ПЕРВЫЕ ДАННЫЕ О МАКРОЗООБЕНТОСЕ ОЗЕРА ТИКШОЗЕРО
Авторы:
1.
Институт биологии Карельского научного центра Российской академии наук
(кандидат биологических наук; научный сотрудник лаборатории экологии рыб и водных беспозвоночных)
сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
2.
Институт биологии Карельского научного центра Российской академии наук
(кандидат биологических наук; научный сотрудник лаборатории экологии рыб и водных беспозвоночных)
Россия
Россия
3.
Институт биологии Карельского научного центра Российской академии наук
(младший научный сотрудник лаборатории экологии рыб и водных беспозвоночных)
Россия
Россия
Тип:
Статья
Страницы:
с 47
по 53
Статус:
Опубликован
Получено:
23.03.2022
Одобрено:
23.03.2022
Опубликовано:
23.03.2022
Классификаторы:
УДК 574.5 Гидробиология. Водные биоценозы и экосистемы
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
биоиндикация, мониторинг, водные экосистемы, Тикшозеро, донные сообщества, макрозообентос, численность, биомасса, сапробность, трофический статус
Финансирование:
финансовое обеспечение исследований осуществлялось из средств федерального бюджета на выполнение государственного задания FMEN-2022-0007
Аннотация (русский):
Представлены результаты оценки и инвентаризации современного состояния сообществ макрозообентоса озера Тикшозеро (Западная Карелия), относящегося к малым водоемам бассейна Белого моря. Водоем удален от населенных пунктов и промышленных объектов, используется в целях рекреации, представляет интерес для любительского и спортивного рыболовства. Приведены результаты исследования видового разнообразия макрозообентоса, структура доминирующих видов, соотношения основных таксономических групп, их количественные показатели. Экосистема Тикшозера находится под влиянием хозяйственной деятельности человека, на его акватории размещено хозяйство по товарному выращиванию форели. Проведена работа по оценке современного состояния донной фауны малоизученного водоема, находящегося в условиях переходного трофического статуса. Озеро входит в состав крупнейшей в Республике Карелия озерно-речной системы реки Кемь, может выступать в качестве модельного контрольного объекта для изучения уровня воздействия на малые водоемы Европейского Севера. В качестве индикаторных показателей состояния водной среды могут выступать данные об изменениях в составе донных сообществ, вызванные различными факторами. Для сохранения современного состояния экосистемы Тикшозера и изучения динамики возможных изменений необходимо проведение мониторинговых исследований водного объекта. Использованы широко распространенные индексы для оценки степени качества вод по макрозообентосу: хирономидный индекс «К», олигохетный индекс (Гуднайта–Уитли), индекс Майера (S). В соответствии с полученными результатами водоем относится к умеренно загрязненным водным объектам. Установлено, что по уровню развития макрозообентоса и его структурно-функциональным показателям озеро относится к α-мезотрофным водоемам. По величине индекса сапробности Пантле–Букка водоем можно отнести к β-мезосапробному типу (умеренно загрязненные воды).
Представлены результаты оценки и инвентаризации современного состояния сообществ макрозообентоса озера Тикшозеро (Западная Карелия), относящегося к малым водоемам бассейна Белого моря. Водоем удален от населенных пунктов и промышленных объектов, используется в целях рекреации, представляет интерес для любительского и спортивного рыболовства. Приведены результаты исследования видового разнообразия макрозообентоса, структура доминирующих видов, соотношения основных таксономических групп, их количественные показатели. Экосистема Тикшозера находится под влиянием хозяйственной деятельности человека, на его акватории размещено хозяйство по товарному выращиванию форели. Проведена работа по оценке современного состояния донной фауны малоизученного водоема, находящегося в условиях переходного трофического статуса. Озеро входит в состав крупнейшей в Республике Карелия озерно-речной системы реки Кемь, может выступать в качестве модельного контрольного объекта для изучения уровня воздействия на малые водоемы Европейского Севера. В качестве индикаторных показателей состояния водной среды могут выступать данные об изменениях в составе донных сообществ, вызванные различными факторами. Для сохранения современного состояния экосистемы Тикшозера и изучения динамики возможных изменений необходимо проведение мониторинговых исследований водного объекта. Использованы широко распространенные индексы для оценки степени качества вод по макрозообентосу: хирономидный индекс «К», олигохетный индекс (Гуднайта–Уитли), индекс Майера (S). В соответствии с полученными результатами водоем относится к умеренно загрязненным водным объектам. Установлено, что по уровню развития макрозообентоса и его структурно-функциональным показателям озеро относится к α-мезотрофным водоемам. По величине индекса сапробности Пантле–Букка водоем можно отнести к β-мезосапробному типу (умеренно загрязненные воды).
