CC BY
101
УДК 629.782.519.711
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОЗЕРА ПАЛЕЦКОЕ
© 2013 О.Н. Волошина1, В.М. Хромов2, Д.В. Малашенков2, Н.В. Карташева2
1 Комитет по охране природы Одинцовского муниципального района
Московской области
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Поступила в редакцию 19.05.2013
Исследовано экологическое состояние озера на территории природного резервата «Озеро Палец-кое». Проведена оценка качества воды по организмам-индикаторам фито- и зоопланктона. Установлено содержание тяжелых металлов в воде и донных отложениях озера. Выявлен низкий уровень загрязнения озера.
Ключевые слова: особо охраняемые природные территории, фитопланктон, зоопланктон, Московская область, тяжелые металлы, экологическое состояние
Создание особо охраняемых природных территорий (ООП!) - важнейших хранителей естественных ресурсов и общего экологического равновесия, на котором базируется все хозяйство и жизнь людей [14], явилось ответной реакцией на тотальное использование природных ресурсов и увеличение антропогенной нагрузки на окружающую среду. ООПТ сохраняют уникальные и типичные экосистемы, биоразнообразие, генофонд живых организмов, изучают ход естественных процессов на охраняемых участках для сравнения с эксплуатируемыми территориями, занимаются экологическим просвещением и природоохранным воспитанием населения, являются хранителями экологической информации и глобального резерва возобновимых биологических ресурсов [7]. Проблемы ресурсов пресной воды, а также сохранения биоразнообразия являются одними из наиболее острых экологических проблем для Московской области, что послужило основанием для учреждения ряда ООПТ регионального и местного значения.
Природный резерват «Озеро Палецкое», созданный в 2007 г., расположен в западной части Одинцовского района Московской области. На севере ООП! граничит с путями Белорусского направления Московской железной дороги, на
Волошина Ольга Николаевна, кандидат биологических наук, председатель комитета. E-mail: o_voloshina@odin. ru
Хромов Виктор Михайлович, доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник кафедры гидробиологии. E-mail: vmkhromov@yandex.ru Малашенков Дмитрий Владимирович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник кафедры гидробиологии. E-mail: selenastrum@mail.ru Карташева Наталия Васильевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник кафедры гидробиологии. E-mail: nvkartash@mail.ru
юге - с Можайским шоссе и Федеральной автомобильной дорогой М1 «Беларусь (рис. 1). Рассматриваемая ООПТ представляет собой систему болот (с преобладанием верховых болот в северо-западной части, низинных и переходных - на остальной территории), в центральной части которой находится сточное озеро Палецкое -наиболее крупный естественный водоем в Одинцовском районе. ООПТ соответствует критериям Рамсарской конвенции о водно-болотных угодьях [12], и, соответственно, является участком, подлежащим особой охране. Здесь отмечены многие редкие виды растений и животных, а озеро Палецкое располагает продуктивными нерестилищами для рыб. Общая площадь ООПТ составляет около 344 га, площадь зеркала озера по данным GPS равна 61 га. Глубина озера составляет в среднем около 2 м. Озеро в основном подпитывается подземными водами, незначительная часть вод поступает из реки Польга. Донные отложения озера представляют собой взвешенный гумус, толщина которого достигает 6-7 метров. В 2012 г. для оценки эффективности функционирования ООПТ нами было проведено исследование экологического состояния озера с использованием методов биоиндикации и масс-спектрометрии содержания тяжелых металлов (ТМ).
