CC BY
16
УДК 556.555.8:591.524.11(470.56)
А.А. Шайхутдинова
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОЗЕР ЖЕТЫКОЛЬ И ОБАЛЫКОЛЬ БИОЛОГИЧЕСКОГО ЗАКАЗНИКА ОБЛАСТНОГО ЗНАЧЕНИЯ «СВЕТЛИНСКИЙ» ПО СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ СООБЩЕСТВ МАКРОЗООБЕНТОСА
Обсуждаются данные изучения макрозообентоса водоемов биологического заказника областного значения «Светлинский» (Светлинский район, Оренбургская область) по гидробиологическим показателям. По состоянию на весенний период 2019 г. уровень воды в озерах Жетыколь и Обалыколь приблизился к минимальным отметкам, озера Давленколь, Малый Обалыколь, Караколь полностью пересохли. В воде озер Жетыколь и Обалыколь отмечены продукты разложения макрофитов (сульфат-анион, аммоний ион, фенол) и критически низкая концентрация растворенного кислорода (ниже 30% насыщения). Фауна мак-розообентоса озер представлена пятью видами, принадлежащими пяти родам и двум семействам отряда Diptera. Причиной столь низкого биоразнообразия является острый дефицит кислорода, угнетающий ок-сифильных представителей макрозообентоса. Проведенные исследования показывают, что в указанных озерах доминируют эвриоксидные формы хирономид - личинки Chironomus riparius и Chironomus plumosus, на их долю приходится 54,2 и 81,1 % от общей численности и 55,7 и 80,0 % от общей биомассы соответственно. Оба вида способны обитать в различных водоемах, в том числе сильно загрязненных с низким содержанием растворенного кислорода в воде. По результатам оценки качества воды с помощью биотических индексов Вудивисса и Майера вода в озерах Жетыколь и Обалыколь характеризуется как сильно загрязненная.
Ключевые слова: макрозообентос, биоразнообразие, Chironomus riparius, Chironomus plumosus, эв-трофикация, озеро Жетыколь, озеро Обалыколь, охраняемая территория.
A.A. Shayhutdinova
EVALUATION OF ECOLOGICAL STATE OF ZHETYKOL AND OBALYKOL LAKES OF REGIONAL BIOLOGICAL RESERVE "SVETLINSKAYA" ON STRUCTURAL AND FUNCTIONAL INDEXES OF MACROZOOBENTHOS
Data of studying macrozoobenthos of reservoirs of regional biological reserve "Svetlinsky" (Svetlinsky district, Orenburgskaya oblast) on hydrobiological indicators are discussed. By spring 2019, the water level in Zhetykol and Obalykol was close to the minimum marks; Davlencol, Small Obalykol, Caracol Lakes completely dried up. Decomposition products of macrophytes (sulfate-anion, ammonium ion, phenol) and critically low concentration of dissolved oxygen (below 30% of saturation) were observed in the waters of Zhetykol and Obalykol Lakes. The fauna of lakes macrozoobenthos is represented by five species belonging to five genera and two families of the order Diptera. The reason for such low biodiversity is an acute shortage of oxygen, which oppresses the oxyphilic representatives of macrozoobenthos. The conducted studies show that euryoxide forms of chironomids such as larvae of Chironomus riparius and Chironomus plumosus dominate in these lakes. Their number can reach 54,2 and 81,1%, and biomass is 55,7 and 80,0%, respectively. Both species are able to inhabit all studied water bodies, including highly polluted ones with a low content of dissolved oxygen in the water. According to the results of water quality assessment with the help of Woodiwiss and Mayer biotic indices, the water in Zhetykol and Obalykol Lakes is characterized as highly polluted.
Key words: macrozoobenthos, biodiversity, Chironomus riparius, Chironomus plumosus, eutrophication, Zhetykol Lake, Obalykol Lake, protected area.
DOI: 10.17217/2079-0333-2019-50-118-122
Введение
Озера Оренбургского степного Зауралья оказываются первыми крупными водоемами на пути многочисленных стай мигрирующих птиц: гуси, лебеди, утки, которые находят для себя обилие кормов и достаточную водную акваторию. Светлинские озера являются единственным местом в Оренбуржье, где гнездятся кудрявый пеликан, большой баклан, лебедь -кликун, савка, морской зуек, морской голубок, чеграва и др. [1, 2]. Неудивительно, что в этом районе был создан Заказник областного значения «Светлинский». Он расположен в степном Зауралье - Свет-линском районе Оренбургской области - и является важнейшим местом на миграционных путях перелетных птиц. Обусловлено это наличием здесь высокопродуктивных водоемов, поддержи-
вающих огромные скопления пролетных водоплавающих и околоводных видов птиц и служащих им местом откорма, а также значительной площадью заказника и большим разнообразием имеющихся здесь местообитаний, соответствующих экологическим требованиям разных видов птиц.
