CC BY
64
Полева А.О.1, Шкундина Ф.Б.2
1Институт геологии Уфимского научного центра РАН 2ГОУ ВПО «Башкирский государственный университет»
ФИТОПЛАНКТОН ПАВЛОВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА НА р. УФА
В работе анализируются результаты изучения фитопланктона Павловского водохранилища в 2001 и 2003 гг. Наши исследования показали, что в водохранилище формируется разнообразное сообщество планктонных водорослей и цианопрокариот. На отдельных створах большого видового разнообразия и численности достигают представители отдела Хап^орЬ^а. Значения индекса сапробности характеризуют ^мезосапробную зону.
Фитопланктон водохранилищ исследовался практически во всех географических поясах и природных зонах. Наиболее изучены водохранилища Волжско-Камского, Днепровского каскадов, Ангаро-Енисейского бассейна, Средней Азии и Казахстана. В последние годы эти работы приобрели еще более широкий размах в связи с использованием данных о составе, обилии и продуктивности фитопланктона в системе мониторинга водных объектов, особенно в районах наиболее интенсивной антропогенной нагрузки.
Во всех Днепровских водохранилищах фитопланктон представлен одни и теми же видами, среди которых доминируют сине-зеленые водоросли (цианопрокариоты) Microcystis aeruginosa (Kutz.) Kutz., Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs, виды рода Anabaena, диатомовые Melosira granulata (Ehrb.) Ralfs, M. italica (Ehrb.) Simons., M. distans (Ehrb.) Kutz., Asterionella formosa Hass., Cyclotella comta (Ehrb.) Kutz. при малом участии представителей других отделов [1].
В составе фитопланктона Волжского каскада в целом определено 378 таксонов. Почти во всех водохранилищах наиболее разнообразно были представлены Chlorophyta, составляющие 35-40% общего числа таксонов. Исключением является Волгоградское водохранилище, где наиболее разнообразными были диатомовые; второе место по количеству видов занимали зеленые, третье - сине-зеленые (цианопрокариоты).
В Воронежском [2] и Днестровском водохранилищах [3] диатомовые составляют соответственно: 37,9% и 68,6%; зеленые: 30,3% и 21,8%; сине-зеленые: 22,3% и 3,6%.
Из водохранилищ республики Башкортостан в середине 70-х годов было изучено Павловское водохранилище на реке Уфе [Миниба-ев и др., 1976 г.]. Было выявлено 387 видов и внутривидовых таксонов водорослей, относящихся
к 7 отделам: сине-зеленые - 52, золотистые - 6, диатомовые - 130, желто-зеленые - 26, крипто-фитовые и динофитовые - 5, эвгленовые - 2, зеленые - 166. По видовому составу фитопланктон водохранилища отнесен к озерно-речному с преобладанием диатомовых и зеленых водорослей. Среди диатомовых водорослей доминировали Melosira granulata, Stephanodiscus hantzschii Grun., Cyclotella stelligera (Cleve et Grun. in Cleve) Van. Heurck, Fragilaria crotonensis Kitt., Asterionella formosa. Наибольшее видовое разнообразие отмечалось в июле-августе в заливах, в основном русле численность видов была меньше.
Формирование фитопланктона в водохранилищах Южного Урала (Аргазинское и Шер-шневское) [4] изучали в целях прогнозирования качества воды. Аргазинское водохранилище - водоем озерного типа. Доминируют диатомовые или диатомовые, криптофитовые и динофитовые. Массовое развитие сине-зеленых происходит в особенно благоприятные по погодным условиям годы и приходится на август-сентябрь («умеренная» степень «цветения» воды). По сравнению с рекой биомасса всех групп фитопланктона в водоеме обычно снижается, вновь возрастает в приплотинном участке и нижнем бьефе за счет диатомовых и зеленых водорослей. Шершневское водохранилище -водоем руслового типа. Водохранилище находится в зоне интенсивного сельскохозяйственного освоения и в городской черте. «Цветение» сине-зеленых происходит ежегодно, при особо благоприятных погодных условиях бывает высокоинтенсивным и длительным (с июня по сентябрь). В пятнах «цветения» под влиянием ветровых нагонов биомасса сине-зеленых возрастает до 5,4 г/м3.
