CC BY
108УДК 574.586 (282.2)
Т.А. Шарапова
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗООПЕРИФИТОНА р. ИРТЫШ
Впервые проведенные исследования реофильного зооперифитона на 12 створах в среднем и нижнем течении Иртыша показали наличие видового и ценотиче-ского сходства с доминированием личинок ручейников. Изменения связаны как с загрязнением некоторых участков реки, вызывающим одновременное снижение таксономического богатства, численности и биомассы зооперифитона, так и с влиянием природных колебаний гидрохимических характеристик.
Зооперифитон, р. Иртыш, численность, биомасса, доминанты.
Введение
Иртыш — крупнейший приток Оби. Участок реки длиной более 900 км расположен на территории Тюменской области — это большая часть среднего и все нижнее течение. Общая длина реки 4248 км, площадь бассейна — 1643 тыс. км2 [Плащеев, Чекмарев, 1967]. Иртыш является трансграничной рекой, протекая, кроме России (Омская и Тюменская области), по территории Китая и Казахстана. В современный период состояние реки вызывает серьезные опасения из-за загруженности гидроэлектростанциями и растущего сброса сточных вод промышленных предприятий. За последние полвека только степень минерализации вод реки увеличилась на 30 % [Уварова, 1989]. Остро встает вопрос об организации мониторинга реки, в том числе биологического, направленного на выявление состава и структуры сообществ гидробионтов на различных участках.
Российской Федерацией ратифицирована Конвенция по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер (Хельсинки, 17 марта 1992 г.). В ней идет речь о необходимости проведения исследований, направленных на разработку оценки токсичности опасных веществ и вреда загрязнителей; присутствии, распространении и воздействии на окружающую среду загрязнителей и соответствующих процессов; разработке программ мониторинга качественных и количественных показателей вод.
Русло Иртыша делится на три участка: верхний — от истоков в Китае до г. Омска, средний — от г. Омска до г. Тобольска (впадения р. Тобол), нижний — от г. Тобольска до впадения Иртыша в Обь. Все крупные притоки Иртыша (Ишим, Вагай, Тобол, Демьянка, Конда) находятся в его среднем и нижнем течении. Большая часть верхнего и часть среднего течения относятся к степной и полупустынной зоне, без значительных притоков. Этим и определяются, по данным Госкомгидромета, низкие значения годового расхода воды у Омска (959 м3/сек), существенное его увеличение у Тобольска (2160) и в устье реки (2800). Это во многом влияет и на особенности гидрохимического режима Иртыша. Так, по данным Государственного водного кадастра, в верхнем течении реки вода имеет слабую минерализацию (190 мг/л), от Омска до п. Усть-Ишим она возрастает от 200 ло 347 мг/л, что связано с влиянием таких притоков Иртыша, как реки Омь и Ишим, с повышенной минерализацией (в среднем 600-650 мг/л). На участке от Тобольска до Ханты-Мансийска вода реки сред-неминерализована (240-280 мг/л).
Гидробиологические исследования Иртыша проводятся с 1930-х гг., когда в Вагайском районе работала экспедиция Пермского госуниверситета [Фридман, 1937]. Последующие работы касались преимущественно влияния различного рода антропогенного воздействия на водную биоту [Санитарная характеристика ..., 1957; Жерновникова, Луговая, 1968; Горшкова, 1986; Петрова и др., 1989]. Изучение зооперифитона Иртыша проводятся с 1986 г. [Шарапова, 1998].
Цель данной работы — выявить особенности распределения зооперифитона Иртыша в его среднем и нижнем течении.
Материал и методы исследования
Исследования зооперифитона проводили в летнюю межень (2003 и 2009 гг.) в среднем и нижнем течении Иртыша на протяжении 655 км, от устья р. Демьян-ки до Омска (Омская обл.) на 12 станциях: 1-5 — в нижнем течении и 6-12 — в среднем. Вниз по течению створы располагались на следующем расстоянии от устья (километраж дается по лоцманской карте). На территории Тюменской обл.: станция 1 — 332 км (ниже устья р. Демьянки), 2 — 360 км, 3 — 437 км, 4 — 513 км, 5 — 590 км, 6 — 649 км (место впадения р. Тобол), 7 — 697 км (п. Аба-лак), 8 — 785 км, 9 — 828 км; на территории Омской обл.: станция 10 — 963 км (пос. Бол. Бича), 11 — 1044 км (п. Усть-Ишим), 12 — 1858 км (г. Омск).
