Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
На основании собственных и литературных данных проанализировано состояние экосистемы оз. Малое Янисъярви (Южная Карелия) в условиях индустриального форелеводства (с 2020 г.). Водоем относится к слабоминерализованным (24,4–31,6 мг/л), сульфатно-кальциевого класса. Химический состав вод не подвержен существенным колебаниям в течение года. Среди форм минерального азота преобладают нитратный и аммонийный (максимальная отмеченная концентрация 0,12 мг/л). Содержание общего фосфора не превышает 0,012 мг/л, минерального – 0,01 мг/л. Колебания концентрации растворенного кислорода находятся в пределах 7,0–9,1 мг/л. Высокая проточность (показатель условного водообмена 3,5 год–1) является основным стабилизирующим фактором, способствующим сохранению гидрохимического режима водоема. В целом водные массы оз. Малое Янисъярви по своему химическому составу отвечают требованиям к водной среде при садковом выращивании лососевых. Приведены данные по основным гидрологическим и гидробиологическим показателям озера. По уровню количественного развития зоопланктона в летне-осенний период озеро соответствует олиготрофному типу с биомассой до 1 г/м3, бентоса – к α-мезотрофному типу (2,8 г/м2). Водоем относится к высшей рыбохозяйственной категории, по литературным данным, в составе ихтиофауны отмечены ценные виды рыб (лосось, кумжа, сиг и ряпушка). Даны рекомендации по срокам проведения экологической экспертизы озера.
водная экосистема, товарная форель, биогенные вещества, зоопланктон, зообентос, численность, биомасса
Введение
Радужная форель (Parasalmo mykiss Walbaum) − традиционный объект аквакультуры с большим производственным потенциалом в России. В настоящее время лидирующие позиции по садковому форелеводству занимает Республика Карелия, производящая более 80 % товарной форели в Российской Федерации.
В результате активного развития рыбоводства в Карелии и постоянного наращивания объемов производства товарной форели особую актуальность приобретает проблема сохранения чистоты используемых водоемов. Усиление биогенного загрязнения приводит к ускоренной трансформации озерных экосистем, что проявляется в изменении их водной биоты, гидрохимии и гидрологии. С учетом особенностей карельской гидрографии (широкое распространение и развитость озерно-речных систем) необходимо принимать во внимание возможность негативного воздействия и на соседние, расположенные ниже по течению, водоемы [1].
Характерной особенностью воздействия садковых хозяйств на используемые водоемы является наличие биогенных веществ, выделяющихся в водную среду в процессе выращивания (корм, продукты метаболизма рыб). Как правило (за исключением воздушного переноса), загрязняющие вещества поступают в водоем с водосборной площади, испытывая контакт с зоной литорали, служащей естественным экологическим барьером. Известно, что она, будучи сложной биосистемой, играет важную роль в процессах самоочищения водоемов. Интенсивность фильтрационной деятельности зоопланктона в литоральной зоне водоема в несколько раз выше, чем в его центральной части [2]. Очевидно, что биогенные вещества, образующиеся в результате деятельности садковых хозяйств, поступают непосредственно в пелагиаль водоемов, что может привести к ускорению процесса эвтрофикации.
Гидробиологические исследования широко применяются при мониторинге водных экосистем. Для оценки качества вод применяются количественные
и качественные показатели биоценозов [2, 3]. Исследование экосистемы оз. Малое Янисъярви представляет интерес в связи с размещением с 2020 г. на его акватории садкового форелевого хозяйства с проектной мощностью около 1 000 т в год.
Цель работы – провести анализ гидрохимических и гидробиологических показателей водоема; на основе изучения собственных и литературных данных дать оценку современного экологического состояния оз. Малое Янисъярви.
Материал и методы исследований
Схема расположения комплексных гидробиологических станций приводится на рис. 1.
