CC BY
31
ЭКОЛОГИЯ
УДК 574.58(470.44)
Многолетний мониторинг макрозообентоса водоема-охладителя Балаковской АЭС
М.Ю. Воронин
Воронин Максим Юрьевич, кандидат биологических наук, доцент кафедры морфологии и экологии животных, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. П Чернышевского, [email protected]
На протяжении 8 лет (2011-2018 гг.) на постоянных станциях в водоеме-охладителе Балаковской АЭС проводился отбор проб макрозообентоса. Станции отбора проб располагались в сильно подогреваемой части водоема-охладителя Балаковской АЭС, слабо подогреваемой части, на прилегающей акватории Саратовского водохранилища. Выявлялись различия видового богатства и разнообразия, численности и биомассы, индексов сапробности участков этих водоемов, положительного или отрицательного тренда многолетней динамики изученных показателей макрозообентоса. За период исследования в составе макрозообентоса водоема-охладителя Балаковской АЭС отмечено 42 вида гидро-бионтов: Oligochaeta - 4, Mysidacea - 3, Corophiidae - 1, Gammaridea - 9, Odonata - 1, Chironomidae - 19, Ceratopogonidae - 1, Trichoptera - 1, Bivalvia - 2, Gastropoda - 1. Видовое богатство, численность и биомасса макрозообентоса сильно подогреваемой теп-ловодной части водоема-охладителя Балаковской АЭС достоверно ниже в сравнении с холодноводной. Воды водоема-охладителя Балаковской АЭС можно охарактеризовать как а-мезосапробные (умеренно загрязненные, 3-й класс качества), прилегающего к водоему-охладителю участка Саратовского водохранилища - как а-мезосапробные (загрязненные, 4-й класс качества). Статистически достоверного увеличения или снижения (с 2011 по 2018 г.) численности, биомассы макрозообентоса и сапробности исследованных водоемов не выявлено. Обнаружено статистически достоверное увеличение количества видов макрозообентоса в водоеме-охладителе Балаковской АЭС в связи с тем, что к 2018 г. стало наблюдаться некоторое восстановление погруженной растительности (ранее уничтоженной белым амуром) и, соответственно, фитофильной группировки бентоса.
Ключевые слова: макрозообентос, водоем-охладитель Балаковской АЭС, биомониторинг.
DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9775-2019-19-4-461 -472
Введение
Биомониторинговые исследования предполагают многолетние наблюдения за состоянием окружающей среды с целью диагностики состояния экосистем, определения возможных перспектив их развития и поиска способов минимизации вреда, наносимого хозяйственной деятельностью человека. При сложности изучения экосистем в целом зачастую гораздо эффективнее использовать в качестве индикатора конкретное сообщество, которое позволит судить о состоянии и тенденциях развития более крупной экосистемы. Макрозообентос - важнейший объект биологического мониторинга пресноводных водоемов - соответствует методическим требованиям биомониторинга [1]. Воздействие факторов окружающей среды может существенно изменять сообщества зообентоса. Слабое негативное
воздействие обычно приводит к некоторому усложнению структуры, однако при дальнейшем увеличении нагрузки сообщество деградирует. Общие закономерности антропогенной трансформации донных сообществ распространяются и на макрозообентос водоемов-охладителей [2-4].
Водоем-охладитель (в.-о.) Балаковской АЭС (БАЛАЭС) - достаточно крупный (26 км2) замкнутый водоем. Температура летом на водовыпуске БАЛАЭС может достигать 36 °С, к водозабору она снижается на 6-11 °С. Ранее было показано, что температура является ведущим экологическим фактором для распределения макрозообентоса по акватории этого в.-о. [5].
На протяжении 8 лет проводился мониторинг макрозообентоса различных участков в.-о. БАЛА-ЭС и прилегающей к нему части Саратовского водохранилища (вдхр.). Целью настоящей работы был поиск:
- различий видового богатства и разнообразия, численности и биомассы макрозообентоса, индексов сапробности участков этих водоемов;
- положительного или отрицательного тренда многолетней динамики изученных показателей макрозообентоса.
Материалы и методы исследования
Бентосъемки на в.-о. БАЛАЭС проводились ежегодно единовременно в конце июня - начале августа 2011-2018 гг. на восемнадцати постоянных станциях (рис. 1) дночерпателем ДАК-250 с площадью захвата 1/40 м2. Станции отбора проб располагались во всех температурных зонах в.-о. (сильно подогреваемая (тепловодная) и менее подогреваемая (холодноводная) части) и на водоеме с естественным температурным режимом (прилегающий участок Саратовского вдхр.). Станции отбора проб зообентоса № 3, 5, 6, 8 и 10 располагались в открытой части акватории в.-о. на глубинах от 3 до 7 м (грунт - ил). Пробы на остальных станциях отбирали с глубины 1 м (песок).
Обработку проб осуществляли по общепринятым гидробиологическим методикам. Отобранные 144 пробы после первичной разборки фиксировались 70% спиртом. Биомасса определялась по методу Уломского [6]. Видовое определение проводили по Атласу беспозвоночных... (1968), Определителю фаун... (1969), Определителю пресноводных. (1977), Определителю пресноводных беспозвоночных. (1994-2004) [7-10].
