СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРОБИОЦЕНОЗОВ ВОЛГО-АХТУБИНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ БИОРАЗНООБРАЗИЯ И САПРОБНОСТИ
Авторы:
1.
Астраханский государственный технический университет
2.
Астраханский государственный заповедник
(научный сотрудник эколого-биологического отдела)
3.
Астраханский государственный технический университет
4.
Астраханский государственный технический университет
(старший преподаватель кафедры гидробиологии и общей экологии)
Тип:
Статья
Страницы:
с 26
по 32
Статус:
Опубликован
Получено:
05.06.2017
Одобрено:
25.06.2017
Опубликовано:
25.06.2017
Классификаторы:
УДК 574.583:[547.633:556.144/.115]
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:
биоразнообразие, численность, биомасса, зооценоз, индексы биоразнообразия, зоопланктон, сапробность
Аннотация (русский):
Проведено количественное и качественное определение состава планктонного зооценоза водоемов Волго-Ахтубинского междуречья. Биологическое разнообразие рассматривалось на зооценотическом уровне с помощью индексов биоразнообразия. Проведена сравнительная характеристика водоемов по показателям биоразноообразия и сапробности. Материалом послужили пробы зоопланктона, отбор которых проводился на границе природоохранного парка «Волго-Ахтубинское междуречье» в летний период 2016 г. По результатам анализа проб обнаружено от 13 до 19 видов планктонных беспозвоночных, среди которых доминировали веслоногие рачки ( Eucyclops macruroides ). Динамика их численности и биомассы во всех водоемах носила сходный характер, что обусловлено особенностями биологии организмов, доминирующих в гидробиоценозах. Наиболее богатыми в видовом отношении оказались водоемы озерного типа - индекс Маргалефа варьировал в пределах от 1,6 до 1,2 ед. Индекс Шеннона - Уивера, отражающий сложную структуру гидробиоценоза, достигал высоких значений - 2,97 бит/экз. и 2,74 бит/мг. Индекс Симпсона, демонстрирующий доминирование тех или иных видов в зоопланктонных сообществах, также был выше в водоемах озерного типа. С помощью выделенных индикаторных организмов были рассчитаны показатели средневзвешенной сапробности, согласно которым водоемы природоохранного парка «Волго-Ахтубинское междуречье» можно охарактеризовать как умеренно загрязненные, т. к. в зоопланктонном сообществе ведущее положение занимают организмы, наиболее интенсивно участвующие в процессах самоочищения водоема (олиго- и бета-мезосапробы).
Проведено количественное и качественное определение состава планктонного зооценоза водоемов Волго-Ахтубинского междуречья. Биологическое разнообразие рассматривалось на зооценотическом уровне с помощью индексов биоразнообразия. Проведена сравнительная характеристика водоемов по показателям биоразноообразия и сапробности. Материалом послужили пробы зоопланктона, отбор которых проводился на границе природоохранного парка «Волго-Ахтубинское междуречье» в летний период 2016 г. По результатам анализа проб обнаружено от 13 до 19 видов планктонных беспозвоночных, среди которых доминировали веслоногие рачки ( Eucyclops macruroides ). Динамика их численности и биомассы во всех водоемах носила сходный характер, что обусловлено особенностями биологии организмов, доминирующих в гидробиоценозах. Наиболее богатыми в видовом отношении оказались водоемы озерного типа - индекс Маргалефа варьировал в пределах от 1,6 до 1,2 ед. Индекс Шеннона - Уивера, отражающий сложную структуру гидробиоценоза, достигал высоких значений - 2,97 бит/экз. и 2,74 бит/мг. Индекс Симпсона, демонстрирующий доминирование тех или иных видов в зоопланктонных сообществах, также был выше в водоемах озерного типа. С помощью выделенных индикаторных организмов были рассчитаны показатели средневзвешенной сапробности, согласно которым водоемы природоохранного парка «Волго-Ахтубинское междуречье» можно охарактеризовать как умеренно загрязненные, т. к. в зоопланктонном сообществе ведущее положение занимают организмы, наиболее интенсивно участвующие в процессах самоочищения водоема (олиго- и бета-мезосапробы).