Материалы и методы исследования. Исследования проводились в летний сезон 2012 г. Пробы отбирали с 10 станций, расположенных по всей площади озера, а также со станции в канале, являющимся истоком реки Нара (рис. 2). Для оценки экологического состояния озера по биотической компоненте нами были использованы биоиндикационные характеристики фито-и зоопланктона. Использование биотической компоненты для оценки качества среды необходимо для получения интегральной информации о качестве среды при всем комплексе воздействий
[8]. Отбор и обработку проб фитопланктона и зоопланктона была проведена путем расчета ин-
зоопланктона проводили по общепринятым дексов сапробности по методу Пантле-Букка в
методикам [2, 15-18]. Оценка качества воды модификации Сладечека [20]. озера по биоиндикаторным формам фито- и
Рис. 1. Природный резерват «Озеро Палецкое»
В качестве показателей степени загрязнения озера Палецкое были использованы концентрации ТМ в воде и донных отложениях. Выбор ТМ для оценки степени загрязнения был основан на их распределении, обусловленном техногене-зом (в частности Mn, №, &, Sr). Эти элементы типичны для конкретных промышленных производств. Другие ТМ встречаются практически на всех территориях и во всех аквальных системах Pb, Zn, Cd, Fe) [13]. Кроме того, большинство ТМ, выбранных для анализа, входят в перечень приоритетных металлов-загрязнителей [4, 6, 11]. Определение концентраций ТМ проводили методом масс-спектро-метрии с использованием масс-спектрометра с
Рис. 2. Станции отбора проб на оз. Палецкое
индуктивно связанной плазмой ELAN DRC-e. Полученные концентрации ТМ сравнивали с их предельно допустимыми концентрациями (ПДК). Для оценки степени загрязнения вод был рассчитан показатель химического загрязнения -ПХЗ-10 [19]. Для оценки экологического состояния озера с использованием полученных концентраций ТМ был рассчитан индекс загрязненности воды (ИЗВ), широко использующийся при проведении экологического мониторинга поверхностных вод и для оценки изменчивости качества вод в реальном масштабе времени [13, 19]. Также рассчитывали суммарный индекс загрязнения донных осадков - ZC [13].
Результаты и обсуждение. Фитопланктон озера представлен 125 таксонами рангом ниже рода, относящимися к 7 отделам, 13 классам, 31 порядку и 47 семействам. Наибольшее представительство отмечено у отделов Ochrophyta (31% от общего числа видов), Chlorophyta (26%), Cya-nobacteria (19%). Фитопланктон по своей численности и биомассе распределен по акватории озера практически равномерно, за исключением прибрежной станции №1, где наблюдается максимальная численность 7,8 млн. кл/л, обусловленная массовым развитием цианобактерий. В целом, доминирование цианобактерий в летний
период характерно для всей акватории озера Па-лецкое (табл. 1). Массовыми видами цианобак-терий для исследуемого периода являются Woro-nichinia naegeliana (Unger) Elenkin, Microcystis wesenbergii (Komarek) Komarek, Dolichospermum circinale (Rabenhorst ex Bornet & Flahault) P.Wacklin, L.Hoffmann & J.Komarek, Dolichospermum mendotae (Trel.) Wacklin, L.Hoffm. & Komarek, Aphanocapsa holsatica (Lemmermann) G.Cronberg & J.Komarek, Snowella lacustris (Chodat) Komarek & Hindak. Кроме того, заметную роль в формировании биомассы фитопланктона озера играют динофлагелляты (Gymno-dinium fuscum (Ehrenberg) F.Stein, Peridinium cinctum (O.F.Muller) Ehrenberg), эвгленовитовые (Trachelomonas volvocina (Ehrenberg) Ehrenberg) и диатомовые (Fragilaria crotonensis Kitton). Из всех обнаруженных нами видов фитопланктона индикаторными являются 106 таксонов рангом ниже рода (84,8% от общего числа видов) [3]. Индексы сапробности, рассчитанные по видам-индикаторам, варьируют в озере от 1,79 до 1,96 (рис. 3). Полученные значения индекса соответствуют Р-мезасапробной зоне (ближе к ее нижней границе), и характеризуют воды озера как умеренно загрязненные.
