CC BY
11БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 581.526.325
ФИТОПЛАНКТОН СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ КАСПИЯ В АВГУСТЕ 2019 ГОДА
Бухарицин П.И.
Д.г.н. профессор, ИВПРАН, ИО РАН, АГТУ г. Астрахань, Российская Федерация Лабунская Е.Н. К.б.н., ИВП РАН, г. Астрахань, Российская Федерация DOI: 10.31618/nas.2413-5291.2020.1.53.158
В августе 2019 г. состоялась первая рекогносцировочная экспедиция на Северный Каспий Астраханского регионального отделения Русского географического общества совместно с
Каспийской флотилией, Институтом океанологии имени Ширшова РАН и Институтом водных проблем РАН на большом гидрографическом катере БГК «Василий Писаченко» (рис. 1).
Рис. 1. Большой гидрографический катер Каспийской флотилии «Василий Писаченко» во время экспедиции на Северный Каспий.
Во время экспедиции исследовалась акватория северо-западной части Северного Каспия от Астраханского морского рейда до Кулалинской Банки (рис. 2). На переходах и на якорных стоянках выполнялись гидрографические и
гидрометеорологические наблюдения, отбирались пробы воды на солёность, содержание фито- и зоопланктона, велись подводные и другие работы (рис. 3,4).
Рис. 2. Схема расположения станций отбора проб на фитопланктон.
Рис. 3. Отбор проб на фитопланктон.
Рис. 4. Фиксация проб на фитопланктон.
Рис. 5. Взрослые особи гребневика Mnemiopsis leidyi в пробе воды.
В ходе экспедиции были получены данные, которые подтвердили неблагоприятную ситуацию, сложившуюся со вселенцем Каспийского моря -гребневиком (Mnemiopsis leidyi). Мнемиопсис был завезен из Черного моря в 1999 году и уже нанес большой урон каспийской экосистеме.
Численность гребневика в северо-западной части Каспия на момент экспедиции была столь высока, что практически полностью исключала присутствие в воде других организмов, представителей зоопланктона (рис. 5) .
Рис. 6. Пересыхающее озеро на острове Малый Жемчужный.
Участники экспедиции отметили практически полное отсутствие на о. Малый Жемчужный растительности (тростника), а также постоянного обитателя - каспийского тюленя. Озеро в центре острова раньше изобиловало рыбой, а в настоящее время полностью деградировало, превратившись в «зелёную лужу» (рис. 6). Повсюду встречались больные чайки и останки умерших птиц.
На основании отобранных проб исследован фитопланктон северо-западной части Северного Каспия. Состав альгоценозов по всему району наблюдений состоял из пяти групп водорослей: синезеленых, диатомовых и зеленых, динофитовых и евгленовых. Динофитовые встречались
спорадически на отдельных станциях. Видовой состав альгофлоры. В целом, в августе в массе развивались лишь несколько видов фитопланктона, составляя порой более 90% численности и биомассы.
Материалы и методы обработки проб фитопланктона
Пробы фитопланктона отбирались в объеме 500 мл в верхнем слое (0,5 м) воды по общепринятой методике [1], а интегральные пробы отбирались батометром Молчанова через 0,5; 2,0; 5,0; 10,0 м в слое утроенной прозрачности (практически до дна) (рис. 7,8).
Рис. 7. Работа с батометром Молчанова.