Рис. 1. Карта-схема расположения станций отбора проб макрозообентоса в сильно подогреваемой (тепловодной, ст. 1-7) и менее подогреваемой (холодноводной, ст. 8-15) части акватории в.-о. БАЛАЭС; на Саратовском водохранилище (ст. 16-18)-► - направление течений
Fig. 1. Map-layout of sampling stations macrozoobenthos in a highly (warmwater, st. 1-7) heated and less heated (cold water, st. 8-15) part of the water area reservoir-cooler of Balakovo NPP; on the Saratov reservoir (st. 16-18)-► - direction of current
По температурному режиму станции были объединены в 3 группы - тепловодная, холодно-водная часть в.-о. БАЛАЭС и Саратовское вдхр. Для каждой из групп вычислялись медианные значения численности (экз./м2) и биомассы (г/м2). При оценке воздействия БАЛАЭС на макрозообентос не использовали среднее арифметические значения, поскольку показатели численности и биомассы были распределены не нормально и средние значения не отражали бы истинного состояния водоема. Индексы Шеннона [11] и сапробности рассчитывали для объединенных выборок тепловодной, холодноводной части в.-о. и Саратовского вдхр. Сапробность определяли по индексу Пантле - Бука в модификации Сладечека. Сапробность отдельных видов устанавливали по работам А. В. Макрушина (1974) и Практической гидробиологии (2006) [12, 13].
Отбор проб на протяжении 8 лет на одних и тех же станциях позволил оценить наличие положительного или отрицательного тренда многолетней динамики изученных показателей макрозообентоса путем расчета достоверности
углового коэффициента прямой регрессии. При наличии достоверно отличающегося от нуля углового коэффициента дополнительно рассчитывался коэффициент ранговой корреляции Спирмена между исследованным параметром макрозообентоса и годом исследования.
Ежегодный единовременный отбор проб на постоянных станциях позволил сравнить показатели макрозообентоса разных температурных зон как выборки со связанными вариантами с использованием статистического критерия Фридмана. При обнаружении достоверных отличий дальнейшее попарное сравнение выборок проводили с применением непараметрического критерия Вилкок-сона.
Результаты и их обсуждение
За период исследования в составе зообентоса в.-о. БАЛАЭС отмечено 42 вида гидробионтов: Oligochaeta - 4, Mysidacea - 3, Corophiidae - 1, Gammaridea - 9, Odonata -1, Chironomidae - 19, Ceratopogonidae - 1, Trichoptera - 1, Bivalvia - 2, Gastropoda - 1 (таблица).
Список видов макрозообентоса в.-о. БАЛАЭС и участка Саратовского вдхр., прилегающего к в.-о. БАЛАЭС List of macrozoobenthos species reservoir-cooler of Balakovo NPP and part Saratov reservoir
Вид / Species в.-о. БАЛАЭС / Balakovo NPP Саратовское вдхр. / Saratov reservoir
Oligochaeta
Lumbriculus variegatus (O.F.Müller, 1773) + +
Limnodrilus hoffmeisteri Claparede, 1862 + +
Tubifex newaensis (Michaelsen, 1902) + +
T. tubifex (O. F. Müller, 1774) + -
Hirudinea
Erpobdella octoculata (L., 1758) - +
Mysidacea
Limnomysis benedeni Czerniavsky, 1882) + -
Paramysis lacustris (Czerniavskyi, 1882) + +
P. ullskyi (Czerniavsky, 1882) + +
Cumacea
Pterocuma rostrata (G. O. Sars, 1984) - +
Pt. sowinskyi (Sars, 1894) - +
Corophiidae
Corophium sowinskyi Martynov, 1924 + -
Gammaridea
Chaetogammarus ischnus (Stebbing, 1898) + -
Ch. warpachowskyi (Sars, 1984) + +
Dikerogammarus hemobaphes (Eichwald, 1841) + -
D. villosus (Sowinsky,1894) + -
Окончание таблицы 2 /End of table 2
Вид / Species в.-о. БАЛАЭС / Balakovo NPP Саратовское вдхр. / Saratov reservoir
Micruropus wohli (Dybowski, 1874) + -
Pontogammarus maeoticus (Sowinsky, 1894) + +
P. robustoides (Sars, 1894) + +
P. sarsi (Sowinsky, 1898) - +
Stenogammarus dzjubani Mordukhay-Boltovskoy et Ljakov, 1972 + +
Niphargoides intermedius Carausu, 1943 + +
Odonata
Ischnura elegans (Vander Linden, 1820) - +
Orthetrum cancellatum (Finne, 1758) + -
Platycnemis pennipes (Pallas, 1771) - +
Ephemeroptera
Cloeon dipterum (Linnaeus, 1761) - +
Chironomidae
Chironomus sp. Meigen, 1803 + +
Cladopelma gr. laccophila, Kieffer, 1921 + -
Cladotanitarsus gr. mancus, Kieffer, 1921 + +
Cricotopus gr. sylvestris van der Wulp, 1874 + +
Cryptochironomus gr. defectus Kieffer, 1921 + +
Dictrotendipes nervosus (Staeger, 1839) + +
Einfeldiapagana (Meigen, 1838) + -
Gliptotendipes paripes Edwards, 1929 + -
Lipiniella arenicola Shilova, 1961 + +
L. moderata Kalugina, 1970 + -
Microchironomus tener (Kieffer, 1918) + -
Polypedilum bicrenatum Kieffer, 1921 + -
P. nubeculosum (Meigen, 1818) + +
P. scalaenum (Schrank, 1803) + -
Procladius sp. Roback, 1982 + +
Psectrocladius sordidellus (Zetterstedt, 1838) + -
Stictochironomus crassiforceps (Kieffer, 1922) + +
Tanitarsus excavatus Edwards, 1929 + -
T. mendax (Kieffer, 1925) + -
Ceratopogonidae
Nilobezzia formosa (Loew, 1869) + -
Trichoptera
Ecnomus tenellus (Rambus, 1842) + -
