ОЗЕРО ПИЗАНЕЦ (РЕСПУБЛИКА КАРЕЛИЯ, РОССИЯ) - НОВЫЙ ОБЪЕКТ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ООПТ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

^äV.-: vi Трансформация экосистем issn 2619 оэ4х print

^SSM-'у.:;- # ISSN 2619-0931 Online

/L •;.• Ecosystem Transformation www.ecosysttrans.com

Научное исследование

Озеро Пизанец (Республика Карелия, Россия) - новый объект для создания ООПТ

С.Ф. Комулайнен1* , И.А. Барышев1 , А.Н. Круглова1, Ю.Л. Сластина2 , М.С. Потахин2 , Н.Е. Галахина2 , K.M. Никерова3

1 Институт биологии Карельского научного центра РАН, 185910, Россия, Респ. Карелия, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, д. 11

2 Институт водных проблем Севера Карельского научного центра РАН, 185030, Россия, Респ. Карелия, г. Петрозаводск, пр. Александра Невского, д. 50

3 Институт леса Карельского научного центра РАН, 185910, Россия, Респ. Карелия, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, д. 11

*komsf@mail.ru

Поступила в редакцию: 26.11.2020 Доработана: 26.02.2021 Принята к печати: 14.03.2021 Опубликована онлайн: 12.05.2021

DOI: 10.23859^^-201126

УДК 582.232/.275:574.586:556.52/.55

(470.2)

Аннотация. В рамках работы над включением оз. Пизанец во вновь создаваемую ООПТ - ландшафтный памятник природы регионального значения «Озеро Пизанец» выполнена оценка его современного состояния. Впервые проведено рекогносцировочное морфо-гидрологическое обследование озера, выполнен анализ видового состава, численности и биомассы фитопланктона, фитоперифитона, зоопланктона и зообентоса, а также исследование химического состава воды. Видовой состав и доминирующие виды изученных сообществ озера вполне типичны для пресноводных водоемов региона. Несмотря на то, что численность и биомасса макрозообентоса оказалась ниже, чем в других озерах Восточной Фенноскандии, в целом эти показатели позволяют судить о достаточно высокой степени развития, жизненной активности и устойчивости гидробиоценозов оз. Пизанец. В то же время виды, формирующие структуру сообществ, заметно различаются по размеру, поэтому отмечены существенные расхождения между списками таксонов, доминирующих по численности и биомассе. Биотические индексы и гидрохимические показатели, измеренные для озера, в основном указывают на низкую степень загрязнения и позволяют относить его воды ко II классу чистоты. Установлено, что в настоящее время озеро не подвергается существенному антропогенному влиянию. Однако в связи с планами по созданию ООПТ отмечена необходимость дальнейшего контроля гидробиологических и гидрохимических показателей водоема, а также его включения в программу экологического мониторинга.

Ключевые слова: экологическое состояние, абиотические характеристики, биотические компоненты, биоразнообразие.

Для цитирования. Комулайнен, С.Ф. и др., 2021. Озеро Пизанец (Республика Карелия, Россия) - новый объект для создания ООПТ. Трансформация экосистем 4 (2), 78-89. https://doi.org/10.23859/estr-201126

Введение

Республика Карелия имеет хорошо развитую гидрографическую сеть, принадлежащую бассейнам Белого и Балтийского морей. Существенная часть из более чем 60 тыс. озер, расположенных на территории республики, живописны, обладают большой научной и рекреационной ценностью. Особенно привлекательно выглядят озера тектонического происхождения. К числу таких относится и озеро Пизанец, которое в последние годы стало активно посещаться туристами. Однако гидрохимические и гидробиологические исследования здесь никогда не проводились, программа по охране озера отсутствует, данные о нем в справочной литературе не обнаружены (Озера Карелии, 2013).

Деятельность человека серьезно повлияла на состояние водоемов республики. В результате изменения гидрологического режима, водозабора, загрязнения наблюдается утрата мест обитания, и популяции пресноводных видов часто подвергаются более высокому риску исчезновения, чем обитатели наземных экосистем. В настоящее время охрана ценных водных объектов Карелии осуществляется в рамках комплексных особо охраняемых природных территорий (ООПТ) (Научное обоснование..., 2009). Однако количество водоемов и водотоков в пределах существующих ООПТ явно недостаточно, особенно учитывая обилие водоемов на территории республики и важность сохранения не просто воды как ресурса, а водной среды, как местообитания водных организмов (Revenga et al., 2005).

По результатам научно-исследовательских работ было подготовлено научное обоснование для создания новой 3-х кластерной ООПТ (указаны предлагаемые названия):

№ 1 - ландшафтный заказник регионального значения «Озерно-низкогорные комплексы центральной Карелии»;

№ 2 - ландшафтный памятник природы регионального значения «Озеро Пизанец»;

№ 3 - ландшафтный памятник природы регионального значения «Гора Воттоваара».

Общая площадь указанных объектов составляет 13982.3 га. Расстояния между центрами кластеров 1 и 2 равно 55.2 км, кластеров 2 и 3 - 22. 9 км, кластеров 3 и 1 - 53.4 км. Данная ООПТ будет первым кластерным объектом, созданным на территории Республики Карелия.

Концепция экологического мониторинга территорий, в том числе ООПТ, предполагает анализ состояния располагающихся на них водоемов (Баянов, 2013; Семенченко и Разлуцкий, 2011) как аккумулирующих систем, служащих источником информации об изменениях на водосборе. Видовой состав и количественные характеристики сообществ водных организмов применяются в различных методиках биоиндикации водных экосистем и

являются отправной точкой при разработке экологической типизации водоемов. Наличие регулярной информации о многолетней динамике сообществ гидробионтов позволяет анализировать экологическое состояние водных объектов.

Цель данной работы - оценить современное состояние оз. Пизанец по химическим показателям и структуре гидробиоценозов, выявить закономерности их формирования и таким образом получить фоновые данные, которые можно использовать в ходе организации мониторинга и включения озера в создаваемую ООПТ.

