сотрудник с 01.01.2007 по настоящее время
Псков, Псковская область, Россия
Озеро Островито, расположенное в Псковской области и принадлежащее бассейну р. Белявицы, притоку р. Великая, занимает площадь 1,1 км², имеет максимальную глубину 16,0 м и представляет собой важный рекреационный и рыбохозяйственный объект Псковской области, постоянно испытывающий на себе антропогенное воздействие из-за непосредственной близости деревень и базы отдыха. Проведены мониторинговые работы по оценке экологического состояния данного озера. Целью работы являлось исследование видового богатства, количественных характеристик и экологических особенностей фитопланктона оз. Островито в осенний период 2020 г. В ходе исследования идентифицировано 65 видовых и внутривидовых таксонов фитопланктона из 7 отделов. Основу флористического комплекса составляли представители отделов Chlorophyta, Bacillariophyta и Cyanobacteria. Анализ флористического сходства фитопланктонных сообществ исследуемых станций озера с использованием индекса Сьеренсена – Чекановского показал их среднюю степень сходства (от 43,3 до 58,1 %). Значения численности осеннего фитопланктона изменялись от 127 тыс. кл./л до 488 тыс. кл./л (средняя численность – около 290 тыс. кл./л). Биомасса фитопланктона колебалась в пределах 68,7–110 мкг/л (средняя биомасса – 96,1 мкг/л). Среднее значение индекса трофности Милиус составило 21,1, что свидетельствует об олигoтрoфном типе водоема. Согласно эколого-географическому анализу в оз. Островито преобладали пресноводные широко распространенные планктонные формы микроводорослей, предпочитающие слабощелочные воды и указывающие на умеренное загрязнение водоема.
фитопланктон, таксономический состав, микроводоросли, численность, биомасса, трофность
Введение
В связи с увеличивающейся антропогенной нагрузкой на биосферу гидробиологический мониторинг является необходимым мероприятием для контроля благополучия водной среды. В качестве естественных водоемов озера играют важную роль в природе и являются уникальными объектами для исследования состояния окружающей среды [1]. Они располагают огромными природными ресурсами – пресной водой и рыбой. Разнообразие первичных продуцентов, являющихся начальным звеном в пищевых цепях любого водоема, определяет качество воды и, как следствие, рыбные богатства. Также микроводоросли выступают индикаторами всех протекающих в водных объектах процессов,
в том числе и связанных с антропогенной деятельностью [2]. Обладающие высокой скоростью размножения и быстрой реакцией на изменения внешних условий, планктонные водоросли очень удобны в биоиндикационных исследованиях качества водной среды [3–5].
Оз. Островито представляет собой важный рекреационный и рыбохозяйственный объект Псковской области, постоянно испытывающий на себе антропогенное воздействие из-за непосредственной близости деревень и базы отдыха, поэтому мониторинговые работы по оценке экологического состояния данного озера являются необходимыми.
Изучение видовой структуры фитопланктона озера является актуальным не только с точки зрения инвентаризации биоразнообразия, но и в целях наиболее эффективного использования и охраны водоема [7]. Альгологические исследования позволят выявить и оценить неблагоприятные изменения во всей экосистеме водоема даже при проведении краткосрочного мониторинга [8].
Целью настоящей работы являлось исследование видового богатства, количественных характеристик и экологических особенностей фитопланктона оз. Островито в осенний период 2020 г.
Материалы и методы исследования
Исследования проводили в октябре 2020 г. Сбор гидробиологического материала осуществлялся в октябре 2020 г. с поверхностного горизонта пяти станций (ст.) (рис. 1).
Рис. 1. Карта-схема оз. Островито со станциями отбора проб
Fig. 1. Map of Lake Ostrovito with sampling stations
Для отбора использовали пластиковые емкости объемом 0,5 л. Собранный материал фиксировали 40 %-м формалином до слабого запаха и обрабатывали общепринятыми методами [9] в лаборатории комплексных экологических исследований Псковского государственного университета.
Фитопланктон отбирали пробоотборниками объемом 0,5 л с поверхностного слоя (0,3–0,5 м). Пробы фиксировали формалином (40 %), доводя до концентрации 2–4 %. Обработку материала проводили стандартными методами [9, 10].
Исследование таксономического состава фитопланктона проводили с помощью определителей, указанных в [3]. При выделении отделов водорослей придерживались системы, принятой на сайте AlgaeBase [11].
Численность микроводорослей просчитывали в камере Нажотта (0,05 мл) и пересчитывали на 1 л по общепринятой формуле [3]. Биомассу водорослей вычисляли методом приведения формы водорослей к геометрическим фигурам [12].