Lepidoptera
Cataclysta lemnata (Linnaeus, 1758) - +
Bivalvia
Dreissena bugensis (Andrusov, 1897) + -
D. polymorpha (Pallas, 1771) + -
Gastropoda
Theodoxus pallasi Lindholm,1924 + -
Регрессионный анализ показывает наличие статистически достоверной зависимости (Г = 7.69; р = 0.03) количества видов, отмеченных в макрозообентосе в.-о., от года исследования (рис. 2). При этом линия регрессии достоверно отклонена от горизонтали - угловой коэффициент равен 1.18 ± 0.43 (р = 0.03). Коэффициент ранговой корреляции Спирмена, равный 0.73 (р = 0.04), свидетельствует об увеличении
количества видов в макрозообентосе за период исследования. В холодноводной части в.-о. количество видов также достоверно (Г = 8; р = 0.03) возрастало в период исследования - угловой коэф -фициент зависимости равен 1.43 ± 0.51 (р = 0.03). Дополнительная проверка с использованием непараметрического рангового коэффициента корреляции Спирмена показывает существенную положительную динамику 0.71 (р = 0.05).
♦ ■ ■ Сар. вдхр. / Sar. res.
хол. / cold
тепл. / heat
в.-о. / reservoircooler
Рис. 2. Суммарное количество видов, отмеченных в макрозообентосе, тепловодной (тепл.), холодноводной (хол.) части в.-о. и прилегающего участка Саратовского вдхр. (Сар. вдхр.)
за период исследования Fig. 2. Total number of macrozoobenthos species, heat-water (heat), cold water (cold) parts reservoir-cooler of Balakovo NPP and adjacent area of the Saratov reservoir (Sar. res.) during
the study period
Статистически достоверного увеличения или снижения видового богатства сильно подогреваемой тепловодной части в.-о. и прилегающего участка Саратовского вдхр. не отмечено.
В составе зообентоса участка Саратовского водохранилища, прилегающего к в.-о. БАЛАЭС, обнаружено 27 видов гидробионтов: пиявок - 1, олигохет - 3, кумовых раков - 2, мизид - 2, гаммарид - 6, стрекоз - 2, поденок - 1, чешуекрылых - 1, хирономид - 9 (см. таблицу). При этом суммарное количество проб, отобранных на Саратовском вдхр., было в три раза меньше, чем на в.-о.
Множественное сравнение суммарного количества видов, отмеченных в тепловодной, холодноводной частях в.-о. и Сар. вдхр. по критерию Фридмана, показывает наличие достоверных отличий (у} = 7.75; р = 0.02). Попарное сравнение выборок по критерию Вилкоксона указывает на достоверно более высокое видовое богатство
холодноводной части в.-о. (см. рис. 2) по сравнению с тепловодной (2 = 2.10; р = 0.04) и изученным участком Саратовского вдхр. = 2.52; р = 0.01).
Зачастую количество видов, обнаруженных при исследовании, определяется затраченными исследовательскими усилиями (количество проб). Так, количество проб, отобранных в тепловодной и холодноводной частях в.-о., на протяжении исследования было примерно одинаковым. На Саратовском вдрх. было отобрано в два раза меньше проб. Поэтому дополнительно для оценки видового богатства было проведено сравнение медианных (для трех температурных зон) значений количества видов, отмеченных в одной пробе (рис. 3). Критерий Фридмана указывает на наличие статистически достоверных отличий (х2 = 12.2; р = 0.002) между тремя изученными совокупностями. Попарное сравнение по критерию Вилкоксона показывает достоверные отличия
между тепловодной и холодноводной (X = 2.24; р = 0.03) частями в.-о. Наибольшее количество видов в пробах отмечалось в акватории Саратовского вдрх. (X = 2.36; р = 0.02).
Статистически достоверного увеличения или снижения медиан количества видов, отмеченных в пробах макрозообентоса сильно подогреваемой тепловодной части в.-о. и прилегающего участка Саратовского вдхр., не обна-
ружено. В холодноводной части медиана количества видов, отмеченных в пробах, достоверно (^ = 8.64; р = 0.03) возрастала за период исследования - угловой коэффициент зависимости равен 0.59 ± 0.2 (р = 0.03). Коэффициент корреляции Спирмена не показывает достоверной зависимости 0,58 (р = 0.13). Данную зависимость не следует учитывать при анализе изменений макрозообентоса в.-о. БАЛАЭС.
4 ■ ■ Сар. вдхр. / Sar. res. хол. / cold
тепл. / heat
Рис. 3. Медианные значения количества видов, отмеченных в одной пробе тепловодной (тепл.), холодноводной (хол.) части в.-о. и прилегающего участка Саратовского водохранилища (Сар. вдхр.) за период исследования Fig. 3. Median values of the number of species noted in one sample, heat-water (heat), cold-water (cold) parts reservoir-cooler of Balakovo NPP and the adjacent section of the Saratov reservoir
(Sar. res.) during the study period
Статистически достоверных отличий значений индексов Шеннона (рис. 4) по критерию Фридмана не обнаружено (2 = 0.75; р = 0.69). Увеличения или снижения видового разнообразия макрозообентоса, выражаемого индексом Шеннона, сильно подогреваемой тепловодной части в.-о. и прилегающего участка Саратовского вдхр. не обнаружено.