Материал и методика

Оз. Пизанец расположено в Медвежьегорском районе Республики Карелии. Координаты географического центра: N 63°12,868' , Е 32°57,911'. Высота над уровнем моря - 178 м (Балтийская система высот). В гидрографическом плане озеро относится к бассейну Белого моря и располагается в верхней (юго-западной) части водосборного бассейна р. Выг (Беломорско-Балтийский канал) (Рис. 1С) в пределах частного водосбора р. Лужмы, притока Сегозера (Сегозерское водохранилище).

Полевое рекогносцировочное морфо-гидро-логическое обследование оз. Пизанец было проведено в августе 2020 г. Воды озера заполняют приразломную тектоническую котловину, ориентированную в северо-северо-западном направлении. По нашим данным, площадь водного объекта не превышает 0.825 км2, длина - 5.7 км, наибольшая ширина составляет 370 м, средняя ширина - 145 м, коэффициент удлиненности более 39. Рельеф дна сложный; в северной и южной частях озера глубины достигают 30-40 м, максимальные глубины (до 70 м) обнаружены в центральной части водоема. Литоральная зона практически отсутствует. Водоем протокой (возможно, искусственного происхождения) соединяется с ручьем без названия, а далее - через систему озер (Кальгъярви, Кяткиозеро, Кердано, Тумасозеро и Унутозеро) с р. Сонго, оз. Сонго и оз. Селецкое, из которого вытекает р. Лужма.

В геоморфологическом плане район оз. Пизанец относится к юго-восточной части Западно-Карельской возвышенности, к зоне сочленения центральной и восточной цепей гряд. Согласно геоморфологической карте, размещенной в «Атласе Карельской АССР» (1989), рельеф в районе оз. Пи-занец характеризуется как денудационно-текто-нический грядово-холмистый и холмистый (150300 м) с проявлением интенсивных разрывных нарушений на докембрийских кристаллических породах. Согласно карте четвертичных отложений (в том же атласе), на северо-западном побережье распространены ледниковые четвертичные отложения (gШ-IVos), а на юго-восточном - дочетвер-тичные породы.

Рис. 1. Озеро Пизанец и бассейн Беломорско-Балтийского канала (р. Выг) (Озера Карелии, 2013). А - внешний вид озера, В - карта озера, С - карта водосборного бассейна. Расположение оз. Пизанец отмечено красной точкой.

Берега покрыты лесом, местами заболочены (заболоченность территории - 6-7%), населенных пунктов поблизости нет. В северной части оз. Пи-занец берега низкие, в южной - высокие (здесь над водой нависают скалы высотой до 50-60 м). В центральной и южной частях наблюдаются следы палеосейсмодислокаций. Сейсмогравитационные обвалы шириной до 150 м залегают на отложениях флювиогляционной дельты и оза, указывая на послеледниковое время их образования (Лукашов, 2004). Полученная в этом районе радиоуглеродная датировка образования вышележащих сапропелей составляет 8500 ± 150 лет (лабораторный номер ТА-1742) и относится к границе пребореала - бореала (Природный комплекс горы Воттоваара..., 2009).

Отбор проб для биологического анализа был выполнен 2-3 августа 2020 г. по стандартной методике (Комулайнен, 2003; Комулайнен и др., 1989; Руководство..., 1983). Чтобы выявить роль биотопической неоднородности, получить дополнительные данные о таксономической структуре гидробиоценозов и оценить уровень антропогенной нагрузки, были выбраны 3 участка, расположенных в северной, южной и центральной частях озера. На каждом из них пробы отбирались в пелагиали и прибрежной зоне. Пробы фито- и зоопланктона отбирались в поверхностном горизонте (0-2 м), фи-топерифитона - с макрофитов, древесины и камней, зообентоса - с песчаных и илистых грунтов, а также в скоплениях детрита. При анализе проб фитопланктона, фитоперифитона, зоопланктона и зообентоса определяли видовой состав, численность и биомассу организмов, отмечали доминирующие виды, численность или биомасса которых составляла > 10% от суммарной.

Водоросли и беспозвоночных определяли с помощью микроскопа Olympus CX41 с цифровой камерой Espa (D30-D3Cplus).

При идентификации таксонов водорослей были использованы следующие определители:

Цианобактерии (Cyanophyta): Komarek & Fott (1983), Komarek & Anagnostidis (1998, 2005), Komarek (2013);

Bacillariophyta: Krammer & Lange-Bertalot (1986, 1988, 1991a, b);

Chrysophyta: Starmach (1985);

Dinophyta: Киселев (1954);

Chlorophyta: Косинская (1952, 1960), Пала-марь-Мордвинцева (1982, 1984), Мошкова и Гол-лербах (1986), Рундина (1998);

Rhodophyta: Eloranta & Kwandrans (2007);

Euglenophyta: Попова (1955).

Система таксонов водорослей приведена по схеме, принятой в серии "Süsswasserflora von Mitteleuropa" с уточнением названий некоторых видов согласно современным сводкам. Экологическую принадлежность водорослей устанавливали, опираясь на работу С.С. Бариновой с соавт. (2006).

Для определения видов из зоопланктона и зо-обентоса использовали Определитель зоопланктона и зообентоса... (2010, 2016).

Одновременно проводили контроль химического состава воды, который подразумевал определение рН и электропроводности, ионного состава, концентрации биогенных элементов (БЭ) (Рмин, Р „ , NH.+, NO - NO - N „ ), Fe _ и Mn, а также

общ 4 ' 2 ' 3 ' общ'' общ '

косвенных показателей содержания органического вещества (ОВ) (цветность (ЦВ), перманганат-ная окисляемость (ПО), химическое потребление кислорода (ХПК)). Проба объемом 2 л для химического анализа была отобрана с поверхности в центральной части озера. Анализ гидрохимических проб был осуществлен в лаборатории гидрохимии и гидрогеологии Института водных проблем Севера КарНЦ РАН по соответствующим методикам (Аналитические..., 2017). Оценка качества воды выполнена согласно нормативным природоохранным документам1. Для оценки качества воды по составу индикаторных видов рассчитывали индекс Пантле и Букк в модификации Сладече-ка (Pantle and Buck, 1955; Slâdecek, 1973), а для фитопланктона и фитоперифитона, кроме того, -диатомовый индекс TDI (Kelly and Whitton, 1995); для зообентоса - индексы GW (Гутнайта - Уит-лея), BMWP (Biologique Global Normalize), ASPT (Average Score Per Taxon Index), FBI (Family Biotic Index), IBGN (Indece Biologique Global Normalize) (Введение в мониторинг..., 2019; Основы геоэкологии..., 2004). Дополнительно методом атом-но-абсорбционной спектрометрии (спектрофотометр АА-7000 Shimadzu, Япония) с пламенной атомизацией2 определяли концентрацию тяжелых металлов в воде, иле и водорослях перифитона.

