ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ СЕВЕРНОГО КАСПИЯ НА ЧИСЛЕННОСТЬ И БИОМАССУ ЗООБЕНТОСА
Авторы:
1.
Каспийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства
Волжско-Каспийский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (зав. лабораторией гидробиологии)
Волжско-Каспийский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (зав. лабораторией гидробиологии)
2.
Каспийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства
3.
Каспийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства
Волжско-Каспийский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (старший научный сотрудник лаборатории водных проблем и токсикологии)
Россия
Волжско-Каспийский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (старший научный сотрудник лаборатории водных проблем и токсикологии)
Россия
Тип:
Статья
Страницы:
с 37
по 46
Статус:
Опубликован
Получено:
05.03.2015
Одобрено:
25.03.2015
Опубликовано:
25.03.2015
Классификаторы:
УДК 551.463.8:591.524.11(262.81)
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
ГРНТИ 34.39 Физиология человека и животных
ГРНТИ 62.13 Биотехнологические процессы и аппараты
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 69.25 Аквакультура. Рыбоводство
ГРНТИ 69.31 Промышленное рыболовство
ГРНТИ 69.51 Технология переработки сырья водного происхождения
ГРНТИ 87.19 Загрязнение и охрана вод суши, морей и океанов
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
органический углерод, донные отложения, Северный Каспий, численность зообентоса, биомасса зообентоса
Аннотация (русский):
Впервые в истории исследований по питанию бентосных организмов Северного Каспия проведен статистический анализ с целью выявления зависимости между содержанием органического вещества и количественными показателями бентосных организмов. На основании выявленных статистических связей выделены 2 группы бентических организмов: биомасса и численность организмов 1-й группы находятся в отрицательной корреляционной зависимости с уровнем накопления органического углерода, биомасса и численность организмов 2-й группы - в положительной. Концентрация органического углерода в донных отложениях Северного Каспия в 1994-2011 гг. изменялась от 0,01 до 2,82 %. Пространственное распределение было неоднородным. Наибольшее накопление органического углерода было отмечено в заиленных грунтах. На деструкцию органического вещества в донных отложениях оказывают влияние численность и биомасса инфауны ( Chironomidae , Hypaniola kowalevskyi , Hediste diversicolor ). Данная группа организмов снижает количество органического вещества усилением притока кислорода при механическом воздействии на грунт в ходе миграций. Коэффициент корреляции между содержанием органического углерода и количественными показателями данной группы организмов изменялся от -0,51 до - 0,89. Наиболее значимая связь выявлена между органическим углеродом и численностью Chironomidae. Концентрация органического углерода в донных отложениях влияет на численность и биомассу некоторых представителей нектобентоса ( Mysidae ), эндобиоса ( Didacna protracta ), собирателей ( Abra ovata ) и фильтраторов ( Hypaniа angusticostata ). Наличие положительных корреляционных связей указывает на важную роль органического вещества в питании данных гидробионтов. Коэффициент корреляции между концентрацией органического углерода и численностью и биомассой вышеперечисленных организмов изменялся от +0,67 до +0,93. Наибольшие значения коэффициента корреляции отмечены между содержанием органического углерода и численностью Paramysis ullskyi ( Mysidae ).
Впервые в истории исследований по питанию бентосных организмов Северного Каспия проведен статистический анализ с целью выявления зависимости между содержанием органического вещества и количественными показателями бентосных организмов. На основании выявленных статистических связей выделены 2 группы бентических организмов: биомасса и численность организмов 1-й группы находятся в отрицательной корреляционной зависимости с уровнем накопления органического углерода, биомасса и численность организмов 2-й группы - в положительной. Концентрация органического углерода в донных отложениях Северного Каспия в 1994-2011 гг. изменялась от 0,01 до 2,82 %. Пространственное распределение было неоднородным. Наибольшее накопление органического углерода было отмечено в заиленных грунтах. На деструкцию органического вещества в донных отложениях оказывают влияние численность и биомасса инфауны ( Chironomidae , Hypaniola kowalevskyi , Hediste diversicolor ). Данная группа организмов снижает количество органического вещества усилением притока кислорода при механическом воздействии на грунт в ходе миграций. Коэффициент корреляции между содержанием органического углерода и количественными показателями данной группы организмов изменялся от -0,51 до - 0,89. Наиболее значимая связь выявлена между органическим углеродом и численностью Chironomidae. Концентрация органического углерода в донных отложениях влияет на численность и биомассу некоторых представителей нектобентоса ( Mysidae ), эндобиоса ( Didacna protracta ), собирателей ( Abra ovata ) и фильтраторов ( Hypaniа angusticostata ). Наличие положительных корреляционных связей указывает на важную роль органического вещества в питании данных гидробионтов. Коэффициент корреляции между концентрацией органического углерода и численностью и биомассой вышеперечисленных организмов изменялся от +0,67 до +0,93. Наибольшие значения коэффициента корреляции отмечены между содержанием органического углерода и численностью Paramysis ullskyi ( Mysidae ).