Ключевые слова:
биоразнообразие, численность, биомасса, зооценоз, индексы биоразнообразия, зоопланктон, сапробность
биоразнообразие, численность, биомасса, зооценоз, индексы биоразнообразия, зоопланктон, сапробность
Введение Малые водоемы, расположенные ниже по течению урбанизированной территории, испытывают значительный антропогенный пресс. Все виды хозяйственной деятельности, связанные с изменением естественной структуры водосборных территорий, а также с гидротехническими преобразованиями водоемов, наряду с многочисленными формами антропогенного загрязнения, приводят к изменениям водных экосистем, среди которых наиболее опасными являются гипер- эвтрофирование и токсическое отравление водоемов [1]. Поскольку антропогенное загрязнение носит многофакторный характер, для оценки его воздействия на водные экосистемы необходимо, наряду с физико-химическими и экотоксикологическими исследованиями, проводить наблюдения за состоянием основных сообществ гидробионтов, в частности зоопланктона и зообентоса [2]. Биологические методы контроля позволяют фиксировать даже разовые и несистематические загрязнения и их последствия, а также дают быструю и достаточно надежную информацию о биологической полноценности воды [3]. Одной из основных задач фундаментальных исследований водных биоценозов является количественная и качественная оценка возможных пределов антропогенной нагрузки, при которых сохраняется устойчивость экосистемы [4]. В результате антропогенного воздействия большинство водных объектов к настоящему времени в той или иной степени претерпели ряд изменений, что обусловлено в значительной степени их эвтрофированием. Целью исследований являлась биомониторинговая оценка различных водоемов Волго-Ахтубинского междуречья. Материалы и методы исследования Отбор проб производился на границе природоохранного парка «Волго-Ахтубинское междуречье» на таких водоемах, как р. Волга, ерик Ульянкин, озера Сазанье, Филиппово, Судочье, Лесное, Водопойное, Куршеское. Материалом для исследований послужили пробы зоопланктона, собранные в летний период 2016 г. На р. Волге в месте отбора проб отмечается сильное течение, зафиксированы воронкообразование и сильно обрывистые берега, помимо всего прочего р. Волга в этом месте поворачивает, образуя на противоположной стороне (правобережной) «косу». Вода значительно холоднее, в отличие от воды водоемов закрытого типа (озера, ерики). Озеро Филиппово характеризуется близким расположением к основному водоисточнику - р. Волге. Это достаточно глубокий водоем, в отличие от ерика Ульянкин. Зарастаемость небольшая, наиболее продолжительное сообщение с основным источником - в период половодья. Отмечается наличие мальков частиковых пород рыб. Озера Куршеское, Судочье, Лесное, Сазанье - водоемы, наиболее удаленные от р. Волги. Озера характеризуются высокой зарастаемостью как по береговой части, так и высшими водорослями, что затрудняет ветровой нагон водного зеркала, способствующий перемешиванию водной толщи и насыщению воды кислородом. Близкое расположение озера Водопойное к р. Волге и сообщение с ней через более мелководную реку характеризует его как наиболее проточное. Озеро Водопойное, так же как и озеро Филиппово, является местом нереста для частиковых рыб. Основные характерные черты данных водоемов - замкнутость, практически полное отсутствие проточности, сильная прогреваемость воды. Приток биогенных элементов, активное насыщение воды кислородом происходят в период половодья. Озера-старицы имеют подковообразную форму. Они заполняются водой во время половодий, а летом мелеют вплоть до полного пересыхания. Пробы отбирались и подготавливались по существующему стандарту по отбору и подготовке проб зоопланктона [5]. Для оценки биоразнообразия водоемов рассчитывали индексы Маргалефа, Симпсона и Шеннона - Уивера. Определение степени сапробности водоемов производилось с помощью средневзвешенной сапробной валентности для каждой зоны [6]. Результаты исследования На территории междуречья, благодаря мощной водной системе, состоящей из множества рукавов, затонов, ериков и озер, складывается особый гидрологический режим. С одной стороны, в период обширного половодья значительная часть суши этой местности затапливается и после схода воды довольно долго остается насыщенной грунтовой влагой. С другой стороны, большая водная поверхность дает интенсивное испарение, за счет чего относительная влажность в пойме в теплый сезон бывает выше относительной влажности в окружающем степном пространстве