В холодноводной части в.-о. видовое разнообразие достоверно (^ = 6.34; р = 0.05) возрастало в период исследования - угловой коэффициент зависимости равен 0.159 ± 0.063 (р = 0.05). Дополнительная проверка с использованием непараметрического рангового коэффициента корреляции Спирмена показывает наличие существенной положительной динамики - 0.76 (р = 0.03).
Медианы численности макрозообентоса тепловодной части водоема-охладителя лежали в пределах 40-2440 экз./м2 и всегда были
ниже, чем в холодноводной части водоема-охладителя - 760-4260 экз./м2. Плотность бентоса на прилегающем участке Саратовского водохранилища была еще выше - 2600-10320 экз./м2 (рис. 5). При множественном сравнении медиан численности по критерию Фридмана отмечены достоверные отличия (х2=14.25; р < 0.001). Достоверные отличия при попарных сравнениях по критерию Вилкоксона отмечены между всеми изученными зонами: Z = 2.52; р = 0.01 - тепло-водная и холодноводная часть в.-о.; Z = 2.52; р = 0.01 - тепловодная часть в.-о. и Саратовского вдхр; Z = 2.38; р = 0.02 - холодноводная часть в.-о. и Саратовского вдхр. Статистически достоверного увеличения или снижения медиан численности макрозообентоса исследованных водоемов не обнаружено.
Медианы биомассы бентоса тепловодной части водоема-охладителя колебалась в пределах от 0.03 до 3.92 г/м2. В холодноводной части
Сар. вдхр. / Sar. res.
хол. / cold тепл. / heat
Рис. 4. Значения индекса Шеннона сообществ макрозообентоса тепловодной (тепл.), холодноводной (хол.) части в.-о. и прилегающего участка Саратовского водохранилища (Сар.
вдхр.) за период исследования Fig. 4. Values of the Shannon index of macrozoobenthos communities heat-water (heat), cold-water (cold) parts reservoir-cooler of Balakovo NPP and the adjacent section of the Saratov reservoir
(Sar. res.) during the study period
12000
10000
8000
6000
4000
2000
¥ \ * * • • V • • * •
; • / ** ф • \ » ;
; * * V
1 / -,
■ ♦ ■ ■ Сар. вдхр. / Sar. res.
И хол. / cold
тепл. / heat
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Рис. 5. Значения медианой численности (экз./м2) макрозообентоса тепловодной (тепл.), холодноводной (хол.) части в.-о. и прилегающего участка Саратовского водохранилища
(Сар. вдхр.) за период исследования Fig. 5. Values of the median number (ex./m2) of macrozoobenthos of heat-water (heat), cold-water (cold) parts reservoir-cooler of Balakovo NPP and the adjacent section of the Saratov reservoir
(Sar. res.) during the study period
водоема-охладителя - 1.68 г/м2 до 47.01 г/м2. На прилегающем участке Саратовского водохранилища - 6.6-21.4 г/м2 (рис. 6). При множественном сравнении медиан биомассы по критерию Фридмана отмечены достоверные отличия
(х2 = 12.5;р < 0.002). Достоверные отличия при попарных сравнениях по критерию Вилкоксона отмечены между тепловодной и холодноводной частями в.-о. (Z = 2.52; р = 0.01); тепловодной частью в.-о. и Саратовского вдхр. (Z = 2.52;
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Рис. 6. Значения медианой биомассы (г/м2) макрозообентоса тепловодной (тепл.), холодноводной (хол.) части в.-о. и прилегающего участка Саратовского водохранилища (Сар.
вдхр.) за период исследования Fig. 6. Values of median biomass (g/m2) of macrozoobenthos of heat-water (heat), cold-water (cold) parts reservoir-cooler of Balakovo NPP and the adjacent section of the Saratov reservoir
(Sar. res.) during the study period
р = 0.01). Статистически достоверного увеличения или снижения медиан биомассы макрозообентоса исследованных водоемов не обнаружено.
Индексы сапробности, рассчитанные на основании анализа макрозообентоса, для в.-о.
БАЛАЭС лежат в пределах 1.5-2.5. Для прилегающей к в.-о. части Саратовского водохранилища в большинстве случаев - в пределах 2.5-3.5 (рис. 7). При множественном сравнении индексов сапробности по критерию Фридмана отмечены
Сар. вдхр. / Sar. res.
хол. / cold
тепл. / heat
Рис. 7. Значения индексов сапробности по шкале Кольквитца - Марссона тепловодной (тепл.), холодноводной (хол.) части в.-о. и прилегающего участка Саратовского водохранилища (Сар. вдхр.) за период исследования Fig. 7. The index values of saprobity on a scale Kolkwitz - Marsson heat-water (heat), cold-water (cold) parts reservoir-cooler of Balakovo NPP and the adjacent section of the Saratov reservoir (Sar. res.) during the study period
достоверные отличия (х2 = 12.5;р < 0.002). Достоверные отличия при попарных сравнениях по критерию Вилкоксона отмечены между Саратовским вдхр. и в.-о. - тепловодной частью (Z = 2.38; р = 0.02) и холодноводной частью (Z = 2.52; р = 0.01). Статистически достоверного увеличения или снижения сапробности исследованных водоемов не обнаружено.