Ключевые слова:
органический углерод, донные отложения, Северный Каспий, численность зообентоса, биомасса зообентоса
органический углерод, донные отложения, Северный Каспий, численность зообентоса, биомасса зообентоса
Введение Органическое вещество, накапливаемое донными отложениями, является пищевым материалом для бентосных организмов [1-3]. Некоторые многощетинковые черви и бокоплавы собирают поверхностный слой грунта [2]. Моллюски получают питательный материал путем фильтрации из осадка [4]. Многие представители типа Mollusca, класса Oligochaeta, семейства Corophiidae, отряда Cumacea и Mysidacea, рода Gammarus - грунтоеды [2, 5-7]. Некоторые организмы инфауны (в том числе малощетинковые черви) добывают пищу из глубинных слоев донных отложений (ДО) [2, 8]. Органоминеральные частицы ДО обнаружены в пищевом тракте многих аннелид (представителей инфауны, собирателей: Hediste diversicolor, Hypaniola kowalewskyi, Hypania invalida и др.), моллюсков (представителей инфауны, фильтраторов: Didacna trigonoides, Hypanis angusticostata, Hypanis vitrea, Cerastoderma lamarсki и собирателей: Abra ovata и др.), ракообразных (представителей инфауны, фильтраторов: Corophium chelicorne, Corophium curvispinum, представителей эпифауны, собирателей: Schizorhynchus bilamellatus, Pterocuma pectinata и др.), насекомых (представителей инфауны, собирателей: Chironomus behningii) [4]. Присутствие тех бентосных организмов, которые в ходе питания, дыхания и рытья нор создают конвективные потоки порового раствора и придонной воды через границу раздела «вода-дно» и при разрыхлении увеличивают поступление кислорода в осадок, влияет на перераспределение концентраций органического вещества в системе «грунт-вода» [9-12]. Исследования по питанию бентосных организмов Северного Каспия, проводившиеся ранее, касались либо зависимости биомассы зообентоса от органического стока р. Волги [13], либо визуального анализа карт по распределению органического вещества как в придонном слое воды, так и в поверхностной пленке ДО и бентоса [3], либо изучения способа питания и пищевого комка северо-каспийского зообентоса [1-2, 4]. Исследования связей между содержанием Сорг в ДО и количественными показателями бентосных организмов в Северном Каспии не проводились. Цель, материал и методика исследований Цель работы состояла в определении концентраций Сорг, численности и биомассы бентоса, а также в проведении статистического анализа для выявления зависимости между содержанием Сорг и количественными показателями бентосных организмов. Материалом для исследований послужили 380 проб ДО, сбор которых осуществлялся в 1994, 1996-1997, 2005-2011 гг. в западной части Северного Каспия. Органический углерод определяли методом Тюрина [14] и по ГОСТ 26213-91 [15]. Определение организмов проводили до вида [16]. Статистический анализ был выполнен по данным внутри каждого года. При недостаточном количестве случаев обнаружения организмов массивы группировались в периоды лет. Результаты исследований и их обсуждение Концентрация Сорг в осадках западной части Северного Каспия за период исследования изменялась от 0,01 до 2,82 %. Пространственное распределение Сорг характеризовалось неоднородностью. Высоким содержанием (свыше 1,40 %) отличались грунты, залегающие в области, подверженной влиянию западной струи волжского стока, и на свале о. Укатного. Низкий (до 0,40 %) уровень накопления Сорг отмечен в осадках предустьевого пространства р. Терек и Новинского осередка. Наиболее высокая интенсивность аккумуляции Сорг свойственна заиленным грунтам. Донные беспозвоночные Северного Каспия представлены как видами с узким диапазоном толерантности к солевому и температурному фактору, так и эврибионтами. На динамику донного сообщества влияют величина объема половодья, уровень моря, антропогенное воздействие, степень потребления их рыбами-бентофагами [17-19]. Статистический анализ, проведенный в ходе исследований, дал следующие результаты. Между количественными показателями представителей инфауны и содержанием Сорг в ДО выявлена отрицательная зависимость. Коэффициент корреляции в связи «Сорг - численность Chironomidae» был равен -0,68 при n = 13, р < 0,05 в 2012 г.; -0,77 при n = 24, р < 0,05 в 1994-1997 гг. и -0,89 при n = 13, р < 0,05 в 2011 г. (рис. 1). Теснота связи оценивалась как умеренная и тесная. а Рис. 1. Зависимость между уровнем накопления Сорг в ДО и численностью Chironomidae: а - в 2012 г. б в Рис. 1. Зависимость между