Заказник был создан 19 августа 2005 г. в пределах ключевой орнитологической территории международного значения «Шелкаро-Жетыкольский озерный район» (RU-217) [1]. Его общая площадь составляет 8 400 га. Она включает в себя систему уникальных периодически пересыхающих озер: Жетыколь, Давленколь, Обалыколь, Малый Обалыколь, Караколь. Площадь их водного зеркала составляет 68% общей территории заказника.
Площадь самого крупного оз. Жетыколь составляет 4 825 га. Его глубина - 0,6-0,7 м. В состав заказника входит его центральный и южный секторы площадью 3 000 га. Озеро покрыто зарослями тростника обыкновенного с редко чередующимися плесами открытой воды. Степень зарастания составляет 98%. Дно оз. Жетыколь преимущественно илистое с большим количеством растительных остатков. С севера к озеру вплотную подходит овраг Суходол, на юго-западе -глубоководная протока Казанча. Они питаются за счет талых и дождевых вод.
Донные отложения оз. Обалыколь (озерная ванна, равная 700 га) представлены плотной глиной с черным илом и большим количеством растительных остатков. Степень зарастания озера тростником обыкновенным высокая и составляет 95%. Преобладающая глубина - 70 см.
По состоянию на весенний период 2019 г. озера Малый Обалыколь (озерная ванна 600 га), Караколь (озерная ванна 800 га) и Давленколь (озерная ванна 600 га) полностью высохли [3], а уровень воды в озерах Жетыколь и Обалыколь приблизился к минимальным отметкам.
Территория заказника входит в степную климатическую зону, характеризующуюся резкой континентальностью, высокой аридностью и сухостью воздуха, холодной зимой, короткой весной и жарким с частыми суховеями летом. Высокие летние температуры, обилие прямого солнечного освещения обусловливают высокую интенсивность испарения воды. Среднегодовое количество осадков здесь составляет всего 280 мм в год. Основное их количество, до 70%, приходится на теплую половину года. Наполнение водоемов происходит в период поступления в озера талых и дождевых вод, поэтому уровень воды в них напрямую зависит от количества атмосферных осадков.
Происходящие в настоящее время гидрологические и геоморфологические изменения, вызванные колебанием уровня воды в озерах, обусловили значительные изменения гидроэкосистем заказника. Отметим, что в последние годы при общем понижении уровня воды, уменьшении стока талых вод образовались мелководья и произошло их зарастание макрофитами. Все это привело к динамичным преобразованиям биотопической структуры, обусловившим изменение качественного и количественного состава зообентоса, составляющего основу кормовой базы бентосоядных птиц [4].
Вышесказанное определяет актуальность исследований, направленных на изучение современного состояния донных сообществ, кормности и экологической емкости водоемов. Ниже представлены данные изучения состава и структуры сообществ макрозообентоса озер Жетыколь и Обалыколь в условиях нарастающей эвтрофикации.
Материалы и методы
В ходе экспедиционных работ, проведенных в мае 2019 г., был выполнен отбор проб донных отложений в озерах биологического заказника Жетыколь и Обалыколь для изучения видового разнообразия и структуры сообществ макрозообентоса. Пробы грунтов собирали в трехкратной повторности на открытых плесах озер автоматическим коробчатым дночерпателем ДАК-100, на стальном тросе с площадью захвата 1/100 м2. В последующем количественные данные по всем видам зообентоса пересчитывали на 1 м2. Отбор, фиксацию и камеральную обработку бентосных проб проводили в соответствии с общепринятыми гидробиологическими методиками [5]. Для определения зафиксированных бентосных организмов использовали микроскопы Standart-25 (производства Carl Zeiss) и МБС-2.
Состояние сообществ макрозообентоса оценивали по количеству видов, частоте встречаемости (экз./м2) и биомассе (г/м2). Для оценки бентосных сообществ использовали классификацию, приведенную в работе В.Я. Леванидова [6]. Для оценки состояния гидроэкосистем озер использованы широко применяемые с этой целью индексы Вудивисса и Майера.
Дополнительно в ходе экспедиционных исследований в озерах Жетыколь и Обалыколь в местах отбора проб были выполнены замеры глубин и температуры воды, определена ее общая минерализация, водородный показатель и концентрация растворенного кислорода. В ходе
проведения этих исследований использовали полевые аналитические приборы МАРК -302М, МАРК 901 и МАРК-603/1.
