CC BY
133
УДК 574.633(282.242.413.5) + 571.583(281:581
ХАРАКТЕРИСТИКА САПРОБНОСТИ МЕЛКОВОДИИ И ПЕЛАГИАЛИ ВОЛЖСКОГО ПЛЁСА РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА ПО ФИТОПЛАНКТОНУ
Е-таіІ: solo@ibiw.uaroslavl.ru. korneva@ibiw.uaroslavl.ru
По результатам исследования фитопланктона в 1997 г. даётся сравнительная характеристика сапробности разнотипных мелководных и глубоководного участков Волжского плёса Рыбинского водохранилища.
Ключевые слова: фитопланктон, сапробность, Волжский плёс
Рыбинского
водохранилища.
Введение
Сапробиотический подход в оценке качества вод в России, Австрии, Чешской республике и Германии существует уже более 100 лет. В настоящее время делаются попытки совместить его с методологией европейской оценки экологического состояния водных объектов, принятой рамочной директивой ЕС [1]. Оценка сапробности вод открытой части Рыбинского водохранилища проводилась с 1950-х до 2005 г. [2]. До сих пор без достаточного внимания в этом отношении остается прибрежное мелководье водоёма. Сапробная характеристика различных прибрежных участков водохранилища по индикаторным видам фитопланктона была представлена лишь по летним данным 1989 г.[з].
Качество воды в прибрежной зоне формируется под влиянием водосбора и открытой части водохранилища. Участвуя в трансформации органических и минеральных веществ, поступающих с водосбора, водоросли выполняют основную функцию в самоочищении их вод, способствуя устойчивости водных экосистем. Цель работы - сравнительная характеристика са- пробности и оценка качества воды по индикаторным видам фитопланктона прибрежных мелководий разного типа и пелагиали Волжского плёса Рыбинского водохранилища.
Рыбинское - второе по размерам (4550 км2) в каскаде волжских водохранилищ, относится к категории мелководных (средняя глубина 5.6 м), мезогумозных (средняя цветность ~ 60 град.), среднеминерализованных (средняя сумма ионов 170 мг/л) водоемов мезотрофно- этрофного типа [4]. Волжский плёс - один из речных участков водохранилища общей площадью 550 км2. Мелководная зона плёса до изобаты 4 м занимает до 53% от его площади при НПУ [5].
Для анализа использованы данные, собранные с недельным интервалом в июне - октябре 1997 г. на 7 станциях (рис. 1). Участок прибрежья, где располагались станции 1-3, характеризовался как защищённое мелководье и был отделен от открытой части водохранилища Хохотским островом. Станции 4-6 находились в открытом прибрежье, глубоководная ст. 7 - в открытой части водохранилища, на бывшем русле р. Волги. Глубина водной толщи на станциях защищённого мелководья изменялась от 0.4 до 2.8 м, открытого - от 0.5 до 5.5 м, глубоководного участка - от 10.5 до 13.0 м [6]. Пробы на мелководье отбирали утяжелённым ведром путем его протаскивания через всю толщу воды, на глубоководной станции - батометром Рутт- нера с каждого 0.5-метрового горизонта от поверхности до дна, которые затем смешивали в равных объёмах воды.
Фитопланктон концентрировали путем прямой фильтрации при слабом давлении поочередно через мембранные фильтры с диаметром пор 3-5 мкм, а затем - 1.2-1.5 мкм и фиксировали раствором Люголя с добавлением формалина и ледяной уксусной кислоты. Клетки водорослей учитывали в счётной камере «Учинская» объёмом 0.02 мл, биомассу определяли счётно- объёмным методом [7]. Оценку сапробности проводили с помощью индекса Пантле-Букка [8] в модификации Сладечека [9], рассчитанного как по численности №), так и по биомассе фито
Материал и методы исследования
планктона @в), оценку качества воды - по шкале, предложенной в [10]. Для оценки индикаторной значимости отдельных видов использовали списки Вегла [и].
Рис. 1. Схема расположения станций в прибрежье Рыбинского водохранилища.