Рис. 1. Карта-схема станций отбора проб на оз. Малое Янисъярви: СФХ – садковое форелевое хозяйство
Fig. 1. Map-diagram of sampling stations on Lake Maloe Yanisyarvi: СФХ – trout cage farm
Исследования проводились в осенний период 2022 г. Комплексные гидробиологические станции были заложены в районе расположения садковых линий (опыт) и на расстоянии 2,0 км от них (контроль). На всех станциях отбирались пробы зоопланктона, на 2-х станциях (опыт и контроль) были взяты образцы воды для гидрохимического анализа.
Для отбора интегрированных проб зоопланктона применялся батометр Руттнера, материал собирался послойно (поверхность – дно) с интервалом в 1 м
с трехкратной повторностью. Оценка планктофауны велась по основным количественным показателям (видовой состав, численность (N), биомасса (B)),
а также таксономическому разнообразию [2, 4]. Трофический статус исследуемого водоема по биомассе зоопланктона оценивался по шкале С. П. Китаева [5]. При определении организмов использовался ряд руководств [6, 7]. Гидрохимический анализ проводился лицензированным ООО «Северная аналитическая лаборатория» (ООО «СЕВАЛ») (г. Петрозаводск).
Сбор количественных проб макрозообентоса осуществлялся с использованием дночерпателя ДАК–250 по стандартной методике, с двукратной повторностью. Камеральная обработка проводилась по руководствам [3, 8]. Для идентификации организмов использовались определители [9, 10]. Названия видов приводятся в соответствии с базой данных Fauna Europea [11]. Анализ данных количественных проб макрозообентоса осуществлялся при помощи программ обработки данных Past, Excel [12]. Индексы Балушкиной [13], Майера, Гуднайта – Уитлея были использованы для определения величины загрязнения органическими веществами. Основные морфометрические характеристики оз. Малое Янисъярви [14] приводятся в табл. 1.
Таблица 1
Table 1
Гидрологические характеристики оз. Малое Янисъярви
Hydrological characteristics of Lake Maloe Yanisyarvi
|
Параметр |
Значение |
|
Географические координаты центра озера |
62º 04´ с. ш., 30º 50´ в. д. |
|
Площадь зеркала, км2 |
29,4 |
|
Высота над уровнем моря, м |
64,0 |
|
Длина береговой линии, км |
56,0 |
|
Водосборная площадь, км2 |
2 530,0 |
|
Объем водной массы, млн м3 |
213,4 |
|
Наибольшая длина, км |
19,7 |
|
Наибольшая ширина, км |
2,5 |
|
Прозрачность воды, м |
1,8–2,0 |
|
Показатель условного водообмена, год–1 |
3,5 |
|
Глубина, м: средняя; наибольшая |
7,2 22,0 |
Озеро Малое Янисъярви расположено в юго-западной части Карелии, принадлежит к бассейну Балтийского моря. Это узкий водоем, вытянутый
в направлении с северо-запада на юго-восток, принимающий воды основного притока – р. Янисйоки, через пролив Луопассалми соединен с оз. Большое Янисъярви, которое посредством р. Янисйоки (Ляскелянйоки) связано с Ладожским озером. Донные отложения представлены каменистыми, каменисто-песчаными и песчаными грунтами. Около 80 % площади дна покрыто серым вязким илом с примесью древесных и растительных остатков.
Озеро Малое Янисъярви относится к сульфатно-кальциевому классу слабоминерализованных (24,4–31,6 мг/л) вод. Водоем мезогумусный, со слабокислой нейтральной реакцией среды (рН 6,5–6,7). Содержание кислорода летом составляет не менее 9,0–9,4 мг/л, в остальные периоды года оно колеблется в пределах 7,0–9,09 мг/л. Как и большинство водоемов Карелии, оз. Малое Янисъярви бедно биогенными элементами. Минеральный азот в основном представлен аммонийной и нитратной формами, с максимальным содержанием 0,12 мг/л, нитритные соединения встречаются в следовых количествах. Содержание минерального фосфора не превышает 0,010 мг/л, общего – 0,012 мг/л. Содержание общего железа находится в пределах 0,18–0,26 мг/л. Химический состав вод на протяжении всего года относительно постоянен и не подвержен значительным сезонным колебаниям [15]. По гидрологической и гидрохимической классификациям Малое Янисъярви соответствует олиго-мезотрофному типу [16]. Гидрохимия отбиралась непосредственно в зоне расположения садков и на контрольных точках. Так,
в представленной ниже табл. 2 показатели воды соответствуют следующим условиям: 1 – поверхность у садков; 2 – придонный слой у садков (глубина
17 м); 3 – контроль поверхность (1,5 км от садков); 4 – контроль придонный слой (глубина 16 м); 5 – литораль (глубина 0,5 м).