Результаты и обсуждение

Вода оз. Пизанец слабоминерализованная (1ион = 8.5 мг/л), гидрокарбонатного класса, группы кальция (Алекин, 1970), ее ионный состав можно выразить следующим образом:

Ca2+(43) Na+(31) Mg2+(18) K+(9) I = 0.14 ммоль-экв/л -

кат HCO3- (38) SO42- (24)АрГ(21) Cl- (14)

В соответствии с величиной рН, которая составляет 6.1, воду можно охарактеризовать как слабокислую. Концентрация Робщ составляет 16 мкг/л; таким образом, согласно классификации П.А. Лозовика (2013), озеро является мезотроф-ным. Распределение форм азота в оз. Пизанец

1 ГОСТ 17.1.3.07-82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков. Утвержден и введен в действие постановлением Государственного комитета СССР по стандартам 19 марта 1982 г. N 1115: дата введения установлена с 01.01.83.

2 Standard SFS 5075, 1990. Water analysis. Metal content of biological material determined by atomic absorption spectrometry. Digestion.

Табл. 1. Распределение форм азота в оз. Пизанец.

Вещество NH4+ N0^ NOз- ^рг

Концентрация азота, мг Мл 0.08 <0.001 0.01 0.25

является характерным для поверхностных вод Карелии (Табл. 1).

Отмечается высокая цветность воды (ЦВ) в озере - 65 градусов Pt-Co шкалы, значение ХПК составляет 23.5 мгО/л, перманганатная окисляемость (ПО) - 10.0 мгО/л.

Гумусность воды (Hum) была рассчитана по следующей формуле (Лозовик, 2006):

Полученное значение составляет 15 ед.; таким образом, согласно классификации П.А. Лозо-вика (2013), оз. Пизанец является мезогумусным.

Наблюдается повышенная концентрация Fe (0.18 мг/л) по сравнению со значением предельно допустимой концентрации для рыбохозяйствен-ных водоемов (0.1 мг/л)3, что является геохимической особенностью вод региона, а не показателем их загрязнения (Лозовик, 2006). Концентрации Рмин и Mn были ниже предела обнаружения.

В фитопланктоне озера Пизанец определено 38 видов водорослей, относящихся к семи отделам (Cyanophyta - 4, Cryptophyta- 1, Ochrophyta - 23, Chlorophyta - 7, Dinophyta - 1, Euglenophyta - 2), кроме того, еще 8 форм были определены только до рода (см. список таксонов фитопланктона).

Список таксонов фитопланктона оз. Пизанец

ОТДЕЛ CYANOPHYTA

Класс Cyanophyceae: Aphanocapsa grevillei (Berkeley) Rabenhorst, Coelosphaerium dubium Grunow, Merismopedia tenuissima Lemmermann, Microcystis viridis (A. Braun) Lemmermann, Anabae-na sp., Lyngbya sp.

ОТДЕЛ CRYPTOPHYTA

Класс Cryptophyceae: Cryptomonas ovata Ehrenberg

ОТДЕЛ OCHROPHYTA

Класс Raphidophyceae: Gonyostomum semen (Ehrenberg) Diesing

Класс Chrysophyceae: Dinobryon divergens O.E. Imhof, Dinobryon sociale (Ehrenberg) Ehrenberg, Dinobryon suecicum Lemmermann, Kephyrion baciliforme Conrad, Kephyrion sp.

3 Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. Приложение к Приказу Министерства сельского хозяйства РФ от 13 декабря 2016 г. № 552.

Класс Bacillariophyceae: Cyclotella stelligera Cleve et Grunow, Cyclotella radiosa (Grunow) Lemmermann, Aulacoseira alpigena (Grunow) Krammer, Aulacoseira distans (Ehrenberg) Simonsen, A. islandica (O. Müller) Simonsen, A. italica (Ehrenberg) Simonsen, Meridion circulare (Greville) Agardh, Asterionella formosa Hassall, Tabellaria fenestrata (Lyngbye) Kützing, T. flocculosa (Roth) Kützing, Eu-notia praerupta Ehrenberg, Diploneis elliptica (Kützing) Cleve, Navicula cuspidata (Kützing) Kützing, Stauroneis anceps Ehrenberg, Frustulia rhomboides (Ehrenberg) De Toni, Gomphonema gracile Ehrenberg, Pinnularia interrupta W. Smith, Pinnularia sp., Nitzschia sp., Epithemia adnata (Kützing) Brébisson ОТДЕЛ DINOPHYTA

Класс Dinophyceae: Peridinium cinctum (O.F. Müller) Ehrenberg ОТДЕЛ CHLOROPHYTA Класс Trebouxiophyceae: Actinastrum hantzschii Lagerh.

Класс Chlorophyceae: Scenedesmus ecornis (Ehrenberg) Chodat, Ankyra lanceolata (^s^iko^ Fott, Monoraphidium contortum (Thuret) Komárková-Legnerová, Monoraphidium sp., Chlamydomonas sp., Gonium pectorale O.F. Müller

Класс Conjugatophyceae: Mougeotia sp., Closterium acutum Brébisson, Staurodesmus incus (Hassal ex Ralfs) Teiling

ОТДЕЛ EUGLENOPHYTA Класс Euglenophyceae: Euglena ehrenbergii G.A. Klebs, Trachelomonas volvocina (Ehrenberg) Ehrenberg

Выявленная альгофлора планктона характеризуется значительной асимметрией на уровне отделов. Отдел Ochrophyta, включающий 21 вид из трех классов, доминирует по видовому богатству. Ведущее положение в нем занимает класс Bacillariophyceae (67.7%), что характерно для структуры фитопланктона пресноводных систем Республики ^релия (Генкал и др., 2015).