Результаты и обсуждение
Подробная гидрохимическая характеристика вод Светлинских озер была приведена нами ранее [2]. Вода озера Обалыколь охарактеризована как пресная гидрокарбонатно-натриевого типа, а озера Жетыколь - как солоноватая хлоридно-натриевого типа. Данные гидрохимического анализа свидетельствуют о том, что в первом из указанных водоемов отмечена высокая концентрация сульфат-аниона (140,8 мг/дм3). Это объясняется присутствием в его пелагиале и бентали большого количества растительных остатков и их постепенным разложением.
Обращает на себя внимание высокое, 0,027 мг/дм3, содержание фенола в воде оз. Жетыколь и 0,018 мг/дм3 в оз. Обалыколь при его предельно-допустимой концентрации 0,001 мг/дм3. Фе-нольные соединения в исследуемых водоемах имеют природное происхождение и являются результатом перегнивания значительной массы отмерших растений, в основном тростника обыкновенного. Они оказывают негативное влияние на общие и специфические показатели воды, поскольку меняют ее прозрачность и цветность, концентрацию ионов водорода, биологическое потребление кислорода (БПК), химическое потребление кислорода (ХПК). Повышение концентрации фенолов ухудшает гидрохимические, гидробиологические и бактериологические показатели, ведет к снижению первичной продукции водоемов и сокращению биомассы донных организмов.
Концентрация аммонийного азота в озерах Жетыколь и Обалыколь, при его ПДК 0,5 мг/дм3, составляет 0,9 и 1,4 мг/дм3, что также связано с разложением растительных остатков тростника обыкновенного. Концентрация растворенного кислорода в воде озер Жетыколь и Обалыколь в весенний период достигла критических значений - 1,9 и 1,6 мг/дм3 соответственно (22,3 и 19,6% насыщения соответственно). При низком уровне растворенного в воде кислорода личинки хирономид остаются единственными донными насекомыми, способными обитать в усл о-виях, близких к анаэробным, когда концентрация кислорода падает до 30% насыщения.
В условиях дефицита кислорода в водоемах формируются специфические условия для развития здесь эвриоксидных форм беспозвоночных. Ухудшающиеся гидрологические и гидрохимические условия приводят к снижению биологического разнообразия донных сообществ. Так, в мае 2019 г. в сообществах макрозообентоса озер Жетыколь и Обалыколь было обнаружено только пять видов, принадлежащих пяти родам отряда двукрылых (Insecta, Diptera). Четыре из них - Chironomus riparius, Chironomus plumosus, Chironomus sp. и Tanytarsus sp. - относятся к семейству Chironomidae, и один - Culex sp. - к семейству Culicidae.
C. riparius относится к видам с наиболее высокой экологической пластичностью. Его личинки способны обитать в водоемах с разной степенью загрязнения. Личинки C. plumosus, имеющие мясо-красный цвет, живут в илистом грунте, в том числе сильно загрязненном, с низким содержанием растворенного кислорода.
Проведенные нами исследования показали, что донные сообщества оз. Жетыколь представлены хирономидофауной. В оз. Обалыколь доминировали личинки представителей семейства Chironomidae. Они составляли 98,8% от суммарной численности видов и 98,3% от их суммарной биомассы (табл. 1).
Таблица 1
Видовой состав и продукционные показатели бентосной фауны в озерах Жетыколь и Обалыколь*
Вид Продукционные показатели
Озеро Жетыколь Озеро Обалыколь
N, экз./м2 B, г/м2 N, экз./м2 B, г/м2
Diptera
Семейство Chironomidae
Chironomus riparius 425 1,63 32188 15,00
Chironomus plumosus 213 0,94 1725 1,81
Chironomus sp. 87 0,31 2663 0,94
Tanytarsus sp. 38 0,13 2650 0,69
Семейство Culicidae
Culex sp. - - 462 0,31
Итого 763 3,01 39688 18,75
* Примечание. N - численность, экз./м2; B - биомасса представителей макрозообентоса г/м2.
Для определения ценотической структуры сообществ макрозообентоса изучаемых озер использовали классификацию В.Я. Леванидова [6], согласно которой к доминантным видам относятся представители зообентоса с общей численностью и биомассой 15% и более, к субдоминантным - представители с численностью и биомассой от 5,0 до 14,9%. На долю второстепенных видов приходится от 1,0 до 4,9%. Полученные нами данные представлены в табл. 2.