В первые годы после заполнения Камского водохранилища (1955-1957 гг.) [5] главная роль в фитопланктоне всего водохранилища принадле-
жала диатомовым водорослям, в 1959 г. они сохранили численное превосходство только в верхнем участке, а в центральной и приплотинной частях господствующее положение заняли сине-зеленые. В 80-е годы XX века уровень развития фитопланктона в камских водохранилищах определялся вегетацией диатомовых водорослей, составлявших 24-98% биомассы. Средневегетаци-онная биомасса водорослей камских водохранилищ в разные годы изменялась от 1,9 до 3,6 г/м3.
В Маканском водохранилище (Башкортостан) [6] площадью 365 га (бассейн р. Урала) через три года после зарегулирования летние максимумы численности (до 11,6 млн. кл/л) связаны с усилением развития Anabaena scheremetievi, Microcystis pulverea, M. grevillei, Oscillatoria planctónica из сине-зеленых, а также с появлением в планктоне крупноклеточных форм зеленых водорослей (представителей родов Coelastrum, Pediastrum, Scenedesmus). Биомасса водорослей колебалась в пределах от 0,6 до 3,4 г/м3. В осеннем планктоне численность водорослей достигала 8,2 млн. кл/л, а биомасса - 5,1 г/м3.
Павловское водохранилище расположено на р. Уфе в пределах Уфимского плато. Оно руслового типа, протяженностью 150 км. Это первое крупное водохранилище в стране, построенное в 1959-61 гг. на сильно закарстованных породах [7]. В пределах этого водохранилища долина р. Уфы прорезает юго-западную часть Уфимского плато, сложенного известняками и доломитами нижнепермского возраста. Поверхность плато расчленена сетью глубоковрезан-ных (до 180-200 м) речных долин и временных водотоков.
Полный объем водохранилища составляет 1,4, а полезный - 0,95 км3. Оно обеспечивает сезонное, недельное и суточное регулирование стока р. Уфы, аккумулируя до 16% весеннего расхода. Площадь водосбора р. Уфы в створе водохранилища составляет 47,1 тыс. м2, что равняется 89% водосбора реки. Площадь зеркала водохранилища равняется 116 км2, при максимальной ширине 1750 м (средняя - 770 м) и глубине 35 м в приплотинной части (средняя 12м). Годовая амплитуда колебания уровня воды равняется 11м. Наполнение водохранилища происходит в апреле-мае, а сработка начинается в январе и продолжается до 140 дней. Максимальный спад уровня - 9,5 см/сут. НПУ (нормальный подпорный уровень) водохранилища -
140 м. Уклон водной поверхности в нижнем течении составляет 4.4*10-6. До строительства водохранилища (1941 г.) минимальный среднемесячный расход реки в год 95% обеспеченности оценивался в 63 м3/с; в настоящее время в створе гидроузла он равен 120 м3/с.
Химический состав Павловского водохранилища на всем его протяжении (от с. Мулла-каево до пос. Павловка) исключительно однороден и характеризуется сульфатно-гидрокарбонатным составом. Минерализация воды в верховье водохранилища (с. Муллакаево), где начинается подпор на р. Уфе, составляет 0,41 г/ дм3. Вниз по течению минерализация воды постепенно снижается, и у плотины (пос. Павловка) она не превышает 0,21-0,26 г/дм3, то есть происходит двукратное разбавление. В пределах наиболее глубокой части водохранилища минерализация в течение года меняется незначительно: 0,21 г/дм3 весной и 0,36 г/дм3 зимой. В весеннее время в заливах крупных (Уфа, Юрюзань) и устьях небольших рек минерализация снижается до 0,11-0,13 г/дм3 при неизменном химическом составе [8], остается постоянной и рН (7,65-7,90).
Величина ЕЬ колеблется от +279 мВ в верхней зоне водохранилища до +7-(- 65) мВ в придонной зоне, соответственно изменяется содержание кислорода от 10,71 мг/дм3 (на глубине 1 м) до 5,04 (18м), а в придонной части близко к нулю (рис. 1), и в отдельные годы в летнее жаркое время наблюдается гибель донных рыб (судак).