По биомассе в пробах также доминируют ди-атомеи (82%), а по численности преобладают си-незеленые (47%) и диатомовые (39%) водоросли. В состав доминирующего комплекса входят Aula-coseira alpigena, Aulacoseira islandica, Aulacoseira distans, Tabellaria fenestrata, Aphanocapsa clathrata и Merismopedia tenuissima. Достаточно разнообразен видовой состав зеленых водорослей. Постоянно обнаруживаются хлорококковые (Scenedesmus ecornis, Monoraphidium contortum) и десмидие-вые (Staurodesmus incus) водоросли, однако су-

Табл. 2. Доминирующие виды и концентрация хлорофилла в фитопланктоне оз. Пизанец. N - численность, В - биомасса.

N, 104 кл./л

Доминирующие по численности виды (N > 10%)

B, мг/м3

Доминирующие по биомассе виды (B > 10%)

Хлорофилл а, мгО2/м3

Aulacoseira alpigena Aulacoseira distans 3.2-4.5 Aulacoseira islandica

Aphanocapsa grevillei Merismopedia tenuissima

Aulacoseira distans 0.3-0.6 Aulacoseira islandica Tabellaria fenestrata

1.1-1.4

щественного вклада в суммарную численность и биомассу они не вносят. Скудно представлены класс рафидофитовых (Gonyostomum semen), а также отделы динофитовых (Peridinium cinctum) и криптофитовых (Cryptomonas ovata) (Табл. 2).

В фитоперифитоне озера определен 51 вид: Cyanophyta - 6 (12%), Ochrophyta - 39 (76%), Chlorophyta - 5 (10%), Euglenophyta - 1 (2%). Кроме того, в общее число таксонов включены нитчатые водоросли, находящиеся в стерильной стадии и определенные до рода: Spirogy-ra sp. ster., Mougeotia sp. ster., Zygnema sp. ster. и Oedogonium sp. ster. (см. список таксонов фитопе-рифитона).

Список таксонов фитоперифитона оз. Пизанец

ОТДЕЛ CYANOPHYTA

Класс Cyanophyceae: Merismopedia elegans A. Braun, Snowella lacustris (Ghodat) Komarek et Hindak, Tolypothrix tenuis Kützing ex Bornet et Flahault, Dolichospermum flos-aquae Brebisson (ex Bornet et Flahault) Waecklin et al., Planktothrix agardhii (Gomont) Anagnostidis et Komarek, Oscillatoria limosa Agardh ex Gomont

ОТДЕЛ OCHROPHYTA

Класс Bacillariophyceae: Aulacoseira distans (Ehrenberg) Simonsen, A. islandica (O. Müller) Simonsen, A. italica (Ehrenberg) Simonsen, Tabellaria fenestrata (Lyngbye) Kützing, T. flocculosa (Roth) Kützing, Fragilaria arcus (Ehrenberg) Cleve, F capucina Desmazieres, F crotonensis Kitton, F ulna (Nitzsch) Lange-Bertalot, Eunotia monodon Ehrenberg, E. pectinalis (Kützing) Ehrenberg, E. serra var. diadema (Ehrenberg) Patrick, E. sudetica O. Müller, Achnanthes minutissima Kützing, Navicula cryptocephala Kützing, N. rhynchocephala Kützing, Stauroneis anceps Ehrenberg, Frustulia rhomboides (Ehrenberg) De Toni, Cymbella cessatii (Rabenhorst) Grunow, C. minuta Hilse, C. naviculiformis (Auerswald) Cleve, C. silesiaca Bleisch, Gomphonema acuminatum Ehrenberg, G. gracile Ehrenberg, G. olivaceum (Hornemann) Brebisson, G. truncatum Ehrenberg, Pinnularia divergens W. Smith, P. interrupta W. Smith, P major (Kützing)

Rabenhorst, P. microstauron (Ehrenberg) Cleve, P. nobilis (Ehrenberg) Ehrenberg, P. stomatophora (Grunow) Cleve, P. viridis (Nitzsch.) Ehrenberg, Nitzschia linearis (Agardh) W. Smith, Surirella bifrons Ehrenberg, S. linearis W. Smith, S. splendida (Ehrenberg) Kützing, Stenopterobia anceps (Lewis) Brébis-son ex Van Heurck, S. curvata (W. Smith) Krammer ОТДЕЛ CHLOROPHYTA Класс Chlorophyceae: Oedogonium sp. Класс Conjugatophyceae: Spirogyra sp., Zygnema sp., Mougeotia sp., Closterium juncidum Ralfs, Closterium gracile Brébisson, Closterium navicula (Brébisson) Lütkemüller, Tetmemorus laevis (Kützing), Netrium digitus (Brébisson ex Ralfs) Itzigsohn et Rothe ОТДЕЛ EUGLENOPHYTA Класс Euglenophyceae: Trachelomonas volvo-cina (Ehrenberg) Ehrenberg

Реально структуру перифитона определяют 10 таксонов (Табл. 3), которые доминировали в альгоценозах и в разных пропорциях постоянно встречались на исследованных участках. Эти виды широко распространены в альгофлоре оли-готрофных озер Карелии (Комулайнен и др., 2006). Их присутствие и доминирование подчеркивает, что таксономическая структура фитоперифитона определяется прежде всего географическим положением водоема и химическим составом воды.

Биомасса фитоперифитона в озерах сформирована в первую очередь видами с нитчатой структурой таллома: Oedogonium sp, Mougeotia sp. и Zygnema sp. Большую роль играет их способность образовывать скопления на субстрате и над ним, что увеличивает площадь, доступную для формирования вторичной эпифлоры (Komulaynen, 2008). Роль сине-зеленых водорослей (Cyanophyta / Cy-anoprokaryota) в структуре альгоценозов обрастаний невелика. В перифитоне оз. Пизанец определено всего 6 видов, и только Oscillatoria limosa доминировала в обрастаниях на мелководье в северной части водоема.

