CC BY
43УДК 556.551(470.26)
Е.В. Кривопускова
Калининградский государственный технический университет, Калининград, 236022 e-mail: katekrivopuskova@gmail. com
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЗАИМОСВЯЗИ КОНЦЕНТРАЦИИ ОБЩЕГО ФОСФОРА И КОНЦЕНТРАЦИИ ХЛОРОФИЛЛА «А» В ОЗЕРЕ ВИШТЫНЕЦКОМ В ЛЕТНИЙ ПЕРИОД
Предварительная оценка взаимосвязи концентраций общего фосфора и хлорофилла «а» проводилась в летний период 2016-2018 гг. на озере Виштынецком (Калининградская область). Для оценки использовались данные полевых исследований, собранные в рамках комплексной оценки продукционных особенностей экосистемы озера и оценки его трофического статуса. Полученные результаты показали наличие прямопропорциональной зависимости (y = 0,0136х + 0,0222; r = 0,91) между рассматриваемыми параметрами как на поверхности водоема, так и с увеличением глубины. Предварительные данные могут быть использованы для создания программ мониторинга состояния озера Виштынецкого.
Ключевые слова: озеро Виштынецкое, хлорофилл «а», общий фосфор, коэффициент корреляции.
E.V. Krivopuskova
Kaliningrad State Technical University
Kaliningrad, 236022 e-mail: katekrivopuskova@gmail.com
PRELIMINARY ASSESSMENT OF THE INTERRELATION OF THE GENERAL PHOSPHOR CONCENTRATION AND CHLOROPHYLL ''A'' CONCENTRATION IN LAKE VISHTYNETSKY IN SUMMER TIME
The preliminary assessment of the relationship between concentrations of total phosphorus and chlorophyll ''a'' in summer time 2016-2018 in the Lake Vishtynetsky (Kaliningrad region) was conducted. The data from field studies collected in frames of comprehensive assessment of the production features of the lake ecosystem and assessment of its trophic status were used. The obtained results showed a directly proportional dependence (y = 0,0136x + 0,0222; r = 0,91) between the considered parameters both on the surface of the lake and with increasing depth. The preliminary data can be used for creating programs for Lake Vishtynetsky state monitoring.
Key words: Lake Vishtynetsky, chlorophyll ''a'', total phosphorus, correlation coefficient.
Введение
Озера как аккумулирующие системы могут отражать в своем накопленном материале особенности функционирования природных и антропогенных комплексов на их водосборе, что в свою очередь может служить источником информации об изменениях, происходящих в этих комплексах [1]. Данное предположение приобретает особое значение в условиях ускоряющихся темпов антропогенной модификации природных экосистем и увеличения источников и объемов поступления органических и биогенных веществ в водные экосистемы.
Наиболее значимую роль в повышении трофности водоемов и водотоков среди всех поступающих биологически активных веществ, по мнению многих исследователей, играют различные формы фосфора, при этом их повышенные концентрации наблюдаются на начальном этапе их накопления в эвтрофирующихся водоемах. Ученые отмечают [1] решающую роль фосфора в контроле роста биомассы фитопланктона как самого по себе, так и в любых сочетаниях с другими питательными веществами (азотом и кремнием). При этом следует отметить, что при кратковременных наблюдениях высокие концентрации минеральных соединений фосфора часто могут быть не установлены из-за быстрого поглощения их фитопланктоном, поэтому при оценке
степени эвтрофикации водоема необходимо, в первую очередь, анализировать концентрации общего фосфора в воде. Поэтому современные исследования уделяют большое внимание зависимости биологических показателей, в особенности биомассы фитопланктона, от концентраций фосфора, особенно в связи с эвтрофикацией.
Озеро Виштынецкое - это крупнейший пресноводный водоем на юго-востоке Калининградской области, по своему генезису входящий в группу озер Мазурского поозерья [2]. Водосборный бассейн исследуемого озера, общей площадью 281,9 км2 [3], расположен на территории трех государств, что определяет разнообразие источников поступления биогенных веществ в экосистему водоема. Активное использование прибрежных территорий для развития рекреации [4, 5] привело к увеличению количества баз отдыха. В последние несколько лет наблюдается увеличение рекреационной нагрузки на прибрежные территории российской части водосбора, что в свою очередь оказывает влияние на состояния прибрежной экосистемы оз. Виштынецкого [6].