Зооперифитон отбирали в рипали на глубине 0,5-1,0 м, с затопленной ивы и камней, на течении прямым сбором с твердых субстратов (затопленная древесина, камни), учитывая площадь субстратов, по 3-5 проб на станции. Всего собрано 50 проб зооперифитона. Часть древесного субстрата либо камень извлекали из воды, помещали в пакет, в лабораторных условиях смывали с помощью кисточки беспозвоночных, плотно прикрепленных отделяли пинцетом. Фиксировали 4 % раствором формальдегида. Обработку проводили по ранее описанной методике [Шарапова, 2007]. Обсчет проб проводили с помощью модифицированной программы «Водное сообщество» ^аСо), созданной в Институте гидробиологии НАН Украины.
Результаты исследований и обсуждение
В период исследований в пробах перифитона русла Иртыша найдено около 50 видов и таксонов беспозвоночных (табл. 1), в том числе гидроиды, круглые и кольчатые черви, гастроподы, мшанки (2 вида), кладоцеры, остракоды, бокоплавы, водные клещи, личинки веснянок, поденок (5), ручейников (7), отряд двукрылых представлен личинками мошек, мокрецов и хирономид (26). Для состава зооперифитона р. Иртыш на исследуемом участке характерны малая представленность моллюсков и высокое разнообразие личинок насекомых.
В среднем течении найдено 42 таксона беспозвоночных перифитона, в нижнем течении — 29. Более низкие показатели таксономического богатства нижнего течения Иртыша, возможно, связаны как с однотипностью условий в нижнем течении, так и с влиянием болотных вод, поступающих с притоками Иртыша — рр. Тобол, Туртас, Демьянка. Необходимо отметить, что таксономическое богатство по станциям в нижнем течении остается высоким (рис. 1). Максимальные показатели таксономического богатства отмечены на ст. 6 — в месте впадения Тобола в Иртыш, при этом разнообразие крупных таксономических групп не увеличивается (рис. 1). Снижение таксономического богатства (рис. 1) отмечено в среднем течении Иртыша в Омской области (участок п. Бол. Бича и Усть-Ишим — ст. 10, 11), пограничном с Тюменской областью.
Таблица 1
Таксономический состав зооперифитона р. Иртыш
Таксон Станция
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1Q 11 12
Hydra sp. + + + + + + + + +
Nematoda + + + + + + + + +
Naididae + + + + + + + + + + + +
Lymnaea ovata (Draparnaud) +
Paludicella articulata (Ehrenb.) +
Hyalinella punctata (Hancock) +
Gammarus lacusrtis G. Sars. + +
Hydracarina +
Isoperla grammatica Poda + +
Heptagenia flava Rost. +
H. coerulans (Rost.) + + + +
H. sulfurea (O. F. Mull.) + +
Ephemerella ignita (Poda) +
Baetis rhodani Pictet +
Hydropsyche ornatula McLach. + + + + + + + + + + + +
Hydroptila pulchricornis Pict. +
Neureclipsis bimaculata L. + + + +
Plectrocnemia conspersa Curt. +
Athripsodes excisus Mort. +
Triaenodes bicolor Curt. +
Brachycentrus subnubilus Curt. + + + + + + + + + + +
Culicoides sp. +
Simuliidae + + + + + + + + + +
Ablabesmyia gr. monilis L. + + + + + + + +
Coelotanypus sp. +
Cladotanytarsus sp. + + +
Paratanytarsus austriacus (Kieff.) +
Rheotanytarsus sp. + + + + + + + +
Cryptocladopelma viridula (Fabr.) +
Dicrotendipes nervosus (Staeger) + + + + + + + + + +
Chironomus sp. +
Glyptotendipes glaucus (Meig.) + + +
Endochironomus impar (Walker) +
Pentapedilum exectum Kieff. + + +
P. sordens (Van der Wulp) +
