CC BY
66
Труды Карельского научного центра РАН № 6.2013. С.76-90
УДК 556.5:550.42:582.26:502
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И СОСТАВ ДИАТОМОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ДОННЫХ ОСАДКОВ Р. ШУИ (РЕСПУБЛИКА КАРЕЛИЯ)
Т. С. Шелехова, Н. В. Крутских
Институт геологии Карельского научного центра РАН
На основе комплексного изучения концентраций тяжелых металлов и диатомового анализа приповерхностных донных осадков проведена оценка загрязнения и воздействия токсикантов на диатомовые комплексы в нижнем течении р. Шуи. При повышении содержания тяжелых металлов значительно возрастает доля галофи-лов, появляются некоторые мезогалобы, снижается или выпадает из сообщества ряд планктонных диатомей рода Aulacoseira sp., которые вытесняются более толерантными видами Aulacoseria granulata var. angustissima, Melosira varians, Navicula cryptocephala, N. rhyncocephala, N. viridula, многими видами рода Nitzschia sp. Выявлена взаимосвязь геохимических данных и диатомовых комплексов и их зависимость от различных факторов среды: характера русла, типа техногенной нагрузки.
К л ю ч е в ы е с л о в а: донные отложения, оценка состояния, диатомовые комплексы, река Шуя, Карелия.
Т. S. Shelekhova, N. V. Krutskikh. GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS AND COMPOSITION OF THE DIATOM COMPLEXES OF BOTTOM SEDIMENTS IN THE SHUYA RIVER (RUSSIAN KARELIA)
Based on the results of the integrated study of heavy metal concentrations and analysis of diatoms from subsurface bottom sediments, the contamination of the lower Shuya River and the effect of toxic substances on diatom complexes there were assessed. As heavy metal concentations rise, the percentage of halophilic organisms increases considerably, some mesohalobic species emerge and some planktonic diatoms of the genus Aulacoseira sp., ousted by the more tolerant species Aulacoseria granulata var. angustissima, Melosira varians, Navicula cryptocephala, N. rhyncocephala and N. viridula, and by many species of the genus Nitzschia sp., become less abundant or “drop out” from the community. Geochemical characteristics and diatom complexes were found to be related to various environmental factors such as river bed properties and the type of human-induced load.
K e y w o r d s: bottom sediments, assessment of condition, diatom complexes.
Введение
Речные системы часто являются объектами техногенного воздействия и испытывают влияние различных источников загрязнения: сель-
скохозяйственных, промышленных, селитебных. Оценка такой трансформации является одной из задач экологии, для решения которой информативным объектом исследования являются донные отложения. Химический состав
0
донных отложений рассматривается как интегральный индикатор антропогенной нагрузки на реку и ее водосбор, отражает среднее загрязнение за длительный период и играет существенную роль в определении состояния водных экосистем [Экологические функции..., 2000]. Современная аппаратура не всегда может сравниться с «живыми приборами», индикаторами загрязнений - диатомовыми водорослями, реагирующими на различные изменения, связанные с воздействием комплекса факторов, включая тяжелые металлы.
Цель исследования - комплексное изучение геохимического состава и структуры диатомовых комплексов донных осадков на участках реки, в разной степени подверженных антропогенной трансформации.
Материалы и методы
Река Шуя (Онежская) берет начало в северо-восточной оконечности оз. Суоярви (62°13'51'' с. ш. 32°27'31'' в. д.) и впадает в оз. Логмозеро (61°52'41'' с. ш. 34°17'56'' в. д.), соединяющееся с Онежским озером небольшой протокой. Она протекает по территории Суо-ярвского, Пряжинского и Прионежского районов Карелии. Длина реки 200 км, уклон 0,54 м/км, ширина до 70-100 м, на порогах - сужения до 20-40 м [Ресурсы..., 1972].
Исследование донных отложений проведено в августе 2010 г. Всего в нижнем течении реки, в пределах территорий с повышенной техноген -
ной нагрузкой взято 22 пробы донных осадков (рис. 1). Пробы отбирались в основном с наилка у берега примерно через 500 м, а на ненарушенных территориях - более чем через 1 км. В связи с жарким летом уровень воды установился на низких отметках, и точки отбора соответствовали глубине 0,3-0,5 м для среднего уровня. По гранулометрическому составу пробы преимущественно суглинистые, реже супесчаные. Для химического анализа использовалась фракция размером менее 0,1 мм, так как тонкие осадки геохимически наиболее информативны [Янин, 2004]. Химический анализ донных отложений проведен в аналитической лаборатории Института геологии КарНЦ РАН квадрупольным масс-спектрометром X-SERIES 2 (Terhmo scientific) с определением содержания 49 элементов.
Техническая обработка проб и приготовление постоянных препаратов на диатомовый анализ производились по общепринятой методике [Диатомовый анализ..., 1949, 1950; Давыдова, 1985]. Образцы дезинтегрировались в пиро-фосфорнокислом натрии с последующей отмывкой от него методом декантации. Для подъема диатомей использовалась калиево-кадмиевая тяжелая жидкость. В качестве твердой среды применялась анилин-формальдегидная смола (показатель преломления 1,68). Подсчет и определение створок диатомей проводились по горизонтальному ряду в средней части стекла до 250 экземпляров. По возможности створки идентифицировались до вида, разновидности и формы. При этом использовалась справочная
Рис. 1. Схема района исследований
©
литература [Диатомовый анализ..., 1949; 1950; Диатомовые водоросли., 1951; МоІСег, Туппі, 1967-1973; Туппі, 1975-1980; Кгаттег, Ьапде-Вегіаіоі, 1986]. Для выявления роли отдельных видов и состава доминирующих комплексов диатомеи подразделялись на: единичные, численность которых в осадках составляет менее
1 %; обычные - 1-5 %; массовые - более 5 %. Среди последних выделялись доминанты, численность створок которых составляла более 10 %, и субдоминанты - от 5 до 10 %.
По результатам диатомового анализа в каждой точке наблюдений (т. н.) установлен видовой состав, эколого-географические характеристики сообществ: процентное соотношение видов по местообитанию, по типу ареалов, по галобности и отношению к рН. Эколого-геогра-фические характеристики видов даны по [Давыдова, 1985; Лосева, 2000; Комулайнен и др., 2006; Баринова и др., 2006].
