CC BY
92
9. Руднева Л.В. Зообентос горных водотоков бассейна Верхней Оби: автореф. дис. ... канд. биол. наук / Л.В. Руднева. — Красноярск, 1995. — 24 с.
10. Юракова Т.В. Особенности гидробиологического режима протоки Суров-ской в условиях разработки гравия / Т.В. Юракова, А.И. Рузанова, Л.Н. Мухин
// Биологические аспекты рационального использования и охраны водоемов Сибири. — Томск: Лито-Принт, 2007. — С. 293-301.
Автор выражает благодарность
Е.Н. Крыловой за отбор проб зообентоса и определение олигохет.
+ + +
УДК 574.582
Е.Ю. Митрофанова
ФИТОПЛАНКТОН ОЗЕР РАЗНОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ (НА ПРИМЕРЕ СИСТЕМЫ РЕКИ КАСМАЛЫ, АЛТАЙСКИЙ КРАЙ)
Ключевые слова: фитопланктон, состав, структура, обилие, озера с разной минерализацией.
Введение
На равнинной территории Алтайского края расположено более 5 тыс. озер, большинство которых объединяются в системы по рекам, протекающим в долинах древнего стока: Бурлинскую, Кулун-динскую, Барнаульскую и Касмалинскую. На небольшой территории в единой гидрографической системе можно найти как пресные, так и сильно минерализованные водоемы, что создает различные условия для формирования и функционирования первичного звена трофической цепи — водорослей планктона. В Касмалинской системе насчитывают 615 озер, в том числе 223 соленых [1]. Самое большое по площади в этой системе озеро Горькое вытянуто с северо-запада на юго-восток на 51 км при наибольшей ширине 4,9 км, максимальной — 5,2 м и площади 187 км2 [2]. Озеро Большое Островное, второе по величине, имеет площадь водного зеркала 28,6 км2, средняя глубина 1,8 м, наибольшая — 5,6 м. Площадь водосборного бассейна озера 892 км2.
Систематические гидробиологические исследования равнинных водоемов Алтайского края начали проводить с конца 20-х годов прошлого века, но в основном изучали кормовую базу и фауну рыб озер с целью возможной интродукции и
выращивания ценных видов рыб [3]. Исследования водорослей, в том числе фитопланктона, были отрывочными и касались лишь выявления массовых форм [4]. Позднее, в 70-80-х годах, фитопланктон многих минерализованных озер равнинной части Алтайского края был изучен полнее [5-7]. В настоящее время возникла необходимость ревизии альгологического населения водоемов в связи с использованием озер в хозяйственном и рекреационном направлениях.
Цель работы — исследование сезонной динамики состава и обилия фитопланктона, оценка качества воды пяти озер с различной минерализацией бассейна р. Касмалы.
Объекты и методы
Пробы фитопланктона (25) были отобраны на 5 озерах Касмалинской системы — Угловое, Горькое, Б. Островное, Ледо-резное и Мельничное — в июле и сентябре 2008 г., апреле, июне и августе 2009 г. (рис. 1). Фиксирование и обработку проб проводили стандартными методами [8]. Пробы отбирали путем зачерпывания, фиксировали 40%-ным формалином, концентрировали фильтрационным методом через мембранные фильтры с размером пор около 1 мкм. Подсчет клеток проводили в камере Нажотта (объем 0,017 мл). Определение биомассы производили счетно-объемным методом на ПЭВМ.
Рис. 1. Карта-схема расположения озер Касмалинской ложбины древнего стока,
исследованных в 2008-2009 гг.
Для оценки качества воды и определения зоны сапробности был рассчитан индекс сапробности по численности методом Пантле и Букка в модификации Сла-дечека [9]. Экологическая классификация качества вод исследованных озер Касмалинской системы сделана по В.И. Жукин-скому и О.П. Оксиюк [10].
Результаты и обсуждение
Отличительной особенностью озер, расположенных в долинах древнего стока на равнинной территории юга Западной Сибири, является различная минерализация. Воды озер Угловое, Б. Островное, Мельничное и Ледорезное относятся к карбонатно-натриевым I типа, оз. Горького — к хлоридно-натриевым водам I типа. Соленость изменяется от а-гипогалинных пресных вод оз. Ледорезного (максимальная минерализация за период исследования 0,34-0,37 г/л), Мельничного (0,66-0,77 г/л), Б. Островного (0,931,05 г/л) до Р-мезогалинных солоноватых вод оз. Углового (2,80-3,29 г/л) и а-ме-зогалинных солоноватых вод оз. Горького (12,07-16,14 г/л) [11]. Именно пространственная и временная неоднородность химизма воды является одним из главных факторов, определяющих характер и уровень биопродукционных процессов в солоноватых водоемах.