Биомасса зоопланктона колеблется по водохранилищу от 5 (приплотинная часть) - 11 (залив Байки) до 21,1 (устье р. Юрюзань) -25,5 г/см3 (залив Отерь). Прозрачность воды в течение года меняется от 1,0-1,5 (весной и летом) до 3-4 м (осенью). Весной прозрачность падает из-за поступления большого количества взвешенных частиц, а летом - «цветения» воды.
Основными источниками поступления в водохранилище загрязняющих веществ являются: сельскохозяйственные, коммунальные, промышленные стоки Челябинской, Свердловской, Пермской областей и Башкортостана, затопленная древесина (до 1 млн м3) и др. [8].
Количество металлов в воде Павловского водохранилища колеблется. В районе п. Кара-идель содержание (мг/дм3): марганца - от 0,05 до 0,287, железа - от 0,07 до 2,85, меди - от 0,002 до 0,027, цинка - от 0,002 до 0,033, хрома - от
0,0015 до 0,047, никеля - от 0,002 до 0,064; в зоне плотины: марганца - от 0,052 до 0,287, железа -от 0,03 до 2,2, меди - от 0,002 до 0,040, цинка -от 0,002 до 0,039, никеля - от 0,005 до 0,080, хрома - от 0,0015 до 0,045.
Содержание нефтепродуктов по акватории водохранилища от ниже ПДК (10-55% случаев) до 10 (до 70-80% случаев), иногда 98 ПДК и более. Однако эти показатели не постоянны, они многократно меняются в течение года, вплоть до исчезновения.
Целью наших исследований было изучение фитопланктона Павловского водохранилища в вегетационные периоды 2001 и 2003 гг. Отбор проб и их обработка проводились по стандартной методике [9, 10].
В фитопланктоне Павловского водохранилища в 2001 г. было выявлено 80 видов и внутривидовых таксонов водорослей из 4 отделов, 21 семейства и 41 рода. По числу видов преобладали представители Bacillariophyta и Chlorophyta (табл. 1).
Обнаруженные диатомовые водоросли относились к 2 классам, 8 семействам и 22 родам. Основное видовое богатство среди диатомовых принадлежит классу Pennatae, представленному 36 видами из 7 семейств и 19 родов. Ведущее место среди семейств занимают семейства Fragilareaceae (12 видов) и Naviculaceae (14 видов). Класс Centrophyceae представлен 5 видами из 3 родов семейства Coscinodiscacea.
Второе место по видовому разнообразию занимают зеленые водоросли, принадлежащие к 2 классам, 8 семействам и 12 родам. Наиболее разнообразно представлено семейство Scenesdesmaceae, из которого было обнаружено 12 видов из 5 родов. Почти на всех створах были встречены следующие роды этого семейства: Coelastrum Nag., Scenedesmus Meyen. Наибольшее видовое разнообразие отмечено для рода Scenedesmus (6 видов).
Третье место по видовому разнообразию занимают сине-зеленые водоросли (цианопро-кариоты). Было найдено 5 родов и 9 видов. Из класса Chroococcaceae почти на всех створах встречались виды родов Dactylococcopsis Hansg., Microcystis (Kutz.) Elenk., Synechocystis Sauv. Гормогониевые водоросли, относящиеся к родам Anabaena Bory ex Born. Et Flah., Oscillatoria Vauch., Phormidium Kutz., были найдены на створах, находящихся ближе к плотине.
Для видов Microcystis aeruginosa и Anabaena flos-aquae подтверждено образование токсинов [11]. Цветение с участием Anabaena дает наиболее тяжелые последствия. Токсины Anabaena, так называемые анатоксины, бывают трех типов: алкалоиды, пептиды и птериды. Алкалоиды дают наиболее острые отравления с неврологическими симптомами через несколько минут после попадания в организм, тогда как действие пептидов требует от одного до нескольких часов; они вызывают некроз печени. Острых отравлений людей обычно не возникает, поскольку явно загрязненная вода для питья не используется. Однако наличие токсинов сине-зеленых водорослей (цианопрокариот) может приводить к гастроэнтериту.
Отдел Dinophyta представлен одним семейством и двумя родами, каждый по одному виду. В таблице 2 представлен спектр семейств, обнаруженных в фитопланктоне Павловского водохранилища. Семейства располагаются в порядке убывания числа представленных видов. Ведущими по числу видов являются семейства Naviculaceae (14 видов), Fragilariaceae и Scenedesmaceae (по 12 видов).