В зоопланктоне озера определено 11 беспозвоночных рангом ниже рода, из которых 2 коловратки, 5 кладоцер и 4 копеподы; одна из последних идентифицирована до рода. По видовому составу преобладают ракообразные. Наибольшие количественные

Табл. 3. Доминирующие виды в фитоперифитоне оз. Пизанец. N - численность, В - биомасса.

N, 104 кл./см2

Доминирующие по численности виды (N > 10%)

B, мкг/см2

Доминирующие по биомассе виды (B > 10%)

0.8-3.6

Oscillatoria limosa Aulacoseira islandica Tabellaria fenestrata Tabellaría flocculosa Fragilaria arcus Achnanthes minutissima Frustulia rhomboides

18.0-49.8

Tabellaria flocculosa Frustulia rhomboides Oedogonium sp. Zygnema sp. Mougeotia sp.

показатели зоопланктона характерны для центральной части озера, где по численности (61.5%) и по биомассе (более 98%) доминируют ветвистоусые ракообразные (см. список таксонов зоопланктона).

Список таксонов зоопланктона оз. Пизанец

Rotifera: Ascomopha ovalis (Bergendal, 1892), Kellicottia longispina (Kellicott, 1879)

Cladocera: Ceriodaphnia cf. dubia Richard, 1894, Ceriodaphnia guadrangula (O.F. Müller, 1785), Scapholeberis mucronata (O.F. Müller, 1776), Bosmina (Eubosmina) cf. coregoni Baird, 1857, Polyphemus pediculus (Linaeus, 1761)

Copepoda: Eudiaptomus sp., Thermocyclops oithonoides (Sars, 1863), Mesocyclops leuckarti (Jurine, 1820), Megacyclops viridis (Jurine, 1820)

К доминирующим видам, определяющим численность и биомассу зоопланктона на отдельных участках, относятся только три вида (Табл. 4).

В составе донных сообществ нами обнаружено 23 таксона беспозвоночных, 14 из которых определены до вида. Большая часть таксонов - это амфи-биотические насекомые на стадии личинки. Выявленный видовой состав донных сообществ вполне обычен для озер Восточной Фенноскандии, равно как и структура доминирующего комплекса: в его состав входят виды, постоянно доминирующие в бентосе (см. список таксонов зообентоса).

Список таксонов зообентоса оз. Пизанец

(L - личинка; Im - имаго)

Oligochaeta: Lumbriculus variegatus (Müller, 1774), Spirosperma ferox Eisen, 1879 Hirudinea: Erpobdella sp. Bivalvia: Euglesa sp. Gastropoda: Gyraulus sp. Trichoptera: Limnephilus sp. (L), Molanna sp. (L), Stenophylax sequax (McLachlan, 1875) (L)

Coleoptera: Hydroporus sp. (L), Hygrotus quin-quelineatus (Zetterstedt, 1828) (Im), Ilybius fenes-tratus (Fabricius, 1781) (L), Oulimnius tuberculatus (Müller, 1806) (L)

Megaloptera: Sialis sordida Klingstedt, 1933 (L) Ephemeroptera: Ephemera vulgata Linnaeus, 1758 (L), Habrophlebia fusca (Curtis, 1834) (Im)

Odonata: Paraleptophlebia cincta (Retzius, 1783) (L), Aeschna sp. (L)

Diptera: Heterotanytarsus apicalis (Kieffer, 1921) (L), Heterotrissocladius marcidus (Walker, 1856) (L), Orthocladius sp. (L), Paratendipes albimanus (Mei-gen, 1818) (L), Procladius sp. (L), Stictochironomus crassiforceps (Kieffer, 1922) (L)

Более высокое видовое богатство обнаружено для зообентоса на песчаных грунтах, где было отмечено 17 таксонов (на илистых грунтах - 8, а в скоплении детрита - 4 таксона). Количественные показатели макрозообентоса оказались невысоки по сравнению с другими озерами Восточной Фенноскандии (Табл. 5). Максимальная численность и биомасса отмечены на заиленных грунтах.

В структуре исследованных сообществ водных организмов выявлено 63 вида-индикатора сапробности. Среди них наиболее разнообразны p-мезосапробы , составляющие 60.3%, и олигоса-пробы - 28.6% от общего числа видов-индикаторов (Табл. 6).

Поскольку среди доминантов и субдоминан-тов преобладают p-мезосапробы и олигосапро-бы, неудивительно, что значения индексов, рассчитанные по фитопланктону, фитоперифитону и зообентосу, характерны для р-мезосапробной зоны (Табл. 7). В то же время индексы ASPT и FBI, рассчитанные по зообентосу, указывают на средний уровень загрязнения, но скорее всего их значения - это следствие высокого содержания в воде органических веществ (гуминовых кислот) природного происхождения. Таким образом, индикаторные виды гидробионтов позволяют отнести воды оз. Пизанец ко II классу чистоты.

Показателем антропогенного воздействия также является увеличение концентрации тяжелых металлов в водоеме (Komulaynen and Morozov, 2007). Выявленные нами концентрации цинка, меди и свинца (Табл. 8) в воде, иле и талломах зеленых нитчатых водорослей (Zygnema sp.) значительно ниже значений, отмеченных нами ранее

Табл. 4. Доминирующие виды в зоопланктоне оз. Пизанец. N - численность, B - биомасса.

м экз /мз Доминирующие по B мг/м3 Доминирующие по биомассе м экз /м численности виды (N > 10%) B мг/м_виды (B > 10%)_

_____________Bosmina coregoni мп ______Bosmina coregoni

590-26000 „ , Г . 42-1708 „ , u * ,

Kellicottia longispina Polyphemus pediculus

Табл. 5. Доминирующие виды в зообентосе оз. Пизанец. N - численность, В - биомасса.

