Летний фитопланктон западных подстепных ильменей Астраханской области Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

ИЗВЕСТИЯ

ПЕНЗЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА имени В. Г. БЕЛИНСКОГО ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ № 29 2012

IZVESTIA

PENZENSKOGO GOSUDARSTVENNOGO PEDAGOGICHESKOGO UNIVERSITETA imeni V. G. BELINSKOGO NATURAL SCIENCES № 29 2012

УДК 574.583

ЛЕТНИЙ ФИТОПЛАНКТОН ЗАПАДНЫХ ПОДСТЕПНЫХ ИЛЬМЕНЕЙ

АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ

© Е. С. КРИВИНА Волжский университет имени В.Н. Татищева (институт), кафедра биоэкологии и естественных наук e-mail: [email protected]

Кривина Е. С. - Летний фитопланктон западных подстепных ильменей Астраханской области // Известия

ПГПУ им. В.Г. Белинского. 2012. № 29. С. 152-158. - В августе 2011 года были проведены исследования фитопланктона западных подстепных ильменей Астраханской области. В его составе было зарегистрировано 223 таксона водорослей рангом ниже рода. В основном это зеленые, синезеленые и диатомовые водоросли. В экологогеографическом отношении преобладали виды-космополиты, планктонные организмы, виды-индифференты по отношению к солености воды, алкалифилы и индифференты по отношению крН среды, по отношению к органическому загрязнению - виды-индикаторы низкой степени органического загрязнения. Показатели численности и биомассы неодинаковы и варьируют в широком диапазоне, по численности преобладали синезеленые и зеленые водоросли, по биомассе - зеленые, диатомовые и синезеленые водоросли.

Ключевые слова: фитопланктон, сапробность, виды-индикаторы, доминанты.

Krivina E. S. Summer phytoplankton of Western substeppe lakes of Astrakhan territory // Izv. Penz. gos. pedagog. univ. im.i V.G. Belinskogo. 2012. № 29. P. 152-158. - In August 2011the studies of phytoplankton in the Western substeppe lakes of Astrakhan territory were conducted. 223 taxa of algae were recorded below the rank of genus. Green, blue-green and diatoms are dominating taxa. Cosmopolitans and-indifferents in relation to salinity, acidity and indicators of low degree of organic pollution were predominate in terms of species richness. The abundance and biomass are varying in a wide range. Blue-green and green algae predominated in terms of abundance, whereas green, diatoms and blue-green algae - in terms of biomass.

Keywords: phytoplankton, saprobity, species-indicators, dominants.

Площадь дельты р. Волги составляет примерно 21 тыс. км2, из них порядка 6 тыс. км2 приходится на долю озеровидных водоемов - ильменей, в том числе 3 тыс. км2 на западные подстепные ильмени. Это мелководные и хорошо прогреваемые водоемы, имеющие постоянную или временную связь с р. Волгой (пресноводные или солоноватоводные) или утратившие ее (солоноватоводные и гиперсоленые).

Изучение фитопланктона западных подстепных ильменей Астраханской области и Казахстана стало производиться с начала прошлого столетия. Первый список был опубликован М. Х. Сергеевой в 1909 году в трудах Астраханской ихтиологической лаборатории. Он состоял из 219 видов [8]. Активное участие в круглогодичных наблюдениях за фитопланктоном низовий р. Волги, включая зону западных подстепных ильменей, в разное время принимали М. Х. Сергиева (1909), А. Ф. Зиновьев (1937), К. В. Горбунов (1976, 1983) и др.

В целом же, сведения о фитопланктоне подстепных ильменей дельты р. Волги представлены в

относительно небольшом количестве работ, имеют отрывочный характер и характеризуют лишь единичные наиболее крупные водоемы [1]. До сегодняшнего дня многие западные подстепные ильмени являются слабо исследованными или неисследованными, хотя их изучение представляет как научный, так и хозяйственный интерес, так как данную группу ильменей можно рассматривать в качестве перспективной базы для создания озерных рыбоводных хозяйств [4].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материалом для данного исследования послужили альгологические пробы, отобранные в ходе ботанической экспедиции ИЭВБ РАН во второй половине августа 2011 года на территории Астраханской области в зоне распространения западных подстепных ильменей в дельте р. Волги. Несмотря на близость Каспийского моря и обильное волжское половодье, данный район близок к полупустыням. Климат резко континентальный. Значителен недостаток атмосферных

осадков (от 133.2 до 233.9 мм в год). Лето было продолжительным, жарким и сухим. Температура воды в исследуемый период в ильменях держалась на уровне +26-30°С, достигая в отдельные дни +33°С.