Результаты и обсуждение
Содержание тяжелых металлов в донных отложениях. Наибольший интерес в связи с экологической направленностью работы представляет группа технофильных тяжелых металлов, включающая Мп, Со, Си, 7п, СС, Эп, Ва, РЬ, и и Дэ. По содержанию этих элементов в донных отложениях р. Шуи были вычислены основные статистические характеристики, дающие общее представление об особенностях их распределения. Результаты химического анализа донных отложений сравнивались с ПДК для почв, кларком для почв, средними значениями содержания элементов в почвах г. Петрозаводска (табл. 1)
Для определения ассоциаций химических элементов, характерных для различных типов экосистем в пределах изучаемого участка, проведен кластерный анализ методом простой связи с применением критерия Пирсона. Так
как выборки характеризуются логнормальным распределением, при анализе использовались логарифмы содержания элементов в донных отложениях. Для отложений р. Шуи получены следующие ряды элементов: 1) Мп, Со; 2) СЬ, 7п, Си, РЬ (рис. 2).
Высокое содержание Со и Мп выявлено в районе поселков Кузьминское, Виданы (т. н. 16, 17), Бесовец (т. н. 14), Матросы (т. н. 20, 21) и Шуя (т. н. 6) (рис. 3). Низкие концентрации зафиксированы на участке от пос. Бесовец до излучины реки у пос. Шуя, а также в нижнем течении реки (т. н. 3, 4). Значение медианы для Мп не превышает ПДК, однако в некоторых пробах выявлено его семикратное превышение (т. н. 16, 17). По кобальту превышений ПДК и кларков не выявлено, но его содержание в донных отложениях в 1,52 раза выше фона по г. Петрозаводску.
Ассоциация РЬ, СЬ, 7п, Си тяготеет к территориям с повышенной техногенной нагрузкой. РЬ, СЬ, 7п - элементы 1-го класса опасности, РЬ - основной элемент-загрязнитель урбанизированных территорий. Значительное повышение его концентрации наблюдается у автомобильных и железных дорог [Экологические функции., 2000]. В пределах исследуемого участка максимальные концентрации свинца отмечены в пределах селитебного участка реки (пос. Шуя, Бесовец), местами достигая значений ПДК для почв (рис. 4). Аналогичная ситуация наблюдается для СЬ, 7п, Си. Значение медианы содержания этих элементов в донных отложениях р. Шуи соответствует фоновым концентрациям для г. Петрозаводска.
Содержание Дэ в донных осадках р. Шуи варьирует от 1,8 до 19,5 мг/кг (М = 5,4; Ме = 3,9). Такие концентрации являются повышенными относительно ПДК для почв (2 мг/кг) и кларковых значений (1,7 мг/кг). В почвах г. Петрозаводска также наблюдается высокое содержание мышьяка, рассчитанные фоновые значения составля-
Таблица 1. Содержание элементов в донных осадках р. Шуи, мг/кг
Мп Со Си гп Де СсІ Эп Ва РЬ и
Среднее 2446,73 13,05 22,11 82,43 5,35 1,64 3,48 674,04 20,87 1,16
Медиана 1147,84 12,18 16,80 79,35 3,95 1,65 1,88 661,71 20,32 1,06
Стандартное отклонение 2883,42 4,59 14,90 28,97 4,16 0,25 4,04 102,62 6,67 0,71
Минимум 403,84 6,56 10,64 33,45 1,79 1,18 0,87 533,66 11,03 0,56
Максимум 10415,03 25,93 75,14 130,81 19,49 2,06 15,18 1087,84 37,70 4,16
Количество проб 21 22 22 22 22 22 22 22 22 22
Класс опасности по [ГОСТ 17.4.1.02-83] 3 2 2 1 1 1 1 1
ПДК [ГН 2.1.7.2041-06] 1500 50 55 100 2 1 32
Средние значения для почв Петрозаводска [Рыбаков и др., 2011] 400 7,1 31,46 82,1 2 1,9 1,4 20,6
Кларк по А. П. Виноградову [Войткевич и др., 1990] 1000 18 47 83 1,7 0,1 16
0
Рис. 2. Дендрограмма кластерного анализа по данным химического анализа донных отложений
ют 2 мк/кг [Рыбаков и др., 2011]. Отмечено, что максимальные концентрации приурочены к периферийным участкам города, а в центральных частях они снижены и чаще не достигают предела чувствительности метода анализа. Это в значительной мере связано с геологическим строением территории и подтверждается содержанием мышьяка в донных осадках р. Шуи.
Состав флоры. Диатомовый анализ выявил некоторые общие особенности диатомовой флоры, характерные для всех точек исследования. Сохранность створок во всех образцах
очень плохая. Многие из них корродированы, а внутренние поры забиты очень тонким органическим материалом, что создает большие трудности при определении видов. Это можно объяснить плохими условиями захоронения и слабощелочной средой, которые приводят к разрушению створок. (По данным Института водных проблем Севера КарНЦ РАН [Изучение..., 2007. С. 49], р. Шуя относится к низкощелочным водным объектам.) Размеры створок многих видов меньше обычных (средних), что говорит об угнетенности флоры.
Рис. 3. Распределение Мп и Со в донных отложениях р. Шуи
©
Рис. 4. Распределение Pb и Zn в донных отложениях р. Шуи
Общий систематический список (табл. 2) насчитывает 273 таксона диатомовых водорослей, относящихся к 27 родам; составлен в алфавитном порядке по системе, принятой в отечественных определителях [Диатомовый анализ..., 1949], с учетом некоторых таксономических преобразований [Кгаттег, 1_апде-Вег1а!о1, 1986 и др.].