Ключевые слова:
биоиндикация, мониторинг, водные экосистемы, Тикшозеро, донные сообщества, макрозообентос, численность, биомасса, сапробность, трофический статус
биоиндикация, мониторинг, водные экосистемы, Тикшозеро, донные сообщества, макрозообентос, численность, биомасса, сапробность, трофический статус
Введение
Для управления водными ресурсами и экосистемами в странах Евросоюза и США используется, главным образом, биологическая оценка их состояния с помощью двух систем биоиндикации – американская RPBs и британская RIVPACS. Развитие и совершенствование методик биоиндикации при использовании и управлении водными объектами определяются положениями Европейской рамочной водной директивы (WFD). В России, СНГ и странах Восточной Европы наиболее распространенной является система сапробности [1].
В настоящее время одной из наиболее широко используемых и перспективных является оценка состояния водных ресурсов методами биоиндикации. Получение объективной информации о состоянии водоемов возможно при использовании функциональных элементов водных экосистем – сообществ живых организмов, испытывающих воздействие тех или иных факторов. При этом оценивается не только видовой состав гидробионтов, но и их количественные характеристики, используемые для расчета различных комплексных индексов. Все это в совокупности позволит сделать вывод о качестве водной среды, оценить продукционный потенциал водоема, структурно-функциональные особенности сообществ [2, 3]. В качестве биоиндикатора в водных экосистемах может выступать любой гидробионт или сообщество водных организмов.
Одним из важнейших показателей стабильности водных экосистем в настоящее время является биологическое разнообразие. В связи с этим активно разрабатываются и используются методы
и формы широкомасштабного мониторинга с целью контроля состояния как биосферы в целом, так и отдельных экосистем. Как известно, в условиях антропогенного воздействия происходит смена структурно-функциональной организации экосистемы, обеспечивающая ее стабильность во времени и, как итог, устойчивость к изменениям внешней среды [4].
В течение длительного времени в Карелии активно развивается садковое рыбоводство, являющееся перспективным и экономически выгодным направлением биотехники культивирования водных организмов в естественных водоемах. Однако интенсивное освоение водных объектов в результате форелеводства оказывает значительное влияние на систему биотических сообществ озерных экосистем [5–7]. Так, товарное выращивание рыбы в садках, расположенных на акватории водоемов, может привести к изменению качества водной среды, структуры донных отложений, а также оказать воздействие на естественные биоценозы за счет остатков неиспользованного корма и выделяемых продуктов жизнедеятельности.
Таким образом, при отсутствии полного трансформирования отходов форелевой фермы неминуемо происходит ухудшение гидрохимических
и гидробиологических характеристик водной среды, что, в свою очередь, ведет к изменению качественного и количественного состава сообществ макрозообентоса.
Длительное форсированное органическое загрязнение способствует усилению процессов эвтрофирования в водоемах и приводит, как правило, к изменению его трофического статуса. В результате этого отдельные группы гидробионтов начинают более активно развиваться, что в конечном итоге способствует нарушению экологического равновесия и вторичному загрязнению.
Следует отметить, что объект нашего изучения расположен в одном из наименее заселенных районов республики со слабым уровнем развития промышленности (0,1 %) и сельского хозяйства (2 %), что, несомненно, оказывает влияние на сохранение показателей экосистемы в ненарушенном виде [8].
Исследования малоизученных озер позволяют собрать материал, на основе которого можно
в дальнейшем решать задачи мониторинга состояния и загрязнения поверхностных водных объектов. Влияние антропогенной нагрузки сказывается на качестве среды обитания организмов в результате негативных биологических процессов, протекающих в водных экосистемах.
