенсивному цветению воды.
Заключение
Наименьшие количественные показатели фитопланктона (266,53 млн кл./л и 5,4 мг/л) зарегистрированы на станции с минимальными температурными значениями. Повышенная концентрация растворенного кислорода в данном случае, вероятно, обусловлена не фотосинтетической активностью водорослей, а физико-химическими свойствами охлажденной водной массы. В связи с высокими количественными показателями синезеленых в воде оз. Сенеж в осенний период можно рекомендовать зарыбление водоема белым толстолобиком – видом, питающимся фитопланктоном. Это позволит естественным образом контролировать численность водорослей и поддерживать экологическое равновесие в озере. Полученные данные свидетельствуют о наличии зависимости развития фитопланктона от температуры воды в оз. Сенеж. Установлено, что в период исследования признаки эвтрофикации были выражены слабее, чем в 2011 г., для которого было характерно массовое развитие цианобактерий. Однако в 2024 г. отмечен небольшой рост биомассы (13,66 мг/л) по сравнению с 2012 г., что требует усиленного мониторинга для предотвращения повторного всплеска эвтрофикации. Таким образом, несмотря на общее улучшение состояния водоема, комплексный подход, включающий мониторинг гидрохимических показателей и биологические методы управления, будет способствовать сохранению олиготрофного статуса оз. Сенеж.
1. Chukhrai I. Senezh. Vodoemy Podmoskov'ia. Spravochnik Moskovskogo obshchestva «Rybolovsportsmen» [Senezh. Reservoirs of the Moscow region. Directory of the Moscow society “Rybolovsportsman”]. Moscow, Sovetskaia Rossiia Publ., 1969. 224 p.
2. Nikitenko A. I., Goriachev D. V., Klets N. N., Zdrok A. V., Uskova S. S., Badaeva I. Iu., Kukin M. S., Vishtorskaia A. A. Rezul'taty kompleksnogo issledovaniia vodnykh bioresursov ozera Senezh [The results of a comprehensive study of the aquatic bioresources of Lake Senezh]. Rybovodstvo i rybnoe khoziaistvo, 2020, no. 10 (177), pp. 6-17. https://doi.org/10.33920/sel-09-2010-01.
3. Kozlov V. I., Ivanova Iu. S. Ekologo-rybokhoziaistvennaia otsenka ozera Senezh [Ecological and fisheries assessment of Lake Senezh]. Moscow, MGUTU im. K. G. Razumovskogo, 2013. 124 p.
4. Nelson W. R., Walburg C. H. Population dynamics of yellow perch (Perca flavescens), sauger (Stizostedion canadense), and walleye (S. vitreum vitreum) in four main stem Missouri River reservoirs. J. Fish. Res., 1977, Board Can. 34 (10), pp. 1748-1763.
5. Shmakova Z. I. Pitanie segoletkov karpa pri raznykh sposobakh povysheniia estestvennoi kormovoi bazy prudov [Feeding of carp fingerlings with different methods of increasing the natural feeding base of ponds]. Moscow, Izd-vo VNIIPRKh, 1989. Iss. 56. 497 p.
6. Beck M. W., Heck K. L., Able K. W., Childers D. L., Eggleston D. B., Gillanders B. M., Halpern B., Hays C. G., Hoshino K., Minello T. J., Orth R. J., Sheridan P. F., Weinstein M. R. The identification, conservation, and management of estuarine and marine nurseries for fish and invertebrates. Bioscience, 2001, no. 51, pp. 633-641.
7. Shmakova Z. I., Badaeva I. Iu., Uskova S. S. Rek-omendatsii po povysheniiu kormovoi bazy i kontroliu gidrobio-logicheskogo rezhima vodoemov fermerskikh khoziaistv [Recommendations on increasing the feed base and monitoring the hydrobiological regime of farm reservoirs]. Moscow, Izd-vo VNIIPRKh, 2015. 18 p.
8. Kuz'mina E. Iu., Sazonova L. V. Kormovaia baza vnutrennikh presnovodnykh vodoemov, imeiushchikh rybokhoziaistvennoe znachenie (na primere ozera Senezh) [Feeding base of inland freshwater reservoirs of fishery importance (on the example of Lake Senezh)]. Cbornik nauchnykh trudov Ctavropol'skogo nauchno-issledovatel'skogo instituta zhivotnovodstva i kormoproizvodstva, 2014, vol. 2, no. 7, pp. 592-596.
9. Sharov A. N. Fitoplankton kholodnokrovnykh ozernykh ekosistem pod vliianiem prirodnykh faktorov [Phytoplankton of cold-blooded lake ecosystems under the influence of natural factors]. Saint Petersburg, 2020. 368 p.
10. Giuliano R. M. Fitoplancton: una breve sintesi. Microalgaex, 2024. 295 p.
11. Nikitin E. V. Estestvennoe vosproizvodstvo i ratsional'noe ispol'zovanie zapasov gustery Blicca bjoerkna (L.) i sintsa Abramis ballerus (L.) v Volgo-Kaspiiskom raione. Avtoreferat dis. … kand. biol. nauk [Natural reproduction and rational use of stocks of gustera Blicca bjoerkna (L.) and cince Abramis ballerus (L.) in the Volga-Caspian region. Abstract of the dissertation. ... kand. biol. sciences]. Astrakhan', 2006. 26 p.
12. Kravchuk E. S. Ekologo-fiziologicheskie aspekty «tsveteniia» vody sinezelenymi vodorosliami v dvukh razno-tipnykh vodokhranilishchakh (raion Krasnoiarska). Avtoreferat dis. … kand. biol. nauk [Ecological and physiological aspects of the “blooming” of water by blue-green algae in two different types of reservoirs (Krasnoyarsk region). Abstract of the dissertation. ... kand. biol. sciences]. Borok, 2004. 24 p.
13. Nikol'skii G. V., Aliev D. S. O roli dal'nevos-tochnykh rastitel'noiadnykh ryb v ekosistemakh estestven-nykh vodoemov vseleniia [On the role of Far Eastern her-bivorous fish in the ecosystems of natural habitats]. Voprosy ikhtiologii, 1974, iss. 6 (89), pp. 974-979.
14. Trifonova I. S. Ekologiia i suktsessiia ozernogo fitoplanktona [Ecology and succession of lake phytoplankton]. Leningrad, Nauka Publ., 1990. 84 p.
15. Abakumov V. A., Bubnova N. P. Rukovodstvo po metodam gidrobiologicheskogo analiza poverkhnostnykh vod i donnykh otlozhenii [Guidelines on methods of hydrobiological analysis of surface waters and bottom sediments]. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1983. 240 p.
16. Kolichestvennye metody ekologii i gidrobiologii (sbornik nauchnykh trudov, posviashchennyi pamiati A. I. Bakanova) [Quantitative methods of ecology and hydrobiology (collection of scientific papers dedicated to the memory of A. I. Bakanov)]. Tol'iatti, Izd-vo SamNTs RAN, 2005. 412 p.