м экз /м2 Доминирующие по в г/м2 Доминирующие по биомассе

м экз./м численности виды (М > 10%) в г/м виды (В > 10%)

Spirosperma ferox _ ,

„ , Euglesa эр.

Euglesa эр.

700-1500 . ., 0.7-1.8 Stenophylax sequax

Heterotnssocladlus marcldus .. , ..

Hygrotus qulnquellneatus

Procladlus эр.

Табл. 6. Виды-индикаторы сапробности в структуре сообществ водных организмов оз. Пизанец (о - олигосапробионт; в - бетамезосапробионт; а - альфамезосапробионт).

Сообщество о Показатель сапробности в а Всего видов

Фитопланктон 6 12 4 22

Фитоперифитон 6 18 1 25

Зоопланктон 3 2 - 5

Зообентос 3 6 2 11

Всего видов 18 38 7 63

% 28.6 60.3 11.1 100.0

Табл. 7. Значения индексов сапробности, рассчитанные по фитопланктону, фитоперифитону и зообентосу для оз. Пизанец.

Сообщество Индекс Значение

P&B 1.4-2.0

Фитопланктон

TDI 2.2-2.3

P&B 1.0-1.3

Фитоперифитон TDI 1.7-1.8

P&B 1.9

GW 13

Зообентос BMWP 87

ASPT 5.8

FBI 5.9

Табл. 8. Средние значения концентрации тяжелых металлов в воде, иле и фитоперифитоне оз. Пизанец. Значения указаны в формате среднее ± стандартное отклонение (т ± SD).

Проба

Элемент в°д3, мкг/л (2ф,и,;о;;гариирф)^тмог/кг ^ ^

гп 28.5 ± 6.2 27.4 ± 7.4 6.6 ± 1.1

Си 4.4 ± 1.8 3.2 ± 2.1 3.0 ± 0.8

РЬ 0.6 ± 0.3 3.7 ± 1.7 15.4 ± 2.3

для водоемов Республики Карелия, а также для водных объектов Мурманской области, подвергаемых интенсивному антропогенному воздействию (Komulaynen and Morozov, 2010).

Заключение

Выявленная структура гидробиоценозов в целом типична для бореальных и субарктических холодноводных олиготрофных озер с низкой минерализацией, не испытывающих значительной антропогенной нагрузки. Их особенностями являются высокая стабильность структуры доминирующего комплекса, таксономическая однородность группировок организмов, а также отсутствие массового развития видов-индикаторов загрязнения и эвтрофирования.

Заметных различий в структуре сообществ водных организмов на исследованных участках выявлено не было. Это можно объяснить небольшими размерами водоема, отсутствием заливов и узкой литоральной зоной, что не способствует формированию биотопического разнообразия. Некоторые различия качественного состава и количественных показателей сообществ определяются глубиной и расстоянием от берега; кроме того, для донных сообществ имеет значение характер грунтов, а для планктона - ветровое перемешивание.

Достаточно высокие для региона значения численности и биомассы фитопланктона, фитопе-рифитона, зоопланктона и зообентоса позволяют судить о благоприятных условиях для их формирования в озере и устойчивости сообществ. Своеобразие структуры гидробиоценозов заключается в том, что они сформированы видами, заметно различающимися по размеру: от нескольких микрон до нескольких сантиметров. По этой причине списки видов, доминирующих по численности и биомассе, не совпадают.

Состав видов-индикаторов загрязнения позволяет говорить о том, что воды оз. Пизанец соответствуют чистым водам (II класс чистоты) и пригодны для всех видов водопользования. Результаты химического анализа проб воды оз. Пизанец подтверждают отсутствие антропогенного влияния.

В составе группировок водных организмов наиболее постоянны и разнообразны космополитические виды, индифферентные по отношению к температуре, течению и солености, при высоком разнообразии ацидофильных и галофобных форм. В их составе не обнаружено редких или новых для водных экосистем региона видов.

Хозяйственная деятельность на водосборе оз. Пизанец практически отсутствует и пока не вызывает изменений качества воды и структуры сообществ водных организмов. Однако усиление антропогенного давления, неизбежное при развитии туристической деятельности на ООПТ, может негативно сказаться на экосистеме. В связи с этим актуальность контроля состояния озера будет возрастать. Следует обратить внимание, что вытяну-тость озера и доминирование северо-западных ветров может приводить к накоплению мусора в его южной оконечности.

Мы считаем целесообразным продолжить мониторинг озера и включить в его программу анализ типичных для внутренних водоемов гидробиоценозов, тем более что определение ряда биотических показателей, наряду с традиционными абиотическими, уже предусмотрено нормативными природоохранными документами4. Однако использование только биологических критериев не способно однозначно ответить на вопрос о качестве водного объекта. Надежная и эффективная оценка состояния вод возможна только при одновременном применении биологических и химических методов.

Следует также отметить, что оз. Пизанец, несомненно, требует дальнейших детальных геоморфологических и гидрологических исследований, в том числе изучения особенностей строения котловины и заполнения ее донными отложениями. К сожалению, нам не удалось отобрать пробы с глубин больше 10 м. Возможно, что дальнейшие

4 ГОСТ 17.1.3.07-82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков. Утвержден и введен в действие постановлением Государственного комитета СССР по стандартам 19 марта 1982 г. N 1115: дата введения установлена с 01.01.83.

исследования донных отложений на глубоководных участках позволят расширить список таксонов (в первую очередь диатомовых водорослей) и выявит специфические виды, связанные с тектоническим происхождением озера.

Включение оз. Пизанец в состав планируемой ООПТ может стать положительным примером дополнения природоохранного и охотохозяй-ственного подходов, превалирующих в России, эстетическим и историческим, характерными для многих европейских стран и Северной Америки. Предполагается, что единая ООПТ, состоящая из нескольких незначительно территориально разобщенных кластеров, имеет широкие перспективы в сфере развития туризма, охраны природы и научно-исследовательской деятельности.

Финансирование

Финансовое обеспечение исследований осуществлялось из средств федерального бюджета на выполнение государственных заданий №№ 0221-2014-0005 и 0221-2014-0038.