Согласно классификации водоемов ВолгоКаспийского района, предложенной Ю. С. Чуйковым и др. (1994), рассмотренные нами ильмени относятся к типологическим единицам, представленным в табл. 1.

Таблица 1

Типология западных подстепных ильменей дельты р. Волги

Основные типы водоемов Типы водоемов Водоем Геогр. расположение Категория солености Преоблад. макрофиты

Пресные или солоноватоводные ильмени Пресные или слабосоленые ильмени с плавневыми зарослями Ильмень 1 пос. Лесное, порт Оля Солоновато- водный тростник, роголистник, саль-виния

Ильмень 2 пос. Лесное, пос. Воршта Солоновато- водный нимфейник лиманский, тростник

Ильмень 3 порт Оля Пресноводный рогоз

Ильмень 4 пос. Улатсы Солоновато- водный харовые водоросли

Пресные или слабосоленые ильмени с прибрежными зарослями Ильмень 5 пос. Туркменка Солоновато- водный тростник

Ильмень 6 пос. Старокуче-ганский Солоновато- водный рогоз

Ильмень 7 с. Басы Пресноводный уруть колосистая

Ильмень 8 пос. Вышка Пресноводный тростник, роголистник

Мелиорированные или искусственные водоемы Пресные ильмени, мелиорированные для рыборазведения Ильмень 9 пос. Вышка Пресноводный тростник

Ильмень 10 пос. Вышка Пресноводный тростник

Ультрагалин-ные ильмени Мелководные ильмени с отложением осадочной соли Ильмень 11 г. Астрахань Гиперсоленые ----

Отбор проб был произведен согласно общепринятой методике. Фиксировали материал 4% раствором формалина, концентрировали методом прямой фильтрации [7]. Подсчет клеток проводили в камере «Учинская», объемом 0.01 мл, биомассу рассчитывали по методу приведенных геометрических фигур [5]. Для определения видовой принадлежности водорослей пользовались определителями серий «Определители пресноводных водорослей СССР» и «Susswasserflora von Mitteleuropa».

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В результате проделанной работы в составе фитопланктона западных подстепных ильменей в общей сложности было зарегистрировано 223 таксона водорослей рангом ниже рода. Они относятся к 94 родам, 50 семействам, 21 порядку, 15 классам, 8 отделам (табл. 2).

Таблица 2

Таксономический состав альгофлоры западных подстепных ильменей дельты р. Волги

Отдел Число Число таксонов

О м @ 8 м поряд- ков се- мейств ей О к о о, видо- вых внутри- видо- вых о U <и о ffi

Cyanophyta 2 3 7 17 34 1 35

Chryzophyta 1 1 1 1 2 0 2

Bacillariophyta 2 5 16 17 45 7 52

Xanthophyta 2 2 4 6 11 0 11

Cryptophyta 1 1 1 2 4 0 4

Dinophyta 1 1 2 4 11 0 11

Euglenophyta 1 1 1 4 13 3 16

Chlorophyta 5 7 18 43 87 5 92

Итого 15 21 50 94 207 16 223

Наибольшим видовым разнообразием отличался отдел зеленых водорослей, в составе которого было встречено 41 % от общего числа видовых и внутривидовых таксонов. Затем следовали диатомовые (23 %), синезеленые (цианопрокариоты) (16 %), эвгленовые (7 %), желтозеленые (5 %), динофитовые (5 %), крип-тофитовые (2 %), золотистые (1 %) водоросли.

Эколого-географический анализ альгофлоры изучаемых водоемов показал, что основная часть зарегистрированных водорослей представлена планктонными организмами (67 % от общего числа водорослей, для которых известно традиционное место обитание) (табл. 3). Доля планктонно-бентосных форм составляет 12 %, литоральных - 8 %, бентосных также 8 %.

Практически все зарегистрированные нами водоросли относятся к видам-космополитам (95 % от общего числа видов, для которых известно географическое распространение). Среди индикаторов солености воды

преобладают виды-индифференты (80 %). Доля истинно пресноводных организмов (галофобов и олигогало-бов) составляет 8 %. Водоросли, предпочитающие соленые воды (галофилы) соответственно составляют 11 %.