Кроме выявления видового состава нами была подсчитана численность и биомасса фитопланктона (рис. 2). Наибольшая численность была зафиксирована на створе деревня Атама-
Таблица 1. Распределение видов фитопланктона Павловского водохранилища по отделам
Названия отделов Число видов % от всех видов
2001 2003 2001 2003
Bacillariophyta 41 8 51 13
Chlorophyta 28 16 35 26
Cyanoprokaryota 9 14 11 22,7
Dinophyta 2 1 3 1,5
Euglenophyta - 3 - 5,3
Xanthophyta - 18 - 30
Dinophyta - 1 - 1,5
Всего 80 62 100 100
2 6 10 14 18 22 26 30 34 38 Н, м
Рисунок 1. График зависимости содержания кислорода от глубины в Павловском водохранилище
новка, где по численности доминировали циа-нопрокариоты, в частности, широко распространенный вид Microcystispulverea, по биомассе доминировал представитель диатомовых водорослей - Fragilaria crotonensis. Значение индекса сапробности менялось от 1,65 до 1,85, что характеризует b-мезосапробную зону.
В фитопланктоне Павловского водохранилища в 2003 г. нами выявлено 62 вида и внутривидо-
Таблица 2. Семейства планктонных водорослей и цианопрокариот, выявленных в Павловском водохранилище
Названия семейств Число видов
абсолютное %
Naviculaceae 14 17,5
Fragilariaceae 12 15
Scenedesmaceae 12 15
Coscinodiscaceae 5 6,25
Desmidiaceae 4 5
Achnantaceae 3 3,75
Nitzschiaceae 3 3,75
Hydrodyctiaceae 3 3,75
Oocystaceae 3 3,75
Oscillatoriaceae 3 3,75
1 - места отбора проб в 2001 г.; 2 - места отбора проб в 2003 г.; 3 - в числителе - численность фитопланктона, тыс. кл./л, в знаменателе - биомасса, г/м3; 4 - численность фитопланктона, тыс. кл./л
Рисунок 2. Схема расположения мест отбора проб на р. Уфе
вых таксонов водорослей из 7 отделов, 22 семейств и 46 родов (см. табл. 1). По числу видов преобладали Xanthophyta и Chbrophyta. Кроме того, были обнаружены колонии бактерий, зооспоры, делящиеся стадии, споры водорослей и грибов.
В воде водохранилища выявлено значительное видовое разнообразие Xanthophyta, которые были представлены во всех пробах. Доминирующими в большинстве проб явились из Bacillariophyta: Asterionella formosa Hass., Synedra ulna (Nitzch) Ehrb., Cyclonella comta Grun. Из Chlorophyta доминировали: Chlorella vulgaris Beijer., Radiosphaera sphaerica (Korsch.) Fott, Chlorococcum infusionum (Schrank) Menegh., Planctosphaera gelatinosa G.M.Sm., Ulothrix zonata (Weber et Mohr) Kütz., Scenedesmus obliguus (Turp.) K ütz. Из Cyanophyta (Cyanoprokaryota) преобладали: Microcystis aeruginosa (Kbtz.) Kütz., Nostoc punctiforme (K ütz.) Hariot, Merismopediaglauca (Ehrb.) K ütz., Synechocystis aquatilis Sauv., Synechococcus elongates (Nag.) N ä g., Anabaena constricta (Szaf.) Geitl., Plectonema boryanum Gom. Из Xanthophyta выявлены Bumilleriopsis brevis (Gerneck) Printz, Bumilleriopsis peterseniana Visch., Tribonema monochloron Pascher et Geitler, Botrydiopsis eriensis Snow, Botrydiopsis arhiza Borzi; из Euglenophyta -Euglena acus Ehrb; из Dinophyta - Peridium cinctum (M üll.) Ehrb. Численность фитопланктона составила в среднем 480 тыс. кл/л.