К доминирующим относили виды, численность которых составляла более 10 % общей численности микроводорослей.
Сходство видового состава фитопланктонных сообществ исследуемых станций оценивалось с использованием индекса Сьеренсена – Чекановского [13].
Для расчета трофического статуса водоема использовали индекс трофности Милиус [14]. Экологические характеристики водорослей узнавали из монографии Д. Н. Судницыной [7, 15].
Статистическую обработку данных и построение графических изображений производили с использованием программы «MO Excel».
Результаты и их обсуждение
В ходе исследования осеннего фитопланктона оз. Островито было идентифицировано 65 видовых и внутривидовых таксонов фитопланктона из 7 отделов, из которых по представленности видами доминировали 3: Chlorophyta (30,8 %), Bacillariophyta (27,7 %) и Cyanobacteria (16,9 %). Заметный вклад в видовое богатство фитопланктонных сообществ вносили также представители отдела Chrysophyta (9,2 %) (рис. 2, табл. 1).
Рис. 2. Общий таксономический состав фитопланктона оз. Островито
Fig. 2. General taxonomic composition of the phytoplankton in Lake Ostrovito
Таблица 1
Table 1
Таксономический список фитопланктона оз. Островито (октябрь, 2020 г.)*
Taxonomic list of phytoplankton of Lake Ostrovito (October, 2020)
|
№ п/п |
Видовые и внутривидовые таксоны микроводорослей |
Станции |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
|
1 |
Anabaena sp. |
– |
– |
– |
۷ |
– |
|
2 |
Aphanizomenon flos-agua |
– |
– |
– |
۷ |
– |
|
3 |
Aphanocapsa delicatissima |
۷ |
– |
– |
– |
– |
|
4 |
Aphanotece microscopica |
۷ |
۷ |
۷ |
– |
– |
|
5 |
Asterionella formosa |
– |
– |
۷ |
– |
۷ |
Окончание табл. 1
Ending of the table 1
|
№ п/п |
Видовые и внутривидовые таксоны микроводорослей |
Станции |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
|
6 |
Aulacoseira granulata |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
|
7 |
Aulacoseira granulata var. angustissima |
– |
– |
– |
۷ |
– |
|
8 |
Bulbohaete sp. |
– |
۷ |
– |
– |
– |
|
9 |
Chlamydomonas globosa |
۷ |
۷ |
۷ |
– |
– |
|
10 |
Chlamydomonas sp. |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
|
11 |
Chlorella vulgaris |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
|
12 |
Chromulina rosanoffii |
۷ |
۷ |
۷ |
– |
- |
|
13 |
Chroomonas acuta |
۷ |
۷ |
– |
– |
– |
|
14 |
Closterium sp. |
– |
– |
– |
– |
– |
|
15 |
Chroococcus minimus |
– |
– |
– |
۷ |
– |
|
16 |
Chrysococcus rufescens |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
|
17 |
Cocconeis placentula |
۷ |
– |
۷ |
۷ |
– |
|
18 |
Cymatopleura solea |
– |
– |
۷ |
– |
– |
|
19 |
Cryptomonas erosa |
۷ |
– |
– |
– |
– |
|
20 |
Cryptmonas ovata |
– |
– |
۷ |
– |
– |
|
21 |
Cryptomonas sp. |
۷ |
۷ |
– |
– |
۷ |
|
22 |
Cyclotella menegihiniana |
– |
۷ |
۷ |
– |
– |
|
23 |
Cyclotella sp.1 |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
|
24 |
Cyclotella sp.2 |
– |
– |
– |
– |
۷ |
|
25 |
Dinobryon sociale |
۷ |
۷ |
– |
۷ |
۷ |
|
26 |
Didimocystis planctonicus |
۷ |
– |
۷ |
۷ |
۷ |
|
27 |
Dinobryon divergens |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
|
28 |
Elaktothrix gelatinosa |
– |
۷ |
– |
– |
۷ |
|
29 |
Euglena sp. |
– |
۷ |
– |
– |
– |
|
30 |
Fragilaria sp. |
– |
– |
– |
– |
۷ |
|
31 |
Fragilaria crotonensis |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
|
32 |
Gymnodinium sp. |
- |
– |
۷ |
– |
۷ |
|
33 |
Kephyron sp. |
۷ |
– |
۷ |
– |
۷ |
|
34 |
Lepocinclis ovum |
– |
– |
– |
– |
۷ |
|
35 |
Lepocinclis sp. |
– |
۷ |
– |
– |
– |
|
36 |
Mallomonas sp. |
۷ |
– |
– |
– |
۷ |
|
37 |