Таблица 1. Структурные показатели фитопланктона озера Палецкое
анции 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Ochrophyta
N* 0,183 0,219 0,469 0,696 0,863 0,38 0,212 0,717 0,496 0,201 0,26
B 0,157 0,173 0,396 0,61 0,683 0,256 0,114 0,633 0,405 0,153 0,202
Cryptophyta
N 0,113 0,026 0,08 0,188 0,24 0,053 0,023 0,12 0,03 0,166 0,129
B 0,096 0,013 0,022 0,19 0,095 0,032 0,003 0,02 0,008 0,065 0,03
Chlorophyta
N 0,289 0,361 0,382 0,541 0,549 0,528 0,168 0,589 0,337 0,748 0,275
B 0,052 0,046 0,048 0,088 0,075 0,054 0,024 0,167 0,083 0,081 0,029
Charophyta
N 0,015 0,016 0,005 0,005 0,007 0,007 0,008 0,006 0,005 0,009 0,012
B 0,015 0,039 0,004 0,006 0,007 0,006 0,007 0,007 0,004 0,009 0,039
Myzozoa
N 0,041 0,046 0,03 0,086 0,059 0,026 0,027 0,026 0,041 0,017 0,012
B 0,381 0,54 0,398 0,55 0,667 0,08 0,224 0,126 0,489 0,083 0,079
Euglenozoa
N 0,05 0,076 0,071 0,083 0,136 0,111 0,063 0,048 0,091 0,157 0,034
B 0,069 0,134 0,124 0,12 0,224 0,182 0,099 0,093 0,135 0,258 0,063
Cyanobacteria
N 7,133 3,692 4,157 2,822 2,688 2,841 3,757 3,75 3,764 3,308 3,652
B 0,333 0,231 0,205 0,24 0,174 0,175 0,265 0,185 0,135 0,222 0,196
N общая 7,823 4,436 5,195 4,42 4,54 3,945 4,258 5,257 4,763 4,606 4,37
B общая 1,108 1,176 1,196 1,805 1,926 0,785 0,736 1,231 1,26 0,87 0,64
Примечание: * N - численность, млн. кл/л; B - биомасса, мг/л
Зоопланктон озера по видовому составу представляет собой типичный лимнопланктон-ный комплекс. Он представлен 26 видами, относящимися к 3 классам, 10 отрядам, 14 семействам,
а также науплиями и копеподитными формами Copepoda. Среди копепод наиболее часто встречается Thermocyclops oithonoides ^ягз). Также в массе встречаются кладоцеры Daphnia cristata
Sars, Daphnia cuculata Sars, Eubosmina coregoni Baird, и коловратки Keratella cochlearis hispida (Lauterborn), Trichocerca cylindrical (Imhof). Пространственное распределение зоопланктона в озере относительно равномерное. Однако в разных частях озера наблюдается доминирование разных групп зоопланктона. Например, в северной части доминируют ветвистоусые и веслоногие ракообразные, а в южной части озера, в районе канала, где одну из главных ролей начинает играть скорость течения, на лидирующие роли выходят коловратки. Такое распределение
различных групп зоопланктона в озере соответствует общим закономерностям и [10] (табл. 2). Индексы сапробности, рассчитанные по биоиндикаторным видам зоопланктона, варьируют в озере от 1,00 до 1,35 (рис. 3), что соответствует олигосапробной зоне, и позволяет оценить воду озера как чистую. Среднее значение индекса са-пробности по биоиндикаторным видам планктона для озера Палецкое равно 1,5, то есть соответствует границе между Р-мезосапробной и олиго-сапробной зонами, что позволяет сделать вывод о том, что вода в озере относительно чистая.
Таблица 2. Структурные показатели зоопланктона озера Палецкое
"^Станции 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Отделы\
Copepoda
N* 258,4 43,0 61,05 132 357,3 58,72 368,5 53,1 187 95,35 236,8
B 1382 381,2 389,3 758,4 1839 655,2 1005 351,8 973,8 744 1475
Rotifera
N 0,6 1,0 0,9 3,2 1,8 6,15 28,46 11,0 11,45 5,25 32,1
B 1,2 5 8,1 13,12 4,77 28,26 11,84 20,2 20,47 24 48,36
Cladocera
N 16,0 20,6 15,9 11,4 7,5 17,53 69,97 71,55 3,2 43,60 42,65
B 1325 589,2 403,5 666 84,9 207,4 1232 1754 32,5 481 635
N общая 275 64,6 77,85 146,6 366,6 82,4 467 135,7 201,6 144,2 311,5
B общая 2708 975,4 800,9 1438 1929 890,8 2248 2126 1027 1249 2159
-----.-----
Примечание: * N - численность, тыс. экз/м ; B - биомасса, мг/м
Рис. 3. Индексы сапробности по Пантле-Букку в модификации Сладечека по видам-индикаторам фитопланктона (а) и зоопланктона (б) для оз. Палецкое
Следует подчеркнуть, что высокое видовое разнообразие фитопланктона и относительно большое разнообразие зоопланктона поддерживают его устойчивое существование в озере. Высокие значения численности и биомассы фито- и зоопланктона показывают, что озеро Палецкое может быть отнесено к мезотрофным водоемам,
то есть к продуктивным. Это позволяет говорить о хорошей кормовой базе для ихтиофауны озера.
Концентрации ТМ в воде озера Палецкое существенно ниже их ПДК (табл. 3). Только концентрации Мп в воде озера несколько превышают ПДК, что, вероятно, связано с поступлением в озеро вод из близлежащих болот.