Таблица 2
Структура видового состава макрозообентоса озер Жетыколь и Обалыколь
Категория Станции отбора проб
Жетыколь Обалыколь
Численность
Доминанты Chironomus riparius Chironomus plumosus 54,2% 31,2% Chironomus riparius 81,1%
Субдоминанты Chironomus sp. Tanytarsus sp. 11,4% 5,0% Chironomus sp. Tanytarsus sp. Chironomus plumosus 6,7% 6,7% 4,3%
Второстепенные виды - Culex sp. 1,1%
Биомасса
Доминанты Chironomus riparius Chironomus plumosus 55,7% 27,9% Chironomus riparius 80,0%
Субдоминанты Chironomus sp. 10,3% Chironomus plumosus Chironomus sp. 9,7% 5,0%
Второстепенные виды Tanytarsus sp. 4,3% Tanytarsus sp. Culex sp. 3,7% 1,7%
Из приведенных в табл. 2 данных видно, что в оз. Жетыколь к категории доминантов по численности относятся C. riparius и C. plumosus. Субдоминанты представлены видами Chironomus sp. и Tanytarsus sp. По биомассе в мае 2019 г. доминантами также являлись личинки хирономид C. riparius и C. plumosus, а субдоминантами - личинки Chironomus sp. К второстепенным видам были отнесены Tanytarsus sp.
В оз. Обалыколь по показателю численности к доминантам были отнесены C. riparius, к субдоминантам - Chironomus sp., Tanytarsus sp. и C. plumosus, второстепенным видом оказался Culex sp. По биомассе к категории доминантов также были отнесены личинки хирономид C. sriparius. Субдоминанты представлены личинками Chironomus sp. и C. plumosus, а второстепенными видами - Tanytarsus sp. и Culex sp.
Для оценки экологического состояния водоемов используют методы, основанные на соотношении разных групп донных беспозвоночных - индексы Майера и Вудивисса. С их помощью характеризуют сапробность водоемов. В нашем случае индекс Майера для обоих изученных озер оказался равен 1, а индекс Вудивисса - 5. Значения обоих индексов свидетельствуют о высоком уровне загрязнения озер.
Заключение
В настоящее время макрозообентос озер Жетыколь и Обалыколь представлен пятью видами. Основной причиной снижения его видового разнообразия в обоих озерах является низкое содержание в их воде растворенного кислорода вследствие его высокого расхода на процессы разложения отмерших макрофитов. В условиях дефицита кислорода в озерах Жетыколь и Обалыколь сформировались сообщества хирономидного типа, в котором доминируют личинки эврибионтных, полисапробных видов C. riparius и C. plumosus. Полученные в ходе проведенного исследования данные меняют привычные представления о состоянии озер. Они свидетельствуют об ухудшении здесь экологической ситуации. Учитывая важность этой территории для поддержания численности популяций мигрирующих птиц в условиях изменения климата и природно-ландшафтных комплексов, необходима организация мониторинга за состоянием макрозообентоса уникальных Светлинских озер и проведение мероприятий, способствующих сохранению их значения в жизни перелетных птиц.
Литература
1. Назин А.С. Биологический заказник областного значения «Светлинский» и его роль в охране и воспроизводстве авифауны // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2014. - № 2. - С. 178-180.
2. Давыгора А.В. Экологическая среда и биоразнообразие Оренбуржья в XXI веке: прогноз изменений и стратегия выживания: коллективная монография. - Оренбург, 2017. - С. 24-50.
3. Шайхутдинова А.А., Гоголева О.А. Экологическая характеристика качества вод озер Жетыколь и Обалыколь биологического заказника областного значения «Светлинский» // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. - 2019. - № 2. - 8 с. [Электронный ресурс]. -URL: http://elmag.uran.ru:9673/magazine/Numbers/2019-2/Articles/ShAA-2019-2.pdf.
4. Зинченко Т.Д., Малиновская Л.В. Изучение хирономид (Diptera, Chironomidae) в низовьях Волги и в Северном Каспии и их многолетнее изменение биомассы // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2013. - Т. 15, № 3 (1). - С. 508-517.
5. Абакумов В.А. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 240 с.
6. Леванидов В.Я. Биомасса и структура донных биоценозов реки Кедровой // Пресноводная фауна заповедника «Кедровая падь». - Владивосток, 1977. - Т. 45 (148). - С. 126-159.
Информация об авторе Information about the author
Шайхутдинова Анастасия Анатольевна - Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Оренбургского федерального исследовательского центра УрО РАН; 460000, Россия, Оренбург; кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории водной микробиологии; Оренбургский государственный университет; 460018, Россия, Оренбург; доцент кафедры экологии и природопользования; varvarushka@yandex.ru
Shayhutdinova Anastasiya Anatolievna - Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis of the Orenburg Federal Research Center Ural branch RAS; 460000, Russia, Orenburg; Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher of the Aquatic Microbiology Laboratory; Orenburg State University; 460018, Russia, Orenburg; Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Ecology and Nature Management Chair; varvarushka@yandex.ru