Polypedilum convictum (Walk.) + + + + +
P. scalaenum (Schr.) +
Stenochironomus gibbus (Fabr.) + + + + + +
Paratendipes albimanus (Meig.) +
Brillia longifurca Kieff. + + + + + + + +
Potthastia campestris (Edw.) + +
Trissocladius potamophilus (Tshern.) +
Cricotopus gr. silvestris (Fabr.) +
C. agarum Kieff. + + + + + + + + + + + +
E. tschernovskii Pankr. + + + + + + + + + + +
E. longipes Tshern. +
Nanocladius bicolor Edw. + +
Symposiocladius lignicola (Kieff.) +
Thienemaniella flaviforceps Kieff. + +
По мнению В.Ф. Шуйского с соавт. [2004], наибольшее влияние изменение условий обитания (как природного, так и антропогенного характера) оказывает на видовой состав. Сходство видового состава по индексу Серенсена в большинстве случаев было высоким (0,65-0,8), исключение составляет участок реки у п. Бол. Бича (ст. 10) и у г. Омска (ст. 12). Кластерный анализ показал, что большинство станций образует единый кластер, вне которого нахо-
дятся станции, расположенные в Омской области: п. Бол. Бича (ст. 10), г. Омск (12) (рис. 2). Зооперифитон станции у п. Бол. Бича отличается крайне низким видовым богатством, но у г. Омска, при большом количестве видов, состав беспозвоночных перифитона имеет ряд существенных отличий. Только на этом участке реки были найдены гастроподы, личинки поденок Ephem-erella ignita, Baetis rhodani и Heptagenia flava, в составе ручейников присутствуют виды, более характерные для малых рек с замедленным течением,— Hydroptila pulchricornis, Plectrocnemia conspersa и Triaenodes bicolor.
Станции
Рис. 1. Изменение числа таксонов (Эр) и таксономических групп (Эзр) в зооперифитоне р. Иртыш
Рис. 2. Сходство видового состава зооперифитона р. Иртыш. По оси абсцисс — номера станций
Станции
-N
Ntr.
■Nch.
Рис. 3. Изменение общей численности (N, тыс. экз./м ), плотности личинок ручейников (Ntr.) и хирономид (Nch.) зооперифитона р. Иртыш
Зооперифитон среднего и нижнего течения Иртыша сходен по доминирующим группам. Преобладали по численности личинки хирономид и ручейников (рис. 3), доминировали по биомассе личинки ручейников (38-96 %) (рис. 3), преимущественно вид Hydropsyche ornatula — наиболее массовый из четырех видов ручейников, найденных в зооперифитоне Иртыша. Количественные характеристики на ряде станций сильно различаются (рис. 3, 4), снижение показателей развития отмечено на станциях 2, 4, 7, 10, 11 и 12.
о
S
м
120
100
80
60
40 -=
20
1 2
11 га 11
3 4 5
6 7
Станции
10 11 12
□ B
□ Btr.
Рис. 4. Изменение общей биомассы (В, г/м ) и биомассы личинок ручейников (В1г.)
зооперифитона р. Иртыш
0
Корреляционный анализ показал, что группа ручейников, доминирующая по биомассе, играет в сообществе роль эдификатора. Достоверная положительная связь отмечена между биомассой личинок ручейников и суммарной численностью беспозвоночных перифитона (0,48), а также плотностью наи-дид (0,61) и таксономическим богатством (0,39). Таксономическое богатство перифитона также имеет положительную корреляцию с численностью личинок ручейников (0,53). Еще более сильная положительная корреляционная связь отмечена между плотностью Hydropsyche ornatula и показателями раз-
вития зооперифитона (общей численностью, биомассой, плотностью наидид, хирономид, таксономическим богатством и видовым разнообразием хироно-мид).
