CC BY
31
ЭКОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
УДК 574.583 А. С. Карабская, Е. А. Иванцова
Волгоград, Россия
СОСТАВ АЛЬГОЦЕНОЗОВ РАЗНОТИПНЫХ ВОДОЕМОВ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация. Исследования особенностей альгоценозов актуальны, поскольку полученные при биомониторинге данные отражают экологическое состояние водных бассейнов и могут быть использованы для планирования и проведения природоохранных мероприятий. В задачу наших исследований входило изучение различных по происхождению водоемов Волгоградской области и выявление основных особенностей в составе их альгоценозов. В статье рассмотрены различные по происхождению водоемы Волгоградской области: полносистемное прудовое хозяйство ООО «Флора» (пруд № 1, пруд № 5, пруд № 7), залив Бирючий Волгоградского водохранилища, искусственно созданная балка, не имеющая связи с водохранилищем, и выявлены сходства в составе их альгоценозов.
Установлено, что в среднем за годы исследований уровень биомассы фитопланктона в изученных объектах постепенно, начиная с апреля, возрастает, достигая пика в августе, затем постепенно снижается и к концу октября имеет минимальные значения. Средние значения уровня биомассы фитопланктона в исследуемых точках весной варьировались в пределах от 0,7644 до 2,7882 мг/л, летом - от 3,5923 до 53,9616 мг/л, осенью - от 3,5870 до 10,2592 мг/л. Отмечена положительная связь между уровнем биомассы и хлорофилла а в исследованных пробах воды. Выявлено, что основу видового состава фитопланктона экосистемы исследуемых объектов составляли диатомовые, зеленые водоросли и цианопрокариоты. В составе фитопланктона изученных объектов обнаружено 46 видов и разновидностей, а также определены доминирующие таксоны водорослей: диатомовые водоросли - Aulacoseira granulata, Nitzschia angustata, зеленые - Chlorella vulgaris, Pandorina morum, цианопрокариоты - Microcystis aeruginosa, Anabaena contorta. Установлено, что соотношение таксонов различных видов водорослей на протяжении всего периода исследования оставалось примерно одинаковым; значение коэффициента видового сходства сообществ фитопланктона между объектами было довольно высоким - его колебания составляли значения от 0,6 до 0,86.
Ключевые слова: биологический мониторинг; фитопланктон; альгоценоз; хлорофилл; биомасса; альго-мониторинг.
Сведения об авторах: Анна Сергеевна Карабская1, аспирант кафедры экологии и природопользования, сотрудник института; Елена Анатольевна Иванцова2, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующая кафедрой экологии и природопользования.
Место работы: 'Волжский филиал Волгоградского государственного университета, волгоградский государственный университет.
Контактная информация: 1Л400062, Россия, г. Волгоград, пр. Университетский, д. 100, 'e-mail: [email protected]; 2e-mail: [email protected].
Биологический мониторинг является важным звеном контроля загрязнения природной среды, позволяющим непосредственно оценить воздействие этого загрязнения на живые организмы (Теверовский 1988). Биомониторинг водоемов основан на исследовании ряда компонентов, особое место среди которых занимает фитопланктон, во многом определяющий функционирование водных экосистем. Видовой состав, структура и обилие фитопланктона позволяют судить о трофическом уровне и санитарных характеристиках водных бассейнов.
Исследования особенностей альгоценозов показывают экологическое состояние водных объектов и используются для планирования и проведения природоохранных мероприятий (Карабская, Иванцова 2014: 170-173).
Состав и динамика фитопланктона на территории РФ описаны в работах таких уче-
ных, как К. А. Гусева (1996), В. Н. Паутова (2001), Л. Г. Корнева (2009) и др. Первичная продукция, содержание хлорофилла и других фотосинтетических пигментов представлены в трудах Л. Е. Сигаревой (1984), В. И. Романенко (1985), И. М. Минеевой (1987) и др.
Состав и экология отдельных представителей водорослевого фитопланктона в разных водоемах разнообразны (Гусева, Экзерцев 1996: 92-98). В зависимости от ряда факторов в водоеме может доминировать та или иная группа водорослей, а в периоды «цветения» господствовать один вид.