В макрозообентосе большинства водоемов-охладителей в России и сопредельных государствах по численности обычно доминируют хирономиды и олигохеты, а по биомассе -моллюски (дрейссена). В проточных водоемах сохраняется естественная для данного региона фауна, претерпевая некоторые изменения в связи с подогревом воды. В замкнутых водоемах при довольно специфических экологических условиях формируется своеобразный видовой состав макрозообентоса[2, 3]. Водоем-охладитель БАЛАЭС был образован из участка Саратовского водохранилища, поэтому формирование видового состава его происходило на основе видов, заселявших данную акваторию до строительства дамбы. В настоящее время возможность проникновения гомотопных компонентов бентоса в водоем-охладитель связана в основном с поступлением вод подпитки из устья р. Березовки (приток р. Волги).
В водоеме-охладителе БАЛАЭС существует выраженный градиент температур - есть проточные зоны с максимально высоким подогревом и относительно застойные зоны. Такое разнообразие условий обитания положительно сказывается на видовом богатстве донных беспозвоночных водоема-охладителя. На глубинах более 7 м грунты представлены илами, обеспечивающими почти бескислородные условия обитания для донных животных. Здесь отмечаются лишь единичные беспозвоночные. На меньших глубинах грунты представлены заиленным песком и на некотором удалении от водосброса дно водоема-охладителя покрыто сплошными скоплениями дрейссены. Данные сообщества, несмотря на очень высокую биомассу, имеют низкое видовое богатство.
На протяжении 8 лет мониторинговых исследований (2011-2018 гг.) в макрозообентосе в.-о. БАЛАЭС суммарно отмечается от 17 до 28 видов. Олигохеты - очень выносливая к подогреву группа животных. При сильном перегреве воды они исчезают из бентоса одними из последних [3]. L. hoffmeisteri широко распространена по всему в.-о. БАЛАЭС. Гаммариды встречаются в холодноводной части в.-о. БАЛАЭС, где Di-kerogammarus villosus - доминант сообществ.
Такую особенность распространения гаммарид по водоему можно объяснить оксифильностью большинства встреченных нами видов [14].
Хирономиды - самая большая по числу видов группа зообентоса в.-о. БАЛАЭС. Число видов этой группы колеблется в течение последних лет, не претерпевая существенных изменений. Незначительные различия объяснимы биологическими особенностями развития этих гетеротопных насекомых. Отсутствие ряда видов в составе сообщества объясняется вылетом имагинальных стадий или нахождением личинок всей популяции в состоянии 1-го или 2-го возраста, когда они входят в состав другой размерной группировки -мейобентоса - и не могут быть собраны методами, предназначенными для анализа макрозообентоса [15]. В водоеме преобладают представители подсемейства СЫгопоштае. Они достаточно устойчивы к высокому уровню теплового загрязнения, в то время как ортокладиины представлены незначительным количеством преимущественно фитофильных видов. Холодолюбивые диамезины в водоеме полностью отсутствуют.
Многолетние наблюдения показывают сохранение устойчивой тенденции низкого разнообразия моллюсков в бентосных сообществах водоема-охладителя, причем крайне малочисленны моллюски как брюхоногие, так и двустворчатые, представленные единичными особями. Исключение составляют D. polymorpha и Theodoxus pallasi (брюхоногий моллюск, недавно массово расселившийся в холодноводной части в.-о. БАЛАЭС). Дрейссена доминирует на холодноводных глубоководных станциях, где формирует сплошные скопления. Доминирует она почти во всех водоемах-охладителях [2]. Дрейссена хорошо переносит значительные антропогенные нагрузки, отфильтровывает большое количество органической и минеральной взвеси, непригодные в пищу остатки выделяет в виде псевдофекалий, которые служат пищей многим беспозвоночным. В этом плане дрейссену можно рассматривать как вид - эдификатор сообщества [16, 17]. Это обеспечивает достоверно более высокое видовое богатство холодноводной части в.-о. БАЛАЭС в сравнении с тепловодной (см. рис. 2), где на макрозообентос оказывает негативное воздействие искусственное повышение температуры. Сравнение же количества видов, отмеченных в одной пробе, указывает на большее разнообразие водоема с естественным температурным режимом (исследованный участок Саратовского вдхр.) в сравнении с в.-о. БАЛАЭС (см. рис. 3).
С 2001 г. в в.-о. БАЛАЭС производится за-рыбление белым амуром. В результате к 2011 г.
(начало этого цикла исследований) по всему водоему-охладителю отмечено почти полное исчезновение погруженной растительности [18]. Некоторые донные животные, отмеченные нами в бентосе в.-о. БАЛАЭС, по результатам исследований, проведенных до 2007 г., исчезли [5], поскольку некоторые стадии своего развития проходят в перифитоне. Сокращение зарастания водоема определило сокращение видового богатства бентоса к 2011 г. В 2014 г. зарыбление было прекращено в связи с отсутствием растительности и к 2018 г. стало наблюдаться некоторое восстановление погруженной растительности. Изменения отразились на количестве видов, отмеченных в макрозообентосе в.-о. БАЛАЭС. Нами была зафиксирована достоверная положительная динамика. Видовое богатство в.-о. БАЛАЭС определяется в первую очередь его менее подогреваемой холодноводной частью, поэтому отмечается достоверная положительная тенденция изменения количества видов как для в.-о. в целом, так и для его холодноводной части. В сильно подогреваемой тепловодной части в.-о. воздействие искусственного подогрева нивелирует эту тенденцию.