Относительно высокие концентрации Mn также объясняют присутствие достаточного количества эвгленофитовых в составе фитопланктона озера. В частности, Mn играет значительную роль в жизни трахеломонад [5], лектотипом которых является Trachelomonas volvocina (Ehrenberg) Ehrenberg - один из видов-доминантов фитопланктона озера Палецкое. В целом, несмотря на превышение концентрации одного показателя можно говорить о том, что вода в озере Палец-кое практически чистая.
Для оценки ПХЗ воды озера Палецкое в качестве переменных были взяты концентрации десяти ТМ (девять ТМ, представленных в табл.
3, а также Fe). Значения ПХЗ-10 для озера Палецкое составляют 2,31-3,52, что соответствует относительно удовлетворительному качеству воды в озере [9]. Сопоставление значений индекса ИЗВ по 11 станциям озера Палецкое (табл. 3) с общепринятой классификацией загрязнений [13, 19] показывает, что вода в озере Палецкое как на отдельных участках, так и для озера в целом, соответствует классу 1 - «очень чистая». Это связано с тем, что озеро труднодоступно для массового посещения. Берега озера окружены болотами, поэтому на нем невозможно создание пляжей, и оно практически не используется в рекреационных целях.
Таблица 3. Распределение ТМв воде (мкг/л) и ИЗВ озера Палецкое
ТМ мкг/л Cd Mn Cu Pb Zn Cr Co Sr Ni ИЗВ
ПДК мкг/л 1,0 100 1000 30 1000 500 100 7000 100 -
1 0,06 105,91* 2,95 0,62 43,95 1,53 0,74 54,66 1,27 0,27
2 0,02 98,94 1,91 0,57 67,03 1,58 2,36 54,92 1,44 0,25
3 0,13 103,85 4,58 1,94 15,03 1,62 0,64 55,02 1,93 0,27
4 0,07 108,53 6,15 6,17 27,02 1,51 0,86 72,61 2,04 0,31
5 0,02 98,30 0,81 0,73 10,50 1,59 0,63 53,01 0,61 0,23
6 0,06 129,45 4,45 1,45 15,12 1,69 0,47 53,33 1,76 0,35
7 0,03 105,99 2,94 0,88 29,80 1,62 1,06 55,32 0,80 0,25
8 0,02 98,98 1,09 0,79 29,20 1,45 2,73 52,97 0,42 0,23
9 0,02 107,33 1,44 0,63 43,13 1,27 0,70 52,22 0,62 0,25
10 0,05 114,94 1,80 0,94 40,86 1,39 0,26 54,92 0,63 0,27
11 0,04 107,00 2,31 1,34 62,73 1,34 0,79 54,38 1,57 0,29
среднее 0,05 107,20 2,77 1,46 34,94 1,51 1,02 55,76 1,19 0,27
Примечание: * выделены концентрации, превышающие ПДК
Важным показателем степени загрязнения водного объекта является количество загрязняющих веществ в донных отложениях. Донные отложения относятся к консервативной системе, способной накапливать и хранить информацию о состоянии и изменении среды, в частности под воздействием антропогенных факторов [1], поэтому оценке состояния донных отложений придается важное значение при характеристике состояния водоема в целом. Поскольку до настоящего времени ПДК загрязняющих веществ в донных осадках не установлены, то для оценки степени загрязнения донных отложений используют их фоновые концентрации [13]. Для вычисления суммарного индекса загрязнения донных осадков были выбраны концентрации девяти ТМ ^9). Этот показатель является более представительным, чем просто значения концентраций ТМ, так как он оценивает соотношение загрязняющих веществ в донных осадках [13]. Полученные результаты показали, что значения Z9 для донных осадков в разных частях озера Палецкое изменяются в пределах 3,82-9,33. В соответствии со шкалой степени загрязнения водных объектов [13] все значения Z9 находятся
в пределах 10, следовательно, уровень техногенного загрязнения озера Палецкое является низким.
Выводы: по результатам исследования экологического состояния озера Палецкое на территории природного резервата качество природной среды остается на высоком уровне. Сравнительный анализ результатов оценки качества воды методами биоиндикации, а также степени загрязнения воды и донных осадков позволяет заключить, что в настоящее время озеро Палецкое является чистым и соответствует объекту ООПТ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Баканов, А.И. Особенности первоначального формирования группировок бентоса и перифитона в водохранилищах Верхней Волги / А.И. Баканов, А.И. Скальская, Б.А. Флеров // Гидробиол. Журнал. 2003. Т. 1. № 6. С. 2533.
