ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ФИТОПЛАНКТОНА СРЕДНЕГО КАСПИЯ В ЛЕТНИЙ ПЕРИОД
Авторы:
1.
Астраханский государственный технический университет
(; аспирант кафедры гидробиологии и общей экологии)
Россия
Россия
2.
Волжско-Каспийский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии
(канд. биол. наук; ведущий специалист лаборатории гидробиологии)
Россия
Россия
3.
Астраханский государственный технический университет
(доктор биологических наук, доцент; профессор кафедры гидробиологии и общей экологии)
Россия
Россия
Тип:
Статья
Страницы:
с 28
по 34
Статус:
Опубликован
Получено:
24.09.2021
Одобрено:
26.09.2021
Опубликовано:
26.09.2021
Классификаторы:
УДК 57 Биологические науки
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
фитопланктон, Средний Каспий, диатомовые водоросли, численность, биомасса, сапробность
Аннотация (русский):
Исследована количественная и качественная характеристика фитопланктонных организмов на акватории Среднего Каспия за 2019–2020 гг. по разрезам: г. Махачкала – м. Сагындык, г. Дербент – м. Песчаный, п. Дивичи – бух. Кендерли. Определен индекс сапробности и соответствующая зона сапробности исследованных районов. Установлено, что доминирующей группой были диатомовые водоросли – 43 % от общего состава. Субдоминантами выступали динофитовые водоросли. Основу экологического комплекса 2019–2020 гг. составили представители пресноводных групп водорослей. Лишь на разрезе п. Дивичи – бух. Кендерли преобладали виды морского происхождения. Количественные показатели фитопланктона в целом по Среднему Каспию и по разрезам в 2020 г. сократились по отношению к предыдущему году. Основу биомассы формировала крупная диатомовая водоросль Pseudosolenia calcar-avis и представители группы динофитовых водорослей. Ведущую роль в показателях численности Среднего Каспия в 2020 г. играл мелкоклеточный фитопланктон, главным образом из диатомовых водорослей – Thalassiosira hustedtii, Thalassionema nitzschioides, Aulacoseira granulate, виды рода Fragilaria. Наибольшие количественные показатели 2020 г. отмечены на разрезе г. Махачкала – м. Сагындык в продуктивном слое 0–25 м. В 2019–2020 гг. сапробиологическое состояние вод Среднего Каспия характеризовалось как умеренно загрязненное
Исследована количественная и качественная характеристика фитопланктонных организмов на акватории Среднего Каспия за 2019–2020 гг. по разрезам: г. Махачкала – м. Сагындык, г. Дербент – м. Песчаный, п. Дивичи – бух. Кендерли. Определен индекс сапробности и соответствующая зона сапробности исследованных районов. Установлено, что доминирующей группой были диатомовые водоросли – 43 % от общего состава. Субдоминантами выступали динофитовые водоросли. Основу экологического комплекса 2019–2020 гг. составили представители пресноводных групп водорослей. Лишь на разрезе п. Дивичи – бух. Кендерли преобладали виды морского происхождения. Количественные показатели фитопланктона в целом по Среднему Каспию и по разрезам в 2020 г. сократились по отношению к предыдущему году. Основу биомассы формировала крупная диатомовая водоросль Pseudosolenia calcar-avis и представители группы динофитовых водорослей. Ведущую роль в показателях численности Среднего Каспия в 2020 г. играл мелкоклеточный фитопланктон, главным образом из диатомовых водорослей – Thalassiosira hustedtii, Thalassionema nitzschioides, Aulacoseira granulate, виды рода Fragilaria. Наибольшие количественные показатели 2020 г. отмечены на разрезе г. Махачкала – м. Сагындык в продуктивном слое 0–25 м. В 2019–2020 гг. сапробиологическое состояние вод Среднего Каспия характеризовалось как умеренно загрязненное
Ключевые слова:
фитопланктон, Средний Каспий, диатомовые водоросли, численность, биомасса, сапробность
фитопланктон, Средний Каспий, диатомовые водоросли, численность, биомасса, сапробность
Введение
Изучение состояния Каспийского моря является важной задачей, т. к. его своеобразный, уникальный ресурсный состав играет значительную роль для экономики Прикаспийского региона [1]. Фитопланктонные сообщества относятся к наиболее показательным живым организмам при оценке изменений, протекающих в экосистеме водоема. В связи с этим при мониторинге окружающей среды одной из важных составляющих является наблюдение за биологическими объектами, в частности исследование водорослей, их таксономического состава, численности и биомассы.