Анализ флоры диатомей. Экологический анализ флоры выявил различия в соотношении планктонных, донных и видов-обрастателей, на основании чего можно судить о природном и антропогенном эвтрофировании и даже загрязнении. В большинстве исследованных точек преобладают планктонные, однако иногда они вытесняются донными формами и видами из обрастаний; это будет подробно описано ниже. Установлено, что по отношению к галобности во всех исследованных точках доминируют индиф-ференты, однако наблюдаются значительные колебания в численности галофилов (от 2 до 70 % от общего состава флоры). В отдельных точках исследования появляются и исчезают мезогалобы, причем большинство из них - донные формы, развивающиеся в слое наилка в условиях повышенной минерализации воды, что может свидетельствовать о поступлении в реку различных химических элементов и указывать на загрязнение. По отношению к кислотности водной среды количественно в большинстве образцов преобладают алкалифильные виды (32-90 %) при значительной доле ацидофилов (5-50 %) и небольшом присутствии индиффе-рентов (5-25 %), отражая слабощелочные условия среды местообитания. Подтверждением этому является и очень плохая сохранность створок. Интересно заметить, что для большин-
ства карельских водоемов характерно преобладание по отношению к кислотности водной среды видов-индифферентов (66 %) при значительной доле алкалифильных (24 %) и ацидофильных (10 %) форм [Комулайнен и др., 2006. С. 16]. Однако в исследованных точках в донных осадках р. Шуи этот показатель резко отличается от средних по Карелии.
Состав диатомовых комплексов заметно варьирует. Особенно четко прослеживаются изменения по местообитанию видов и экологической структуре. Среди основных доми-нантов можно выделить планктонные виды: рода Aulacoseira с вариациями, Melosira varians. Остальные планктонные -
Stephanodiscus sp., S. astraea, Cyclotella stelligera, C. kuetzingiana - в виде единичных створок спорадически появляются во всех образцах и играют лишь подчиненную роль. В группе донных главные доминанты - диатомовые двух родов: Navicula (N. cryptocephala и N. rhyncocephala) и Nitzschia. Среди последних из-за плохой сохранности створок преобладающие формы выделить не удалось. Остальные очень разнообразные донные формы Surirella sp., Pinnularia sp., Frustulia sp. и др. встречаются единично. В одной точке, расположенной ближе всего к устью, в качестве господствующей группы выступают виды обрастаний рода Fragilaria и др. Большинство обрастателей - Gomphonema, Surirella, Diatoma, Tabellaria flocculosa, T. fenestrata, Achnanthes, Cymbella, Eunotia, Gomphonema lanceolatum, Cymbella sp., Meridion circulare, Eunotia sp. и ряд донных видов Pinnularia, Neidium affine, Frustulia rhomboides - встречаются практически во всех образцах единично.
©
Таблица 2. Систематический список диатомовых водорослей в донных осадках р. Шуи
№ п/п Таксон Местообитание Галобность о. Биогеография 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
1 Achnanthes exiqua Grun. 0 и alkf к 2
2 A. exiqua v.heterovalvata Krasske Д и alkf к 1
3 A. gracillima Hustedt 0 и ind б 2
4 A. jentzshii(Grun.) Schulz. 0 и ind а 1
5 A. ianceoiata (Breb.) Grun. 0 и ind к 1 4 6
6 A. Ianceoiata var.elliptica Cl. 0 и ind а 1 1
7 A. Ianceoiata v.rostrata (Oestr.) Hust. 0 гл alkf к 3 1 1
8 A. levanderi Hust. 0 и 1
9 A. linearis (W. Sm.) Grun. 0 и ind б 1 2 1 1 1 3
10 A. minutissima Katz. 0 и ind б 1
11 A. minutissima var.cryptocephala Grunow 0 и ind а 1
12 A. obliqua (Greg.) Hustedt 0 и 1
13 A. oestrupii(A. Cl.) Hustedt 0 и ind а 1
14 A. peregalloi Brun & Heribaud 0 и ind б 1
15 A. rhyncocephala A. Cleve 0 и 1
16 A. sp 0 alkf 2 2 1 1 2 2 3 3 1
17 A. subatomoides (Hust.) L.-B. 0 и 1
18 A. suchlandtii Hustedt 0 Гб acf с 1 1
19 Amphora ovalis v.ovalis Katz. Д и alkf к 4 1 4 1 4 1 2 2 1 1
20 A. ovalis v.pediculus Katz. Д и alkf к 2
21 Anomoconeis brachysira (Breb.) Brcb. in Rabenh. Д Гб acf 1
22 Asterionella formosa Hassal П и ind к 2 1 3 2 1 1 1 1 4
23 Aulacoseira ambiqua (Grun.) 0. Mull. П и ind к 48 36 4 8 13 33 16 14 25 1 20 2 24 21 31
24 A. distans KDtz. П и acf а 48 73 27 4 9 23 77 69 70 76 23 17 43 15 4 49 3 20 38 23