Известно, что относительная прозрачность воды зависит от ее мутности. Сезонные изменения мутности в мелководной северной части Каспийского моря находятся в прямой зависимости от ветрового режима. Весной (апрель-май), когда ветровая деятельность значительна,
среднемесячное значение мутности равно 65-55 г/м3, летом (июнь-июль) оно уменьшается до 29 г/м3, а осенью опять постепенно увеличивается до 38 г/м3 (август-сентябрь) и 56-66 г/м3 (октябрь-ноябрь). Самая большая мутность воды за весь период наблюдений была отмечена на устьевом взморье Волги 6 октября 1964 г. при западном ветре скоростью 15 м/с, когда в поверхностном слое мутность составила 400 г/м3, а в придонном - 556 г/м3. В средней и южной частях Каспийского моря прозрачность воды не одинакова и значительно увеличивается в сторону открытого моря. Минимальная прозрачность (несколько сантиметров) наблюдается у западного берега, вблизи впадения рек. Почти во все сезоны года прозрачность воды в центральной части моря составляет 10-15 м, максимальная - 21 м наблюдалась в глубоководном районе на юге Каспия в августе 1968 г. К югу от границы с Северным Каспием (по линии о.Чечень -
Биомасса водорослей определялась обычным объемно-весовым методом, исходя из оценки численности каждого таксона, объема клеток его особей и приравнивая удельную массу водорослей к 1. Объемы клеток принимаются как соответствующие геометрические фигуры - шар, цилиндр и два сопряженных конуса. Объемы клеток, имеющие более сложную конфигурацию, рассчитывали отдельно. Помимо этого, использовались таблицы для перевода линейных
Мангышлак) на всех гидрологических разрезах во все сезоны года прозрачность в западной части моря, как правило, ниже чем в восточной [2, с.14]. Результаты экспедиционных наблюдений за прозрачностью вод Северного Каспия выполненных авторами ранее в районах островов Малый Жемчужный, Тюлений и Кулалы, а также в средней части Каспийского моря в летние периоды 1995г (на т/х «Нефрит»); 1996г (на э/с «Госнадзор») и 2000г (на э/с «Метан») достаточно хорошо согласуются с многолетними данными, и данными, полученными во время августовской экспедиции 2019 года (5-5,5 м в точках 1-10, 15,16 и 7-7,5 м в точках 11-14) (рис. 8).
Пробы не фитопланктон фиксировались 40% формалином до 2% его концентрации. Их сгущение до объема 10 мл проводилось через ядерные фильтры с диаметром пор не более 1 мкм в вакуумной воронке прямой фильтрации. В каждой из проб подсчитывалось не менее 100 экземпляров массовых видов и не менее 600 клеток всех встреченных видов [3]. Подсчет клеток проводился на линеанированном стекле объемом 0,1 мл. Мелкоклеточные формы учитывались при большом увеличении в нескольких полосах (рис. 9).
*лугш
размеров в объемные [1]. Линейные размеры клеток получают путем прямого измерения клеток каждого встреченного организма, т. е., при вычислении биомассы не используются средние объемы клеток, поскольку размеры клеток тесно связаны с эколого-физиологическими
параметрами, а так же с условиями обитания в различных биотопах, изменяющихся на протяжении вегетационного периода.
Рис. 9. При таксономическом определении использовался световой микроскоп МББ-1А
с 63-280 - ти кратным увеличением.
Результаты исследований
В северо-западной части Северного Каспия в августе 2019 г. было обнаружено 94 вида и разновидностей фитопланктона, в том числе синезеленых - 30, диатомовых - 42, зеленых - 16, динофитовых - 5 и евгленовых 1 таксон (табл. 1).
Состав альгофлоры был относительно однородным. Однако, доля пресноводных и солоноватоводно-пресноводных видов
уменьшалась с севера на юг и с запада на восток. Морские формы встречались, в основном в южной и юго-восточной части исследуемого района.
На юго-востоке исследуемого участка практически вся альгофлора относилась к эвригалинным и солоноватоводным видам, характерных для туводных фитоценозов Северного и Среднего Каспия. На севере района помимо солоноватоводных видов, вегетировали и пресноводные водоросли.
Численность и биомасса фитопланктона варьировали в широких пределах - 0,12-213,12 млн.кл/л и 0,18-3,29 г/м3 соответственно.
Характерной особенностью альгоценозов в августе 2019 г. является массовое развитие мелкоклеточных форм синезеленых. Так, практически на всех станциях, особенно в предустьевом пространстве Волги, отмечались Lyngbya limnetica Lemm., которая составляла основу численности (до 98%). Планктонные виды Phormidium sp., диатомовая Thalassionema nitzschioides, зеленые Binuclearia lauterbomi (Schmidle) Pr.-Lavr., B. - var. crassa Pr.-Lavr. et Makar. и Mougotia sp.. составляли основу численности и биомассы альгоценозов. Помимо
этого, широкое распространение на участке имела водоросль обрастаний (перифитонная) диатомовая Fragilaria inflata Kütz.. Массовыми и распространенными видами являлись синезеленые Anabaena. bergii Ostf. A. flos-aqua (L.) Ralfs, виды рода Oscillatoria, диатомовые Actinocyclus echrenbergii Ralfs., Cyclotella meneghiniana Kütz., Cymatopleura solea (Bréb.),W. Sm., , зеленые Dictyosphaerium pulchellum Wood., Pediastrum boryanum var. longicorne Racib.. Динофитовые водоросли, характерные для вод Северного Каспия на участке развивались в не большом количестве На ст. 8 был отмечен представитель евгленовых Euglena sp..