ORCID

С.Ф. Комулайнен 0000-0002-5738-9489

И.А. Барышев 0000-0002-3534-874Х Ю.Л. Сластина 0000-0001-7227-9328

М.С. Потахин 0000-0002-2630-2176

Н.Е. Галахина 0000-0003-4435-6095

K.M. Никерова 0000-0001-8437-0858

Список литературы

Алекин, О.А., 1970. Основы гидрохимии. Гидрометеоиздат, Ленинград, СССР, 444 с.

Аналитические, кинетические и расчетные методы в гидрохимической практике, 2017. Лозовик, П.А., Ефременко, Н.А. (ред.). Нестор-История, Санкт-Петербург, Россия, 272 с.

Атлас Карельской АССР, 1989. Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР, Москва, СССР, 40 с.

Баринова, С.С., Медведева, Л.А., Анисимова, О.В., 2006. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. Pilies Studio, Тель-Авив, Израиль, 498 с.

Баянов, Н.Г., 2013. ООПТ и совершенствование мониторинга водных экосистем в России. Астраханский вестник экологического образования 4 (26), 82-88.

Введение в мониторинг пресных вод, 2019. Вшивкова, Т.С., Иваненко, Н.В., Якименко, Л.В., Дроздов, К.А. (ред.). Издательство ВГУЭС, Владивосток, Россия, 240 с.

Генкал, С.И., Чекрыжева, Т.А., Комулайнен, С.Ф., 2015. Диатомовые водоросли водоемов и водотоков Карелии. Научный мир, Москва, Россия, 202 с.

Киселев, И.А., 1954. Определитель пресноводных водорослей СССР. Вып. 6. Пирофитовые водоросли. Советская наука, Москва, СССР, 212 с.

Комулайнен, С.Ф., 2003. Методические рекомендации по изучению фитоперифитона в малых реках. КарНЦ РАН, Петрозаводск, Россия, 43 с.

Комулайнен, С.Ф., Круглова, А.Н., Хренников, В.В., Широков, В.А. 1989. Методические рекомендации по изучению гидробиологического режима малых рек. Карельский филиал АН СССР, Петрозаводск, СССР, 41 с.

Комулайнен, С.Ф., Чекрыжева, Т.А., Вислянская, И.Г., 2006. Альгофлора озер и рек Карелии. Таксономический состав и экология. КарНЦ РАН, Петрозаводск, Россия,78 с.

Косинская, Е.К., 1952. Флора споровых растений СССР. Т. II. Конъюгаты, или сцеплянки. Вып. 1. Мезотениевые и гонатозиговые водоросли. Издательство АН СССР, Москва - Ленинград, СССР, 164 с.

Косинская, Е.К., 1960. Флора споровых растений СССР. Т. 5. Конъюгаты, или сцеплянки. Вып. 1. Десмидиевые водоросли. Издательство АН СССР, Москва - Ленинград, СССР, 706 с.

Лозовик, П.А., 2006. Гидрогеохимические критерии состояния поверхностных вод гумидной зоны и их устойчивости к антропогенному воздействию. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук. Москва, Россия, 56 с.

Лозовик, П.А., 2013. Геохимическая классификация поверхностных вод гумидной зоны на основе их кислотно-основного равновесия. Водные ресурсы 40 (6), 583-592.

Лукашов, А.Д., 2004. Геодинамика новейшего времени. В: Шаров, Н.В. (ред.), Глубинное строение и сейсмичность Карельского региона и его обрамления. КарНЦ РАН, Петрозаводск, Россия, 150-191.

Мошкова, Н.А., Голлербах, М.М., 1986. Зеленые водоросли. Класс Улотриксовые. Определитель

пресноводных водорослей СССР. Вып. 10 (1). Наука, Ленинград, СССР, 360 с.

Научное обоснование развития сети особо охраняемых природных территорий в Республике Карелия, 2009. Громцев, А.Н. (ред.). КарНЦ РАН, Петрозаводск, Россия, 112 с.

Озера Карелии. Справочник, 2013. Филатов, Н.Н., Кухарев, В.И. (ред.). КарНЦ РАН, Петрозаводск, Россия, 464 с.

Определитель зоопланктона и зообентоса пресных вод Европейской России. Т. 1. Зоопланктон, 2010. Алексеев, В.Р., Цалолихин, С.Я. (ред.). КМК, Москва, Россия, 495 с.

Определитель зоопланктона и зообентоса пресных вод Европейской России. Т. 2. Зообентос, 2016. Алексеев, В.Р., Цалолихин, С.Я. (ред.). КМК, Москва, Россия, 457 с.

Основы геоэкологии, биоиндикации и биотестирования водных экосистем, 2004. Куриленко, В. В. (ред.). Издательство СПбГУ, Санкт-Петербург, Россия, 444 с.

Паламар-Мордвинцева, Г.М., 1984. Визначник прюноводних водоростей УкраТнсько'Т РСР. Вип. 8 (1). Кон'югати. Наукова Думка, Киев, СССР, 512 с.

Паламарь-Мордвинцева, Г.М., 1982. Определитель пресноводных водорослей СССР. Вып. 11 (2). Зеленые водоросли. Класс Коньюгаты. Порядок Десмидиевые. Наука, Ленинград, СССР, 620 с.

Попова, Т.Г., 1955. Определитель пресноводных водорослей СССР Вып. 7. Эвгленовые водоросли. Советская наука, Москва, СССР, 283 с.

Природный комплекс горы Воттоваара: особенности, современное состояние, сохранение, 2009. Громцев, А.Н. (ред.). КарНЦ РАН, Петрозаводск, Россия, 158 с.

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений, 1983. Абакумов, В.И. (ред.). Гидрометеоиздат, Ленинград, СССР, 239 с.

Рундина, Л.А., 1998. Зигнемовые водоросли России (СИ!огорИу1а: гудпет^орИусеае, 2удпет^а!еэ). Наука, Санкт-Петербург, Россия, 351 с.

Семенченко, В.П., Разлуцкий, В.И., 2011. Экологическое качество поверхностных вод. Беларуская навука, Минск, Беларусь, 329 с.