уровнем накопления Сорг в ДО и численностью Chironomidae: б - в 1994-1997 гг.; в - в 2011 г. Слабая зависимость обнаружена между уровнем накопления Сорг в ДО и количественными показателями Hypaniola kowalevskyi (Polyhaeta). В 2006 г. коэффициент корреляции был равен -0,51 при n = 18, р < 0,05, биомасса, и -0,55 при n = 21, р < 0,05; численность, в 2009 г. (рис. 2). а Рис. 2. Зависимость между уровнем накопления Сорг в ДО и количественными показателями Hypaniola kowalevskyi: а - в 2006 г. б Рис. 2. Зависимость между уровнем накопления Сорг в ДО и количественными показателями Hypaniola kowalevskyi: б - в 2009 г. Характер связи «концентрация Сорг - численность Hediste diversicolor» оценивается как слабый: r = -0,51 при n = 16, р < 0,05 в 2006 г. и r = -0,62 при n = 18, р < 0,05 в 2007 г. (рис. 3). а б Рис. 3. Зависимость между уровнем накопления Сорг в ДО и численностью Hediste diversicolor: а - в 2006 г.; б - в 2007 г. Таким образом, такие представители инфауны, как Chironomidae, Hypaniola kowalevskyi и Hediste diversicolor оказывают влияние на деструкцию органического вещества в ДО, что объясняется как уменьшением содержания органического вещества в ДО в процессе их питания, так и усилением притока кислорода при механическом воздействии на грунт в ходе их миграций. Положительная корреляционная зависимость отмечена между концентрацией Сорг в ДО и количественными показателями Mysidae (нектобентос) и некоторых представителей типа Mollusca. В связях «содержание Сорг в ДО - численность мизид» и «содержание Сорг в ДО - биомасса мизид» в 2005-2012 гг. коэффициенты корреляций были равны +0,86 и +0,80 соответственно при n = 21, р < 0,05 (рис. 4), причем очень тесная связь отмечена с Paramysis ullskyi: r = +0,93 и +0,90 при n = 13, р < 0,05, численность и биомасса соответственно (рис. 5). а б Рис. 4. Зависимость между уровнем накопления Сорг в ДО и: а - численностью; б - биомассой мизид а Рис. 5. Зависимость между уровнем накопления Сорг в ДО и: а - численностью Paramysis ullskyi б Рис. 5. Зависимость между уровнем накопления Сорг в ДО и: б - биомассой Paramysis ullskyi Выявлена также очень тесная связь между концентрацией Сорг и численностью мизид в 1994-1997 гг.: r = + 0,90 при n = 14, р < 0,05 (рис. 6). Рис. 6. Зависимость между уровнем накопления Сорг в ДО и численностью мизид в 1994-1997 гг. Между содержанием Сорг в ДО и биомассой Hypania angusticostata обнаружена тесная положительная связь. Коэффициент корреляции в 2005-2012 гг. составил + 0,86 при n = 16, р < 0,05 (рис. 7). Рис. 7. Зависимость между уровнем накопления Сорг в ДО и биомассой Hypania angusticostata в 2005-2012 гг. Теснота связи «Сорг - биомасса Abra ovata» изменялась от умеренной до очень тесной. В 2005-2012 гг. коэффициент корреляции составил + 0,67 при n = 10, р < 0,05; в 1994-1997 гг. - +0,95 при n = 16, р < 0,05 (рис. 8). а б Рис. 8. Зависимость между уровнем накопления Сорг в ДО и биомассой Abra ovata: в - в 2005-2012 гг.; б - в 1994-1997 гг. Между содержанием Сорг в ДО и биомассой Didacna protracta (эндобиос) выявлена умеренная связь: r = +0,75 при n = 19, р < 0,05 (рис. 9). Рис. 9. Зависимость между уровнем накопления Сорг в ДО и биомассой Didacna protracta Положительная зависимость между содержанием Сорг в ДО и количественными показателями мизид и моллюсков позволяет утверждать, что органическое вещество, содержащееся в грунтах, играет важную роль в их питании. Заключение Таким образом, в ходе исследований было установлено, что содержание Cорг в донных отложениях Северного Каспия в 1994-2011 гг. изменялось от 0,01 до 2,82 %. На деструкцию органического вещества в донных отложениях оказывают влияние численность и биомасса инфауны (Chironomidae, Hypaniola kowalevskyi, Hediste diversicolor). Данная группа организмов снижает количество органического вещества усилением притока кислорода при механическом воздействии на грунт в ходе миграций. Характер связи оценен как слабый и умеренный. Наиболее значимая связь выявлена между содержанием Cорг и численностью Chironomidae. Наличие тесных положительных корреляционных связей между содержанием Cорг и количественными показателями нектобентоса (Mysidae), эндобиоса (Didacna protracta), собирателей (Abra ovata) и фильтраторов (Hypaniа angusticostata) предполагает использование органического вещества донных отложений в их питании. Наибольшие значения коэффициента корреляции отмечены между содержанием Cорг и численностью Paramysis ullskyi (Mysidae).