В предустьевом пространстве Волги и в районе о. Тюлений (в большом количестве) вегетировала индикатор повышенной биогенной нагрузки на акваторию Северного Каспия синезеленая Spirulina platensis, которая в прежние годы в наших наблюдениях не отмечалась.
На Астраханском рейде (ст. 17) в пресных водах фиксировалась Melosira granululata и ее подвиды, хотя в большом количестве при численности 0,27 млн.кл/л и биомассе 0,6782 г/м3 развивалась здесь Fragilaria inflate..
Южнее - в западной части центрального района Северного Каспия (ст. 14-16) и на границе Среднего Каспия (ст. 8-13) отмечались более низкие показатели численности и биомассы клеток. Здесь вегетировали туводные пирофитовые Glenodinium danicum Pauls. Prorocentrum scutellum Schrцd. и диатомовые виды Rhizosolenia calcar-avis M. Schultze, C. caspia Grun. Scelttonema costatum, Thalassionema nitzschioides Grun., Coscinodiscus
radiatus. При этом, последние преобладали по биомассе.
Состав видов-индикаторов сапробности
При определении видового состава водорослей индикаторов сапробности в августе 2019 г. использовались Унифицированные методы исследования качества вод. Ч. 3. Методы биологического анализа вод [4]. Он был относительно стабилен по сравнению с прежними годами наблюдений и был представлен несколькими видами, главным образом р-мезосапробами Lyngbya ИтпеИса (индекс сапробности - 2,00), S. quadricauda (индекс сапробности - 2,00), Р. Ьопапит (индекс
сапробности - 1,85). В группе ß-a-мезосапробов встречались единичные клетки диатомовых Navicula cryptocephala Kütz (индекс сапробности -2,7) и Nitzschia acicularis (Kütz.) W. Sm. (индекс сапробности - 2,7). Обитатели чистых (о-сапробы) и грязных вод (a-сапробы) в альгоценозах отсутствовали [5].
Таким образом, по численности и биомассе водорослей, которая не превышает 20,0 мг/л, а так же их качественному составу исследуемую акваторию можно отнести к умеренно загрязненным водам (III класс качества вод -ß-мезосапробная зона) (табл. 1).
Таблица 1.
Количественные показатели развития фитопланктона Северного Каспия в августе 2019 г. (в числителе - численность, млн.кл/ м3); в знаменателе - биомасса г/ м3).
Станция Отбора Общая численность Численность/биомасса групп водорослей
Проб № биомасса, количество видов Cyano-phyta Bacillario phyta Chloro-phyta Dyno-phyta % от общей численности/ биомассы .доминирующих видов
1 34055,5 1,1945 (23) 33846 0,9154 (9) 132,5 0,1588 (9) 65,8 0,0210 (3) 11,7 0,1093 (2) L.limnetica, 96/52
2 34365,6 1,1426 (34) 34216,4 0,7534 (16) 77,4 0,3604 (12) 70 0,007(5) 14 0,0198 (1) L.limnetica, 95/43
3 1857,1 0,8289 ( 30) 18408,0 0,7241 (14) 164,2 0,0733 (10) 14 0,0003 (4) 0,4 0,0292 (4) L.limnetica, 88/38
4 6043,2 1,0215 (31) 5832,8 0,1293 (12) 186,4 0,8730 (12) 24,6 0,0451 (5) 12 0,0115 (2) L. limnetica, 90/11
