CC BY
39
Список литературы:
1. Китаев С.П. Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов. -Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. - С. 209-219.
2. Рыжков Л.П. Озерное товарное рыбоводство. - М.: ВО Агропромиз-дат, 1987. - 336 с.
РОЛЬ ПРОДУКЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ФИТОПЛАНКТОННЫХ СООБЩЕСТВ В АККУМУЛЯЦИИ И МИГРАЦИИ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ЭКОСИСТЕМЕ ОЗЕРА БАЛХАШ
© Шарипова О.А.*, Пономарева Л.П.*
Балхашский филиал ТОО «Казахский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства», Республика Казахстан, г. Балхаш
В статье приведены результаты исследований по аккумуляции фитопланктоном микроэлементов и пути трансформации токсикантов в экосистеме по схеме вода - фитопланктон - донные отложения. Произведен расчет валовой биомассы фитопланктона и годовой продукции.
Озеро Балхаш расположено в засушливой зоне Центральной Азии, в районе залегания крупных месторождений полиметаллических руд. Поэтому токсикологический облик экосистемы озера в основном определяется микроэлементами, поступающими по рекам, с осадками, а также с выбросами промышленных предприятий.
Микроэлементы, благодаря своей биомиграционной активности, играют важную роль в формировании биоты озера, оказывая существенное влияние на процессы фотосинтеза, дыхания, выступают в качестве катализаторов окислительно-восстановительных процессов и стимуляторов роста. Указанные особенности микроэлементов представляют научный интерес при изучении процессов накопления их в водорослях и дальнейшей трансформации в экосистеме.
Фитопланктонные сообщества являются одним из первичных звеньев трофической цепи водоемов. Водоросли - фильтраторы и седиментаторы водной среды, в результате биологического окисления и разрушения загрязняющих веществ, способствуют очищению водной среды. В процессе жизнедеятельности водоросли поглощают из водной среды органическое вещество, биогенные элементы, микроэлементы.
* Старший научный сотрудник.
* Младший научный сотрудник.
Цель данной статьи заключается в изучении динамики формирования биомассы фитопланктона и трансформации микроэлементов, аккумулируемых водорослями, в экосистеме озера.
Фитопланктон оз. Балхаш насчитывает 190 видов, разновидностей и форм водорослей, относящихся к 6 отделам, среди которых: синезеленых - 42, диатомовых - 71, зеленых - 63, эвгленовых - 6, пирофитовых - 5, золотистых - 3. Выполненные расчеты биомассы и валовой годовой продукции фитопланктона за 2010-2012 гг. подтверждают выводы, полученные исследователями ранее, что по шкале трофности озеро Балхаш относится к водоему с низкой кормно-стью, с биомассой, не превышающей 1,0 г/м3 и составляющей в среднем для Западного Балхаша 0,778 г/м3, для Восточного - 0,783 г/м3. Валовая биомасса фитопланктона в Западном Балхаше представлена значением 43,26 тыс.т, в Восточном - 49,24 тыс.т, общая биомасса составляет 92,50 тыс.т. По многолетним показателям биомассы фитопланктона оз. Балхаш можно отнести к бета-олиготрофному водоему, низкого класса трофности [1, 2].
Фитопланктон способен накапливать в своем составе широкий спектр микроэлементов. Аккумуляция микроэлементов водорослями происходит с разной степенью интенсивности (табл. 1).
Таблица 1
Концентрация микроэлементов в водорослях, мг/кг сырой массы (среднегодовые показатели)
Компонент Концентрация микроэлементов в фитопланктоне, мг/кг Перифитоны, мг/кг Средние значения, мг/кг
Диатомовые Синезеленые Зеленые
Медь 2,78 1,89 1,94 2,20 2,20
Цинк 4,63 3,75 3,20 3,86 3,86
Свинец 1,85 1,44 1,07 1,45 1,45
Никель 1,06 2,24 1,08 1,72 1,52
Кадмий - 0,17 0,16 0,18 0,17
Мышьяк 0,12 0,43 0,11 0,10 0,19
Ртуть - 0,15 - 0,04 0,08
Марганец 53,6 50,9 38,6 48,4 47,9
Суммарное содержание 64,04 60,97 46,16 57,95 57,37
Доминирующим компонентом в фитопланктоне является марганец, с концентрацией от 38,6 до 115 мг/кг. В меньших концентрациях - от 1,06 до 4,63 мг/кг накапливается медь, цинк, свинец, никель. В небольших количествах 0,04-0,43 мг/кг содержится кадмий, мышьяк и ртуть. Приоритетными накопителями цинка, меди, свинца являются диатомовые и синезеленые водоросли, мышьяка и никеля - синезеленые [3].
Ряд интенсивности поступления микроэлементов в фитопланктоне озера выглядит следующим образом: Mn > Zn > ^ > № > Pb > As > Cd >
Водоросли играют значительную роль в функционировании экосистемы. Они являются индикаторами изменения в воде органического вещества
и процесса эвтрофирования экосистемы при ежегодном отмирании и выделении в водную среду и донные отложения сравнительно большого количества органики и микроэлементов.
Используя объемы воды Западного и Восточного Балхаша в км3, биомассу в г/м3, произведены расчеты годовой валовой биомассы фитопланктона (В), а применяя Р/В коэффициент - и его годовой продукции (РВ) в тыс. т (табл. 2).