По створам отбора проб происходило изменение как абсолютных значений численности (см. рис. 2), так и роли отдельных систематических групп. У Дома отдыха (д/о) «Энергетик» на первом месте был отдел Chlorophyta (35%), далее - отдел Bacillariophyta (28%) и отдел Cyanophyta (Cyanoprokaryota) - 24%. У д/о «Горный воздух» доминировал отдел Bacillariophyta (45%), на втором месте по численности был отдел Cyanophyta (35%), на третьем месте - отдел Chlorophyta (15%). Ниже д/о «Горный воздух» в заливе преобладали отделы Cyanophyta (34%) и Chlorophyta (32%). На этом створе наблюдалось интенсивное развитие Xanthophyta (26%) с доминированием Bumilleriopsis brevis. На створе «Водокачка» на первом месте был отдел Xanthophyta (38%). Среди них доминировали Tribonema monochloron, Botrydiopsis arhiza. Следующим по интенсивности развития были отделы Bacillariophyta (26%)
и Chlorophyta (22%). На створе «Верхний бьеф» преобладали Cyanophyta (41%) с господством Nostoc punctiforme, Plectonema boryanum, Synechocystis aquatilis. Далее располагались Bacillariophyta (31%) и Chlorophyta (13%).
В ходе миграции к водозабору за счет различных физико-химических процессов происходит улучшение качества речной воды: освобождение от механических примесей и патогенных бактерий, снижение содержания некоторых компонентов, главным образом органического происхождения. Крупные водохранилища являются компонентом многогранной экосистемы Южного Урала. Они оказывают значительное влияние на компоненты окружающей среды и на рекреационные возможности бассейнов рек Белой, Уфы и др.
Выводы
1. Химический состав Павловского водохранилища на всем его протяжении (от с. Мул-лакаево до пос. Павловка) однороден и характеризуется сульфатно-гидрокарбонатным составом.
2. В водохранилище формируется разнообразное сообщество планктонных водорослей и цианопрокариот. На отдельных створах большого видового разнообразия и численности достигают представители отдела Xanthophyta.
3. Количественные показатели развития фитопланктона значительно меняются по акватории водохранилища. Значения индекса сапробности характеризуют Ь-мезосапробную зону.
Список использованной литературы:
1. Приймаченко А.Д. Факторы, определяющие продуктивность синезеленых водорослей в Днепровских водохранилищах // Формирование и контроль качества поверхностных вод. Вып. 2. Киев: Наук. думка, 1976. С. 45-82.
2. Суднина Н.В., Склярова Т.В., Бортникова Н.И., Тапильская Н.В. Гидробиологический режим Воронежского водохранилища за 13 лет существования (1972-1984). // 5 съезд Всес. Гидробиол. Об-ва. Тольятти, 15-19 сентября 1986. Тез. Докл., ч. 2. - Куйбышев, 1986. - С. 156- 157.
3. Измайлова Л.М., Приходская Е.Г., Иванчик Т.С., Хомяк М.В., Старик З.С. Формирование режима Днестровского водохранилища в первые годы его существования // Матер. 5 съезда Всес. Гидробиол. Об-ва, Тольяти, 1986. - Куйбышев, 1986. - С.156-157.
4. Танаева Г.В., Кривопалова З.Ф. Влияние факторов среды на развитие фитопланктона в водохранилищах р. Миасс // Гидробиологическая характеристика водоемов Урала. - Свердловск: УрО АН СССР, 1989. - С. 49-58.
5. Третьякова С.А. Фитопланктон Камских водохранилищ. // Гидробиологическая характеристика водоемов Урала. -Свердловск: УрО АН СССР, 1989. - С. 58-83.
6. Кузяхметов Г.Г. Фитопланктон Маканского водохранилища (Башкортостан) на начальных этапах его формирования. // Тезисы докладов VIII съезда гидробиологического общества РАН. Т. 1. Калининград, 2001. - С. 184-185.
7. Лыкошин А.Г. Павловская плотина на реке Уфа // Геология и плотины. Т. I. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959. - С. 35-60.
8. Абдрахманов Р.Ф. Особенности формирования химического состава воды Павловского водохранилища // Гидрогеохимические материалы. - 1994. - Т.111. - С. 139-150.
9. Водоросли. Справочник / Вассер С. П., Кондратьева Н. В., Масюк Н. П. и др. - Киев: Наук. думка, 1989. - 608 с.
10. Федоров В.Д. О методах изучения фитопланктона и его активности. - М.: МГУ, 1979. - 178 с.
11. Саут Р., Уиттик А. Основы альгологии. - М.: Мир, 1990. - 597 с.