Из 223 видов водорослей, зарегистрированных нами в исследуемых водоемах, 26% являются показателями различной степени кислотности среды. Среди них преобладают водоросли, предпочитающие щелочные воды (55,8 % от общего числа видов-индикаторов степени кислотности среды), значительна также доля видов-индифферентов (41 %).

Описанные для альгофлоры изучаемых западных подстепных ильменей закономерности сохраняются и в отдельных водоемах. Однако, по мере увеличения солености воды в водоемах увеличивается доля гало-фильных организмов (так в пресноводных ильменях 3,

7, 8, 9, 10 галофильные организмы составляют порядка 7-10 %, а в ультрагалинном ильмене 11-25 %).

Таблица 3

Эколого-географическая характеристика западных подстепных ильменей

Пресные или слабосоленые ильмени с плавневыми зарослями Пресные или слабосоленые ильмени с прибрежными зарослями Пресные ильмени, мелиорированные для рыборазведения Мелководные ильмени с отложением осадочной соли Всего

по местообитанию

Планктонный 86 73 43 15 129

Бентосный 10 6 4 1 16

Литоральный 10 7 5 2 16

Обрастатель 1 1 1 0 2

Эпифит 2 2 1 0 4

Планктонно- бентосный 11 7 10 2 22

Бентосно- планктонный 0 0 1 0 2

Планктонно- литоральный 1 0 0 0 1

Обрастатель- планктонный 1 1 1 0 1

Всего 122 97 66 20 193

по отношению к солености

Олигогалоб 7 8 5 3 14

Индифферент 82 68 49 12 130

Мезогалоб 1 1 0 0 1

Галофил 11 8 8 5 18

Всего 101 85 62 20 163

по отношению к рН

Ацидофил+ Ацидобионт 1 1 0 0 2

Индифферент 15 13 9 4 24

Алкалифил+ Алкалибионт 17 19 10 0 32

Всего 33 33 19 4 58

по распространению

Космополит 107 84 61 13 164

Бореальный 3 4 2 0 8

Субтропиче- ский 1 0 0 0 1

Всего 111 88 63 13 173

Виды-индикаторы различной степени органического загрязнения составляют 65 % от общего количества зарегистрированных видов, разновидностей и форм (табл. 4). Основная часть (51 % водорослей-сапробионтов) - это виды-индикаторы низкой степени органического загрязнения (от % до о-а-мезосапробной зон). Виды-индикаторы средней степени органического загрязнения ф-мезосапробы) составляют 33 %, высокой степени содержания органических веществ (от р-а до а-сапробной зон) - 16 % от общего числа водорослей-сапробионтов. В отдельных ильменях с плавневыми зарослями (ильмени 2, 3) доля показателей высокой степени сапробности выше, чем в общем списке и составляла 30 % в ильмене 2 и 24 % в ильмене 3, что можно связать с более высоким содержанием органических веществ, поступающих с интенсивно отмирающими частями растений.

Таблица 4

Виды-индикаторы различных зон сапробности

Зона сапробности Пресные или слабосоленые ильмени с плавневыми зарослями Пресные или слабосоленые ильмени с прибрежными зарослями Пресные ильмени, мелиорированные для рыборазведения Мелководные ильмени с отложением осадочной соли Всего

X і 0 0 0 1

°-х 0 2 0 0 2

С£^ к і 0 0 0 1

о 10 8 6 1 22

С£^ О 14 11 9 0 25

О С£^ 8 3 3 1 13

о-а 6 5 3 0 10

р 36 30 21 2 47

р-а 7 4 4 1 10

а-р 2 2 2 0 3

-р 2 2 2 0 2

а 6 6 3 3 8

Итого 93 73 53 8 144

Анализ видового сходства по Серенсону показал, что наиболее высокие коэффициенты видового сходства характерны для ильменей, относящихся к одному и тому же или родственным типам, категории солености и с одинаковыми макрофитными сообществами (табл. 5). В случае если водоемы относятся к

одной категории солености, но преобладающие в них макрофитные сообщества различны, коэффициент видового сходства выше, чем если водоемы относятся к разной категории солености, а преобладающие в них макрофитные сообщества сходны. Это позволяет сделать предположение, что фактор солености является более приоритетным, нежели фактор сходства макро-фитного сообщества, по своему вкладу в формирование видового богатства фитопланктона.