25 A. granulatavar. angustissima (Grun.) 0. Mull. П и alkf к 10 9 3 3 5 10 15 19 5 11 13 14 2 12 12 45 27
26 A. granulata var.muzzanensis (Meist.) Sim. П и ind к 12
27 A. granulata Sim. П и alkf к 2 10 2 9 7 8 16 11 4 21 6 11 1 7 3 5 16 12 26 26
28 A. islandica 0. Mdl. П и ind а 4 1 1 5 6 3
29 A. islandica ssp.helvetica 0. Mull. П и ind а 1 4 1
30 A. islandica v.islandica (0. Mull.) Sim. П и ind а 9 4
31 A. italica KDtz. П и alkf к 3 14 1 4 8 44 21 8 26 3 26 10 8 18 20 2 2 1 6
32 A. italica\iar. valida (Grun.) Sim. П и ind а 3 2 2 5
33 A. lacustris (Grun.) Bethge П и acf а 2 4 2 2 3 2
34 A. muzzanensis (Meist.) Kramm П и ind к 6 24
35 Caloneis affine var.bereynica Д 1
36 C. bacillum Grun. Д и alkf б 1
№ п/п Таксон Местообитание Галобность о. Биогеография 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
37 С. clevei (Lagerst.) Cl. Д и alkf a 1
38 С. ventricosa (Ehren.) Meister Д и alkf 6 3 1 1
39 Cocconeis diminuta (Pant.) Scheshukova 0 и alkf 6 1
40 C. placentula Ehren. 0 и alkf 6 2 1 4 45 3 1 7 4 3 6 20 10 5 4 4 2 1
41 C. sp. Sippe Brockmann 0 1
42 Cyclotella comta Kntz. П и alkf к 10 3
43 C. kuetzingiana v.radiosa Frucke П гл ind 6 1
44 C. kuetzingiana var. schumaniana Grun. П гл ind 6 1 1 1 2 2 1
45 C. meneghingiana Kntz. П гл ind к 1 1
46 C. stelligera Cl. et Grun. П и alkf к 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1
47 Cymbella amphicephala NSg. ex Kntz. 0 и ind б 1 1
48 C. amphioxis Naegli 0 и ind б 1
49 C. angustata (W. Sm.) Cl. 0 и acf б 1
50 C. aspera (Ehren.) Cl. 0 и alkf а 1
51 C. cesaf//(Rabench.) Grun. 0 и ind к 1
52 C. cesatii var .capitata Krieger 0 и 1
53 C. cistula (Hemp.) Grun. 0 и alkf б 1 1
54 C. cuspidata Kntz. 0 и alkf б 2 1 1 1 2 1
55 C. gracilis (Rabench.) Cl. 0 и ind а 1 1 1 1 1 5
56 C. heufleriana 0 и 1
57 C.naviculiformis Auersw. 0 и ind б 1 2 1
58 C. sinuata Greg. 0 и ind б 2
59 C. tumida (Breb.) V. H. 0 и alkf б 1 1
60 C. turgida (W.) Greg. 0 и alkf к 1 2 1 1
61 C. ventricosa Kntz. 0 и ind к 1 1 1 1 1 1 4 1 1 2 1 2 1
62 Diatoma elongatum (Lyngb.) Agardch П гл alkf б 1
63 D. elongatum v.tenuis(Agardch) van Heurck П гл ind к 1
64 D. hiemalevar.mesodon (Ehr.) Grunow 0 Гб alkf а 1
65 Diploneis elliptica v.elliptica (Kntz.) Cl. Д гл alkf б 2 1 1
66 D. elliptica v.ladogensis Cl. Д и ind а 1
67 D. finnica(Ehren.) Cl. Д и ind а 1 3 1 1 5
68 D. marginestriata Hustedt Д и ind б 1 1
69 Epithemiazebra (Ehren.) Kntz. 0 и alkf к 1
70 E. zebra var.saxonica (Kntz.) Grun. 0 и alkf к 1 1 3
71 Eunotia bigibba Kntz. 0 Гб acf а 1
72 E. flexuosa (Breb.) Kntz. 0 и acf к 1
73 Eunotia formica Ehren. 0 M acf K 1
74 Eunotia gracilis (Ehren.) Rabenh. 0 M acf K 1 1 1
75 Eunotia curvata (Kurz.)Lagerst. 0 M ind K 1 2 1 2 3
76 Eunotia lunaris v.subarcuata (Naeg.) Grun. n m alkf K 1
77 Eunotia pectinales (Dillw.) Rabenh. 0 M acf K 1 1 1 1
78 Eunotia pectinales var. ventrales (Ehren.) Grun. 0 M acf K 1 1 1 1 1
79 Eunotia pectinales v.minor(Kntz.) Rabenh. 0 r6 acf K 1
80 Eunotia praerupta Ehren. 0 r6 acf 6 2 1 1 1 2
81 Eunotia robusta Rolfs. 0 M acf a 1 1 1 4 1 1 1 5 3
82 Eunotia robusta v.diadema (Ehren.) Rolfs. 0 M acf a 8 2
83 Eunotia septentrionalis Oestr. 0 M acf a 1
84 Eunotia sp. 0 M acf a 1
85 Eunotia tenella (Grun.) Hust. 0 r6 acf a 2 1 1 1
86 Eunotia veneris (Kntz.) De Toni 0 M acf a 1 2 1 2 2 1 5 4 1 1 1
87 Fragilaria alpestris Krasske 0 M alkf a 3 1 1 2
88 F bicapitata A. Meyer 0 r6 acf 6 4 1 7
89 F brevistriata Grun. 0 M alkf K 20 4 13 21 25 8 3 4 7 30 2 10 15
90 F capucina Desm. 0 M alkf K 2 30 1
91 F constricta Ehren. 0 M acf a 1
92 F construens (Ehrb.) Grun. 0 M alkf K 1 1
93 F construens v.binodis (Ehrb.) Grun. 0 M alkf K 2 5
94 F construens v.venter (Ehrb.) Hust. 0 M alkf K 3 14 30 10 4
95 F crotonensis Kitton n M alkf K 8 10 7 3 4 14 2 6 19 18 4 9 30
96 F fasciculata 0 2
97 F. intermedia Grun. 0 M alkf 6 2 13 1 6 1 3
98 F lapponica Grun. in Van Heurck 0 M ind a 6
99 F leptostauron (Ehr.) Hustedt 0 r6 alkf 6 1
100 Staurosirella pinnata (Ehr.) Will.&Round 0 m alkf 6 1
101 F rumpens (Kntz.) Carlson 0 2 2
102 F rumpens var.familiaris (Kntz.) A. Cl. 0 2
103 Frustulia rhomboides (Ehrb.) D.T. fl r6 acf a 2 5 6 3 3 3 3 3 2 7 3 3 1 3 4 6 19 10 3 8
