CC BY
21ных рек и станций отбора проб, осуществить интеркалибровку биологических показателей, индексов, в том числе и интегральных, для оценки экологического состояния рек и качества воды. Следует акцентировать внимание не том, что результаты мониторинга предполагают перевод научных данных в управленческие решения, связанные с эксплуатацией водных ресурсов.
Работа выполнена при частичной поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 17-04-00135.
Литература
1. Павлов Б.К. Методологические аспекты экологического мониторинга // Методология оценки состояния экосистем. Учебное пособие / Отв. ред. О.М.Кожова, В.В.Воробьев.-Ростов-на-Дону: Изд-во ООО «ЦВВР». 2000. С. 87-96.
2. Зинченко Т.Д. Методологический подход к проведению мониторинговых исследований природных гидросистем (на примере Волжского бассейна) // Чтения памяти В.Я. Леванидова, вып.4. 2008. Владивосток. С. 25-30.
3. Зинченко Т.Д., Шитиков В.К. Гидробиологический мониторинг как основа типологии малых рек Самарской области // Изв. Самар. НЦ РАН. 1999. №1, С. 118- 127.
4. Зинченко Т.Д. Унифицированные методы для оценки качества поверхностных вод Волжского бассейна // Сборник трудов VIII Международного Конгресса «Чистая вода. Казань». 30 ноября-1 декабря 2017 г. - Казань: ООО «Новое знание», 2017. С. 119-122.
5. Зинченко Т.Д. Хирономиды поверхностных вод бассейна Средней и Нижней Волги (Самарская область). Эколого-фаунистический обзор. Самара: ИЭВБ РАН. 2002. 174 с.
6. Семенченко В.П. Принципы и системы биоиндикации текучих вод. Минск: «Орех». 2004. 125 с.
7. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д.. Количественная гидроэкология: методы, критерии, решения: В 2 кн. (отв. ред. Е.А. Криксунов). М.: Наука, 2005. Кн. 1. 281 с.; Кн. 2. 337 с.
УДК 57.087
DOI: 10.24411/9999-002А-2018-10039
ОСОБЕННОСТИ ЭКОСИСТЕМЫ ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ РЕК АРИДНОЙ ЗОНЫ ПРИЭЛЬТОНЬЯ (БАССЕЙН НИЖНЕЙ ВОЛГИ) Т.Д. Зинченко 1, Т.В. Канапацкий 2
1 Институт экологии Волжского бассейна РАН, Тольятти, Россия 2 Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского, ФИЦ Биотехнологии РАН, Москва, Россия е-mail: [email protected]
Аннотация. Впервые проведены исследования планктонных и донных сообществ 7 соленых рек с анализом сообществ циано-бактериальных матов рек с разным уровнем минерализации, что позволило выявить высокий продукционный потенциал и функциональные особенности биоты. Ключевые слова: соленые реки, продукция, цианобактериальные маты, сульфатредукция, гиперга-линное оз.Эльтон
FEATURES OF THE ECOSYSTEM OF HIGHLY MINERALIZED RIVERS OF THE ARIDNA ZONE PRIELTONIA T.D. Zinchenko 1, Т.В. Kanapatsky 2
institute of Ecology of the Volga River Basin of Russian Academy of Sciences, Togliatti, Russia 2 Institute of Microbiology. S. N. Vinogradsky, FITZ of Biotechnology, Academy of Sciences,
Moscow, Russia е-mail: [email protected]
Annotation. For the first time, full-scale and experimental studies of plankton and bottom communities of 7 saline rivers were carried out with the analysis of cyano-bacterial Mat communities of rivers with different levels of mineralization, which revealed a high production potential and functional features of biota. Key words: saline river, production, cyanobacterial mats, sulphatereduction, hypersaline Lake Elton
В аридных ландшафтах мира соленые реки относятся к высоко продуктивным системам, где поток энергии и питательных веществ может выходить в область окружающего ландшафта рек аридных регионов [1]. Состав планктонных и донных сообществ в соленых реках эволюционно адаптирован к воздействию экстремальных условий [2]. До настоящего времени гидроэкосистема Приэльтонья (49°13'N,46°° 40'E) оставалась не изученной. Геоморфологические, гидрологические и гидрохимические особенности водотоков обусловливают высокий уровень минерализации в реках бассейна гипергалинного оз. Эльтон. Динамичность абиотических факторов, оказывает прямое или косвенное влияние на структурные изменения планктонных и донных сообществ и функционирование гидроэкосистемы. Нами исследованы основные закономерности изменения планктонных и донных сообществ вдоль градиента абиотических и биотических факторов 7 соленых рек. Впервые проведенные натурные и экспериментальные исследования планктонных и донных сообществ с анализом сообществ циано-бактериальных матов рек с разным уровнем минерализации позволили выявить их высокий продукционный потенциал. Установлено, что биомасса и первичная продукция циано-бактериальных сообществ варьировали в широких диапазонах: 20-903 мг хлф а/м2 и 0.2-21 мг С/(м2-ч), соответственно. Доля аноксигенной фиксации углекислоты в зависимости от сезона изменялась от 20% до значений, сопоставимых с интенсивностью оксигенного фотосинтеза. Суммарная гетеротрофная активность микробного сообщества, измеренная по скорости темновой ассимиляции углекислоты, составляла от 31 до 750 мкмоль/(дм3сут) в матах и 3-137 мкмоль/(дм3сут) в донных осадках. Скорость сульфатредукции варьировала от 10 до 2621 мкмоль 8042-/(дм3сут), а гидрогенотрофного метано-генеза - от 1.5 до 323 нмоль СН4/(дм3сут).