Таблица 2
Table 2
Химический состав воды оз. Малое Янисъярви (10.10.2022)
Chemical composition of the water of Lake Maloe Yanisyarvi (10.10.2022)
|
Показатель |
Исследуемый участок |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
Фосфор общий, мг/л |
< 0,02 |
||||
|
Азот общий, мг/л |
< 1 |
||||
|
Ион аммония, мг/л |
< 0,5 |
||||
|
Нитрат-ион, мг/л |
0,43 ± 0,09 |
< 0,2 |
0,45 ± 0,1 |
0,52 ± 0,08 |
0,47 ± 0,10 |
|
рН, ед. рН |
6,34 ± 0,05 |
6,49 ± 0,05 |
5,93 ± 0,05 |
6,15 ± 0,05 |
6,29 ± 0,05 |
|
Перманганатная окисляемость, мг/л |
12,6 ± 1,3 |
14,5 ± 1,5 |
18,6 ± 1,9 |
14,5 ± 1,5 |
17,4 ± 1,7 |
|
БПК5, мгО2/л |
0,6 ± 0,2 |
0,7 ± 0,2 |
0,8 ± 0,2 |
0,7 ± 0,2 |
0,8 ± 0,2 |
|
Взвешенные вещества, мг/л |
0,6 ± 0,1 |
0,8 ± 0,2 |
0,7 ± 0,1 |
0,5 ± 0,1 |
0,7 ± 0,1 |
|
Цветность, град. Pt-Co шкалы |
213 ± 21 |
224 ± 22 |
252 ± 25 |
241 ± 24 |
234 ± 23 |
|
Нитрит-ион, мг/л |
< 0,005 |
||||
В целом водные массы оз. Малое Янисъярви на акватории рыбоводного участка по своему химическому составу отвечают требованиям лососевых к водной среде (ОСТ 15.372–87), озеро используется для товарного рыбоводства, любительского лова и рекреации.
Результаты и обсуждение
По результатам наших исследований в составе планктонной фауны отмечено 12 видов коловраток и низших ракообразных, из них Rotifera – 2 вида, Copepoda – 5 видов (из них Calaniformes – 3, Cyclopiformes – 2), Cladocera – 5 видов.
Основу сообщества зоопланктона в осенний период составили широко распространенные виды коловраток и ракообразных, свойственные водоемам европейского Севера. К числу доминирующих видов коловраток Rotifera относятся Kellicottia longispina и Keratella cochlearis, которые являются типичными представителями северного ротаторного планктонного комплекса, свойственного водоемам Карело-Кольского региона. Среди ракообразных наибольшей встречаемостью (более 50 % от общего количества проб) отличаются виды родов Bosmina и Daphnia, а также Thermocyclops oithonoides, Mesocyclops leuckarti и Eudiaptomus gracilis, которые широко распространены в разнотипных озерах Карелии [17, 18]. Как правило, с установлением температуры воды ниже 10 ºC сообщество зоопланктона приобретает осенний характер с обедненным видовым составом, представленным круглогодичными видами и низкими количественными показателями. Это отмечено в ходе наших исследований при температуре воды 9,0–9,5 °С.
Количественные и структурные показатели сообщества зоопланктона оз. Малое Янисъярви приводятся в табл. 3 и 4.