104 Gomphonema acuminatum Ehren. 0 M ind 6 1 1 2 1
105 G. angustatum v.producta Grun. 0 M ind K 2 1 1
106 G. angustatum (Kntz.) Rabenh. 0 M alkf 6 2 1 6 4 3 1 1 2 1 7 1 10 2 4 2
107 G. angustatum v.pumilla 0 M 1
108 G. angustatum v.sarcofagus (Greg.) Grun. 0 M 1
109 G. angustatum v.angustatum (Kntz.) Raben. 0 M 12
110 G. bohemicum Reich, et Fricke 0 M ind 6 1
111 G. constrictum Ehren. 0 M ind 6 2 1 1 1 1 1 2
112 G. lanceolatum Ehren. 0 M alkf 6 1 1
113 G. olivaceum (Lyngbye) Kntz. 0 M alkf 6 2
114 G. parvulum (Kntz.) Grun. 0 M ind 6 1 1 2
115 G. sp. 0 M 3 1 1
116 Gyrosigmaacuminatum (Kntz.) Rabench. fl m alkf 6 1 1 1 5 1
117 Hantzschia amphioxis (Ehren.) Grun. fl M alkf K 1
№ п/п Таксон Местообитание Галобность I Q. Биогеография 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
118 Н. spectabilis (Ehren.) Hustedt Д М3 1
119 Melosira varians Agardh n гл alkf к 9 5 8 4 30 10 15 17 9 81 10 4 88 14 ## 32 57
120 Meridion circulare (Grev.) Agardh Д М3 alkf к 3 5 3 1 3 4 1 2
121 M. circulare var .constricta (Ralfs) van Heurck Д Гб alkf к 1
122 Navicula capitata (Ehren.) P.T. Cleve Д гл alkf 1 1
123 N. dementis Grun. Д и alkf б 1
124 N. cocconeiformis Greg, ex Grev. Д и ind а 1
125 N. cryptocephala Kntz. Д гл alkf б 4 1 24 18 18 4 1 1 5 3 9 8 93 6 49 4 12 77 11 2 12
126 N. veneta (Kntz.) Grun. Д гл ind к 2
127 N. cuspidata Kntz. Д гл alkf к 8 5
128 N. dicephala (Ehren.) W. Sm. Д и ind к 1 1 2 1 1 3
129 N. elongata Poretzky Д гл alkf б 1 2 1
130 N. exiqua (Greg.) 0. Mdler Д и alkf к 1 1 1 1 1
131 N. gracilis Ehren. Д гл alkf б 1
132 N. graciloides A. Mayer. Д и ind б 5
133 N. gregaria (или semiaptura) Donkin Д М3 alkf 1 12 2 1
134 N. grimmei Krasske Д 2
135 N. halophila (Grun.) Cl. Д М3 alkf б 1 2 1
136 N. lanceolata (Ag.) Kntz. Д и alkf а 1 1
137 N. meniscus Schumann Д М3 alkf 1 1 1 1 1
138 N. menisculus Schumann Д гл alkf б 3
139 N. mutica Kntz. Д М3 alkf к 1
140 N. notanda Pantocsek. Д alkf 1
141 N. oblonga Kntz. Д гл alkf к 2
142 N. peregrina (Ehren.) Kntz. Д М3 alkf к 1 7 1
143 N. placentula f.rostrata A. Mayer Д и alkf б 1 4 2 1 1
144 N. placentula чаг .placentula (Grun.) Д и alkf к 2
145 N. pseudoscutiformis Hust. Д и alkf а 1
146 Sellaphora pupula (Kntz.) Meresch. Д гл ind к 1
147 N. pupula v.rectangularis (Greg.) Grun. Д гл ind к 3 1 1 1 7 3 1
148 N. radiosa v.tenella (Breb.) Grun. Д и ind б 1 1 1 2 5 4 5 28 18 1
149 N. radiosa Kntz. Д и ind б 11 2 1 1 1 5 1 7 5 2 3 3 3
150 N. rhyncocephala Kntz. Д гл alkf к 8 6 5 3 10 13 1 1 8 4 6 6 2 17 8 27 3 3 13 10 1
151 N. salinarum Grunow Д гл alkf б 5
152 N. scutelloides\N. Smith Д и alkf б 1 1 1
153 N. scutiformis Grunow Д ind 1
154 N. sp fl 1 4 4 2 1
155 N. subtilissima Cleve fl act K 1
156 N. ventralis Krasske fl M a 6
157 N. viridula Kntz. fl m alkf K 18 3 8 10 3
158 N. viridula f.capitata Mayer fl M alkf K 14 16 1 1 2
159 N. vulpina Kntz. fl M alkf 6 1 1
160 Neidium affine (Ehren.) Cl. fl M acf 6 1 2 1 1 3 1
161 N. ampliatum (Ehrenb.) Kramm. fl r6 ind 6 1
162 N. dubium (Ehren.) Cl. fl M alkf a 1 1 1
163 Nitzschia acicularis (K tz.) W. Sm. fl M alkf K 1
164 N. acidoclinata Lange-Bertalot fl M alkf K 1 5 5 1
165 N. acula Hantzsch fl alkf 1 1 3
166 N. alandica fl M alkf K 2
167 N. angustata (W. Sm.) Grun. fl M ind K 1
168 N. bacillariaformis fl 1
169 N. bryophila Hustedt fl a 1 3 1 6 1 1 1
170 N. dissipata (Kntz.) Grun. fl m alkf K 2 1 1
171 N. distans Greg. fl m 3
172 N. fasciculata Grunow fl M3 2 4
173 N. frigida Grunow fl M 1 2
174 N. fruticosa Hustedt fl 2
175 N. gracilis Hantzsch fl M alkf K 3 9 2 8 4 4 1 8 1 4 5 11 1
176 N. gutlery fl 1
177 N. heufleriana Grunow fl m alkf 6 1 1 1 7 6
178 N. ignorata Krasske fl M3 3
179 N. intermedia Hantzsch fl M alkf K 1 2 2 3 7
180 N. kuetzingiana Hilse n M alkf K 2
181 N. lanceolata Grun. fl 1 2
182 N. linearis\N. Smith fl m alkf K 2 1 12 4 5 10
183 N. linearisMar.tenuis (Ag.)W. Sm. fl r6 alkf K 1
184 N. macilenta Greg. fl M3 K 1 2
185 N. palea (Kntz.) W. Sm. n M ind K 2 10 5 2 1 1 8 4 2 1
186 N. paleacea Grunow fl M alkf 6 9 6 1 1
187 N. perminuta Grunow fl alkf 2
188 N. plana W. Smith fl 1
189 N. pura Hustedt fl a 1 1
190 Nitzschia pusilla Grun. emend. Lange-Bert. fl 1
191 N. recta Hantzsch fl M alkf 6 1