1-7 - номера станций
Результаты и их обсуждение
Из зарегистрированных в составе фитопланктона 382 таксонов рангом ниже рода [6] выявлено 187 видов - индикаторов сапробности (табл. 1). Наибольшее их число отмечено в защищенном мелководье - 160, затем оно постепенно снижалось по мере приближения к открытой части водоема: 135 и 88. Основная часть индикаторных видов представлена зелёными водорослями (Chlorophyta) - 96 таксонов рангом ниже рода, число которых также убывало в этом же направлении: 61-72 на защищённом, 49-58 - на открытом мелководье и 44 - в пелагиали водохранилища. Аналогично изменялось и количество видов эвгленовых водорослей (Euglenophyta): 12-19, 1-4 и 1 соответственно. Среди остальных таксономических групп водорослей (синезелёных - Таблица 1 Cyanophyta, жёлтозелёных Таксономический состав видов индикаторов фитопланктона - Xanthophyta, криптофи- на разнотипных участках Волжского плёса Рыбинского товых - Cryptophyta и ди-
одохранилища в 1
нофитовых - Dinophyta)
число индикаторных видов на различных участках слабо варьировало. Однако относительный вклад диатомовых
(BacШariophyta) в таксономический состав видов индикаторов увеличивался от прибрежья к открытой
А 23%).
части водоёма (13% А 17
Отдел Участок водохранилища Всего
Защищённое мелководье Открытое мелководье Глубоководный участок
СуапорИу!а 15 17 10 19
СИг}«орКу1а 9 9 8 11
ВаеШапорИуа 21 23 20 24
ХапШорИул 6 2 0 6
СгурЬэрИуа 6 5 3 6
Dinophyta 3 2 2 3
Е^1епорИу1а 22 5 1 22
Ch1orophyta 78 72 44 96
Всего 160 135 88 187
Большинство видов было представлено р-мезосапробами (всего 104 таксона) и олиго-р-мезосапробами (43 таксона, табл. 2). Их относительное число на исследуемых участках изменялось в узких пределах от 53 % до 62 % и 21-25 % соответственно. Суммарное максимальное богатство представителей этих двух индикаторных групп водорослей наблюдалось на участке защищённого мелководья, а минимальное - на глубоководном.
Таблица 2
Распределение числа (п) индикаторных видов водорослей на разнот ипных участках Волжского плёса Рыбинского водохранилища по зонам сапробности в 1997 г.
Отдел Участок водохранилища Всего
Защищённое мелководье Открытое мелководье Глубоководный участок
n % n % n % n %
o 11 7 9 7 7 В 17 9
o-m 2 1 2 1 1 1 2 1
o-p З5 22 ЗО 22 2О 2З 4З 2З
p 94 59 7В 5В 51 5В 1О4 56
%-р 1 1 l 1 О О 1 1
р-а 9 6 6 4 З З 1О 5
а 6 4 В 6 5 6 В 4
а-р 2 1 1 1 1 1 2 1
Всего 160 1З5 ВВ 1В7
Примечание: % - ксеносапробная, о - олигосапробная, р - р-мезосапробная, а - а-мезосапробная, р - по- лисапробная
зоны.
Число таксонов, характеризующих условия более низкой (о, о—т) и более высокой степени органического загрязнения (р-а, а, а-р), различалось по участкам незначительно.
Виды-индикаторы сапробности составляли 45±2% от общей численности и 66±2% от общей биомассы фитопланктона. Как и по видовому богатству, так и по количественным показателям превалировали р-мезосапробы (60±3% от численности и 37±2% от биомассы индикаторных видов) и олиго-р-мезосапробы (23±2% и 28±2% соответственно).
Средняя относительная численность р-мезосапробов увеличивалась в направлении от защищённого мелководья к открытому прибрежью и русловой станции 56±5% а 6i±4% а 6з±8% соответственно (табл. 3). Их относительная биомасса напротив снижалась на глубоководном участке (42± % а 35±4% а 31±6%).