В сообществах циано-бактериальных матов нами не было отмечено выраженной зависимости первичной продукции от солёности (в пределах 13-33%о), но выявлена сезонная зависимость. Распределение биогенных элементов в реках также не очевидно зависит от уровня минерализации. Вместе с тем, варьирование летних величин соотношения минеральных форм азота и фосфора (N:P) в полигалинных реках (август) от 100.7 до 186.9, а в мезогалинных- от 0.6 до 32.9 указывает на специфический тип функционирования рек, где высокое соотношения биогенов отражает эна-чительное поступление азота, связанное, в том числе и с процессами, происходящими в ЦБС в условиях выраженной вариабельности абиотических факторов.
Соленые реки имеют высокое видовое богатство и разнообразие. Установлено более 130 видов и разновидностей планктонных водорослей, 50-68 видов в сообществах мейо- и макрозообен-тоса, из которых впервые обнаружено 77- 42 видов, соответственно. Градиент абиотических факторов в значительной мере определяет динамику разнообразия, численности, биомассы, продукции планктонных и донных сообществ.
Впервые проведенные исследования с использованием метода 16S метагеномного секвени-рования выявили таксономический состав прокариот циано-бактериальных сообществ (ЦБС), занимающих площади в устьевых участках рек до 30-80%. Выявлены микроорганизмы, относящиеся к 20 филумам, наиболее многочисленными были последовательности представителей Cyanobacte-ria, Proteobacteria и Bacteroidetes. Доминирующими морфотипами цианобактерий в бентосных фо-тотрофных сообществах являются нитчатые негетероцистные цианобактерии. Установлено преобладание домена Bacteria, а археи составляют < 1%. В матах, в отличие от планктона, доминирующими были Cyanobacteria [3]. Количество выявленных видов имеет положительную связь с солёностью рек. Установлены специфические сообщества видов, сформированные при разном уровне минерализации. Комбинации опорных значений факторов среды обеспечивают пелаго-бентические связи планктонных и донных сообществ в соленых реках, целостность функционирования которых обеспечивают различные биотические связи, изучение которых - предмет дальнейших исследова-
ний. Известно, что помимо углерода (энергия) и неорганических питательных веществ (например, азот), массовые в соленых реках водные насекомые передают наземным экосистемам определенные биохимические компоненты, такие как незаменимые жирные кислоты (НЖК). Наиболее физиологически важна, например, эйкозапентаеновая жирная кислота серии Омега-3 (20:5n-3, EPA). Только некоторые таксоны морских водорослей могут de novo синтезировать высокое количество НЖК. Поэтому изучение сообществ высокоминерализованных систем, играющих уникальную роль в биосфере как основного источник НЖК, включая массовые виды двукрылых и их роли в переносе НЖК на сушу, является важным направлением исследований.
Нами выявлены массовые виды Diptera из донных сообществ, дана оценка их продукционного потенциала, то есть, их «производительность» в экосистеме гипергалинного озера. Установлена высокая функциональная активность личинок двукрылых и существенные параметры их устойчивости к воздействию экстремальных факторов. Личинки хирономид (Diptera: Chironomidae) имеют самое высокое содержание НЖК, указанное в литературе для донных животных. Массовые виды хирономид (включая и новые для науки виды) являются важными поставщиками НЖК в наземные экосистемы и объектом питания пролетных и перелетных птиц. Вынос полиненасыщенных НЖК хирономидами из соленых рек в наземные экосистемы за период исследований значительный (29 мг м-2 месяц-1(сухой вес). [1] и сопоставим с глобальной средней оценкой переноса НЖК в наземные экосистемы. Установлено, что между значениями видового разнообразия (индекса Шеннона от 0.1 до 3.29 бит./экз) и минерализацией существует статистически значимая линейная зависимость (коэффициент корреляции r = -0.489, дисперсионное отношение Фишера F = 57.08, p = 0), тогда как связь численности донных организмов (ln экз./м2) с минерализацией - слабая (r = -0.16, F= 4.7, p =
0.0315..
Результатом исследований является комплексный подход изучения биоразнообразия планктонных и донных сообществ, позволяющий выявить отдельные процессы, происходящие с биотой в условиях экстремальных факторов воздействия и подойти к решению проблемы сохранения экологически чувствительных регионов и животных с возможностью использования галофильных организмов в области биотехнологий.
Литература
1. Zinchenko T.D., Gladyshev M.I., Makhutova O.N., Sushchik N.N., Galina S. Kalachova G.S., Golovatyuk L.V. Saline rivers provide arid landscapes with a considerable amount of biochemically valuable production of chironomid (Diptera) larvae // Hydrobiologia. № 722. 2014. P. 115-128.
2. Manahan D.T., Adaptations by invertebrate larvae for nutrient acquisition from seawater. American Zoologist, Vol.30. 1990. P. 147-160.
3. Канапацкий Т. А., Самылина О.С., Плотников А.О., Селиванова Е.А., Хлопко Ю.А., Кузнецова А.И., Русанов И.И., Захарова Е.Е., Пименов Н.В. Микробные процессы продукции и деструкции органического вещества в солоноводных реках Приэльтонья (Волгоградская область).// Микробиология. Вып. № 1, 2018. Т. 87. С. 56-69.