Merismopedia tenuissima |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
|
38 |
Merismopedia minima |
– |
– |
– |
– |
۷ |
|
39 |
Microcrocis viridis |
– |
۷ |
– |
– |
۷ |
|
40 |
Monoraphidium arcuatum |
۷ |
– |
– |
– |
– |
|
41 |
Monoraphidium minutum |
– |
– |
۷ |
۷ |
۷ |
|
42 |
Navicula dicephala |
۷ |
– |
– |
۷ |
– |
|
43 |
Navicula radiosa |
۷ |
– |
– |
– |
– |
|
44 |
Navicula sp. |
– |
– |
۷ |
– |
– |
|
45 |
Oocystis lacustris |
۷ |
– |
– |
– |
– |
|
46 |
Oocystis sp. |
۷ |
۷ |
۷ |
– |
– |
|
47 |
Phacotus lenticularis |
– |
– |
۷ |
– |
۷ |
|
48 |
Pinnularia gibba |
– |
– |
– |
۷ |
– |
|
49 |
Planctolyngbya limnetica |
– |
– |
– |
۷ |
– |
|
50 |
Planothidium lanceolatum |
۷ |
– |
۷ |
– |
– |
|
51 |
Rhabdogloea scenodesmoides |
۷ |
– |
– |
– |
– |
|
52 |
Scenedesmus quadricauda |
– |
۷ |
۷ |
– |
– |
|
53 |
Snowella lacustris |
– |
– |
– |
– |
۷ |
|
54 |
Sphaerocystis planctonica |
– |
۷ |
– |
– |
– |
|
55 |
Stephanodiscus hantzschii var. pusilla |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
|
56 |
Shroederia setigera |
– |
۷ |
– |
– |
– |
|
57 |
Stigeoclonium sp. |
– |
۷ |
– |
– |
– |
|
58 |
Tabellaria fenestrata |
۷ |
– |
– |
– |
– |
|
59 |
Tetraedron incus |
۷ |
– |
– |
– |
– |
|
60 |
Tetraedron minimum |
– |
۷ |
– |
– |
– |
|
61 |
Tetrastrum triangulare |
۷ |
– |
– |
– |
۷ |
|
62 |
Trachelomonas volvocina |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
|
63 |
Trachelomonas sp. |
– |
– |
– |
– |
۷ |
|
64 |
Ulnaria. acus |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
۷ |
|
65 |
Ulothrix sp. |
– |
– |
۷ |
– |
– |
* «۷» – присутствие вида на станции; «–» – отсутствие вида; фоном выделены виды, обнаруженные на всех станциях исследования.
В зависимости от станции исследования количество видовых таксонов водорослей изменялось от 22 до 33 (рис. 3).
Рис. 3. Вклад отделов в видовое богатство альгофлоры оз. Островито на исследуемых станциях
Fig. 3. Contribution of sections to the species richness of the algoflora in Lake Ostrovito at the researched stations
Наиболее богата диатомовыми водорослями была ст. 3, содержащая 11 видов. На ст. 2 самым богатым в видовом отношении отделом являлся отдел Chlorophyta, представленный 11-ю видами. На ст. 4, по сравнению с другими станциями, было выявлено меньше всего видовых таксонов микроводорослей – 22, однако количество видов цианобактерий было самым высоким – 5. Максимальное число золотистых водорослей зарегистрировано на ст. 1 (6 видов). Количество представителей отдела Cryptophyta изменялось от 1 до 3 видов в зависимости от станции. Динофитовые водоросли отмечались только на ст. 3 и 5 и были представлены лишь одним видом – Gymnodinium sp. (см. рис. 3, табл. 1).
При анализе флористического сходства альгофлор разных станций с использованием индекса Сьеренсена – Чекановского отмечалась средняя степень сходства: от 43,3 до 58,1 %. Наиболее близки в видовом отношении были станции 1 и 2, наименее – 2 и 5 (табл. 2).
Таблица 2
Table 2
Сходство видового состава фитопланктонных сообществ по индексу Сьеренсена – Чекановского, %
Similarity of the species composition of phytoplankton communities according
to the Sjorensen – Chekanowski index, %
|
Станция |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1 |
|
58,1 |
57,1 |
50,1 |
56,3 |
|
2 |
58,1 |
|
57,6 |
47,1 |
43,3 |
|
3 |
57,1 |
57,6 |
|
53,8 |
49,2 |
|
4 |
50,9 |
47,1 |
53,8 |
|
52,8 |
|
5 |
56,3 |
43,3 |
49,2 |
52,8 |
|
Количественные показатели фитопланктона в оз. Островито на всех станциях были на низком уровне. Это связано с тем, что исследование проводилось в конце вегетационного периода фитопланктона.