на 10-12 %. Совокупность всех указанных факторов в сочетании с гривисто-ложбинным рельефом приводит к развитию здесь растительности, не имеющей зональных аналогов, а также богатой и своеобразной микобиоты [7]. Изменения гидрологического режима Волги вследствие искусственного зарегулирования стока реки отразились и на всей экосистеме Волго-Ахтубинской поймы. В северной части Волго-Ахтубинской поймы широко распространены озера-старицы, образующиеся в результате прорыва шейки меандра и отделения участка излучины водотока от основного русла [7]. Кроме водотоков, на территории междуречья имеется множество замкнутых водоемов (озера, отшнурованные ерики, старицы). Их берега - заросшие, как правило, жесткой травянистой растительностью, дно часто илистое. Биологическое разнообразие в ходе исследования рассматривалось нами на зооценотическом уровне и оценивалось с помощью индексов разнообразия Маргалефа, Симпсона и Шеннона - Уивера. Для гидробиоценозов исследуемых озер характерна такая структура сообщества, где играет роль не только число обнаруженных видов, но и их количественная представленность (рис. 1). Анализ качественного состава водоемов позволил выявить в них от 13 до 19 видов: в ерике Ульянкин - 19, озерах Лесное и Водопойное - 16, озере Филиппово - 14, озере Сазанье - 13. По количественным показателям водоемы располагались следующим образом: озеро Сазанье - 206 504 экз./м3, ерик Ульянкин - 69 250 экз./м3, озеро Водопойное - 51 357 экз./м3, озеро Лесное - 21 815 экз./м3, озеро Филиппово - 19 813 экз./м3. Видовое богатство водоемов (по количеству видов) оценивалось с помощью индекса Маргалефа. Наиболее высокие значения этого индекса имели ерик Ульянкин - 1,6; озеро Лесное - 1,5; озеро Водопойное - 1,3; озеро Филиппово - 1,2. Качественные показатели в вышеперечисленных водоемах также были выше, чем в остальных водоемах (рис. 2). Это связано с хорошей прогреваемостью воды в водоемах, а также сменой одного сообщества на другое в период паводка. С помощью индекса Симпсона отражалось доминирование тех или иных видов в зоопланктонных сообществах. Так, в р. Волге и озерах Куршеское и Судочье индекс Симпсона имеет наиболее высокие значения - 0,5-0,9, что связано с доминированием в сообществе одного-двух организмов. Таковыми являются представители веслоногих (Eucyclops macruroides) и ветвистоусых рачков (Daphnia longispina). Подобное распределение свидетельствует о незначительной степени их выедаемости более крупными организмами, в отличие от речных гидробиоценозов, где доминируют несколько видов при слабом развитии остальных. В р. Волге такой показатель может свидетельствовать о массовом развитии веслоногих рачков и подавлении ими других представителей зоопланктонного сообщества. Предполагается, что причиной этому послужило эвтрофицирование участка реки, на котором производился отбор проб. Шеннона - Уивера Рис. 1. Индексы видового разнообразия зоопланктона по численности в водоемах Волго-Ахтубинской поймы в июле 2016 г. Шеннона - Уивера Рис. 2. Индексы видового разнообразия зоопланктона по биомассе в водоемах Волго-Ахтубинской поймы в июле 2016 г. Индекс Шеннона - Уивера, отражающий сложную структуру зоопланктонного сообщества, демонстрирует количественную представленность видов. Среди водоемов озерного типа наиболее высокие показатели отмечены в озерах Сазанье, Филиппово, Лесное и Водопойное и в ерике Ульянкин - в пределах от 1,5 до 2,9 бит/экз. Практически полное отсутствие разнообразия отмечается в р. Волге. Показатель индекса Шеннона - Уивера по биомассе равен 0,2 бит/мг. Максимальные значения индекса Шеннона - Уивера среди иследуемых водоемов имели ерик Ульянкин и озеро Филиппово - 2,97 и 2,38 бит/экз.; по качественым - озера Лесное и Филиппово - 2,74 и 2,63 бит/мг. Для расчета средневзвешенных сапробных валентностей (табл.) нами использовался список видов-индикаторов сапробности, приведенный в [8]. Так, значения средневзвешенной сапробности в р. Волге были ниже по сравнению с ее значениями в водоемах озерного типа. Значения по реке тяготеют к олигосапробной (показатель равен 6) и β-мезосапробной зонам (показатель равен 8). Показатели средневзвешенной сапробности водоемов Волго-Ахтубинского междуречья Водоем Зона х - ксено-сапробная о - олигосапробная β - бетамезосапробная α - альфа-мезосапробная ρ - полисапробная Озеро Сазанье 3 36 39 12 9 Ерик Ульянкин 6 40 46 7 2 Река Волга 2 6 8 4 0 Озеро Филиппово 2 19 32 8 9 Озеро Куршеское 1 4 14 3 8 Озеро Судочье 1 15 23 10 11 Озеро Лесное 