192 N. scalaris (Ehrb.) W. Sm. fl m 1 2 2 1
193 N. sigmoidea (Ehrb.)W. Sm. fl M alkf K 8 2 8 4 4
194 N. sociabilis Hustedt fl alkf 2
195 N. sp. Grun. fl 8 2 3 1 4 8 1 3 7 5 5 1 1 16 6 7 3 6 14 6 7
196 N. sublinearis Hustedt fl M3 ind 6 4 7
197 N. tenuis W. Smith fl 1 2
198 N. terrestris (Petersen) Hustedt fl 1
№ п/п Таксон Местообитание Галобность I Q. Биогеография 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
199 N. tryblionella Hantzsch Д гл alkf 6 1
200 N. vermicularis (Kntz.) Grun. Д и alkf к 1 3 38 2
201 Opephora martyi Herib. 0 и alkf б 1
202 Pinnularia appendiculata (Ag.) Cleve Д и ind a 1
203 P. borealis Ehren. Д и ind a 1 1
204 P. brauniifGrun.) Cl. Д Гб ind a 1
205 P. dactylus Ehren. Д и acf 6 1
206 P. gibba v.subundulata Mayer, Hustedt Д и acf 6 1
207 P. gibba v.parva (Ehren.) Grun. Д и ind 6 1 1 2 5 2
208 P. gibba v.mesogongila (Ehren.) Hust. Д Гб ind 6 1
209 P. gibba v.gibba Ehren. Д и acf 6 3 1 2 1 7 1 1 2 3 1 4 1 3 2 1 3
210 P. hemiptera (Kntz.) Rabench. Д и acf 6 2 1
211 P. hemiptera var.inconstans (May.) Hustedt Д и 1
212 P. interrupted. Sm. Д и acf 6 1 1 1 3 2
213 P. interrupta v.minor Д и ind 6 1
214 P. krokii (Grun.) Cleve Д гл к 1
215 P. macilenta (Ehren.) Д Гб acf к 1
216 P. major(Kntz.) Cl. Д и ind б 1 1 2 1
217 P. mesolepta f.minor Ehren. Д Гб 1
218 P. microstauron (Ehren.) Cl. Д и ind б 1 1 1 1 1 1 2 1
219 P. microstauron v.brebissonii(Ehren.) Cl. Д и ind б 1
220 P. nobilis (Ehren.) Ehren. Д Гб acf к 1
221 P. nodosa (Ehren.) W. Sm. Д и ind а 1
222 P. polyonca (Breb.) Cleve Д acf а 1
223 P. semicruciata (A.S.) A. Cleve Д и ind а 1
224 P. sp Ehrenb. Д Гб 2 2 3 4 2 3 1
225 P. viridis (Nitzsch.) Ehren. Д и acf б 1 2 1 1
226 P. viridis v.sudetica (Hilse.) Hust. Д и acf а 1
227 Surirella acus Д 4
228 S. angusta Kntz. Д и alkf б 1 1 1 1 4
229 S. angustata Kntz. Д и alkf к 1 1
230 S. biseriata Brebisson Д и alkf к 3 3 3
231 S. biseriata v.constricta Grun. Д и ind к 1
232 S. brebissonii Д 24
233 S. capronii Brebisson Д и ind к 1 1
234 S. dydima Kntz. Д М3 1 1
235 S. dydima var.minor Skv. Д гл ind 6 2
236 S. elegans Ehrenberg Д и ind 6 1
237 S. gracilis (W. Sm.) Grunow Д и ind 6 1 1 2 1
238 S. hoeflery Hustedt Д 1
239 S. linearis W. Smith Д и ind 6 2 1 2 3
240 S. linearis v.constricta (Ehr.) Grun. Д и ind к 1
241 S. ovata v.ovata Kntz. Д и alkf 6 3 1
242 S. ovata \iar.pinnata (W. Sm.) Hust. Д и alkf 1 1
243 S. ouphora Д 1
244 S. robusta Ehrenberg Д Гб ind к 1 1 1 2 2
245 S. robusta v.splendida (Ehr.) v. Heurck Д и ind б 9 1 1 1
246 S. sp. Д 1 1 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 1 1
247 S. subsalsa W. Smith Д гл 1
248 S. tenera Greg. Д и alkf 1
249 S. tenera v. nervosa A. Schmidt Д и alkf 1
250 S. ulna Д 2
251 S. обл. Turp. Д 1
252 Stauroneisanseps (Ehren.) Д и acf к 1 1 1
253 S. anseps f.linearis (Ehren.) Cl. Д и ind б 1 1 1 3 1
254 S. javanica (Grun.) Cl. Д acf к 1
255 S. kriegeri(Krieg.) Patrick Д и ind к 1
256 S. phoenicentiron Ehren. Д и ind к 5 1
257 S. smithi Grun. Д и alkf к 1
258 S. sp. Д и 1
259 Stenopterobia intermedia Lewis. Д гл acf б 2 1 2
260 Stephanodiscusastraea (Ehr.) Grun. П ind к 1 1 2 1
261 S. astraea v.intermedius (Ehr.) Grun. П и ind б 1 2 1 1 1
262 S. hantzschii Grunow П и alkf к 1 2
263 Synedra acus Kntz. П и alkf к 2 1
264 S. acus маг.radians (Kntz.) Hustedt 0 и alkf к 2 4
265 S. montana Krasske 0 2
266 S. папа Meister 0 3
267 S. pulchella (Ralfs) Kutz. Д 1
268 S. sp. 0 гл 1 4 1 2 4
269 S. ulna (Nitzsch.) Grun. 0 и alkf к 1 2 1 7 2 1 2 2 22 1
270 S. ulna v.danica (Kntz.) Grun. П и alkf к 2
271 Tabellaria fenestrata (Lyngb.) Kntz. П Гб acf б 6 13 4 2 2 4 7 23 12 20 2 8 15 1 6 13 2 7 12 10 5
272 T. flocculosa (Roth.) Kntz. 0 Гб acf б 2 14 6 16 3 15 11 11 9 9 3 6 1 6 5 1 3 3 13
273 Tetracyclus lacustris Ralfs. 0 и acf а 1
Итого га со см ю см а> га см ю см а> см см о ю см га см а> см о ю см га см CD СМ СМ о ю см см см ю см га см см о ю см см ю см со ю см о ю см см со см
Примечание, п - планктон, о - обрастатели, д - донные; мз - мезогалобы, гл - галофилы, гб - галофобы, и - индифференты; ind - индифференты, alkf - алкалифилы, acf - ацидофилы; а - арктоальпийские, б - бореальные, к - космополитные.