В обследованных водоемах выявлен 71 вид водорослей из семи отделов: Суа-noprocaryota — 23, Chrysophyta — 1, Ва-cШarюphyta — 16, Cryptophyta — 1, Dino-phyta — 2, Euglenophyta — 1 и Chlorophyta
— 27. Наиболее разнообразно были представлены два отдела — зеленые и циано-бактерии, составляющие 38,0 и 32,4% соответственно. Среди озер наиболее богатый по составу планктон был выявлен в оз. Б. Островное — до 57 одновременно вегетирующих видов, наименее — оз. Угловом — до 12 видов (табл.). В оз. Б. Островное разнообразны были как зеленые, цианобактерии, так и диатомовые водоросли, причем пик разнообразия пришелся на июль-август. Из зеленых были отмечены многочисленные представители хлорококковых водорослей — Schroederia setigera Schцd.) Lemm., Te-traedron minimum (A.Br.) Hansg. и T. cau-datum (Corda) Hansg., Dictyospaerium pul-chellum Wood., Lagerghemia subsalsa Lemm. и L. genevensis (Chod.) Chod., различные виды р. Scenedesmus. В планктоне присутствовали и обрывочные нити зеленой водоросли Ulothrix zonata (Web. et Mohr) Kbtz., а также Staurastrum para-doxum Meyen. Цианобактерии были как колониальные хроококковые (виды родов Gloeocapsa, Microcystis, Merismopedia), так и гормогониевые (виды родов Lyng-bya, Aphanizomenon, Schizothrix, Anabae-na) организмы этого отдела. В оз. Угловое как наиболее бедном по составу водорослей основная доля приходилась на цианобактерии — Lyngbya contorta Lemm., Oscillatoria redeckei van Goor, O. rupicola Hansg., виды родов Merismopedia и Gomphosphaeria; оз. Горьком — циано-бактерия Nodularia harveyana (Thwait) Thur; оз. Мельничное, Ледорезное — зе-
леные и диатомовые, причем последние новном донные формы — это виды родов были более разнообразны весной, в ос- Cymbella, Amphora, Gomphonema.
Таблица
Характеристики фитопланктона озер Касмалинской системы в 2008-2009 гг.
Параметры Озера
Угловое Горькое Б. Островное Ледорезное Мельничное
1 2 3 4 5 6
Июль 2008 г.
Число видов 20 29 57 30 35
Численность, млн кл/л 1,035 0,844 2,377 0,757 0,799
в том числе, %: Cya 51,2 72,5 34,9 22,9 23,4
Chl 37,9 20,1 40,8 27,1 29,4
Bac 10,9 2,6 17,1 35,9 31,8
др. - 4,8 7,2 14,1 15,4
Биомасса, г/м3 3,335 1,976 2,354 1,346 0,955
в том числе, %: Cya 33,8 66,9 33,2 13,1 18,9
Chl 44,5 25,1 55,9 25,8 21,3
Bac 21,7 6,8 9,1 44,9 37,8
др. - 1,2 1,8 16,2 22
Индекс сапробности 2,96 2,85 2,22 1,86 2,19
Сентябрь 2008 г.
Число видов 18 31 51 33 29
Численность, млн кл/л 0,959 0,702 0,971 0,656 0,615
в том числе, %: Cya 22,5 33 8,9 11,5 7,5
Chl 46,8 56,9 58,7 37,8 39,5
Bac 22,8 5,5 29,5 33,4 28,9
др. 7,9 4,6 2,9 17,3 24,1
Биомасса, г/м3 0,844 0,955 1,365 0,931 0,894
в том числе, %: Cya 13,3 22,1 9,9 8,2 5,8
Chl 45,2 35,7 41,2 42,1 44,1
Bac 30,4 20,8 22,9 23,1 25,1
др. 11,1 21,4 26 26,6 25
Индекс сапробности 1,89 1,92 2,01 2,14 2,02
Апрель 2009 г.