Таблица 3
Относительная численность и биомасса (%) видов-индикаторов фитопланктона на разнотипных участках
Волжского плёса Рыбинского водохранилища в 1997 г.
Сапробность Защищённое мелководье Открытое мелководье Глубоководный участок
N в N в N в
о 4±1 1О±1 1±О 6±1 1±1 7±2
о-в 2В±З 27±З 22±З 29±4 1б±5 25±В
в 5б±5 42±2 6l±4 З5±4 6З±В З1±6
в-а 4±1 1О±2 5±1 1З±2 4±1 2О±6
а 9±З 1О±2 12±2 1б±2 15±5 1В±4
Примечание. N - численность, В - биомасса.
Относительный вклад а-мезосапробов и а-р-мезосапробов постепенно увеличивался к открытому мелководью и глубоководному участку водохранилища, а олигосапробов и олиго-р-мезосапробов вод - снижался.
В период исследований уровень сапробности варьировал от значений характерных для олиго-р-мезосапробной зоны до величин нижней границы в-а-мезосапробной зоны (Sn = 1.73-2.42, Sb = 1.6-2.51). На станциях защищённого прибрежья (рис. 2) наиболее высокие индексы сапробности отмечались в весенний период: Sn = 2.09-2.25 и Sb = 2.04-2.36. В это время в альгоценозах доминировал а-р-мезосапроб диатомея Stephanodiscus hantzschii Grun. [6]. На спаде развития весеннего комплекса водорослей, сопровождающегося структурной перестройкой фитопланктона (лидировали диатомовые: олиго-р-мезосапробы Diatoma tenuis Ag. и золотистые: Dinobryon divergens Jmhof, олигосапроб - D. sociale Ehr.), в результате процессов самоочищения наблюдалось снижение сапробности к началу июля (Sn.= 1.78 до 1.91, Sb = 1.67 до 1.81). Затем постепенное увеличение индексов сапробности отмечали от первой декады ию
ля к третьей (Sn = 2.02-2.09 и Sb = 1.88-2.00). На ст. 1 развивался р-мезосапроб Ulothrix subtillisima Rabenh. (зелёные), который входил в состав ведущего комплекса на этом участке в течение всего месяца совместно с олиго-р-мезосапробом Fragilaria crotonensis Kitt. (диатомовые) и р-мезосапробом Pediastrum duplex Meyen (зелёные). В отличие от ст. 1, на ст. 2 и ст. 3 доминировали р-мезосапробы Aulacosira granulata (Ehr.) Sim. (диатомовые), Pediastrum bo- ryanum (Turp.) Menegh. var. boryanum (ст. 2), Pandorina morum (O. F. Mull.) Bory (зелёные) и олиго-р-мезосапроб Asterionella formosa Hass. (ст. 3). Из-за снижения уровня воды в водохранилище отбор проб на станциях защищённого мелководья не производился с конца июля до третьей декады августа. С возобновлением исследований уровень сапробности варьировал в пределах: Sn = 1.92-2.14, Sb = 1.952.03. При этом на всех участках в составе фитопланктона преимущественно развивался а-мезосапроб Cyclotella meneghiniana Kutz. (диатомовые). Кроме него на ст. 1 лидировали: из десмидиевых водорослей р-мезосапробы Closteriummoniliferum (Bory) Ehr. и Cosmarium obtusatum Scmidle, а на ст. 2, 3: из эвгленовых олиго-р-мезосапробы Trachelomonas planctonica Swir. и T. volvocina Ehr.. В сентябре при незначительном колебании уровня сапробности лидировали
Cyclotella meneghiniana, Stephanodiscus hantzschii, Trachelo- monas volvocina и T. planctonica.
Ha станциях открытого прибрежья и глубоководной части водоёма прослеживалось несколько подъёмов уровня сапробности до верхней границы р-мезосапробной зоны (рис 3). В весенний период индексы сапробности изменялись в пределах Sn = 2.07-2.24 и Sb = 1.942.18 при преимущественном развитии диатомовых водорослей Stephanodiscus hantzschii и Diatoma tenuis.