В бентосе исследованной части Саратовского вдхр. олигохеты и хирономиды занимают доминирующее положение. Статистически достоверного увеличения или снижения видового богатства с 2011 по 2018 г. не обнаружено (см. рис. 2).
Видовое разнообразие исследованных участков водоемов достоверно не отличается. Однако видовое разнообразие, выражаемое индексом Шеннона, холодноводной части в.-о. достоверно возрастало в период исследования. Это также может свидетельствовать о восстановлении фито-фильной группировки животных в.-о. БАЛАЭС, уничтоженной ранее белом амуром.
При повышении температуры на 5-6 °С по сравнению с фоновыми значениями в водоемах умеренных широт обилие макрозообентоса возрастает, а при еще более высокой температуре снижается [3]. Отбор проб макрозообентоса проводился в летний период и значения температур воды (до 35 °С) превышали критические значения для большинства туводных видов гидробионтов (29 °С). Наши данные подтверждают это. Медианы численности и биомассы макрозообентоса в холодноводной части водоема-охладителя достоверно выше, чем в тепловодной (см. рис. 5 и 6).
На основании рассчитанных индексов са-пробности воды водоема-охладителя Балаков-ской АЭС можно охарактеризовать как Р-мезо-сапробные (умеренно загрязненные, 3-й класс качества), прилегающего к водоему-охладите-
лю участка Саратовского водохранилища - как а-мезосапробные ( загрязненные, 4-й класс качества). Сапробность в.-о. БАЛАЭС и Саратовского вдхр. на протяжении периода исследования достоверно не изменялась.
Выводы
1. За период исследования в составе макрозообентоса водоема-охладителя Балаковской АЭС отмечено 42 вида гидробионтов: олигохет - 4, мизид - 3, корофиид - 1, гаммарид - 9, стрекоз - 1, хирономид - 19, мокрецов - 1, ручейников - 1, двустворчатых моллюсков - 2, брюхоногих моллюсков - 1.
2. Видовое богатство, численность и биомасса макрозообентоса сильно подогреваемой тепловодной части водоема-охладителя Бала-ковской АЭС достоверно ниже в сравнении с холодноводной.
3. Воды водоема-охладителя Балаковской АЭС можно охарактеризовать как Р-мезосапроб-ные (умеренно загрязненные, 3-й класс качества), прилегающего к водоему-охладителю участка Саратовского водохранилища - как а-мезосапробные (загрязненные, 4-й класс качества).
4. Статистически достоверного увеличения или снижения (с 2011 по 2018 г.) численности, биомассы макрозообентоса и сапробности исследованных водоемов не выявлено.
5. Обнаружено статистически достоверное увеличение количества видов макрозообентоса в водоеме-охладителе Балаковской АЭС в связи с тем, что к 2018 г. стало наблюдаться некоторое восстановление погруженной растительности (ранее уничтоженной белым амуром) и, соответственно, фитофильной группировки макро-зообентоса.
Список литературы
1. Баканов А. И. Использование комбинированных индексов для мониторинга пресноводных водоемов по зообентосу // Водные ресурсы. 1999. Т. 26, № 1. С. 108-111.
2. Протасов А. А., Сергеева О. А., Кошелева С. И. Гидробиология водоемов-охладителей тепловых и атомных электростанций Украины. Киев : Наук. думка, 1991. 192 с.
3. Протасов А. А., Силаева А. А. Контурные группировки гидробионтов в техноэкосистемах ТЭС и АЭС. Киев : Институт гидробиологии НАН Украины, 2012. 274 с.
4. Protasov A. A., Panasenko G. A., Babariga S. P. Biological Hindrances in Power Stations Exploitation, Their Typization and Main Hydrobiological of Control // Hyd-robiol. Journ. 2009. Vol. 45, № 1. P. 32-46.
5. Воронин М. Ю., Ермохин М. В. Сообщества макрозоо-бентоса в градиенте температуры водоема-охладителя Балаковской АЭС // Поволжский экол. журн. 2005. Спец. вып. С. 24-33.
6. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах. Зообентос и его продукция. Л. : ГосНИОРХ, 1983. 52 с.
7. Атлас беспозвоночных Каспийского моря. М. : Пищ. пром-ть, 1968. 415 с.
8. Определитель пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР. Л. : Гидрометеоиздат, 1977. 510 с.
9. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий. СПб. : Наука, Т. 1. Низшие беспозвоночные. 1994. 396 с.; Т. 2. Ракообразные. 1995. 628 с. ; Т. 3. Паукообразные. Низшие насекомые. 1997. 444 с. ; Т. 4. Высшие насекомые. Двукрылые. 1999. 1000 с. ; Т. 5. Высшие насекомые. Ручейники. Чешуекрылые. Жесткокрылые. Сетчатокрылые. Боль-шекрылые. Перепончатокрылые. 2001. 840 с. ; Т. 6. Моллюски. Полихеты. Немертины. 2004. 528 с.