Важную роль в изучении возможных изменений экосистем играют многочисленные малоизученные небольшие по площади водоемы, к которым относится оз. Тикшозеро Муезерского района западной части Республики Карелия. Подобные озера являются модельными для оценки состояния водных экосистем, поскольку они долгое время находятся в своем естественном состоянии.
В связи с неравномерной степенью изученности фауны озер Карелии и рекогносцировочным характером имеющихся данных необходима организация подробных исследований.
Цель исследований – оценить современное состояние макрозообентоса оз. Тикшозеро в условиях товарного выращивания радужной форели.
Материал и методика
Оз. Тикшозеро расположено в границах Западно-Карельской возвышенности (64°07' с. ш., 31°46' в. д), относится к бассейну Белого моря. По площади оно представляет собой средний водоем (20,6 км2). Котловина озера имеет ледниковое происхождение, ориентирована с северо-запада на юго-восток. Максимальная глубина – 13,0 м, средняя – 6,0. Наибольшая длина – 10,6 км, ширина – 2,6 км. Показатель условного водообмена равен 0,7, т. е. водные массы озера полностью обновляются за счет притока воды с водосбора один раз в 1,5 года [9]. Основными притоками служат реки Кайдодеги
и Шильва. Из юго-восточной части озера вытекает
р. Тикшозерка, являющаяся частью озерно-речной системы р. Чирко-Кемь.
Населенные пункты по берегам озера отсутствуют, ближайший поселок Ледмозеро расположен в 25 км к северу от площадок садкового форелевого хозяйства, пос. Тикша – на расстоянии 40 км к северо-востоку.
Форелевое хозяйство расположено в юго-восточной части озера, в относительно защищенном от ветра заливе, из которого вытекает р. Тикшозерка. Залив вытянут с юго-запада на северо-восток на 1,5 км. Его средняя ширина 1,0 км, площадь зеркала 1,5 км2. Преобладающие глубины 6–8 м, средняя – 6 м.
Тикшозеро имеет развитую литоральную зону. Донные отложения представлены в основном илистыми, песчаными и, в меньшей степени, каменистыми отложениями.
Пробы отбирались в летний период 2020 г. на
9 станциях, расположенных на территории форелевого хозяйства и в районах, слабо подверженных антропогенному влиянию (рис. 1).
Рис. 1. Карта-схема станций отбора проб на оз. Тикшозеро
Fig. 1. Map of sampling stations on Lake Tikshozero
Станции были заложены с учетом исследования основных биотопов водоема – на литорали с глубинами до 2 м и в пелагиали с глубинами более 2 м.
Исследованный водоем по гидрохимическим показателям принадлежит к гидрокарбонатному классу группы кальция с низкой минерализацией
и высокой цветностью. Значение рН соответствует слабокислым водам (5,9–6,4), перманганатная окисляемость воды была в пределах 11,8–13,0 мг О2/л, значение БПК5 – 1,8 мг/л. Для мезотрофных водоемов, к которым относится и Тикшозеро, ха-рактерно преобладание аммонийной и нитратной форм минерального азота [10].
Отбор проб зообентоса осуществляли дночерпателем с площадью захвата 250 см2 (модификация Экмана–Берджа) с двукратной повторностью на каждой станции. Промывку грунта делали с помощью специального сита с ячеей 0,5 мм, полученный материал фиксировали 8 %-м раствором формальдегида.
Камеральную обработку проводили в лаборатории по общепринятым методикам [5, 11, 12]. Таксономическая идентификация организмов макрозообентоса проводилась с использованием определителей фауны России [2, 13–17].
Анализ полученных результатов проводили
с помощью пакета программ автоматизированной системы обработки гидробиологических данных (АСОГД) и программы Microsoft Excel [18].
Для оценки уровня органического загрязнения воды по методу Пантле–Букка (в модификации Сладечека), с использованием видов-индикаторов зообентоса определялась сапробность [19]. Трофический статус водоема определялся по шкале трофности С. П. Китаева [10]. Согласно [20] рассчитывали хирономидный индекс (К) для Тикшозера.
Кроме того, для оценки экологического качества вод применялись индексы Майера (S), Гуднайта–Уитлея (OI).