Рис. 2. Сезонная динамика сапробности на различных станциях защищённого мелководья Волжского плёса Рыбинского водохранилища в 1997 г. Обозначения: I - ст. 1, II - ст. 2, III - 3; а - SN, б - Sв.
Рис. 3. Сезонная динамика сапробности на различных участках открытого мелководья и глубоководной части Волжского плёса Рыбинского водохранилища в 1997 г. Обозначения: IV - ст. 4, V - ст. 5, VI - ст. 6, VII - ст. 7; а, б - то же, что и на рис. 2.
Последующее понижение сапробности (Sn = 1.79-1.88 иsв = 1.67-1.82 соответственно), как и на участках защищённого прибрежья, отмечали в начале июля. Но в отличие от них в открытом прибрежье и на русловом участке доминировала Asterionella formosa. В конце июля - начале августа отмечали второе увеличение индексов сапробности (Sn = 2.09-2.38, Sb = 1.95-2.31). В составе фитопланктона ведущее положение занимали диатомовые Stephanodiscus hantzschii и Aulacoseira granulata в сопровождении зелёных водорослей из рода Pediastrum и из синезёле- ных р-мезосапроба Microcystis aeruginosa (Kutz.) Kutz.. Максимальные значения индекса са-
пробности были зарегистрированы в конце августа (Sn = 2.16-2.42, Sb = 2.36-2.51) при доминировании Cyclotella meneghiniana и Stephanodiscus hantzschii. Последний вид продолжал активно вегетировать наряду с синезелёными водорослями Microcystis aeruginosa и Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs. и в сентябре. К октябрю уровень сапробности снижался: Sn = 1.90-2.14, SB. = 1.91-2.05.
В целом в 1997 г. изменение сапробности на разнотипных участках Волжского плёса (Sn = 1.73-2.42, Sb = 1.67-2.51) соответствовало диапазону их варьирования в пределах о-р- мезосапробной -р-а-мезосапробной зон. При этом степень корреляции между Sn и Sb на открытом прибрежье и глубоководном участке была наиболее высокой (г = 0.8) и снижалась в защищённом прибрежье (г = 0.6).
Средние по станциям Sn и Sb различались незначительно (табл. 4). Достоверное различие по критерию Стьюдента (t) получено только между Sn для ст. 3 и 4-6 (t = 2.20-2.30, n = 23, р = 0.05), а также ст. 3 и 7 (t = 3.18, n = 23, р = 0.05).
Средние по участкам величины увеличивались в направлении от защищённого мелководья к открытому прибрежью, достигая наибольших значений в глубоководной части водоёма (Sn = 1.98 ± 0.02 А 2.04 ± 0.02 А 2.10 ± 0.04 и Sb = 1.96 ± 0.03 А 2.03 ± 0.03 а 2.09 ± 0.06), и характеризуют их как р-мезосапробные.
Качество воды исследуемых участков в соответствии с экологосанитарными показателями [8] и по средним величинам индекса сапробности можно отнести к 3-му классу качества (удовлетворительной чистоты) воды.
Наиболее высокая сапробность в глубоководной части Волжского плёса объясняться тем, что большая часть легкоусвояемого органического вещества поступает в него не с прибрежных мелководий, а со стоком из выше расположенного руслового участка [2, 12].
Заключение
В июне - октябре 1997 г. в фитопланктоне разнотипных участков Волжского плёса Рыбинского водохранилища обнаружено 187 видов-индикаторов сапробности, представленных в основном зелёными водорослями. Их число постепенно снижалось от защищённого мелководья по направлению к глубоководной части водоёма. По видовому богатству и количественным показателям основная часть таксонов относилась к р-мезосапробам. Сапробность исследованных участков изменялась от значений, характерных для олиго-р-мезосапробной зоны, до таковых, соответствующих уровню р-а-мезосапробной, при минимальных в защищённом мелководье и максимальных в пелагиали водохранилища.
По средним показателям индексов сапробности исследованные участки Волжского плёса Рыбинского водохранилища относились к в-мезосапробной зоне органического загрязнения, а качество воды на них соответствовало 3 классу качества воды (удовлетворительной чистоты).