Объект и методы исследования
Исследованы видовой и количественный составы фитопланктона Среднего Каспия в летний период 2020 г. по разрезам: г. Махачкала – м. Сагындык, г. Дербент – м. Песчаный, п. Дивичи – бух. Кендерли. Материал отбирался гидрозондом Seabird SBE 19 с горизонтов 0, 10, 25, 50, 100, 200 м. Всего собрано и обработано в соответствии с общепринятой методикой П. И. Усачева
105 проб [2]. Полученные данные сопоставлены с результатами предыдущих лет.
Результаты исследований и их обсуждение
Видовое разнообразие фитоценоза Среднего Каспия 2020 г. представлено 130 таксономическими единицами, что выше показателей предыдущего года (112 видов) и среднемноголетней величины (85 видов). Из анализа многолетних данных по фитопланктону Среднего Каспия следует, что качественный состав изменялся неравномерно [3]. Так, с 2011 до 2014 гг. наблюдались колебания количества видов. C 2014 до 2020 гг. наблюдалось плавное увеличение разнообразия фитопланктона (рис. 1).
Рис. 1. Динамика видового разнообразия Среднего Каспия в 2011–2020 гг.
Доминировали диатомовые водоросли [4], их доля составила 43 % от общего состава фитопланктона. Доли динофитовых, зеленых и синезеленых были примерно равны (20 %). Самая незначительная группа, всего 3 %, была представлена эвгленовыми водорослями.
Рассматривая развитие фитоценоза по разрезам, отмечаем, что наибольшее качественное разнообразие в 2020 г. было обнаружено на м. Сагындык: 94 вида против 77 в 2019 г. Преобладающей группой, как и в предыдущий год, являлась группа диатомовых водорослей,
которая составляла 45 % от общего количества видов. Второстепенную роль играли зеленые
и динофитовые. Их доля в качественном фитоценозе составила по 18 %. Количество синезеленых водорослей не превышало 16 %. Наименьшая доля (3 %) приходилась на группу эвгленовых водорослей.
Наибольшим количеством таксонов отличался восточный район вблизи м. Сагындык, где было отмечено увеличение количества видов с 54 в 2019 г. до 77 в 2020 г. Западный район оставался на уровне предыдущего года (60 видов).
Качественный состав фитопланктона на разрезе г. Дербент – м. Песчаный был представлен 77 видами против 83 в 2019 г. Основу качественного разнообразия формировали диатомовые водоросли (41,6 % от общего количества видов). По сравнению с предыдущим годом
в группе динофитовых водорослей наблюдалось увеличение видов с 22 до 14, а у синезеленых – уменьшение с 20 до 10. Качественный состав зеленых (15,6 %) и эвгленовых (1,3 %) водорослей относительно прошлого года изменялся незначительно. В западной и восточной частях разреза г. Дербент – м. Песчаный количество видов осталось практически на уровне прошлого года. Акватория центральной глубоководной части характеризовалась значительным снижением разнообразия видов – с 67 до 47 ед.
Качественное разнообразие фитопланктона на разрезе п. Дивичи – бух. Кендерли в 2020 г. уменьшилось по отношению к 2019 г. и составило 49 против 64 видов соответственно (рис. 2).
Основу флористического разнообразия по-прежнему составляли диатомовые водорос-
ли (44,9 %) [5]. Не менее разнообразно была представлена группа динофитовых водо-рослей (32,7 %). Далее, по мере значимости, встречались синезеленые (14,3 %), зеленые (6,1 %)
и эвгленовые (2 %).
Рис. 2. Качественный состав фитопланктона Среднего Каспия в 2019–2020 гг.
За исследованный период альгофлора была представлена всеми экологическими группами, характерными для Каспийского моря [6], с преобладанием представителей пресноводного происхождения. Исключение составил фитопланктон разреза п. Дивичи – бух. Кендерли, где доминировали морские виды, в большей мере диатомовые водоросли.
По многолетним данным [3], развитие количественных показателей носило скачкообразный характер. Так, в 2012–2014 гг. они находились на низком уровне (8,4–5,4 млн экз./м3,
142–48,69 мг/м3). Начиная с 2015 г. отмечено значительное увеличение как численности, так
и биомассы, и в 2016 г. количественные показатели достигали максимальных величин
(42,6 млн экз./м3 и 1 570,8 мг/м3 соответственно) (рис. 3).