Таблица 5

Коэффициенты видового сходства Серенсона (%), рассчитанные для фитопланктона

Водоем Ильмень 1 Ильмень 2 Ильмень 3 Ильмень 4 Ильмень 5 Ильмень 6 ь н е м ь л Я Ильмень 8 от ь н е 53 ь л Я о ь н е м ь л Я Ильмень 11

Ильмень 1 100 100 56 75 79 49 54 54 48 4 8 23

Ильмень 2 - 100 56 75 79 49 54 54 48 48 23

Ильмень 3 - - 100 47 44 55 58 56 63 63 12

Ильмень 4 - - - 100 72 73 39 43 39 39 24

Ильмень 5 - - - - 100 74 41 46 44 44 25

Ильмень 6 100 42 44 34 34 21

Ильмень 7 100 44 72 72 11

Ильмень 8 100 79 79 9

Ильмень 9 100 100 7

Ильмень 10 100 100 7

Ильмень 11 100

Из данных рис. 1 и 2 видно, что количественные показатели развития фитопланктона для различных ильменей неодинаковы и варьируют в широком диапазоне. Общая численность изменяется в пределах от 2 млн кл./л (ильмень 11) до 201 млн кл./л (ильмень 2), общая биомасса - от 0.95 мг/л (ильмень 5) до 17.43 мг/л (ильмень 6).

В целом, по численности во всех изучаемых водоемах преобладали синезеленые и зеленые водоросли, по биомассе - зеленые, диатомовые и синезеленые водоросли.

Приведенные на рис. 2 данные подтверждают положение о том, что соленость воды в пределах 3 %о не влияет на показатели биомассы фитопланктона. В пределах указанных выше концентраций солей продуктивность фитопланктона ильменей, по всей видимости, определится другими факторами (вид высшей растительности, степень сомкнутости макрофитов, их физиологическое состояние, содержание биогенных элементов, гидрологические условия года). Повышение солености воды ильменей до 30 % (ультрагалинный ильмень 11) резко угнетает развитие водорослей [6].

Рис. 1. Численность фитопланктона в различных западных подстепных ильменях.

биомасса, мг/л

□ ОТДЕЛ CYANOPHYTA Н ОТДЕЛ BACILLARIOPHYTA

«ОТДЕЛ CHLOROPHYTA О ОТДЕЛ EUGLEN OPHYTA

ИПРОЧИЕ

Рис. 2. Биомасса фитопланктона в различных западных подстепных ильменях.

Известно, что физиологическая активность водорослей зависит от их размеров. Размер организмов фитопланктона характеризует трофический статус водоемов. Подавляющее большинство форм водорослей в изучаемых ильменях представлено крупными (свыше 10 мкм) особями. Такая размерная структура доминирующих форм фитопланктона позволяет отнести естественные ильмени к водоемам средней продуктивности [6].

Из 223 зарегистрированных видов в ранг доминирующих в общей сложности вошло 17 видов по численности и 17 видов по биомассе (табл. 6). Существенные различия в составе доминирующего комплекса видов водорослей изучаемых ильменей можно связать как с различными абиотическими (глубина, соленость, морфометрические характеристики), так и неодинаковыми биотическими (наличием в этих водоемов различных типов макрофитных сообществ) факторами

в них. Известно, что высшая водная растительность играет значительную роль на формирование биоты водоема, формируя в нем так называемую зону фитали

[9].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, на основе проведенных исследований можно сделать следующие заключения:

- в результате проведенных исследований в составе фитопланктона западных подстепных ильменей в общей сложности было зарегистрировано 223 таксона водорослей рангом ниже рода из 8 отделов, 15 классов, 21 порядка, 50 семейств, 94 родов;

- эколого-географический анализ показал, что основная часть зарегистрированных водорослей представлена видами-космополитами, комплекс планктонных организмов преобладает во всех водоемах, значительна доля планктонно-бентосных форм;

Таблица 6

Состав доминирующего по численности и биомассе комплекса видов водорослей в западных подстепных

ильменях

название водоема доминанты

по численности по биомассе

название % от общей название % от общей

Ильмень 1 Leptolyngbya mucicola (Lemm.) Anagnostidis et Komarek 16 Phacus pseudonordstebtii Pochm. 12