10. Определитель фаун Черного и Азовского морей. Т. 2. Киев : Наук. думка, 1969. 536 с.
11. География и мониторинг биоразнообразия. М. : НУМЦ, 2002. 432 с.
12. Макрушин А. В. Библиографический указатель по теме «Биологический анализ качества вод» с прило-
жением списка организмов-индикаторов загрязнения. Л. : Изд-во ЗИН, 1974. 53 с.
13. Практическая гидробиология / под ред. В. Д. Федорова, В. И. Капкова. М. : ПИМ, 2006 367 с.
14. Биологические инвазии в водных и наземных экосистемах. М. ; СПб. : КМК, 2004. 436 с.
15. Воронин М. Ю. Сроки вылета двух видов хирономид в водоеме-охладителе Балаковской АЭС // Энтомологические и паразитологические исследования в Поволжье. 2005. Вып. 4. С. 80.
16. ZhulidovA. V., KozharaA. V.'., Scherbina G. H., Nalepa T. F., Protasov A. A., Afanasiev S. A., Pryanichnikova E. G., Zhulidov D. A., Gurtovaya T. Yu., Pavlov D. F. Invasion history, distribution, and relative abundances of Dreissena bugensis in the old world: a synthesis of data // Biol. Invasions. 2010. Vol. 12, № 7. P. 1923-1940.
17. Zhu B., Fitzgerald D. G., Mayer C. M., Rudstam L. G., Mills E. L. Alteration of Ecosystem Function by Zebra Mussels in Oneida Lake: Impacts on Submerged Macro-phytes // Ecosystems. 2006. Vol. 9. P. 1017-1028.
18. Грищенко К. Г., Седова О. В., Воронин М. Ю., Ионо-ваЕ. А., Рязанов С. В. Современное состояние высшей водной растительности водоема-охладителя Бала-ковской АЭС под воздействием растительноядных рыб // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2016. Т. 16, вып. 2. С. 231-236. DOI: 10.18500/1816-9775-2016-16-2-231-236
Образец для цитирования:
Воронин М. Ю. Многолетний мониторинг макрозообентоса водоема-охладителя Балаковской АЭС // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2019. Т. 19, вып. 4. С. 461-472. DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9775-2019-19-4-461-472
Long-Term Monitoring of Macrozoobenthos in the Reservoir-Cooler of Balakovo NPP
M. Yu. Voronin
Maksim Yu. Voronin, https://orcid.org/0000-0001-7992-4502, Saratov State University, 83 Astrakhanskaya St., Saratov 410012, Russia, [email protected]
For 8 years (2011-2018) macrozoobenthos samples were taken at the permanent stations in the reservoir-cooler of Balakovo NPP. Sampling stations were located in a highly heated part of the reservoir-cooler of the Balakovo NPP, and poorly heated part, in the adjacent water area of the Saratov reservoir. Differences were revealed: species richness and diversity; numbers and biomass; saprobity indices of the areas of these reservoirs; a positive or negative trend of long-term dynamics of the studied indicators macrozoobenthos. Over the study period the composition of benthic invertebrates of the reservoir-cooler of Balakovo NPP showed 42 species of aquatic organisms: Oligo-chaeta - 4, Mysidacea - 3, Corophiidae - 1, Gammaridea - 9, Odonata - 1, Chironomidae - 19, Ceratopogonidae - 1, Trichop-tera - 1, Bivalvia - 2, Gastropoda - 1. The species richness, abundance and biomass of macrozoobenthos of the highly heated thermal water part of the cooling reservoir of the Bala-kovo NPP is significantly lower compared to the cold-water one.
The water reservoir-cooler of Balakovo NPP can be described as a-mesosaprobic (moderately polluted, the 3rd quality class). Adjacent to the reservoir-cooler an area of the Saratov reservoir can be described as a-mesosaprobic (contaminated, 4th class of quality). There was no statistically significant increase or decrease (from 2011 to 2018) in the number, or biomass of macrozoobenthos and saprobity of the studied reservoirs. A statistically significant increase in the number of macrozoobenthic species in the cooling reservoir of the Balakovo NPP was found. Due to the fact that by 2018, some restoration of submerged vegetation (previously depleted Ctenopharyngodon idella) and, accordingly, the phytophilic group of benthos began to be observed. Key words: macrozoobenthos, reservoir-cooler of Balakovo NPP, biomonitoring.
References
1. Bakanov A. I. Use of combined indices for monitoring of freshwater reservoirs by zoobenthos. Water resources, 1999, vol. 26, no. 1, pp. 108-111 (in Russian).
2. Protasov A. A., Sergeeva O. A., Kosheleva S. I. Gid-robiologia vodoemov-ohladitelei teplovih i atomnih elektrostancii Ukraini [Hydrobiology of cooling water bodies of thermal and nuclear power plants of Ukraine]. Kyiv, Nauk. dumka Publ., 1991. 192 p. (in Russian).
3. Protasov A. A., Silaeva A. A. Konturnie gruppirovki gidrobionyov v tehnoecosistemah TES i AES [Marginal groups of hydrobionts in the techno-ecosystems of thermal and nuclear power plants]. Kyiv, Institute of Hydrobiology of NAS of Ukraine, 2012. 274 p.