Значения численности фитопланктона изменялись от 127 тыс. кл./л на ст. 4 до 488 тыс. кл./л на ст. 2. Средняя численность микроводорослей составила около 290 тыс. кл./л.
Самые низкие значения биомассы отмечены на ст. 5 – 68,7 мкг/л, высокие – на ст. 2 – 109,1 мкг/л. Средняя биомасса фитопланктона озера в исследованный период составила 96,1 мкг/л (табл. 3).
Таблица 3
Table 3
Количественные показатели фитопланктона оз. Островито
Quantitative indicators of phytoplankton in Lake Ostrovito
|
Показатель |
Станция |
Среднее значение |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
|
N, тыс. кл./л |
342,4 |
488,0 |
276,8 |
127,4 |
210,7 |
289,1 ± 136,8 |
|
B, мкг/л |
99,2 |
109,1 |
105,0 |
98,7 |
68,7 |
96,1 ± 15,9 |
Почти на всех станциях исследования среди доминант по численности отмечались диатомовая Aulacoseira granulata (Ehrenberg) Simonsen (кроме ст. 2) (рис. 4) и золотистая водоросль Chrysococcus rufescens Klebs (кроме ст. 3) (рис. 5).
Рис. 4. Aulacoseira granulata
Fug. 4. Aulacoseira granulata
Рис. 5. Chrysococcus rufescens
Fig. 5. Chrysococcus rufescens
Также на разных станциях исследования среди доминант отмечались цианобактерии Aphanothece microscopica Nägeli, Aphanocapsa delicatissima West & G. S. West, Microcystis viridis (A. Braun) Lemmermann и Snowella lacustris (Chodat) Komárek & Hindák.
При анализе вклада основных отделов водорослей в общую численность показано (рис. 6) что на всех станциях, кроме ст. 4, значительную роль играли цианобактерии (29,1–57,7 %).
Рис. 6. Вклад основных отделов водорослей в общую численность
Fig. 6. Contribution of the main sections of algae to the total abundance
На ст. 4 вместо цианобактерий в количественном отношении доминировали диатомовые водоросли. Вклад золотистых водорослей в численность особенно заметен на ст. 1 – около 35 %.
Основная роль в биомассе принадлежит отделу Bacillariophyta (48,7–94 %) за счет крупноклеточных представителей; на ст. 2 и 3 заметно присутствие в бирмассе зеленых водорослей(рис. 7).
Рис. 7. Вклад основных отделов водорослей в общую биомассу
Fig. 7. Contribution of the main sections of algae to the total biomass
Рассчитанный индекс трофности Милиус был наименьшим на ст. 5 и составлял 17,9, наиболь-
шим – на ст. 2 – 22,5. На ст. 1 индекс Милиус был 21,6, на 3 станции – 22,1, на ст. 4 – 21,4. Все полученные значения указывали на олиготрофный тип оз. Островито. Средний индекс трофности Милиус составил 21,1.
Эколого-географический анализ фитопланктона показал, что по распространению доминировали широко распространенные виды микроводорослей (космополиты) – 41 вид (63 %). Также были встречены голарктические и бореальные группы, содержащие 3 и 2 вида соответственно. Данных не было почти у 30 % водорослей (рис. 8, а).
|
|
|
|
а
|
б
|
|
|
|
в г
Рис. 8. Эколого-географическая характеристика фитопланктона оз. Островито: а – по распространению;
б – по приуроченности к местообитанию; в – по отношению к солености; г – по отношению к pH
Fig. 8. Ecological and geographical characteristics of phytoplankton in Lake Ostrovito: a – by distribution;
б – by confinement to the habitat; в – in relation to salinity; г – in relation to pH
По приуроченности к местообитанию 38 видовых таксонов микроводорослей относилась к планктонным формам (59 %), 21 – к планктонно-бен-
тосным (32 %), 4 – к бентосным (6 %), к обрастателям – 2 (см. рис. 8, б).
По отношению к фактору солености доминировали индифференты – 29 видовых таксонов фитопланктона (45 %). Среди галофилов и галофобов встречено 9 (14 %) и 3 (4 %) вида соответственно. Данных по этому фактору не имелось у 22 видов встреченных водорослей (см. рис. 8, в).
По отнoшению к pH воды 40 микрoводoрослей данных не имело (62 %). На алкалифилов и индифферентов приходилось по 11 представителей (по 17 %). Было встречено 2 алкалибионта (3 %) и 1 ацидофил (1 %) (см. рис. 8, г).