Таблица 2
Соотношение (%) численности и биомассы основных групп зооперифитона р. Иртыш
Основные Станция
таксономические группы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Олигохеты м 25,0 20 16,3 8,5 6,0 14,1 64 9,6 3,4 13,7 8,3
0,1 0 1 0,4 2 3 0,1 1,9 0 3 0,3 0,3 0 9 0,8 0 2 0,2 0,2 0 1 0,3 1,2 4 4 2,2 1 0
Поденки 2,5 0,6 0 0,1 0 0,4 0,7 0 0,1 0 14,6 20,9
Ручейники 99 32,4 41,1 51,5 54,9 79,8 56,3 51,4 34,5 12,7 10,6 2,6
67,0 95,2 91,7 80,6 94,5 95,8 91,6 94,8 94,0 59,5 38,1 23,8
Хирономиды 86,0 35,3 43,3 27,3 32,4 12,5 28,7 36,7 51,1 65,1 56,1 85,9
23,5 1,7 4,0 13,7 3,9 2,8 4,9 3,1 4,9 29,0 24,1 32,9
Прочие 3,2 50 13,6 4,6 4,2 0,8 07 5,5 4,7 18,8 15,2 2,2
6,9 2,1 4,2 3,7 1,3 0,7 2,0 1,9 0,8 11,2 22,0 20,2
Примечание. Над чертой — доля по численности, под чертой — по биомассе; жирным шрифтом выделены доминирующие группы.
В целом характеристики зооперифитона, для которого отмечены доминирование группы личинок ручейников, высокие значения численности, биомассы и таксономического богатства на большинстве станций, свидетельствуют о благополучном экологическом состоянии р. Иртыш; значения биотического индекса Вудивисса (5-7) соответствуют чистым водам. Наиболее сомнительные по экологическим показателям участки находятся на границе Тюменской и Омской областей.
ЛИТЕРАТУРА
Горшкова Г.А. Оценка сапробности средней Оби и Нижнего Иртыша по структурным характеристикам планктона и бентоса // V съезд ВГБО: Тез. докл. Куйбышев, 1986. Ч. 2. С. 188-189.
Жерновникова Г.А., Луговая Л.Л. Загрязнение р. Иртыш нефтепродуктами и его влияние на гидробионтов // Всесоюз. науч. конф. по вопросам водной токсикологии: Тез. докл. М., 1968. С. 84-85.
Петрова Н.А., Уварова В.И., Бутакова Т.А. Влияние добычи нерудных строительных материалов на гидробионтов в русле реки Иртыш // Сб. науч. тр. ГосНИОРХ. 1989. Вып. 305. С. 134-145.
Плащеев А.В., Чекмарев В.А. Гидрография СССР. Л.: Гидромет. изд-во, 1967. 286 с.
Санитарная характеристика реки Иртыш в районе г. Омска по данным физикохимических, бактериологических и биологических исследований / Под ред. Л.М. Маслова, А.П. Скабичевского. Омск, 1957. 147 с.
Уварова В.И. Современное состояние уровня загрязнения воды и грунтов некоторых водоемов Обь-Иртышского бассейна // Сб. научн. тр. ГосНИОРХ. 1989. Вып. 305. С. 3-22.
Фридман Г.М. Материалы к изучению Иртыша. 1. Гидробиологический очерк р. Иртыша и придаточных водоемов в пределах Вагайского района // Тр. Перм. Биол. НИИ. Пермь, 1937. Т. 7, вып. 3-4. С. 177-222.
Шарапова Т.А. Зообентос и зооперифитон реки Иртыш // Гидробиол. журн. 1998. № 4. С. 32-44.
Шарапова Т.А. Зооперифитон внутренних водоемов Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 2007. 167 с.
Шуйский В.Ф., Максимова Т.В., Петров Д.С. Изоболический метод оценки и нормирования многофакторных антропогенных воздействий на пресноводные экосистемы по состоянию макрозообентоса: СПб.: МАНЭБ, 2004. 304 с.
ИПОС СО РАН, г. Тюмень
Т.А.Sharapova
SPATIAL DISTRIBUTION OF ZOOPERIPHYTON IN THE IRTYSH RIVER
The investigations for the first time undertaken with rheophilous zooperiphyton at 12 sections of the middle and lower stream of the Irtysh river showed presence of specific and cenotic resemblance with domination of Trichoptera larvae. The changes are connected both with pollution of certain river sections, causing simultaneous decrease of taxonomic diversity, quantity and biomass of zooperiphyton, and influence by natural modifications of hydrochemical characteristics.
Zooperiphyton, Irtysh, quantity, biomass, dominants.