Местообитание видов
■ Планктон □ Донные в Обрастатели
Галобность
□ Мезогалобы ■ Галофилы
□ Индиффе ре нты □ Г алофобы
Биогеография видов
■ арктоальпийские □ бореальные
Кислотность среды
□ Алкалифилы □ Индифференты
□ Ацидофилы
Рис. 5. Эколого-географические характеристики диатомовых комплексов в донных осадках р. Шуи
В структуре видов по типу местообитания наблюдаются следующие изменения. В точках наблюдений 22-18 преобладает в количественном отношении сообщество планктонных видов, составляя 60-80 % от общего состава флоры (рис. 5). Однако внутри планктонной группы видов вниз по профилю реки изменяется состав доминантов. Вначале (т. н. 22) доминируют виды рода Aulacoseira, которые затем постепенно вытесняются видом Melosira varians, достигающим более 40 % от общего состава в т. н. 18. Кроме того, вниз по течению среди Aulacoseira наблюдаются заметные
смены ассоциаций: A. distans, A. italica, A. ambigua, A. granulata сменяются A. granulata уаг. angustissima.
Некоторая перестройка происходит и в структуре донной группы: расширяется разнообразие Navicula и Nitzschia, возрастает их численность, среди них появляются отдельные мезогалобы. В т. н. 17 и 16 происходит существенное снижение общего содержания планктонных форм с 80 до 65 %, среди которых более значимую роль начинает играть Melosira varians, превосходя 42 % в общем составе флоры. В т. н. 16 последние полностью вытесняют род
0
Aulacoseira до единичных экземпляров, представленных видом A. granulata уаг. angustissima.
В группе содоминантов, которыми являются донные Navicula и Nitzschia, расширяется разнообразие и численность, а среди обрастате-лей появляются индикаторы эвтрофирования и загрязнения Fragilaria crotonensis. В т. н. 14 и 15 планктонные практически выпадают из сообщества, среди них обнаружены только единичные створки двух видов: Aulacoseira distans и A. italica, а Melosira varians полностью отсутствует. Главенствуют донные виды родов Navicula (9 видов) с доминантом Navicula cryptocephala и Nitzschia эр. Кроме этого, несколько повышено содержание обрастателей Fragilaria crotonensis. Следует заметить, что преобладающие донные формы относятся к галофилам и алкалифилам, появляется мезо-галоб Navicula peregrina, а также не выявленные прежде N. salinarum, N. gregaria, N. viridula.
На участке с 13-й по 6-ю т. н. вновь господствует планктонное сообщество (75-50 %). Но именно в этих точках исследования отмечаются существенные и резкие изменения состава диатомовых в группе планктонных, которые связаны, вероятно, как с природными, так и с наложенными на них антропогенными факторами, отмечается увеличение видового разнообразия рода Aulacoseira. Кроме этого, здесь же заметно (до 8 %) возрастает доля Cocconeis placentula. А ближе к устью в т. н. 5 снова доминируют донные формы родов Navicula и Nitzschia, планктонные Aulacoseira составляют около 20 %, а Melosira varians не превышает
2 %. Это может быть связано как с обмелением русла, так и с антропогенным влиянием. Далее, в т. н. 2 и 1, господство донных сменяется главенствующей ролью довольно разнообразных планктонных видов рода Aulacoseira (до 75 %), а содержание Melosira varians остается прежним (около 2 %). В т. н. 3 количество планктонных и донных практически одинаково.
В самой близкой к устью реки т. н. 4 происходит полная перестройка в структуре комплекса: планктонное сообщество сменяется доминированием форм обрастаний и донных видов, что указывает на их развитие в мелководной зоне. Среди обрастателей вновь появляется галофил Cocconeis placentula, достигающий около 18 % от общего состава флоры, многочисленны и разнообразны Fragilaria (11 видов) - 24 %, появляются новые виды родов Achnanthes, Gomphonema, Cymbella, Eunotia. В донной группе постоянно присутствуют Navicula и Nitzschia.
Наиболее значимые отличия по точкам исследования отмечаются в структуре видов по галоб-ности. Наибольшая доля галофилов (50-70 %)
характерна для участка от 20-й до 12-й точки со снижением их содержания до 10 % в т. н. 22, 21, 17, 13, 10 (Киндасово, Площадка, Кузьминское, Чална). Далее, начиная с т. н. 11, доля галофилов снижается до 30 %, в небольших количествах присутствуют мезогалобы. В значительной мере это связано с тем, что на данном участке русла усиливаются процессы подкисления среды.
Линейный корреляционный анализ, проведенный между содержанием химических элементов в пробе и данными диатомового анализа, выявил некоторые значимые связи. Так, разнообразие видов снижается с ростом содержания в донных осадках Мп и Аэ (г = -0,45, при гкрит= 0,42), количество галофильных видов возрастает с увеличением Мп (г = -0,44). При увеличении содержания элементов 1 и 2 классов опасности (СЬ, Эп, Си) возрастает количество створок Cocconeis placentula (г = 0,42-0,60), следовательно, данный вид может быть индикатором загрязнения этими элементами. При увеличении содержания Аэ (элемента 1 класса опасности) в количественном отношении возрастает доля Melosira varians, возможно, наиболее устойчивого к загрязнению данным элементом.
Выводы
На отдельных участках р. Шуи наблюдается увеличение численности Melosira varians, Cocconeis placentula, Navicula cryptocephala и N. rhyncocephala, N. viridula, а также появление Rhoicosphenia curvata, Diatoma vulgare, Gomphonema parvulum, Epithemia sorex и ряда других галофильных и алкалифильных видов, что указывает на эвтрофирование под влиянием как естественных условий, так и антропогенных факторов, в том числе связанных с привносом в реку различных химических элементов (СЬ, Эп, Си).