5 69256,6 2,7684 (38) 68631 2,0827 (15) 562,3 0,5864 (10) 62,4 0,0095 (8) 0,4 0,0038 (2) L. limnetica, 94/45
6 82179,0 3,3305 (32) 81520 2,7365 (12) 436,0 0,4713 (13) 220,0 0,0775 (6) 32 0,0452 (1) L. limnetica, 40/18 A. raciborsrii, 57/58
7 102717,0 3,2920 (21) 10232,0 2,5623 (10) 300,8 0,5930 (7) 12,1 0,0039 (4) 80,6 0,1328 (2) L.limnetica, 94/56
8 22132,0 1,0374 (22) 22001,0 0,7234 (9) 74,0 0,1940 (8) 57,0 0,1200 (5) - L. limnetica, 89/49
9 213117,4 1,0857 (24) 212318,0 0,8554 (9) 83,2 0,2315 (10) 2,0 0,0002 (3) - L. limnetica, 93/35 An. aphfnizomenoides,/43 Thal. Inserta, /18
10 95136,9 0,9812 (21) 94995,5 0,7233 (8) 132,4 0,2560 (11) 8,0 0,0019 (2) - L. limnetica, 82/29
12 1103,0 0,3011 (20) 852,0 0,0836 (5) 201,0 0,2104 (11) 49,0 0,0015 (3) 2,0 0,0056 (1) L.limnetica, 25 C.caspica.27 R. calcar-avis,/35
Станция Отбора Проб № Общая численность биомасса, количество видов Численность/биомасса групп водорослей
Cyano-phyta Bacillario phyta Chloro-phyta Dyno-phyta % от общей численности/ биомассы .доминирующих видов
13 пов 905,0 0,2108 (19) 101,0 0,0256 (5) 754,0 0,1819 (11) 48,0 0,009 (2) 2,0 0,0027 (1) L.limnetica,32 C.caspica.39 R. calcar-avis,/42
13 дно 520,0 0,1742 (18) 82,0 0,0132 (4) 394,0 0,1472 (10) 41,0 0,0099 (2) 3,0 0,0038 (2) L.limnetica,26 C.caspica.39 R. calcar-avis,/42
14 пов 318,0 0,5002 (14) 119,0 0,0062 (5) 121,0 0,4863 (5) 73,0 0,0012 (2) 50 0,0065 (2) L.limnetica,32 C.caspica.24 R. calcar-avis,/60
14 дно 122,8 0,4284 (12) 70,6 0,0036 (4) 49,6 0,4150 (5) 20,0 0,0004 (2) 0,6 0,0094 (1) L.limnetica,32 C.caspica.39 R.calcar-avis, /42
15 188,0 0,4417 (11) 121,0 0,1483 (4) 42,0 0,2834 (4) 24,0 0,0006 (2) 10 0,0094 (1) L. limnetica, 49/18 Osc. Amphibia,/36 C.caspica./39
16 пов 237,4 0,3896 (11) 230,0 0,3771 (5) 2,0 0,0067 (3) 50 0,0002 (2) 0,4 0,0056 (1) L. limnetica, 51/31 Osc. Amphibia,/62
16 дно 1351,0 0,1803 (11) 1330,0 0,1187 (4) 19,0 0,0323 (5) - 2,0 0,0293 (2) L.limnetica,88 A.aphaniomeno. 1/53
17 Астр. рейд 4792,8 1,4367 (36) 3901,0 0,0868 (8) 803,4 1,3445 (18) 88,8 0,0054 (10) - L. limnetica, 80/5 M.granulata. 5/41
Список видов фитопланктона
CYANOPHYTA
Anabaena aphanizominoides Forti. A.bergii Ostf.
A.bergii var. minor I. Kissel. A.spiroides, 15 A. subcylindrica Anabaenopsis elenkinii V. Mill. A .cunningtonii R. Taylor A.raciborskii Wolosz. Aphanizomenon flos-aqua (L.) Ralfs A.gracile Lemm.
Aphanothece clathrata W. et. G. S. West Gloeocapsa minima (Keissl.) Hollerb. G.minor (Kütz.) Hollerb G. minuta (Kbtz.) Hollerb. G. turgida (Kbtz.) Hollerb. G.limnetica Lemm. Merismopedia minima G.Beck Microcystis aerugenosa Kutz. emend Elenk. M.ichtyoblabe Kütz. M. grevillei (Hass.) Elenk. M. pulverea (Wood) Elenk. Nodularia spumigena Mert. Oscillatoria amphibia Ag. O.halibeae O.gracile