Eloranta, P., Kwandrans, J., 2007. Freshwater red algae (Rhodophyta): Identification guide to European taxa, particularly to those in Finland. Saarijrven Offset Oy, Saarijrvi, Finland, 103 p.

Kelly, M.G., Whitton, B.A., 1995. The trophic Diatom index: a new index for monitoring eutrophication in rivers. Journal of Applied Physiology 7, 433-444.

Komarek, J., 2013. Süßwasserflora von Mitteleuropa. Bd. 19 (3). Cyanoprokaryota: Heterocytous. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Germany, 1130 S. (In German).

Komarek, J., Anagnostidis, K., 1998. Süßwasserflora von Mitteleuropa. Bd. 19 (1). Cyanoprokaryota: Chroococcales. Gustav Fischer, Jena etc., 548 S. (In German).

Komarek, J., Anagnostidis, K., 2005. Süßwasserflora von Mitteleuropa. Bd. 19 (2). Cyanoprokaryota: Oscillatoriales. Elsevier / Spektrum, Heidelberg, Germany, 759 S. (In German).

Komarek, J., Fott, B., 1983. Das Phytoplankton des Süßwassers. Systematik und Biologie. Teil 7 (1). Chlorophyceae (Grünalgen), Ordnung Chlorococcales. Schweizerbart, Stuttgart, Germany, 1044 S. (In German).

Komulaynen S., 2008. The green algae as structural element of phytoperiphyton communities in streams of the Northwestern Russia. Biology 63 (6), 859-865.

Komulaynen, S., Morozov, A., 2007. Spatial and temporal variation of heavy metal levels in phytoperiphyton in small streams of Northwest Russia. Archiv für Hydrobiologie 161 (3-4), 435-442.

Komulaynen, S., Morozov, A., 2010. Heavy metal dynamics in the periphyton in small rivers of Kola Peninsula. Water Resources 37 (6), 874-878.

Krammer, K., Lange-Bertalot, H., 1986. Süßwasserflora von Mitteleuropa. Bd 2 (1). Bacillariophyceae: Naviculaceae. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart -Jena, Germany, 860 S. (In German).

Krammer, K., Lange-Bertalot, H., 1988. Süßwasserflora von Mitteleuropa. Bd 2 (2). Bacillariophyceae: Bacillariaceae, Epithemiaceae, Surirellaceae. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart -Jena, Germany, 596 S. (In German).

Krammer, K., Lange-Bertalot, H., 1991a. Süßwasserflora von Mitteleuropa. Bd 2 (3). Bacillariophyceae: Centrales, Fragilariaceae,

Eunotiaceae. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart -Jena, Germany, 576 S. (In German).

Krammer, K., Lange-Bertalot, H., 1991b. Süßwasserflora von Mitteleuropa. Bd 2 (4). Bacillariophyceae: Achnanthaceae, Kritische Erganzungen zu Navicula (Lineolatae) und Gomphonema Gesamtliteraturverzeichnis. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart - Jena, Germany, 437 S. (In German).

Pantle, R., Buck, H., 1955. Die biologische Überwachung der Gawässer und die Darstellung der Ergebnisse. Gas und Wasserfach 96 (18), 604 p.

Article

Revenga, C., Campbell, I., Abell, R., De Villiers, P., Bryer, M., 2005. Prospects for monitoring freshwater ecosystems towards the 2010 targets. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 360 (1454), 397-413.

Sladecek, V., 1973. System of water quality from the biological point of view. Archiv für Hydrobiologie 7, 1-218 p.

Starmach, K., 1985. Süßwasserflora von Mitteleuropa. Bd. 1. Chrysophyceae und Haptophyceae. VEB Gustav Fischer Verlag, Jena, Germany, 515 S. (In German).

The Lake Pizanets (Republic of Karelia, Russia) - a new site for establishing the protected area

Sergey F. Komulaynen1* , Igor A. Baryshev1 , Alexandra N. Kruglova1, Yulia L. Slastina2 , Maksim S. Potakhin2 , Nataliya E. Galakhina2 , Kseniya M. Nikerova3

11nstitute of Biology, Karelian Research Centre, Russian Academy of Sciences, ul. Pushkinskaya 11, Petrozavodsk, Republic of Karelia, 185910 Russia

2 Northern Water Problems Institute, Karelian Research Centre, Russian Academy of Sciences, pr. Aleksandra Nevskogo 50, Petrozavodsk, Republic of Karelia, 185030 Russia

3 Forest Research Institute, Karelian Research Centre, Russian Academy of Sciences, ul. Pushkinskaya 11, Petrozavodsk, Republic of Karelia, 185910 Russia

*komsf@mail.ru

Abstract. A survey of the morphological and hydrological characteristics of the lake and analysis of the species composition, abundance, and biomass of phytoplankton, phytoperiphyton, zooplankton, and zoobenthos were carried out as a part of the complex study for establishing a new protected area "Lake Pizanets". The effect of natural and anthropogenic factors on the hydrochemical regime and structure of aquatic ecosystems of the lake was assessed. The trophic status of the lake, its saprobity, and the significance of particular communities and bioindication indices were estimated. The species composition and dominant species of the studied communities of the lake were quite typical for freshwater bodies of the region. Despite the fact that the abundance and biomass of macrozoobenthos turned out to be lower than in other lakes of Eastern Fennoscandia, generally, the abundance and biomass of phytoplankton, phytoperiphyton, zooplankton, and zoobenthos evidenced on relatively high degree of their development in the lake Pizanets, as well as on their activity and stability. At the same time, the species, forming the communities, differed in size noticeably; therefore, significant discrepancies were found between the lists of taxa dominating by abundance and by biomass. The biotic indices and hydrochemical indicators indicated mainly a low degree of pollution, so the lake waters could be classified as belonging to water purity class II. Nowadays, the lake is not affected by significant anthropogenic load. However, according to the program of establishing new protected areas, further control of the hydrobiological and hydrochemical indicators of the reservoir, as well as its inclusion in the environmental monitoring program is undoubtful.

Keywords: ecological state, abiotic characteristics, biotic components, biodiversity.