Pseudoanabaena mucicola (Hub.) Anag. et Komarek 10

Planktolyngbya limnetica (Lemm.) Komarkova-Legnerova 10

Phormidium molle (Kutz.) Gom. f. tenue Voronich. 10

Ильмень 2 Planktolyngbya limnetica 53 Anabaena bergii Ostenf. 63

Anabaena bergii 33

Ильмень 3 Planktolyngbya limnetica 71 Euglena acus Ehr. 26

Amphora veneta Kütz. 12

Ильмень 4 Merismopedia tenuissima Lemm. 64 Cymbella affinis Kütz. 39

Phormidium molle f. tenue 12

Ильмень 5 Merismopedia minima G. Beck 17 Navicula tuscula (Ehr.) Grun. 18

Microcystis aeruginosa (Kutz.) Kutz. 16 Cryptomonas salina Wisl. 15

Planktolyngbya limnetica 16 Amphora veneta Kütz. 15

Dictyosphaerium anomalum Korsch. 10 Gomphonema ventricosum Greg. 12

Ильмень 6 Dictyosphaerium anomalum 70 Dictyosphaerium anomalum 50

Synedra ulna (Nitzsch.) Ehr. var. biceps 12

Ильмень 7 Woronichinia compacta (Lemm.) Komarek et Hindak 20 Cymbella silesiacea Bleich 32

Merismopedia tenuissima 15 Synedra ulna var. biceps 10

Microcystis pulverea (Wood) Forti emend. Elenk. 15 Lepocinclis fusiformis (Cart.) Lemm. 10

Merismopedia minima G. Beck 10

Ильмень 8 Dictyosphaerium anomalum 15 Peridiniopsis quadridens (Stein) Bourrelly 33

Snowella lacustris (Chodat) Komarek et Hindak 10

Dictyosphaerium pulchellum Wood 10

Ильмень 9 Aphanozomenon flos-aquae (L.) Ralfs 10 Phacus pseudonordstebtii 12

Goniochloris spinosa Pasch. 11

Ильмень 10 Planktolyngbya limnetica 12 Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. 18

Scenenedesmus quadricauda 10 Synedra ulna var. biceps 13

Ильмень 11 Carteria salina Wisl. 26 Carteria salina 42

Dunaliella salina Teod. 16 Dunaliella salina 34

Planktolyngbya limnetica 14

- среди видов-индикаторов солености воды преобладают виды-индифференты, по мере увеличения солености воды в водоемах увеличивается доля гало-фильных организмов;

- анализ видового сходства по Серенсону показал, что наиболее высокие коэффициенты видового сходства характерны для ильменей, относящихся к одному и тому же или родственным типам, категории солености и с одинаковыми макрофитными сообществами, а фактор солености в данном случае является более значимым, чем фактор сходства преобладающих макрофитных сообществ, при формировании видового богатства фитопланктона;

- количественные показатели развития фитопланктона для различных ильменей неодинаковы и варьируют в широком диапазоне, по численности во всех изучаемых водоемах преобладали синезеленые и зеленые водоросли, по биомассе - зеленые, диатомовые и синезеленые водоросли.

- соленость воды в пределах 3 °/оо не влияет на показатели биомассы фитопланктона, повышение солености воды ильменей до 30 °/оо вызывает резкое угнетение фитопланктона;

- из 223 зарегистрированных видов в ранг доминирующих в общей сложности вошло 17 видов по численности и 17 видов по биомассе. Различия в составе доминирующего комплекса водорослей изучаемых ильменей во много объясняются характером ма-

крофитных сообществ, формирующих зону фитали

данных водоемов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Антипчук А. Ф. Сезонная динамика численности микроорганизмов в солонаватоводных прудах юга Украины // Рыбное хозяйство. 1972. Вып. 23. С. 43-46.

2. Горбунов К. В. Влияние зарегулирования Волги на биологические процессы в ее дельте и биосток. М., 1976. 218 с.

3. Китаев С. П. Экологические основы биопродуктивности озер разных природных зон. М.: Наука, 1984. 207 с.

4. Комчетчук Н. В. Несколько слов об организации озерных товарных рыбных хозяйств в дельте реки Волги. М., 2009. 256 с.

5. Кузьмин Г. В. Фитопланктон. Видовой состав и обилие // Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. М.: Наука, 1975. С. 73-87.

6. Лаврентьева И. В. Первичная продукция прудов как показатель их рыбопродуктивности. Первичная продукция морей и внутренних водоемов. Минск, 1985. С. 133-138.

7. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. М., 1975. 240 с.

8. Сокольский А. Ф. Биопродуктивность малых озер. Астрахань, 1995. 256 с.

9. Чертопруд М. В. Разнообразие водных систем. М.: Изд-во МГУ, 2007. 64 с.