Таблица 2
Показатели биомассы, годовая продукция фитопланктона и ее распределение в экосистеме (средние значения)
Объект исследования Объем воды ^ км3 Биомасса В, г/м3 Годовая продукция Рв, тыс.т Распределение продукции, тыс.т
Потребление организмами Поступление в воду Осаждение на дно
Западный Балхаш 55,54 0,778 4325,9 865,2 1107 2353
Восточный Балхаш 62,84 0,783 4923,8 984,8 1260 2679
Общее 118,38 1,561 9249,7 1850,0 1894,3 5505,5
Валовая годовая продукция фитопланктона Западного Балхаша за исследуемый период (2010-2012 гг.) варьировала в интервале 3840,8-4811,0 тыс. т, Восточного Балхаша - 4141,6-5706,0 тыс. т, при средних показателях 4325,9 тыс. т и 4923,8 тыс. т соответственно. Валовая продукция для всего озера в среднем составляет 9249,7 тыс. т.
Многолетние исследования показали, что 20 % продукции фитопланктона оз.Балхаш потребляется кормовыми организмами, что составляет для всего озера 1850,0 тыс. т. Остальная часть продукции 7399,7 тыс. т. при отмирании подвергается разложению на растворимую форму органического вещества, поступающего в воду, в количестве 1894,3 тыс. т и нерастворимую, осаждаемую на дно в количестве 5505,5 тыс. т.
Таблица 3
Трансформация определяемых металлов, аккумулируемых фитопланктоном в экосистеме
Компонент Западный Балхаш Восточный Балхаш Общее
Валовая продукция фитопланктона, тыс. т 4325,90 4923,80 9249,70
Общее количество металлов в фитопланктоне, т 247,96 247,96 530,20
Продукция, потребляемая организмами, тыс. т 865,18 984,76 1849,94
Количество металлов, потребляемое с кормом, т 49,60 56,44 106,0
Продукция, подверженная разложению, тыс. т 3460,72 3939,04 7399,76
Количество металлов, выделяемое при разложении фитомассы, т 198,37 225,78 424,15
Количество металлов, поступающее при разложении фитомассы в водную среду, т 50,78 57,80 108,58
Количество металлов, осаждаемое в грунты, т 147,6 168,0 315,6
Нормальное функционирование водорослей предполагает определенный баланс процессов поглощения и выделения, заключающийся в ассимиляции и разложении, что отражено в табл. 3.
В таблице представлены валовая годовая продукция Западного и Восточного Балхаша и ее суммарное содержание в озере в количестве 9249,7 тыс. т, которая ассимилирует в течение года 530,2 т микроэлементов. Из них 106,0 т (20 %) токсикантов потребляется кормовыми организмами и личинками рыб. Оставшаяся продукция в количестве 7399,76 тыс.т подвергается разложению до растворимых и нерастворимых органических соединений, содержащих микроэлементы суммарно в количестве 424,15 т.
Опытным путем установлено, что для озера Балхаш из валового содержания микроэлементов в среднем в ионно-растворимую форму переходит 25,6 % и характеризуется значением 108,58 т. Это количество поступает в водную среду и, в пересчете на кубометры, составляет 0,917 мг/м3. Частично микроэлементы ассимилируются развивающимися водорослями, а частично осаждаются с взвесями на высшую водную растительность. Оставшаяся часть микроэлементов в количестве 315,6 т осаждается на дно, что при пересчете на площадь составляет 16,4 мг/м2. Частично компоненты вместе с растительными остатками, детритом, илом поглощаются бентос-ными организмами, остальная масса, при дальнейшей деструкции органического вещества, образует сложные комплексы химических соединений.
Результаты исследования показали, что фитопланктонными сообществами оз. Балхаш аккумулируется в течение года 530,20 т различных микроэлементов. По накоплению в биомассе фитопланктона доминирует марганец, на его долю приходится 83,5 %, что составляет 442,70 т. Цинк накапливается в количестве 6,7 %, что составляет 35,5 т, медь - 3,8 % (20,1 т), свинец и никель -
2.5-2,6 % (13,2-13,8 т), около 1 % (5,30 т) приходится на кадмий, мышьяк, ртуть. Из общего количества микроэлементов утилизируется кормовыми организмами: марганца - 88,5 т; цинка - 7,1 т; меди - 4,03 т; свинца и никеля -
2.6-2,7 т; кадмия, мышьяка, ртути суммарно - 1,1 т. В водную среду в ионно-растворимой форме поступает: марганца - 90,7 т; цинка - 7,3 т; меди - 4,13 т; свинца и никеля - 2,7-2,8 т; кадмия, мышьяка, ртути суммарно - 1,1 т. В донные отложения оседает: марганца - 263,5 т; цинка - 21,1 т; меди - 12,0 т; свинца и никеля - 7,9-8,2 т; кадмия, мышьяка, ртути суммарно - 3,1 т.
Список литературы:
1. Китаев С.П. Экологические основы биопродуктивности озер разных природных зон. - М.: Наука, 1984. - С. 129-131.
2. Семерной В.П. Санитарная гидробиология. Учебное пособие. - Ярославль, 2006. - С. 35.
3. Асылбекова С.Ж., Исбеков К.Б., Лопарева Т.Я., Анурьева А.Н. Влияние воздушных выбросов промышленного комплекса «Балхашцветмет» на биоценозы озера Балхаш // Вестник АГТУ Сер.: Рыбное хозяйство. - 2011. -№ 1. - С. 7-14.