Повышенное содержание Мп, Ва, Со, Аэ наблюдается в донных отложениях в изгибе меандры реки Шуи (т. н. 20, 21, 6), следовательно, можно предположить, что их накопление зависит от природных факторов, связанных с механизмом выноса и переотложения материала. Однако повышенное содержание Си, 7п, СЬ, Эп, РЬ, и вблизи населенных пунктов, автомобильных и ж/д мостов, мест отдыха и дачных поселков, в самой близкой к устью точке можно отнести к влиянию антропогенных факторов.
Откликом диатомовых на загрязнение является выпадение из сообществ или значительное сокращение численности и разнообразия чувствительных к загрязнению представителей родов Aulacoseira, главным образом ацидофилов
A. distans, A. lyrata, вытеснение Aulacoseira
0
дгапи!аа его формой А. дгапи!аа уаг. апдизТ1зв1та, единичное присутствие эпифитов СутЬе!!а, Ас1ппап^ев, Еипо^а, ТаЬе!!апа и замещение их толерантными видами из родов й'аота, Ы1&всЫа, 0отр1попета, РгадИапа, Ыау1си!а, в частности ЫаусиЬ сгурЮсерПа!а и N. гЬупсосерЬа!а, N. у1г1ди!а. Увеличение разнообразия видов из родов Nitzвchia и №уюи!а в точках с повышенными концентрациями цинка по сравнению с природными водами также указывает на загрязнение.
Накопление различных химических элементов (Мп, Ва, Со, Дэ) в донных осадках происходит в заводях, на плесах и в меандрах, при этом в основном русле, особенно на порогах, несмотря на наличие свалок на берегу, заметных изменений в составе диатомовых комплексов не наблюдается.
Литература
Баринова С. С., Медведева Л. А., Анисимова О. В. Биоразнообразие водорослей - индикаторов окружающей среды. Тель-Авив: Р1Ше8Б1ис1ю, 2006. 498 с.
Войткевич Г. В., Кокин А. В., Мирошников А. Е. и др. Справочник по геохимии. М.: Недра, 1990. 480 с.
Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06. 2.1.7. Почва, очистка населенных мест, отходы производства и потребления, санитарная охрана почвы. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве / Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека. М., 2006. 15 с.
ГОСТ 17.4.1.02-83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения / Стандартинформ. М., 2008. 4 с.
Давыдова Н. Н. Диатомовые водоросли - индикаторы природных условий водоемов в голоцене. Л.: Наука, 1985. 243 с.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Шелехова Татьяна Станиславовна
старший научный сотрудник, к. г. н.
Институт геологии Карельского научного центра РАН ул. Пушкинская, 11, Петрозаводск, Республика Карелия, Россия, 185910
эл. почта: [email protected] тел.: (8142) 782753, 89114324205
Крутских Наталья Владимировна
старший научный сотрудник, к. г. н.
Институт геологии Карельского научного центра РАН
ул. Пушкинская, 11, Петрозаводск, Республика Карелия,
Россия, 185910
эл. почта: [email protected]
тел.: (8142) 782753, 89062090608
Диатомовые водоросли. Определитель пресноводных водорослей СССР. Вып. 4. М., 1951. 619 с.
Диатомовый анализ. Определитель ископаемых и современных диатомовых водорослей. Л., 1949. Кн. 2. 288 с.; 1950. Кн. 3. 399 с.
Изучение водных объектов и природно-территориальных комплексов Карелии. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. С. 49.
Комулайнен С. Ф., Чекрыжева Т. А., Вислянская И. Г. Альгофлора озер и рек Карелии. Таксономический состав и экология. Петрозаводск, КНЦ РАН, 2006. 81 с.
Лосева Э. И. Атлас пресноводных плейстоценовых диатомей европейского северо-востока. СПб.: Наука, 2000. 211 с.
Ресурсы поверхностных вод СССР. Том 2. Карелия и Северо-Запад. Часть 1 / Под ред. В. Е. Водогрецкого. Л.: Гидрометеоиздат, 1972 г. 528 с.
Рыбаков Д. С., Крутских Н. В., Лазарева О. В., Слу-ковский З. И., Кричевцова М. В. Оценка состояния природно-техногенных геосистем в пределах города Петрозаводска и прилегающих территорий // Г еоло-гия Карелии от архея до наших дней: материалы докладов Всероссийской конференции. Петрозаводск: ИГ КарНЦ РАН, 2011. С. 213-218.
Экологические функции литосферы / Под ред.
В. Т. Трофимова. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. 432 с.
Янин Е. П. Техногенные илы в реках Московской области (геохимические особенности и экологическая оценка). М.: ИМГРЭ, 2004. 94 с.
Krammer K., Lange-Bertalot H. Bacillariophi-ceae.1.Teil: Naviculaceae // SQIWasserflora von
Mittelflora, Bd 2/1 / Veb Gustav Fischer Verlag, Jena, 1986. 876 p.
Molder, K., Tynni, R. Uber Finnlands rezente und subfossile Diatomeen. I-VII // Bull. Geol. Soc. Finlan, 1967-73: d39: 199-217 (1967); 40: 151-170 (1968); 41: 235-251 (1969); 42: 129-144 (1970); 43: 203-220 (1971); 44: 141-149(1972); 45: 159-179 (1973).
Tynni R., 1975-1980. Uber Finnlands rezente und subfossile Diatomeen VIII-XI. Geol. Surv. Finland Bull. 274: 1-55 (1975); 284: 1-37 (1976); 296: 1-55 (1978); 312: 1-93 (1980).
Shelekhova, Tatyana
Institute of Geology, Karelian Research Centre, Russian Academy of Sciences 11 Pushkinskaya St., 185910 Petrozavodsk, Karelia, Russia
e-mail: [email protected] tel.: (8142) 782753, 89114324205
Krutskikh, Natalya
Institute of Geology, Karelian Research Centre,
Russian Academy of Sciences
11 Pushkinskaya St., 185910 Petrozavodsk,
Karelia, Russia
e-mail: [email protected]
tel.: (8142) 782753, 89062090608