4. Protasov A. A., Panasenko G. A., Babariga S. P. Biological Hindrances in Power Stations Exploitation, Their Typization and Main Hydrobiological of Control. Hyd-robiol. J., 2009, vol. 45, no. 1, pp. 32-46.
5. Voronin M. Yu., Yermokhin M. V. Macrozoobenthos communities in the temperature gradient of the reservoircooler of Balakovo NPP. Volga Region Journal of Ecology, 2005, special iss., pp. 24-33 (in Russian).
6. Metoditcheskie rekomendatsii po sboru i obrabotke materialov pri gidrobiologicheskikh issledovaniakh na presnovodnykh vodoemakh. Zoobentos i ego produktsia [Guidelines for the collection and processing of materials in hydrobiological studies in freshwater bodies. Zoob-enthos and its products]. Leningrad, GosNIIORH Publ., 1983. 52 p. (in Russian).
7. Atlas bespozvonochnikh Kaspiyskogo morya [Atlas of invertebrates of the Caspian sea]. Moscow, Pisch. Prom-st' Publ., 1968. 415 p. (in Russian).
8. Opredelitel' presnovodnykh bespozvonochnykh Evropey-skoy chasti SSSR [The determinant of freshwater invertebrates of the European part of the USSR]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1977. 510 p. (in Russian).
9. Opredelitel'presnovodnykh bespozvonochnykh Rossii i sopredel'nykh territoriy [The key to freshwater invertebrates of Russia and adjacent territories]. St. Petersburg, Nauka Publ., Vol. 1. Nizshiye bespozvonochnyye [Lower invertebrates]. 1994. 396 p.; Vol. 2. Rakoobraznyye [Crustaceans]. 1995. 628 p.; Vol. 3. Paukoobraznyye. Nizshiye nasekomyye [Arachnida. Lower insects]. 1997. 444 p.; Vol. 4. Vysshiye nasekomyye. Dvukrylyye [Higher insects. Dipterous]. 1999. 1000 p.; Vol. 5. Vysshiye nasekomyye. Rucheyniki. Cheshchekrylyye. Zhestkokrylyye. Setchatokrylyye. Bol 'shekrylyye. Pereponchatokrylyye [Higher insects. Brooks. Lepidoptera. Coleoptera. Net wings. Bolshegrudye. Hymenoptera]. 2001. 840 p.; Vol. 6. Mollyuski. Polikhety. Nemertiny [Mollusca. Poly-chaetes. Nemertea]. 2004. 528 p. (in Russian).
10. Opredelitel'faun Chernogo i Azovskogo morey [The determinant of the fauna of the black and Azov seas]. Vol. 2. Kiev. : Nauk. dumka Publ., 1969. 536 p.
11. Geografiya i monitoring bioraznoobraziya [Geography and biodiversity monitoring]. Moscow, NUMTS, 2002. 432 p. (in Russian).
12. Makrushin A. V. Bibliograficheskiy ukazatel'po teme «Biologicheskiy analiz kachestva vod» s prilozheniyem spiska organizmov-indikatorov zagryazneniya [Bibliographic index on "Biological analysis of water quality" with a list of organisms-indicators of pollution]. Leningrad, Izd-vo ZIN, 1974. 53 p. (in Russian).
13. Prakticheskayagidrobiologiya [Practical Hydrobiology]. Ed. by V. D. Fedorov, V. I. Kapkov. Moscow, PIM Publ., 2006 367 p. (in Russian).
14. Biologicheskiye invazii v vodnykh i nazemnykh ekosis-temakh [Biological invasions in aquatic and terrestrial ecosystems]. Moscow, St. Petersburg, KMC Publ., 2004. 436 p. (in Russian).
15. Voronin M. Yu. The timing of the departure of two chironomid species in the reservoir-cooler of Balakovo NPP. Entomological and Parasitological Investigations in Volga Region, 2005, iss. 4, pp. 80 (in Russian).
16. ZhulidovA. V, KozharaA. V, Scherbina G. H., Nalepa T. F., Protasov A. A., Afanasiev S. A., Pryanichnikova E. G., Zhulidov D. A., Gurtovaya T. Yu., Pavlov D. F. Invasion history, distribution, and relative abundances of Dreissena bugensis in the old world: a synthesis of data. Biol. Invasions, 2010, vol. 12, no. 7, pp. 1923-1940 (in Russian).
17. Zhu B., Fitzgerald D. G., Mayer C. M., Rudstam L. G., Mills E. L. Alteration of Ecosystem Function by Zebra Mussels in Oneida Lake: Impacts on Submerged Macro-phytes. Ecosystems, 2006, vol. 9, pp. 1017-1028.
18. Grishchenko K. G., Sedova O. V., Voronin M. Yu., Iono-va E. A., Ryazanov S. V. The current state of the higher aquatic vegetation of the cooling reservoir of the Bala-kovo NPP under the influence of herbivorous fish. Izv. Saratov Univ. (N. S.), Ser. Chemistry. Biology. Ecology, 2016, vol. 16, iss. 2, pp. 231-236 (in Russian). DOI: 10.18500/1816-9775-2016-16-2-231-236
Cite this article as:
Voronin M. Yu. Long-Term Monitoring of Macrozoobenthos in the Reservoir-Cooler of Balakovo NPP. Izv. Saratov Univ. (N. S.), Ser. Chemistry. Biology. Ecology, 2019, vol. 19, iss. 4, pp. 461-472 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9775-2019-19-4-461-472