Рис. 3. Многолетние изменения количественных показателей Среднего Каспия
На разрезе г. Махачкала – м. Сагындык количественные показатели фитопланктона в слое в 0–25 м были значительно ниже прошлогодних величин как по районам, так и в целом по разрезу (36,2 против 17,7 млн экз./м3 и 202,50 против 75,39 мг/м3).
Биомасса по районам разреза была практически равной (западная часть разреза – 79,39 мг/м3, восточная часть разреза – 72,39 мг/м3). Формировали ее главным образом диатомовые водоросли,
а среди них P. calcar-avis., на долю которой приходился 71 % всех диатомовых и почти 52 % общей биомассы водорослей. Дополняли массу динофитовые водоросли, а именно Goniaulax apiculate, G. polyedra, Prorocentrum micans.
Наибольшая численность наблюдалась в восточном районе – 25,8 млн экз./м3, чему способствовало преобладание мелкоклеточных видов из синезеленых водорослей (Merismopedia minima и Oscillatoria sp.).
Эвгленовые водоросли встречалась в малых количествах (0,1 млн экз./м3) на западе, в восточной части разреза они не обнаружены.
Количественные показатели группы зеленых водорослей в 2020 г. оставались на невысоком уровне. При этом показатели численности снижались (0,9 млн экз./м3), а биомассы – незначительно увеличивались (0,54 мг/м3). Преобладали виды Binuclearia lauterbornii, Ankistrodesmus pseudomirabilis var spiralis.
На разрезе г. Дербент – м. Песчаный относительно 2019 г. средние количественные показатели развития фитопланктона в продуктивном слое 0–25 м существенно снизились, составив 6,1 млн экз./м3 и 46,28 мг/м3 против 20,9 млн экз./м3 и 192,17 мг/м3 в 2019 г. Основу численности фитопланктона на разрезе формировали диатомовые водоросли (59 % общей численности), биомассу – динофитовые (60 % общей биомассы). Резкое снижение как биомассы, так и численности произошло вследствие сокращения развития диатомовых и динофитовых водорослей.
Наиболее высокие показатели биомассы были отмечены в восточной части разреза за счет развития диатомовых (Fragilaria, T. hustedtii, T. nitzschioides, A. granulate) и динофитовых (G. digitale, G. polyedra, P. micans) водорослей. Показатели численности преобладали в западной части разреза.
Пониженная соленость в западной части разреза, по данным лаборатории водных проблем и токсикологии, отразилась на биомассе диатомовых водорослей, в основном морских по происхождению видов, а пониженные температуры восточной части разреза – на биомассе теплолюбивых динофитовых водорослей.
Следует отметить, что в западной и центральной частях разреза морская водоросль псевдосоления практически отсутствовала, и лишь в восточной части наблюдалась ее интенсивная вегетация, чему способствовал апвеллинг в этой части моря [7]. Все это могло отразиться на биомассе диатомовых и всего фитопланктона в целом.
Среди синезеленых водорослей доминировала по всей акватории разреза, как и в прошлом году, Oscillatoria sp. (73 % численности и биомассы синезеленых).
Количественные показатели зеленых водорослей изменялись незначительно, снижаясь как по численности, так и по биомассе. Основу их формировали B. lauterbornii, Pediastrum boryanum var. longicorne.
Эвгленовые водоросли не были обнаружены ни в одной части разреза. На разрезе п. Дивичи – бух. Кендерли средние количественные показатели развития фитопланктона в продуктивном слое (0–25 м) уменьшились относительно 2019 г. и составили: численность 5,8 млн экз./м3, биомасса 67,62 мг/м3. Наиболее благоприятные условия для развития фитопланктона наблюдались в восточной части разреза. Биомасса организмов здесь составляла 96,41 мг/м3. Численность восточной части (5,9 млн экз./м3) находилась приблизительно на одинаковом уровне с центральной (5,7 млн экз./м3).
Формировали основу показателей диатомовые водоросли (46,51 мг/м3 и 2,7 млн экз./м3). На всей акватории разреза преобладал морской вид P. calcar-avis (около 90 % всех диатомовых и 79 % общей численности фитопланктона). Дополняли количественные Cyclotella meneghiniana, T. caspica, а также представители динофитовых – G. spinifera, G. polyedra, P. micans. Количественные показатели синезеленых водорослей снижались от глубоководного центрального района к восточному побережью (2,0–0,2 млн экз./м3 и 6,21–0,24 мг/м3). Интенсивная вегетация синезеленых была отмечена в западной части разреза. Основу численности и биомассы формировала Oscillatoria sp.