Число видов 21 17 34 21 24
Численность, млн кл/л 1,577 1,399 1,001 0,982 0,934
в том числе, %: Cya 35,1 44,8 18,2 13,8 15
Chl 32,3 33,9 23,1 35,8 32,1
Bac 22,8 21,3 45,7 39,5 45,8
др. 9,8 - 13 10,9 7,1
Биомасса, г/м3 2,958 2,001 1,033 0,737 0,791
в том числе, %: Cya 45,1 40,1 11,2 7,8 11
Chl 29,2 42,8 27,3 29 25,1
Bac 11,9 17,1 55,8 59,7 59,1
др. 13,8 - 5,7 3,5 4,8
Индекс сапробности 2,88 2,56 1,9 2,08 2,18
Июнь 2009 г.
Число видов 15 11 22 19 15
Численность, млн кл/л 0,896 0,704 0,977 0,605 0,589
в том числе, %: Cya 36,9 45,7 15,9 20,1 24,6
Chl 30,9 28,5 46,8 37,7 35,5
Bac 7,8 13,9 23,9 33,4 29,7
др. 24,4 11,9 13,4 8,8 10,2
Примечание. Cya — цианобактерии; Chl — зеленые; Bac — диатомовые.
Окончание табл.
1 2 3 4 5 6
Биомасса, г/м3 1,301 1,005 0,855 0,804 0,699
в том числе, %: Cya 33,5 33,7 13,5 10,9 9,5
Chl 39,7 38,9 40,9 32,9 31,1
Bac 22,8 20 29,7 38,5 38,5
др. 4 7,4 15,9 17,7 20,9
Индекс сапробности 2 2,01 1,89 1,96 2,14
Август 2009 г.
Число видов 12 11 53 38 29
Численность, млн кл/л 2,056 1,057 2,356 1,496 1,099
в том числе, %: Cya 31,8 39,1 17,5 21,2 11,9
Chl 33,9 15,8 36,8 31,2 30,3
Bac 22,1 29,2 30,3 29,8 28,1
др. 12,2 8,7 15,4 17,8 29,7
Биомасса, г/м3 1,951 0,966 1,977 1,287 0,856
в том числе, %: Cya 22,8 20,9 22,1 15,8 18,2
Chl 44,1 27,6 32,9 36,1 28,3
Bac 26,5 34,7 30,8 30,5 22,7
др. 6,6 16,8 14,2 17,6 30,8
Индекс сапробности 1,86 1,77 1,9 1,88 1,98
Можно отметить, что озера Б. Островное, Мельничное и Ледорезное как наименее минерализованные в любые сезоны года отличались наибольшим видовым разнообразием с максимумом в летние месяцы (июль-август). В более минерализованных озерах, напротив, наиболее богатый состав фитопланктона выявлен или в начале вегетационного периода (апрель, оз. Угловое), или в его конце (сентябрь, оз. Горькое). При этом в этих озерах в фитопланктоне часто отмечали представителей лишь цианобактерий, диатомовых и зеленых водорослей. Уменьшение таксономического разнообразия и упрощение систематической структуры альгофлоры с увеличением количества растворенных солей — известный факт [12]. Напротив, с уменьшением минерализации наблюдается увеличение как общего разнообразия фитопланктона, так и доли в нем диатомовых и зеленых водорослей. Такую тенденцию наблюдали в слабоминерализованном (6,62-8,38 мг экв/л) оз. Шибынды-куль, Восточный Казахстан, минеральных озерах западного побережья оз. Байкал, Китая и Монголии [13, 24, 15].
Численность и биомасса фитопланктона в озерах Касмалинской системы изменялись в широких пределах: 0,590-2,377 млн кл/л и 0,699-3,335 г/м3 (табл.). Ранее в оз. Горьком (соленый участок) средняя численность фитопланктона за период май-август составила всего 0,005 млн
кл/л [7]. В оз. Горькое и Угловое численность фитопланктона была выше в весенний период (апрель), чем таковая в других исследованных водоемах ввиду развития цианобактерий — преобладала Lyngbya contorta (до 29,3 и 44,1% соответственно), вторыми по значимости были зеленые хлорококковые водоросли. В весенний период в сильно минерализованных водоемах происходит временное опреснение воды за счет стока талых вод, вследствие чего, вероятно, и возможен пик количественного развития фитопланктона. В водоемах с менее минерализованной водой такой пик фитопланктона приходится на период с наибольшим прогревом воды и обусловлен значительным развитием зеленых водорослей — в оз. Б. Островное это июль-август. Хотя периодически в этом водоеме при наибольшем прогреве водной толщи отмечали и массовое развитие цианобактерий [7]. В целом летний период для всех озер отличался повышенным развитием циано-бактерий. Если в наиболее минерализованном оз. Горьком они преобладали численно — Nodularia harveyana (30,8%), Me-rismopedia tenuissima Lemm. и Oscillatoria sp., то в остальных озерах занимали второстепенные позиции после зеленых (27,1-40,8%) и диатомовых (21,3-55,9%) водорослей.