Одним из показателей увеличивающейся антропогенной нагрузки на оз. Виштынецкое являются увеличивающиеся случаи «цветения» воды, при этом еще в начале 2010-х гг. бурное развитие фитопланктона отмечалось в литовской прибрежной части акватории [5]. В настоящее время «цветение» наблюдается на всей территории акватории. Наиболее сильное негативное влияние от бурного развития фитопланктона ощущается в северной части озера, а в особенности в районе истока реки Писсы, так как это единственное место, обеспечивающее проточность озера.
В последние несколько лет для оценки биомассы фитопланктона в оз. Виштынецком используется такой показатель, как концентрация хлорофилла «а» [6, 7], который позволяет в достаточно быстрый срок иметь представление о концентрации водорослей, без длительных и трудоемких лабораторных исследований.
В то же время увеличение объемов поступления общего фосфора за счет внешней нагрузки, в особенности рекреационной нагрузки [4-7], может привести к увеличению сроков «цветения» и негативному влиянию фитопланктона не только на прибрежные воды, но и на открытую часть акватории. Поэтому, данные о зависимости между концентрациями общего фосфора и хлорофилла «а», позволят создавать наиболее точные модели по оценке антропогенной нагрузки на водоем и прогнозированию сроков «цветения».
Материал и методика
Материалами для исследования послужили данные, полученные в рамках ежегодных мониторинговых исследований, проводимых кафедрой «Ихтиологии и экологии» в период с июня по июль с 2014 по 2017 гг. Пробы для оценки концентраций общего фосфора и хлорофилла «а» отбирались в последнюю неделю июня в поверхностном слое на двадцати одной станции (рис. 1). На глубоководных станциях отбирались глубинные пробы с интервалом в 2 м, расположенных с учетом морфологических и гидрологических особенностей в различных частях озера. Одновременно отбирались пробы для анализа гидрохимического состава, измерялась температура воды, электропроводность, рН и концентрация растворенного кислорода.
Большинство станций взяты в прибрежной части российской акватории озера, в районах непосредственного влияния рекреационной деятельности (ст. 42, 17, 68, 5, 4б, 6, 21 и 11), глубина этих станций не превышала 2 м, точки отбора проб располагались на расстоянии 2-5 м от берега (в зависимости от уровня воды и степени зарастания прибрежной акватории высшей водной растительностью).
Для оценки влияния притока воды с водосборного бассейна производится забор проб в районе устья Черницы (ст. 18) и на некотором удалении от него (ст. 18а). Кроме прибрежных, исследовались глубоководные станции вблизи российско-литовской границы (ст. 16, 14, 1, 12, 8).
Отобранный материал отфильтровывался и фиксировался согласно методике, предложенной ГОСТ 17.1.4.02-90 «Вода. Методика спектрофотометрического определения хлорофилла а». Оп-
Рис. 1. Схема расположения станций на озере Виштынецком в 2014-2017 гг.
ределение концентрации хлорофилла «а» проводилось в лабораторных условиях. Пробы для оценки концентрации общего фосфора обрабатывались в полевой лаборатории согласно методике, предложенной в ПНД Ф 14.1:2.106-97.
Результаты
Хлорофилл «а» - это главный пигмент фитопланктона, активно участвующий в фотосинтезе, который является уникальным природным маркером, отражающим внутренние процессы в водоеме, такие как образование, миграция и трансформация органического вещества [7]. Данные о качественных и количественных характеристиках фотосинтезирующих пигментов дают представление о механизме взаимодействия процессов продукции и деструкции в разнотипных водоемах и дают возможность прогнозировать последствия антропогенного воздействия на водные экосистемы. Одним из факторов, стимулирующим скорость продукционных способностей в водоеме, является поступление биогенных элементов, а в особенности общего фосфора.
Концентрация хлорофилла «а» изменяется в рассматриваемый период от 0,441 до 6,740 мг/дм3. Распределение хлорофилла по акватории озера в разные годы сильно различается. Так, его высокое содержание на глубоководной ст. 1 обнаружено только в 2014 г. (рис. 2). Самая низкая концентрация в районе устья р. Черницы (ст. 18), определившая трофический статус этого участка как олиготрофный, отмечена лишь в 2017 г., в остальные годы содержание хлорофилла «а» здесь было достаточно высоким.
Кроме этого наблюдается увеличение концентрации крупных представителей синезеленых водорослей в толще воды в пределах фотического слоя. Так, в отдельные периоды визуально наблюдались высокие концентрации водорослей на глубине до 7-8 м (слой скачка располагался на уровне 12 м), что в дальнейшем подтвердилось при анализе данных концентраций хлорофилла «а».