2. Балушкина, Е.В. Зависимость между длиной и массой тела планктонных ракообразных / Е.В. Балушкина, Г.Г. Винберг // Экспериментальные и полевые исследования биологических основ продуктивности озер. - Л., 1976. С. 58-59.
3. Баринова, С.С. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды / С.С. Баринова, Л.А. Медведева, О.В. Анисимова. - Тель-Авив: РШе88ййю, 2006. 498 с.
4. Будников, Г.К. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем // Соросовский образовательный журнал. 1998. №5. С. 23-29.
5. Ветрова, З.И. Флора водорослей континентальных водоемов Украинской ССР. Эвгленофитовые водоросли. 1(1). - Киев: Наукова Думка, 1986. 348 с.
6. Гусева, Т.В. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды. Справочные материалы / Т.В. Гусева, Я.П. Молчанова, Е.А. Заика и др. - М.: Эколайн, 2000. 62 с.
7. Дёжкин, В.В. Охраняемые природные территории России // Охраняемые природные территории. Материалы к созданию Концепции системы охраняемых природных территорий России. - М.: Изд. РПО ВВФ, 1999. С. 7-44.
8. Захаров, В.М. Здоровье среды: методика оценки / В.М. Захаров, А.С. Баранов, В.И. Борисов и др. -М.: ЦЭПР, 2000. 65 с.
9. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. -М.: Минприроды России, 1992. 58 с.
10. Кутикова, Л.А. Коловратки фауны СССР. - Л.: Наука, 1970. 744 с.
11. Мур, Дж. Тяжелые металлы в природных водах / Дж. Мур, С. Рамамурти. - М.: Мир, 1987. 286 с.
12. О свойствах водно-болотных угодий. - М.: Wetlands International, 2000. 64 с.
13. Опекунов, А.Ю. Экологическое нормирование и оценка воздействия на окружающую среду: учеб. пособие. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2006. 261 с.
14. Реймерс, Н.Ф. Особо охраняемые природные территории / Н.Ф. Реймерс, Ф.Р. Штильмарк. - М.: Мысль, 1978. 295 с.
15. Ривьер, И.К. Зоопланктон и нейстон. Методика изучения биоценозов внутренних водоемов. - М.: Наука, 1975. С. 138-157.
16. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений // Под ред. В.А. Абакумова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 239 с.
17. Суханова, И.Н. Концентрирование фитопланктона в пробе. Современные методы количественной оценки распределения морского планктона. - М.: Наука, 1983. С. 97-105.
18. Федоров, В.Д. О методах изучения фитопланктона и его активности. - М.: МГУ, 1979. С. 130-154.
19. Шитиков, В.К. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации / В.К. Шитиков, Г.С. Розенберг, Т.Д. Зинченко. - Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. 463 с.
20. Sladecek, V. System of water quality from the biological point of view // Arch. Hydrobiol. Ergeb. Limnol. 1973. №7. P. 1-218.
RESULTS OF RESEARCH THE ECOLOGICAL STATE OF PALETSKOYE LAKE
© 2013 O.N. Voloshina1, V.M. Khromov2, D.V. Malashenkov2, N.V. Kartasheva2
1 Committee on Nature Protection of Odintsovo Municipal District of Moscow Oblast 2 Moscow State University named after M.V. Lomonosov
The ecological state of the lake at the territory of natural reserve "Paletskoye lake" is investigated. The assessment of water quality by organisms-indicators phyto - and a zooplankton is carried out. The content of heavy metals in water and ground deposits of the lake is established. Low level of lake pollution is revealed.
Key words: especially protected natural territories, phytoplankton, zooplankton, Moscow oblast, heavy metals, ecological state
Olga Voloshina, Candidate of Biology, Committee Chairman. E-mail: o_voloshina@odin.ru
Viktor Khromov, Doctor of Biology, Professor, Main Research Fellow at the Hydrobiology Department. E-mail: vmkhromov@yandex. ru
Dmitriy Malashenkov, Candidate of Biology, Senior Research Fellow at the Hydrobiology Department. E-mail: selenastrum @mail. ru
Nataliya Kartasheva, Candidate of Biology, Senior Research Fellow at the Hydrobiology Department. E-mail: nvkartash @mail. ru