Список литературы
1. Rolauffs P., Stubauer I., Zahradkova S., Brabec K., Moog O. Integration of the saprobic system into the European union water framework directive - Case studies in Austria, Germany and Czech Republic// Hydrobi- ologia. - 2004. - Vol. 516, № 1-3. - P. 285-298.
2. Соловьева В.В, Корнева Л.Г. Современная характеристика сапробности Рыбинского водохранилища по фитопланктону // Вода: Химия и экология. - 2012. - №5. - С. 18-23.
3. Корнева Л.Г. Фитопланктон Рыбинского водохранилища: состав, особенности распределения, последствия эвтрофирования // Современное состояние экосистемы Рыбинского водохранилища. - СПб.: Гидрометеоиздат, - 1993- - С. 50-113.
4. Корнева Л.Г. Формирование фитопланктона водоёмов бассейна Волги под влиянием природных и антропогенных факторов // Дисс. ... докт. биол. наук. - 2009. - С. 434.
5. Бакастов С.С. Изменение площадей и объемов мелководий Рыбинского водохранилища в зависимости от его
наполнения // Гидрологический режим прибрежных мелководий верхневолжских водохранилищ. - Ярославль: Ин-т биологии внутр. вод АН СССР, - 1976. - С. 13-22.
Таблица 4 Индексы сапробности разнотипных участков Волжского плёса Рыбинского водохранилища в 1997 г.
Станции Индексы сапробности индикаторных видов
Sn SB
1 2.02 ± 0.04 1.96 ± 0.07
2 2.01 ± 0.04 1.98 ± 0.04
3 1.92 ± 0.04 1.93 ± 0.05
4 2.05 ± 0.04 2.03 ± 0.05
5 2.05 ± 0.04 2.01 ± 0.06
6 2.03 ± 0.03 2.04 ± 0.06
7 2.10 ± 0.04 2.09 ± 0.06
Среднее 2.04 ± 0.02 2.03 ± 0.04
6. Соловьева В.В., Корнева Л.Г. Структура и динамика фитопланктона мелководий пелагиали Волжского плёса Рыбинского водохранилища // Биол. внутр. вод. - 2006. - № 4. - С. 34-41.
7. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. - М.: Наука, 1975. - 239 с.
8. Оксиюк О.П., Жукинский В.Н., Брагинский Л.П. и др. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидробиол. журн. - 1993. - Т. 29, № 4. - С. 62-77.
9. Pantle F., Buck H. Die Biologische Uberwachung der Gewasser und die Darstellung der Ergebnisse - Gas- und Wasserfach. -l955. - Bd. 96, H. l8. - 604 s.
10. Sladecek V. System of water quality from the biological point of view // Arch. Hydrobiol., Beih. Ergebn. Limnol.. -l973. - H. 7. - P. l-2l8.
11. Wegl R. Index fur die Limnosaprobitat // Wasser und Abwasser. -l983. - Band 26. -
l75 s.
12. Охапкин А.Г., Кузьмин Г.В. Оценка сапробности Волжского плёса Рыбинского водохранилища по фитопланктону // Биол. внутр. вод. - 1978. - №38. - С. 24-28.
PHYTOPLANKTON CHARACTERISTIC OF SHALLOW WATERS SAPROBITY AND PELAGIAL ZONES IN THE VOLGA REACH OF THE RYBINSK RESERVOIR
V.V. Solovyeva, L.G. Korneva
Institute of Biology of Inland Waters RAS., Borok Settl., Nekouzskiy Distr., Jaroslavskaja Reg., 152742, Russia
E-mail: solo@ibiw.uaroslavl.ru. korne- va@ibiw.uaroslavl.ru
As a result of phytoplankton studies in 1997 comparison characteristics of saprobity of shallow waters and deep water of different types of the Volga reach of the Rybinsk Reservoir is presented.
Keywords: phytoplankton, saprobity, Volga reach of the Rybinsk Reservoir.