O. tanganyikae var. caspica Ussaczev O.tenuis Ag. Phormidium sp.
Ph.mucicola Spirulina platensis BACILLARIOPHYTA Actinocyclus normanii f. subsallsa A. granulata,31
Amphora coffeaeformis (Ag.) Kütz. Amphora ovalis Kütz. Amphiprora poludosa Coscinodiscus sp. C. radiatus Cyclotella sp. C. caspia Grun. C. comta (Ehr.) Kütz. C. meneghiniana Kütz. Cymbella sp. . C. cymbiformis Ag. C. tumidula Grun. Diploneis. Smithii (Brüb.) Cl. Epithemia argus (Ehr.) Kütz. Fragilaria inflate Kütz. Gomphonema olivaceum (Hornemann) Breb. Gyrosigma acuminatum (Kütz.) Rabenh. G. attenuatum (Kbtz.) Rablenh. G. spencerii W. Sm. Melosira granulate Melosira granulate var. tenuis M. islandica O. Mull. M. varians
Navicula cryptocephala Kütz. N. rhynchocephala Kütz.
N. cuspidata (Kütz.) Kütz. N. lanceolata (Ag.) Ehr. N. minuscula Grun. N. radiosa Kütz.
Nitzschia acicularis (Kütz.) W. Sm. N. macilenta Greg. N. palea (Kutz.) W. Sm. N. sublinearis Hust. N. vermicularis (Kbtz.) Hantzsch N. triblionella N. sigma (Kütz.) W. Sm. Nitzschia sp.
Rhizosolenia calcar-avis M. Schultze Scelttonema costatum CHLOROPHYTA Actinastrum hantzchii Lagerh. Binuclearia lauterborni (Schmidle) Pr.-Lavr. B. - var. crassa Pr.-Lavr. etMakar. Coenolamelus botryoides Pr.-Lavr. Dictyosphaerium ehrenbergianum Nag. D. pulchellum Wood. Mougeotia sp. Oocystis borgei Snow O. submarina Lagerh.
0. solitaria Wittr.
P. borianum var. longicorne Racib. P. duplex var. clathratum Scenedesmus acuminatus (Lag.) Chod S.bijugatus (Turp.) Kutz. S. falcatus Chod. S. quadricauda (Turp.) Bréb. EUGLENOPHYTA Euglena sp. DINOPHYTA Glenodinium danicum Pauls Gymnodinium variabile Herdm. Peridinium latum Pauls. Prorocentrum scutellum Schrцd Выводы
1. Таким образом, в августе 2019 г. на исследуемой акватории по всем количественным показателям ведущую роль играли синезеленые и диатомовые водоросли. Численность и биомасса
зеленых были на 1-3 порядка меньше, их видовой состав ограничивался несколькими видами.
2. Основу альгоценозов составляли лишь несколько видов фитопланктона, которые достигали порой более 90% продукции.
3. Качество вод западной части Северного Каспия по составу видов - индикаторов и по объему биомассы относится к «умеренно загрязненным водам». Тем не менее, массовое развитие мелкоклеточных форм фитопланктона свидетельствует о повышенной биогенной нагрузке в западной части предустьевого пространства Волги.
Список использованной литературы
1. Кузьмин Г.В. Фитопланктон. Видовой состав и обилие. В кн.: Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. М.: Наука. 1975.
2. Кузьмин Г.В. Таблицы для вычисления объема биомассы водорослей. Магадан. 1984.
3. Бухарицин П.И., Болдырев Б.Ю. Прозрачность вод Каспийского моря. / Южно -российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. - 2003. - № 2. - С. 11-15.
4. Федоров В.Д. О методах изучения фитопланктона и его активности. М.: Изд-во МГУ, 1979. - 124 с.
5. Унифицированные методы исследования качества вод. Ч. 3. Методы биологического анализа вод. М.: СЭВ. 1975.
6. Лабунская Е.Н. Фитопланктон Северного Каспия, его индикаторное значения в определения качество вод. Тезисы докладов I Международной конференции «Биологические ресурсы Каспийского моря ». Астрахань. 1992. С. 217-220.
Работа выполнена в рамках темы №2 0147-20190001 (№ государственной регистрации АААА-А18-118022090056-0) Государственного задания ИВП РАН.
© Бухарицин, Лабунская, 2020