Рис. 2. Средние за период исследования значения численности (млн кл/л), биомассы (г/м3), индекса сапробности, числа видов фитопланктона и максимальной минерализации воды (г/л)
в озерах Касмалинской системы, 2008-2009 гг.
и Ч
2,5
га
о s
ё * га о
S о
О I
s ю
ю о
, о.
-А Е
н га
о о
0
1 I
ф С
1,5
0,5
Ледорезное Мельничное Б.Островное
Озера
Угловое
Горькое
60
50
40
30
20
s S
Dû О Ч s m
О
с
10 X
| * * J Численность i=i Биомасса IV у м Индекс сапробности
А Число видов —■—Минерализация
3
2
0
0
Наибольшие значения биомассы выявлены в весенне-летний период в оз. Угловое и Горькое также за счет массового развития в них цианобактерий. Именно виды родов Lyngbya и Oscillatoria вносили основной вклад в биомассу фитопланктона. Кроме того, существенная роль принадлежала и мелкоклеточным видам циа-нобактерий, но с высокой численностью, например, Gomphosphaeria lacustris f. compacta Lemm. (до 11,8%), Gloeocapsa minima (Keis.) Holler. (9,7%), а также Microcystis pulverea (Wood) Forti (7,9%) (в оз. Угловое). В других озерах основу биомассы в летний период составляли в основном крупные зеленые водоросли — Staurastrum paradoxum Meyen (17,8% в оз. Б. Островное).
Анализ средних за период исследования 2008-2009 гг. показателей развития фитопланктона и минерализации воды позволил подтвердить тенденцию, присущую подобным водоемам (рис. 2). При увеличении минерализации происходит обеднение видового состава фитопланктона, увеличивается его биомасса. Индекс сапроб-ности, напротив, увеличивается в более минерализованных озерах, вероятно, ввиду отсутствия водорослей с большим потенциалом самоочищения, а именно зеленых и диатомовых.
Среди водорослей планктона выявлено 25 видов-индикаторов органического загрязнения (35,2% от общего числа видов), в том числе четыре вида, являющихся
обитателями загрязненных вод. Присутствовали показатели всех зон сапробности,
но в основном это были а- и в-мезо-сапробы, обитатели загрязненных и сла-бозагрязненных вод. Индекс сапробности (по численности) колебался в пределах 1,77-2,96 и соответствовал изменениям от
в- до а-мезосапробной зоны.
Заключение
Проведенное исследование позволяет рассматривать озера Касмалинской системы как совокупность разнотипных водных экосистем, фитопланктон которых по своему качественному составу и количественному развитию варьирует в соответствии с градиентом минерализации. В озерах выявлен разнообразный фитопланктон — 71 вид водорослей из семи отделов. Наибольшим видовым разнообразием отличались озера с наименьшей минерализацией воды (Б. Островное, Ледорезное, Мельничное), наименьшим, напротив — с наибольшей (Горькое и Угловое). Характерной особенностью фитопланктона исследованных озер является тенденция к обеднению таксономического состава водорослей в толще воды и увеличению биомассы с увеличением минерализации воды. Сезонная динамика фитопланктона в озерах с меньшей минерализацией воды характеризуется одновершинной кривой с максимумом в июле-августе при развитии в основном зеленых
и диатомовых водорослей с добавлением цианобактерий. В озерах с большей минерализацией пик развития фитопланктона приходится в основном на начало вегетационного периода (апрель) и его окончание (сентябрь) и обусловлен развитием цианобактерий. По максимальной биомассе фитопланктона вода озер относится к трем классам: 2 — «чистая», разряд — «вполне чистая» (0,6-1,0 мг/л — Мельничное), 3 — «удовлетворительной чистоты», разряд 3а — «достаточно чистая» (1,12,0 мг/л — Ледорезное), разряд 3б — «слабозагрязненная» (2,1-5,0 мг/л — Угловое, Горькое, Б. Островное) [10]. По присутствию в планктоне в основном а- и
в-мезосапробов, величине индекса са-пробности вода исследованных озер относится к классам качества воды — «удовлетворительной чистоты» и «загрязненная», разрядам — «достаточно чистая», «слабо-загрязненная» и «умеренно загрязненная». Полученные данные дополняют общую картину разнотипных озер юга Западной Сибири и позволяют выработать рекомендации по их использованию.