Результаты и обсуждение
К одним из наиболее информативных биологических объектов состояния условий обитания гидробионтов относятся сообщества макрозообентоса ввиду их выраженной реакции на последствия процесса эвтрофикации и способности аккумулировать загрязняющие вещества [11, 21].
Донные отложения в пробах были представлены илисто-песчаными грунтами.
Общий список бентосных организмов, обнаруженных за период исследований, насчитывал
17 таксонов. Из них Oligochaeta – 1, Bivalvia – 1, Chironomidae – 14.
Доминирующий комплекс бентоценоза Тикшозера был образован тремя систематическими группами: хирономиды, двустворчатые моллюски
и малощетинковые черви. Как и для многих озер умеренных широт, для донной фауны исследованного водоема отмечено наибольшее разнообразие личинок подсемейства Chironominae. В сообществе макрозообентоса преобладали представители родов Polypedilum, Microtendipes, Chironomus.
Представители олигохет относились к видам, имеющим широкое распространение, с преобладанием Spirosperma ferox в составе смешанной фауны голарктических и палеарктических видов.
Показатели количественных характеристик макрозообентоса находились в следующих пределах: биомасса – 1,81 г/м2, численность – 500 экз./м2, что хорошо согласуется с его значениями для водоемов бассейна р. Кемь, отличающихся невысокой продуктивностью [22]. Однако следует отметить значительное увеличение показателей биомассы и численности в профундальной зоне, испытывающей антропогенную нагрузку (5,73 г/м2 и 720 экз./м2) по сравнению с «контрольным» участком, не подверженным данному влиянию (0,05 г/м2 и 100 экз./м2).
В литературе отмечается, что повышение трофического статуса природных олиготрофных водоемов, приводящее к росту количественных показателей донных биоценозов, обуславливается, как правило, совокупностью глобальных факторов
и хозяйственной деятельностью человека [23].
Основу биомассы создавали представители двукрылых – более 50 %, при соответствующих показателях численности – 47,5 %. Одной из доми-нирующих групп являются двустворчатые мол-люски, на долю которых приходится около 50 % всей биомассы донных организмов (рис. 2).
Рис. 2. Количественные показатели зообентоса оз. Тикшозеро:
N – относительная численность; B – относительная биомасса
Fig. 2. Quantitative indicators of zoobenthos in Lake Tikshozero:
N – relative abundance; B – relative biomass
Наибольшие показатели донной фауны были отмечены в зоне влияния форелевого хозяйства.
В районе непосредственного воздействия форелевой фермы с учетом влияния течения, ветра, морфологии котловины, исследованный участок приобретает статус α-мезотрофного, со средней биомассой Bср = 3 г/м2 и численностью 667 экз./м2. Об этом также свидетельствует преобладание представителей подсемейства Chironominae среди хирономид. Как известно, вероятность смены трофического состояния водоема при критических концентрациях биогенов очень велика [6].
Величина индекса Балушкиной, рассчитанного по результатам исследования (К = 1,76), позволяет отнести Тикшозеро к умеренно загрязненным водным объектам.
Олигохетный индекс Гуднайта–Уитлея (OI = 51 %), основанный на соотношении численности олигохет и общей численности всех организмов макро-зообентоса, позволяет отнести Тикшозеро к водоемам с незначительным загрязнением; в соответствии со значением индекса Майера (S = 4) при-надлежит к 4–7 классу качества.
По величине индекса сапробности Пантле–Букка (2,16) водоем можно отнести к β-мезосапробному типу (умеренно загрязненные во-ды).
Выводы
1. Индекс сапробности, рассчитанный по численности индикаторных видов зообентоса, позволяет отнести воды озера к β-мезосапробному типу (умеренно загрязненные воды).
2. В соответствии с уровнем развития и учетом структурных показателей (видовой состав, соотношение доминирующих групп) донного сообщества озеро по шкале трофности соответствует
α-мезотрофным водоемам.
3. Доминирующий комплекс зообентоса в водоеме слагается из широко распространенных видов-индикаторов β-мезосапробных условий.
4. Оценка состояния водной среды в районе форелевой фермы с использованием различных индексов (К, OI, S) показала, что водоем относится
к умеренно загрязненным водным объектам.