Содержание хлорофилла используют для оценки обилия фитопланктона. Хлорофилл а содержат все растительные фотосинтезирую-щие клетки; хлорофилл Ъ составляет треть от общего количества хлорофилла у высших растений и зеленых водорослей; хлорофилл с содержится в клетках диатомовых, динофитовых,
Вестник НВГУ. № 4/2017
ЭКОЛОГИЯ РА СТЕНИЙ
криптофитовых, золотистых, бурых водорослей (Минеева 2004).
В практических целях чаще всего определяют концентрацию хлорофилла а как наиболее важного показателя интенсивности развития фитопланктона. С помощью методов контактного и дистанционного контроля этот зеленый пигмент регистрируется наиболее точно (Минеева 2004). Одним из необходимых элементов при изучении водных объектов является биомасса фитопланктона, поскольку она служит косвенным показателем продукционных возможностей водоемов.
Для определения биомассы фитопланктона используют хлорофилл а. Сезонное содержание хлорофилла а в водоеме в общем соответствует динамике биомассы фитопланктона, т.е. резкие повышения концентрации хлорофилла а вызваны вспышками развития тех или иных популяций водорослей, а при незначительной биомассе в зимний период наблюдаются наиболее низкие в году концентрации хлорофилла а. Состояние пигментных систем водорослей позволяет судить о физиологическом состоянии водорослей, наличии химических загрязнений воды и о качественном составе фитопланктона.
Задачей наших исследований являлось изучение различных по происхождению водоемов Волгоградской области и выявление основных особенностей в составе их альгоцено-зов.
Материалы и методы
Исследования проводили в районе поселка Волжанка Волгоградской области. Отбор проб осуществляли ежемесячно с апреля по октябрь в период 2010-2014 гг. на территории следующих объектов: полносистемное прудовое хозяйство ООО «Флора» (пруд № 1, пруд № 5, пруд № 7), залив Бирючий (Волгоградское водохранилище), не имеющая связи с водохранилищем искусственно созданная балка.
Отбор и анализ проб проводили по ГОСТ 17.1.4.02-90 (1999). Пробы, отобранные из поверхностного слоя воды, отфильтровывались через бумажные фильтры и подвергались высушиванию. Характер и масштабы «цветения» определялись визуально и на основании результатов исследований, проводимых в экологической учебной лаборатории Волжского филиала Волгоградского государственного университета.
Содержание хлорофилла а определяли методом методом спектрофотометрического анализа на фотометре фотоэлектрическом КФК-3.
Уровень цветения определяли вычислением сухой биомассы методом расчета по содержанию хлорофилла а (Руководство 1983), используя формулу:
Вс = 15 * ChlA, где Вс - биомасса, выраженная в единицах углерода, мгС/л;
ChlA - концентрация хлорофилла а в пробе, мг/л.
Сходство объектов определяли по формуле Серенсена:
Ks = 2c/(a+b), где с - число видов, общих для двух сравниваемых группировок; а - число видов группировки № 1; b - число видов группировки № 2.
Результаты и обсуждение
Результаты исследований показывают постепенное увеличение уровня биомассы фитопланктона в водоемах с апреля, пик в августе, затем постепенное снижение и минимальные значения в конце октября (Иванцова, Карабская 2016: 161-168; Карабская, Иванцова 2015: 153— 156). В среднем биомасса фитопланктона составляла значения в пределах от 0,7644 до 2,7882 мг/л, летом - от 3,5923 до 53,9616 мг/л, осенью - от 3,5870 до 10,2592 мг/л. Минимальное значение 0,012 мг/л было зафиксировано в октябре 2010 г. в пруду № 1, максимальное -82,3552 мг/л - в августе 2012 г. в з. Бирючем. Наблюдалась прямо пропорциональная зависимость уровня биомассы и хлорофилла а в исследованных пробах.
Установлено, что основу видового состава фитопланктона составляли три вида водорослей: диатомовые, зеленые и цианопрокарио-ты. Было отмечено большое содержание зоопланктона (веслоногие и ветвистоусые рачки, коловратки) в объектах ООО «Флора».