1. Яблонская Е. А. Питание Nereis succinea в Каспийском море / Е. А. Яблонская // Сб. работ об акклиматизации Nereis succinea в Каспийском море. М.: Изд-во Моск. о-ва испытателей природы, 1952. Вып. 33. С. 285-351.
2. Романова Н. Н. Способы питания и пищевые группировки донных беспозвоночных Северного Каспия / Н. Н. Романова // Тр. Всесоюз. гидробиол. о-ва. 1963. Т. XIII. С. 146-177.
3. Яблонская Е. А. Водная взвесь как пищевой материал для организмов бентоса Каспийского моря / Е. А. Яблонская // Тр. ВНИРО. 1969. Т. LXV. С. 85-147.
4. Яблонская Е. А. Исследование трофических связей в донных сообществах южных морей / Е. А. Яблонская // Ресурсы биосферы. 1976. Вып. 2. С. 117-144.
5. Hunt O. D. The food of the bottom fauna of the Plymouth / O. D. Hunt // J. Marine Biol. Assoc. U. K. 1925. Vol. 13. P. 560-599.
6. Брискина М. М. Состав пищи донных беспозвоночных в северной части Каспийского моря / М. М. Брискина // Докл. ВНИРО. 1952. Вып. I. С. 126-131.
7. Яблонская Е. А. Многолетние изменения биомассы разных трофических групп бентоса Северного Каспия / Е. А. Яблонская // Тр. ВНИРО. 1975. Т. CVIII. С. 50-64.
8. Изосимов В. В. Класс малощетинковых червей Оligochaeta. Руководство по зоологии / В. В. Изосимов. М.: Изд-во АН СССР, 1940. Т. 2. С.157-204.
9. Кленова М. В. Геология моря / М. В. Кленова. М.: Учпедгиз, 1948. 495 с.
10. Мартынова М. В. Роль некоторых бентосных организмов в удалении соединений N и Р из донных отложений (обзор) / М. В. Мартынова // Гидробиологический журнал. 1985. Т. 21, № 6. С. 44-48.
11. Matisoff G. Particle mixing by freshwater infaunal bioirrigators: Midges (Chironomidae: Diptera) and mayflies (Ephemeroptera) / G. Matisoff, W. Xiaosong // J. Great Lakes Res. 2000. Vol. 26, no. 2. P. 174-182.
12. Ólafsson J. S. Alteration of biogenic structure and physical properties by tube-building chironomid larvae in cohesive sediments / J. S. Ólafsson, D. M. Paterson // Aquat. Ecol. 2004. Vol. 38, no. 2. P. 219-229.
13. Виноградов Л. Г. Предстоящие изменения каспийской кормовой фауны и необходимые меры по ее укреплению / Л. Г. Виноградов // Тр. ВНИРО. 1959. Т. 38, вып. 1. С. 165-175.
14. Методическое руководство по анализу органического вещества донных отложений / под ред. Е. М. Заславского. М.: ВНИРО, 1980. 64 с.
15. ГОСТ 26213-91. Почвы. Методы определения органического вещества. М.: Комитет стандартизации и метрологии, 1993. 8 с.
16. Атлас беспозвоночных Каспийского моря / под ред. Я. А. Бирштейна и др. М.: Пищ. пром-сть, 1968. 414 с.
17. Каспийское море: фауна и биологическая продуктивность / под ред. Е. А. Яблонской. М.: Наука, 1985. 278 с.
18. Малиновская Л. В. Состояние донной фауны Каспийского моря в 2004 г. / Л. В. Малиновская, Л. А. Кочнева // Рыбохозяйственные исследования на Каспии: Результаты НИР за 2004 г. Астрахань: Изд-во КаспНИРХ, 2005. С. 140-148.
19. Малиновская Л. В. Динамика зообентоса Северного Каспия в период подъема уровня моря / Л. В. Малиновская, Т. Д. Зинченко // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2012. Т. 14, № 5. С. 179-185.