Таблица 3
Table 3
Средние количественные показатели зоопланктона оз. Малое Янисъярви (осень)
Average quantitative indicators of zooplankton of Lake Maloe Yanisyarvi (autumn)
|
Группа |
Численность |
Биомасса |
||
|
тыс. экз./м3 |
% |
г/м3 |
% |
|
|
Rotifera |
0,05 |
1 |
0,001 |
< 1 |
|
Cladocera |
5,57 |
51 |
0,163 |
58 |
|
Cyclopiformes |
4,11 |
38 |
0,078 |
28 |
|
Calaniformes |
1,11 |
10 |
0,040 |
14 |
|
Всего |
10,84 |
100 |
0,282 |
100 |
Таблица 4
Table 4
Структурные показатели зоопланктона оз. Малое Янисъярви
Structural indicators of zooplankton of Lake Maloe Yanisyarvi
|
Показатель |
Дата исследования |
||
|
08.1947* |
07.1994** |
10.2022*** |
|
|
Общее число видов Sобщ |
18 |
29 |
12 |
|
Число видов в пробе Sпр |
– |
– |
6 |
|
Индекс Шеннона (HN) |
– |
– |
1,6 |
|
Средняя численность (min–max), тыс. экз./м3 |
13,3 |
2,4–62,4 |
10,84 (2,55–28,1) |
|
Средняя биомасса (min–max), г/м3 |
0,510 |
0,033–1,970 |
0,281 (0,067–0,802) |
|
Массовые виды |
Th. oithonoides |
А. priodonta E. gracilis Th. oithonoides B. longirostris |
Th. oithonoides B. longirostris D. cristata B. coregoni |
|
M. leuckarti |
|||
|
E. gracilis |
|||
|
B. longirostris |
|||
|
H. appendiculata |
|||
|
Тип водоема по шкале трофности |
Олиготрофный |
Олиготрофный- ά-мезотрофный |
Олиготрофный |
* Составлено по [20]; ** составлено по [19]; *** данные авторов.
В летний период (07.1994), согласно литературным данным, число таксонов рангом ниже рода составляло 29, из них Rotifera – 9, Copepoda – 8, Cladocera – 12. К массовым видам относились типичные для большинства водоемов Карелии Asplanchna priodonta, Kellicottia longispina, Conochilus unicornis, Thermocyclops oithonoides, Eudiaptomus gracilis, Daphnia cristata. Численность зоопланктона колебалась в пределах 2,4–62,4 тыс. экз./м3, биомасса – 0,033–1,97 г/м3. Основу численности и биомассы составляли циклопы и коловратки [19]. Согласно более ранним исследованиям (1946–1947 гг.), в оз. Малое Янисъярви было отмечено 18 таксонов
в составе планктонной фауны. Средняя численность в августе составляла 13,3 тыс. экз./м3 при доминировании циклопид (47 %) и калянид (34 %), биомасса – 0,51 г/м3 [20].
Макрозообентос является очень удобным объектом при мониторинге пресноводных водоемов. Донные отложения в месте постановки садков
в оз. Малое Янисъярви были представлены песчаными, глинистыми и илисто-песчаными грунтами.
Общий список бентосных организмов за период исследования включает 16 таксонов рангом ниже рода, из них Oligochaeta – 5 (Nais sp., Lumbriculus variegatus (Muller, 1774), Limnodrilus hoffmeisteri Claparede, 1862, Lamprodrilus isoporus subsp. variabilis Svetlov, 1936, Tubifex tubifex (Muller, 1774); Chironomidae – 8 (Demicryptochironomus vulneratus (Zetterstedt, 1838), Cladopelma lateralis (Goetghebuer, 1934), Chironomus plumosus (Linnaeus, 1758), Chironomus anthracinus Zetterstedt, 1860, Cryptochironomus obreptans (Walker, 1856), Tanytarsus excavatus Edwards, 1929, Tanytarsus sp., Procladius sp.).