Показатели группы зеленых водорослей находились на низком уровне. Их численность составляла 0,4 млн экз./м3, а биомасса – 0,01 мг/м3. Основное количество зеленых водорослей концентрировалось в центральной глубоководной зоне разреза. Преобладали виды B. lauterbornii, Scenedesmus quadricauda.
Эвгленовые водоросли не встречались на разрезе в 2020 г. в продуктивном поверхностном слое.
Исследование сапробности
Среди представителей фитопланктона было выявлено 42 вида-индикатора в 2019 г. и 46 видов в 2020 г. Рассчитанный индекс сапробности 2019 г. составил 1,9, а в 2020 г. – 1,8. Это свидетельствует о том, что исследуемый район относится к b-мезосапрбной зоне, класс качества вод третий – умеренно загрязненные.
Доминирующими видами-индикаторами за период исследования были C. meneghiniana, T. nitzschioides, Exuviaella cordata – b-мезосапробы. Эти виды не так требовательны к окружающим условиям. Немалая численность у представителя синезеленых Oscillatoria sp.
(-мезосапробная зона). Организмы олигосапробной зоны встречались редко, наиболее значимые показатели у P. calcar-avis.
Заключение
Таким образом, в фитопланктоне Среднего Каспия наблюдалось качественное разнообразие. Основу фитоценоза формировали диатомовые водоросли. В экологическом комплексе ведущее положение занимали таксоны пресноводного происхождения, за исключением разреза
п. Дивичи – бух. Кендерли, где преобладали морские водоросли.
Численность фитопланктонных организмов Среднего Каспия составила 7,2 млн экз./м3, биомасса 66,2 мг/м3, что ниже величин прошлого года. Уменьшение количественных показателей отмечалось и по всем исследованным разрезам. Основу биомассы составляли диатомовые
и динофитовые водоросли. По численности, кроме вышеперечисленных групп, в больших количествах встречались синезеленые водоросли.
Наиболее высокие показатели – как численности, так и биомассы – наблюдались на разрезе г. Махачкала – м. Сагындык.
В целом на всей исследованной акватории в количественном отношении преобладали мелкоклеточные водоросли, являющиеся излюбленным кормом для беспозвоночных животных, что создает условия для развития планктонных и бентосных организмов.
Проведенные исследования фитопланктона позволили установить, что Средний Каспий является бета-мезосапробным водоемом, его воды характеризуются как умеренно загрязненные.
1. Гидрометеорология и гидрохимия морей. СПб.: Гидрометеоиздат, 1996. Т. 4. Каспийское море. Вып. 2. Гидрохимические условия и океанологические основы формирования биологической продуктив-ности. С. 249-254.
2. Усачев П. И. Количественная методика сбора и обработки фитопланктона // Тр. Всесоюз. гид-робиолог. о-ва Акад. наук СССР. 1961. Т. 11. С. 411-415.
3. Татаринцева Т. А., Терлецкая О. В. Видовой состав и количественные показатели развития фи-топланктона Среднего и Южного Каспия летом // Рыбохозяйственные исследования в низовьях реки Вол-ги и Каспийском море: сб. науч. тр. Астрахань: Изд-во КаспНИРХ, 2012. С. 170-175.
4. Татаринцева Т. А. Экологические особенности формирования биопродуктивности вод Среднего Каспия: дис. … канд. биол. наук. Махачкала, 2009. 157 с.
5. Зимина Т. Н., Ардабьева А. Г., Котельников А. В. Оценка фитопланктона как кормовой базы в ак-ватории Среднего Каспия // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Рыбное хозяйство. 2020. № 3. С. 96-102.
6. Татаринцева Т. А., Терлецкая О. В. Формирование фитопланктонных сообществ в восточном районе Среднего Каспия в разные сезоны года // Некоторые аспекты гидроэкологических проблем Казахстана: сб. науч. тр. Алматы: Каганат, 2011. С. 102-110.
7. Катунин Д. Н. Гидроэкологические основы формирования экосистемных процессов в Каспий-ском море и дельте реки Волги. Астрахань: Изд-во КаспНИРХ, 2014. 478 с.