Большинство идентифицированных микроводорослей являлись β-мезосапробами, составляющими 44 % от видов, имеющих данные, что свидетельствует о β-мезосапробной зоне самоочищения озера (рис. 9).
Рис. 9. Группы фитопланктона по отношению к загрязнению органическим веществом
Fig. 9. Groups of phytoplankton by organic matter pollution
Полученные данные эколого-географического анализа фитопланктона оз. Островито в целом соотносятся с таковыми у фитопланктона других исследованных водоемов Псковской области [1, 3].
Заключение
Таким образом, в осенний период 2020 г. в оз. Островито идентифицировано 65 видовых и внутривидовых таксонов фитопланктона из 7 отделов. Основу флористического комплекса составляли представители отделов Chlorophyta, Bacillariophyta и Cyanobacteria.
Анализ флористического сходства фитопланктонных сообществ исследуемых станций озера с использованием индекса Сьеренсена – Чекановского показал их среднюю степень сходства (от 43,3 до 58,1 %).
Значения численности осеннего фитопланктона изменялись от 127 тыс. кл./л до 488 тыс. кл./л. Средняя численность составила около 290 тыс. кл./л. Биомасса фитопланктона наблюдалась в пределах 68,7–110 мкг/л. Средняя биомасса составила 96,1 мкг/л.
Почти на всех станциях исследования по численности доминировали диатомовая водоросль Aulacoseira granulata и золотистая водоросль Chrysococcus rufescens.
Среднее значение индекса трофности Милиус составило 21,1, что свидетельствует об олигoтрoфном типе водоема.
Согласно эколого-географическому анализу в оз. Островито преобладали пресноводные широко распространенные планктонные формы микроводорослей, предпочитающие слабощелочные воды и указывающие на умеренное загрязнение водоема.
1. Дрозденко Т. В. Фитопланктон как индикатор экологического состояния водоема (на примере озера Барское, Псковская область) // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер.: Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18, вып. 2. С. 225-231. DOI:https://doi.org/10.18500/1816-9775-2018-18-2-225-231.
2. Судницына Д. Н. Разнообразие водорослей озер и рек Псковской области // Вестн. Псков. гос. педагог. ун-та. Сер.: Естественные и физико-математические науки. 2007. № 2. С. 3-13.
3. Дрозденко Т. В., Антал Т. К. Оценка качества воды устья реки Великой по показателям фитопланктона // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Рыбное хозяйство. 2021. № 1. С. 51-60. DOI:https://doi.org/10.24143/2073-5529-2021-1-51-60.
4. Barinova S., Krupa E. Bioindication of Ecological State and Water Quality by Phytoplankton in the Shardara Reservoir, Kazakhstan // Environment and Ecology Re-search. 2017. N. 5 (2). P. 73-92. DOI:https://doi.org/10.13189/eer.2017.050201
5. Kaiser М. J. Marine Ecology: Processes, systems, and impacts. Oxford: Oxford University Press, 2011. 576 p.
6. Озера Пустошкинского района // Озера и реки Псковской области. URL: http://pskovfish.ru/ozero-sp/ozera_pust.htm (дата обращения: 22.12.2022).
7. Баринова С. С., Медведева Л. А., Анисимова О. В. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. Тель-Авив: PiliesStudio, 2006. 498 с.
8. Малышева А. А., Кривина Е. С., Кузьмина К. А. Состав и структура фитопланктона памятника природы оз. Яицкое (Самарская область, Россия) // Nature Conservation Research. Заповедная наука. 2018. № 3 (3). С. 70-79. DOI:https://doi.org/10.24189/ncr.2018.042.
9. Садчиков А. П. Методы изучения пресноводного фитопланктона: метод. рук. М.: Университет и школа, 2003. 157 с.
10. Федоров В. Д. О методах изучения фитопланктона и его активности. М.: Изд-во МГУ, 1979. 168 с.
11. Guiry M. D., Guiry G. M. AlgaeBase. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Gal-way. URL: http://www.algaebase.org (дата обращения: 22.05.2021).
12. Кузьмин Г. В. Таблицы для вычисления биомассы водорослей. Магадан: Изд-во ДВНЦ АН СССР, 1984. 47 с.
13. Шмидт В. М. Статистические методы в сравнительной флористике. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1980. 176 с.
14. Исаченко А. Г., Бовыкин И. В., Румянцев В. А., Сорокин И. Н. Теоретические вопросы классификации озер / под ред. Н. П. Смирнова. СПб.: Наука, 1993. 185 с.
15. Судницына Д. Н. Альгофлора водоемов Псков-ской области. Псков: ООО «ЛОГОС Плюс», 2012. 224 с.