Благодаря способности организмов обитать в измененной среде, их крупным размерам, конкретному ареалу и достаточной продолжительности жизни они могут аккумулировать вещества, влияющие на водную экосистему [3]. Основу макрозообентоса формируют личинки хирономид (Chironomus anthracinus, Chironomus plumosus Tanytarsus sp.), хаоборус и олигохеты семейства Tubificidae (Tubifex tubifex, Limnodrilus hoffmeisteri).
В составе зообентоса озера в зоне профундали также отмечены представители моллюсков (Bivalvia – Pisidium sp.). Более 50 % таксонов макробеспозвоночных в составе бентоса представлено насекомыми.
Доля Chironomidae по биомассе в пробе варьировала от 36 до 95 %, по численности от 25 до 90 %. Значительного развития на илистой профундали достигают Chaoboridae, составляя в отдельных пробах до 55 % биомассы и 75 % численности. Зона литорали в районе исследования практически не представлена, что значительно обедняет видовой состав бентофауны. Следует отметить, что в макрозообентосе на заиленных глинах профундали (на глубинах свыше 15 м) были обнаружены представители реликтовых ракообразных – Monoporeia affinis, индикатора олиготрофии, чувствительного к содержанию кислорода. Количественные показатели макрозообентоса в осенний период представлены в табл. 5.
Таблица 5
Table 5
Средние численность и биомасса макрозообентоса в оз. Малое Янисъярви
в районе постановки садков (осень)*
Average abundance and biomass of macrozoobenthos in Lake Maloe Yanisyarvi
in the area of the production of sweets (autumn)
|
Таксон |
Численность |
Биомасса |
Встречаемость |
||
|
N, экз./м2 |
N, % |
B, г/м2 |
В, % |
F, % |
|
|
Chironomidae |
80 |
9,50 |
0,16 |
5,71 |
83,3 |
|
Oligochaeta |
152 |
18,05 |
0,13 |
4,64 |
83,3 |
|
Bivalvia |
40 |
4,75 |
0,61 |
21,79 |
16,6 |
|
Amphipoda |
80 |
9,50 |
0,30 |
10,71 |
16,6 |
|
Chaoboridae |
470 |
55,82 |
1,5 |
53,57 |
0,5 |
|
Other |
20 |
2,38 |
0,1 |
3,57 |
16,6 |
|
Всего |
842 |
100,0 |
2,8 |
100,0 |
− |
* N, экз./м2 – средняя численность; N, % – относительная численность; B, г/м2 – средняя биомасса; В, % – относительная биомасса; F, % – встречаемость таксонов от общего числа проб.
Биомасса зообентоса в осенний период составляла 2,8 г/м2, численность – 842 экз./м2. Хирономидный индекс «К» составил 1,7, что позволяет отнести оз. Малое Янисъярви к умеренно-загрязненным водным объектам. Олигохетный индекс Гуднайта – Уитлея (OI = 30 %), основанный на соотношении численности олигохет и общей численности всех организмов макрозообентоса, позволяет отнести оз. Малое Янисъярви ко 2–3 классу качества вод с незначительным загрязнением.
Таким образом, по шкале трофности исследованный водоем соответствует α-мезотрофным [5].
Согласно показателю сапробности (2,50), полученному с использованием 7 таксонов макрозообентоса (видов-индикаторов), водоем относится к β-ме-
зосапробному типу.
Заключение
Полученные данные не противоречат результатам предыдущих исследований. Гидрохимический режим не претерпел существенных изменений, по совокупности основных показателей озеро по-прежнему относится к слабоминерализованным, мезогумусным водоемам с низким содержанием биогенных соединений, что говорит о стабильности экосистемы оз. Малое Янисъярви за более чем полувековой период.