2016 2017
Рис. 2. Концентрация хлорофилла «а», мг/м3, в поверхностном слое оз. Виштынецкого в начале рекреационного сезона
Следует подчеркнуть, что крайне редко прослеживается логичная связь между содержанием хлорофилла «а» и потенциальными источниками загрязнения органическими и биогенными веществами, каковыми являются места организованного отдыха, северо-восточная часть озера, при-
мыкающая к пос. Виштитис, в связи с сильным влиянием ветрового движения водных масс. Аналогичные особенности в распределении были отмечены и для общего фосфора.
Зависимость исследуемых концентраций (рис. 3) - это важный показатель не только продукционных процессов в водоемах, но необходимый параметр для создания функциональных моделей экосистемы озера Виш-тынецкого.
Полученные данные показали прямо пропорциональную зависимость (у = 0,0136х + + 0,0222; r = 0,91) между рассматриваемыми параметрами как на поверхности водоема, так и с увеличением глубины. Анализ литературных данных показал близость продукционных процессов в оз. Виштынецком к озерам северо-запада России, находящимся
в переходном состоянии от олиго- к мезо-трофному трофическому статусу [9].
Предварительные данные о зависимости между концентрациями общего фосфора и хлорофилла «а» в дальнейшем могут лечь в основу создания продукционных моделей водной экосистемы и разработки программ мониторинга состояния оз. Виштынецкого с учетом антропогенного воздействия.
Литература
1. Россолимо Л.Л. Изменение лимнических экосистем под воздействием антропогенного фактора. АН СССР, Ин-т географии. - М.: Наука, 1977. - 144 с.
2. Озеро Виштынецкое / Отв. ред.: К.В. Тылик, С.В. Шибаев. - 2-е изд., исправ. и доп. - Калининград: ИП Мишуткина И.В., 2011. - 144 с.
3. Кривопускова Е.В., Цветкова Н.Н. Предварительная оценка критической фосфорной нагрузки на озеро Виштынецкое (Калининградская область) // Известия КГТУ. - Калининград,
2017. - № 45. - С. 83-92.
4. Кривопускова Е.В. Влияние рекреационной нагрузки на экологическое состояние российской прибрежной части акватории озера Виштынецкого в летний период // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: Материалы IX Всерос. науч.-практ. конф. (20-22 марта 2018). - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ,
2018. - С. 50-54.
5. Кривопускова Е.В., Соколов А.В. Источники антропогенной нагрузки на озеро Виштынец-кое в пределах его водосборного бассейна // Водные биоресурсы, аквакультура и экология водоемов: Материалы IV Балтийского морского форума, Междунар. науч. конф. (24-25 мая 2015 г.). -Калининград: КГТУ, 2016. - С. 195-198.
6. Кривопускова Е.В., Берникова Т.А., Агаркова Т.С. Оценка экологического состояния озера Виштынецкого (Калининградская область) по гидрохимическим показателям // Водные биоресурсы, аквакультура и экология водоемов: Материалы V Балтийского морского форума, Всерос. науч. конф. Труды. - Калининград: ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет». - 2017. - С. 192-197.
7. Берникова Т.А., Кривопускова Е.В., Цветкова Н.Н. Хлорофилл «а» как показатель трофического статуса озера Виштынецкого // Водные биоресурсы, аквакультура и экология водоемов: Материалы III Балтийского морского форума, Междунар. науч. конф. (26-27 мая 2015 г.). - Калининград: КГТУ, 2015. - С. 151-153.
8. Кириллова Т.В. Растительные пигменты как показатели экологического состояния Новосибирского водохранилища // Мир науки, культуры и образования. - 2009. - № 1 (13). - С. 26-30.
9. Китаев С.П. Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов = Basic General Limnology for Hydrobiologists and Ichthyologists / Карельский науч. центр Российской акад. наук, Ин-т биологии. - Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2007. - 394 с.
о
•е
о
I t § *
я
я я
о
ы
0,100 0,090 0,080 0,070 0,060 0,050 0,040 0,030 0,020 0,010 0,000
y = 0,0136х + 0,0222 Я2 = 0,9133
0 12 3 4
Концентрация хлорофилла «а», мг/дм3
Рис. 3. Корреляционная зависимость между концентрациями общего фосфора и хлорофилла «а»