5. Учитывая незначительную площадь водоема и наличие рыбоводного хозяйства, целесообразно рекомендовать проведение мониторинговых исследований с периодичностью 1 раз в 3 года
1. Solimini A. G., Cardoso A. C., Heiskanen A. S. Indicators and methods for the ecological status assessment under the Water Framework Directive // At European Union Report 22314EN. EC, Joint research centre: Ispra. 2006. 262 p.
2. Сандимиров С. С., Кудрявцева Л. П. и др. Методы экологических исследований водоемов Арктики: моногр. Мурманск: Изд-во МГТУ, 2019. 180 с.
3. Kumari D., Paul D. K. Assessing the Role of Bioindicators in Freshwater Ecosystem // Interdisciplinary Cycle Research. 2020. V. XII, iss. IX. P. 58-74.
4. Алимов А. Ф. Элементы теории функционирования водных экосистем / под ред. М. Б. Ивановой. СПб.: Наука, 2001. 147 с.
5. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем / под ред. В. А. Абакумова. СПб.: Наука, 1992. 318 с.
6. Стерлигова О. П., Ильмаст Н. В., Кучко Я. А., Комулайнен С. Ф., Савосин Е. С., Барышев И. А. Состояние пресноводных водоемов Карелии с товарным выращиванием радужной форели в садках. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2018. 127 с.
7. Стерлигова О. П., Павлов В. Н., Ильмаст Н. В. и др. Экосистема Сямозера (биологический режим, использование). Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2002. 119 с.
8. Электронный атлас Республика Карелия. URL: http://nwpi.krc.karelia.ru/atlas/ (дата обращения: 11.12.2021).
9. Коренев О. Н., Аленичев С. В., Бабарыкин В. К., Викторов Ю. А. Рыбоводно-биологическое обоснование на организацию форелевого садкового хозяйства на озере Тикшозеро Муезерского района. Петрозаводск, 2008. 83 с.
10. Китаев С. П. Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2007. 395 с.
11. Баканов А. И. Использование зообентоса для мониторинга пресноводных водоемов (обзор) // Биология внутренних вод. 2000. № 1. С. 68-82.
12. Введение в биомониторинг пресных вод / под ред. Т. С. Вшивковой, Н. В. Иваненко, Л. В. Якименко, К. А. Дроздова. Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2019. 214 с.
13. Определитель зоопланктона и зообентоса пресных вод Европейской России. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2016. Т. 2. Зообентос. 457 с.
14. Brinkhurst R. O. A Guide for the identification of British aquatic oligochaeta // Freshwater Biological Association Scientific Publication. 1971. V. 22. P. 1-55.
15. Timm T. A guide to the freshwater Oligochaeta and Polychaeta of Northern and Central Europe // Lauterbornia. 2009. V. 66. 235 p.
16. Wiederholm T. Chironomidae of the Holarctic region. Keys and Diagnoses. Part 1. Larvae // Entomologica scandinavica Supplement. 1983. V. 19. 455 p.
17. Нарчук Э. П. Определитель беспозвоночных России и сопредельных территорий. СПб., 1999. С. 210-296.
18. Хазов А. Р. Анализ гидробиологических данных и его программная реализация. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2000. 154 с.
19. Sládecek V. System of water quality from the biological point of view // Arch. F. Hydrobiol. Ergehnisse der Limnologie. 1973. Iss. 7. 218 p.
20. Балушкина Е. В. Применение интегрального показателя для оценки качества вод по структурным характеристикам донных сообществ // Реакция озерных экосистем на изменение биотических и абиотических условий. СПб.: Изд-во ЗИН РАН, 1997. С. 266-292.
21. Яковлев В. А. Пресноводный зообентос Северной Фенноскандии (разнообразие, структура и антропогенная динамика). Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2005. Ч. 1. 161 с.; Ч. 2. 145 с.
22. Озера Карелии: справ. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2013. 464 с.
23. Валькова С. А. Таксономический состав и структура макрозообентоса разнотипных водоемов Зеленого пояса Фенноскандии в пределах Мурманской области // Тр. Карел. науч. центра Рос. акад. наук. 2020. № 1. С. 56-70.