Библиографический список
1. Соловов В.П. Продуктивность водоемов Алтайского края и пути их интенсивного рыбохозяйственного освоения / В.П. Соловов // Биологические ресурсы внутренних водоемов Сибири и Дальнего Востока. — М.: Наука, 1984. — С. 13-24.
2. Вопросы экологии водоемов и интенсификации рыбного хозяйства Сибири / Б.Г. Иоганзен, А.П. Петлина. — Томск: Изд-во Том. ун-та, 1986. — 132 с.
3. Водоемы Алтайского края. Биологическая продуктивность и перспективы использования / Л.В. Веснина, В.Б. Журавлев, В.А. Новоселов и др. — Новосибирск: Наука, 1999. — 285 с.
4. Воронихин Н.Н. Материалы к изучению альгологической растительности озер Кулундинской степи / Н.Н. Воронихин / / Изв. ГБС АН. — 1929. — С. 12-40.
5. Филиппова А.В. Некоторые результаты изучения фитопланктона водоемов Алтайского края / А.В. Филиппова // Биологические ресурсы Алтайского края и пути их рационального использования. — Барнаул, 1979. — С. 105-107.
6. Голубых О.С. Планктон соленого оз. Горькое степной зоны Алтайского края / О.С. Голубых, Л.А. Попкова // Биологические основы рыбного хозяйства Запад-
ной Сибири. — Новосибирск: Наука, 1983.
— С. 39-41.
7. Веснина Л.В. Гидробиологический мониторинг озер Алтайского края / Л.В. Веснина / / Сиб. эколог. журн. — 2000. — № 3. — С. 263-269.
8. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем / В.А. Абакумов. — СПб.: Гидрометеоиз-дат, 1992. — С. 164-173.
9. Унифицированные методы исследования качества вод. Часть 3. Методы биологического анализа вод, Приложение 2. Атлас сапробных организмов. — М., 1977.
— 227 с.
10. Жукинский В.И. Экологическая классификация качества поверхностных вод суши по их составу и свойствам / В.И. Жукинский, О.П. Оксиюк // Инф. бюл. по водн. хозяйству. — 1984. — Вып. 2/34. — C. 71-76.
11. Кириллов В.В. Сравнительный анализ экосистем разнотипных озер Касма-линской и Кулундинских долин древнего стока / В.В. Кириллов, Е.Ю. Зарубина, Д.М. Безматерных, Н.И. Ермолаева, Т.В. Кириллова, Л.В. Яныгина, Л.А. Долматова, А.В. Котовщиков, О.Н. Жукова, М.И. Соколова // Наука — Алтайскому краю. — Барнаул: Азбука, 2009. — Вып. 3.
— С. 311-333.
12. Сафонова Т.А. Особенности аль-гофлоры водоемов системы оз. Чаны / Т.А. Сафонова // Биологические основы рыбного хозяйства Западной Сибири. — Новосибирск: Наука, 1983. — С. 74-77.
13. Кривошеина Л.В. Гидрофауна Ши-бынды-куль / Л.В. Кривошеина, Л.А. Федотова, Л.Б. Будкеева, М.Р. Любимова // Биологические основы рыбного хозяйства Западной Сибири. — Новосибирск: Наука, 1983. — С. 42-44.
14. Пенькова О.Г. Минеральные озера западного побережья оз. Байкал / О.Г. Пенькова, Н.Г. Шевелева, Т.В. Полякова // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 16. Биология. — 2003. — № 4. — С. 23-27.
15. Williams W.D. Chinese and Mongolian saline lakes: a limnological overview / W.D. Williams // Hydrobiologia. — 1991. — 210. — P. 39-66.
Автор выражает благодарность сотрудникам Лаборатории водной экологии ИВЭП СО РАН за помощь в отборе проб. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 08-05-98019-р_сибирь_а и Программы президиума РАН (проект 16.14).
+ + +