5 54 60 12 9 Озеро Водопойное 2 27 41 11 9 Среди озер наименьшие значения средневзвешенной сапробности отмечаются в озере Куршеское, которое можно отнести к β-мезосапробной зоне (показатель равен 14). Озера Филиппово, Судочье и Водопойное также относятся к β-мезосапробной зоне, т. к. значения средневзвешенной сапробности в данной зоне выше по сравнению со значениями в других зонах. Озера Сазанье, Лесное и ерик Ульянкин следует отнести к слабо и умеренно загрязненным водоемам. Такая картина сложилась за счет организмов, способных обитать в обеих зонах одновременно. На рис. 3 представлена полная картина биологического разреза качества воды исследуемых водоемов Волго-Ахтубинского междуречья. Рис. 3. Биологический разрез качества воды водоемов Волго-Ахтубинской поймы: 1 - озеро Водопойное; 2 - озеро Лесное; 3 - озеро Судочье; 4 - озеро Куршеское; 5 - озеро Филиппово; 6 - река Волга; 7 - ерик Ульянкин; 8 - озеро Сазанье Интересная картина наблюдается в α-мезосапробной и полисапробной зонах озер Филиппово, Куршеское, Судочье, Лесное и Водопойное - значения средневзвешенной сапробности в них практически равны или в полисапробной зоне несколько выше, чем в α-мезосапробной. Это связано в первую очередь с гидробионтами, которые комфортно себя чувствуют и могут массово развиваться как в слабозагрязненной, так и сильнозагрязенной средах. Как видно из результатов исследования, наивысшее значение средневзвешенной сапробности во всех водоемах отмечено в β-мезосапробной зоне, следовательно, данные биоценозы, которые являются индикторами сапробности, характеризуются именно такой степенью сапробности, т. е. можно сделать вывод, что вода в исследуемых водоемах является умеренно загрязненной. На основании полученных данных водоемы природоохранного парка «Волго-Ахтубинское междуречье» можно охарактеризовать как умеренно загрязненные, т. к. в зоопланктонном сообществе ведущее положение занимают организмы, наиболее интенсивно участвующие в процессах самоочищения водоема (о- и β-мезосапробы). Заключение В ходе исследований было обнаружено от 13 до 19 видов планктонных беспозвоночных. Согласно индексу доминирования (индексу Симпсона), во всех исследуемых водоемах лидирующее положение занимал представитель веслоногих рачков - Eucyclops macruroides. Это связано с большей устойчивостью этого вида к повышенным значениям температуры воды. В то же время в некоторых озерах отмечено достаточно богатое видовое разнообразие. На основании качественных и количественных характеристик зоопланктона, а также значений биологических индексов воды водоемов природоохранного парка «Волго-Ахтубинское междуречье» по степени загрязненности можно оценить как умеренно загрязненные, т. к. в зоопланктонном сообществе ведущее положение занимают организмы, наиболее интенсивно участвующие в процессах самоочищения водоема (о- и β-мезосапробы).
1. Баканов А. И. Использование зообентоса для мониторинга пресноводных водоемов // Биология внутренних вод. 2000. № 1. С. 68-83.
2. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учеб. пособие для студ. высш. учеб. завед.; под ред. О. П. Мелеховой, Е. И. Сарапульцевой. М.: Изд. центр «Академия», 2010. 288 с.
3. Винберг Г. Г., Макрушин А. В. Биологический анализ качества вод. Л.: ЗИН АН СССР, 1974. 60 с.
4. Зинченко Т. Д., Выхристюк Л. А., Шитиков В. К. Методологический подход к оценке экологического состояния речных систем по гидрохимическим и гидробиологическим показателям // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2000. Т. 2, № 2. С. 233-243.
5. Неверова Н. В., Аксенов А. С. Сравнительное исследование аккумуляции тяжелых металлов бентосными организмами класса Oligochaeta и класса Insecta (сем. Hironomidae) // Экология арктических и приарктических территорий: материалы Междунар. симпоз. Архангельск, 2010. С. 101-103.
6. Макрушин А. В. Адаптации первичноводных животных к обитанию в континентальных водоемах (на примере Cladocera) // Журнал общ. биол. 1979. Т. 40, № 5. С. 698-705.
7. Светашева Т. Ю. Особенности биоты агарикоидных грибов Волго-Ахтубинского междуречья // Биоразнообразие и экология грибов и грибоподобных организмов Северной Евразии: материалы Всерос. конф. с междунар. участием (Екатеринбург, 20-24 апреля 2015 г.). Екатеринбург: Изд-во Урал. фед. ун-та им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, 2015. С. 231-234.
8. Унифицированные методы исследования качества вод. Ч. 3: Методы биологического анализа. Атлас сапробных организмов. М.: СЭВ, 1977. 277 с.