В сообществе зоопланктона отмечается значительное сходство в видовом разнообразии и количественных показателях, практически не изменился состав доминирующего комплекса. Отмеченные различия могут быть связаны со сроками отбора проб и укладываются в рамки естественных межгодовых флуктуаций. По уровню количественных показателей зоопланктона в летний период водоем можно отнести к переходному олиго-мезотрофному типу со средней биомассой около 1 г/м3, в осенний период к олиготрофному типу (0,281 г/м3) по шкале трофности С. П. Китаева.
По совокупности структурных показателей зообентоса водоем можно отнести к умеренно-загрязненным водам 2–3 класса качества, подверженного незначительному загрязнению.
Уровень количественного развития донной фауны характеризует оз. Малое Янисъярви как α-мезотрофный водный объект.
Для уточнения полученных результатов целесообразно проведение комплексных исследований в летний (июнь-сентябрь) гидробиологический период.
1. Стерлигова О. П., Ильмаст Н. В., Кучко Я. А. и др. Состояние пресноводных водоемов Карелии с товарным выращиванием радужной форели в садках. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2018. 127 с.
2. Андроникова H. H. Структурно-функциональная организация зоопланктона озерных экосистем. СПб.: Наука, 1996. 186 с.
3. Баканов А. И. Использование зообентоса для мониторинга пресноводных водоемов (обзор) // Биология внутренних вод. 2000. № 1. С. 68-82.
4. Мэгарран Э. Экологическое разнообразие. М.: Мир, 1992. 184 с.
5. Китаев С. П. Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2007. 390 с.
6. Кутикова Л. А. Коловратки фауны СССР (Rotatoria). Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1970. 744 с.
7. Определитель зоопланктона и зообентоса пресных вод Европейской России / под ред. В. Р. Алексеева, С. Я. Цалолихина. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2010. Т. 1. Зоопланктон. 495 с.
8. Жадин В. И. Методика изучения донной фауны и экологии донных беспозвоночных // Жизнь пресных вод СССР. М.; Л.: Наука, 1956. Т. 4. С. 17-41.
9. Определитель зоопланктона и зообентоса прес-ных вод Европейской России. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2016. Т. 2. Зообентос. 457 с.
10. Timm T. A guide to the freshwater Oligochaeta and Polychaeta of Northern and Central Europe // Lauter-bornia. 2009. V. 66. P. 1-235.
11. De Jong Y., Verbeek M., Michelsen V., et al. Fauna Europea - all European animal species on the web // J. Biodiversity. 2014. V. 2. P. 35-48.
12. Hammer О. Р., Harper D. A., Ryan P. D. Palaeontological statistics software package for education and data analysis // Palaeontologia Electronica. 2001. V. 4 (1). P. 9.
13. Балушкина Е. В. Применение интегрального по-казателя 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.
14. Озера Карелии. Природа, рыбы и рыбное хозяй-ство: cправ. Петрозаводск: Госиздат Карел. АССР, 1959. 619 c.
15. Озера Карелии / под ред. Н. Н. Филатова, В. И. Кухарева. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 2013. 464 с.
16. Зилов Е. А. Гидробиология и водная экология (организация, функционирование и загрязнение водных экосистем): учеб. пособие. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 2008. 138 с.
17. Куликова Т. П. Видовой состав зоопланктона внутренних водоемов Карелии // Тр. КарНЦ РАН. Сер.: Биология. 2001. Вып. 2. С. 133-151.
18. Куликова Т. П. Зоопланктон водных объектов бассейна Онежского озера. Петрозаводск: Изд-во Карел. науч. центра РАН; Ин-та вод. проблем Севера, 2007. 223 с.
19. Рябинкина М. Г., Куликова Т. П., Рыжков Л. П. Зоопланктон водоемов бассейна Северной Ладоги // Тр. Карельс. НЦ РАН. Сер.: Биогеография. 2012. Вып. 13, № 1. С. 113-125.
20. Александров Б. М., Гуляева А. М. Озеро Малое Янисъярви // Озера Карелии. Природа, рыбы и рыбное хозяйство: cправ. Петрозаводск: Госиздат Карел. АССР, 1959. С. 391-394.