В составе фитопланктона изученных объектов было обнаружено 46 видов и разновидностей, относящихся к пяти отделам: диатомовые (17), зеленые (14), цианопрокариоты (10), эвг-леновые (3), криптофитовые (2). В ходе исследования были определены доминирующие таксоны, плотность которых составляла не менее 30% от общей плотности остальных видов в сообществе: диатомовые водоросли - Nitzschia angustata, Aulacoseira granulata, зеленые - Pan-dorina morum, Chlorella vulgaris, цианопрокариоты - Anabaena contorta, Microcystis aeruginosa.
Соотношение таксонов различных видов водорослей в исследуемых объектах на протяжении всего периода исследования оставалось
примерно одинаковым (см. рисунок). Диатомовые водоросли доминировали во всех исследуемых водоемах, и их процентное содержание варьировалось в пределах 37-41%. Среди доминирующих были зеленые водоросли, на долю которых приходилось 28-31% от общего числа обнаруженных видов. Цианопрокариоты были представлены в меньшей степени и составляли 20-22%. На долю эвгленовых и крип-тофитовых приходилось менее 10% от общего числа обнаруженных видов.
Ы Диатомовые М Зеленые
Ы Цианопрокариоты И Эвгленовые М Криптофитовые
Рис. Соотношение таксонов различных видов водорослей в исследуемых объектах, 2010-2014 гг.
Сезонная динамика фитопланктона отличалась разнообразием видов в летний период и обеднением видового состава осенью. В июле 2013 г. было зафиксировано максимальное количество таксонов (35), в октябре 2013 г. - минимальное (8). Весной в исследуемых объектах наблюдалось преобладание диатомовых водорослей. Летний пик достигался за счет интенсивного развития цианопрокариотов - в искусственно созданной балке и в прудах, а также диатомовых водорослей - в заливе Бирючем. Осенью доминировали цианопрокариоты - в прудах, диатомовые водоросли и цианопрока-
риоты - в заливе Бирючем и в искусственно созданной балке.
Коэффициент видового сходства сообществ фитопланктона (по формуле Серенсена) между объектами был высоким и составлял от 0,6 до 0,86. Сходство 77% было отмечено между искусственно созданной балкой и объектами полносистемного прудового хозяйства ООО «Флора», 75% - между балкой и заливом Бирючий, 68% - между заливом и прудами. Из 17 видов диатомовых водорослей, обнаруженных в 2013 г., общими для объектов были 10. Из 14 видов зеленых общими для балки и залива были 9, для балки и прудов - 7, для залива и прудов - 6. Среди 10 видов обнаруженных цианопрокариотов общими для балки и залива, а также для балки и прудов были 6 видов, для залива и прудов - 5. Из 3 видов обнаруженных эвгленовых водорослей общими для объектов были 2. Один общий вид из двух криптофито-вых был обнаружен в балке и заливе.
Выводы
Проведенные исследования показывают,
что:
1. Биомасса фитопланктона в сезонном аспекте отличается летним подъемом уровня.
2. Уровень биомассы фитопланктона и хлорофилла а прямо пропорционален.
3. Таксономический состав объектов разнообразен и представлен различными видами водорослей, основу которых составляют диатомовые, зеленые водоросли и цианопрокариоты.
4. Коэффициент Серенсена имеет высокие значения и колеблется в диапазоне от 0,6 до 0,86, что позволяет говорить о формировании единого фитоценоза в акватории изученных объектов.
ЛИТЕРАТУРА
ГОСТ 17.1.4.02-90. Вода. Методика спектрофотометрического определения хлорофилла я. 1999. М.: ИПК Издательство стандартов.
Гусева К. А., Экзерцев В. И. 1996. Формирование фитопланктона и высшей водной растительности в равнинных водохранилищах // Экология в организации. М.: Наука, 92-98.
Иванцова Е. А., Карабская А. С. 2016. Альгомониторинг разнотипных водоемов Волгоградской области // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 3: Экономика. Экология 1 (34), 161-168.
Карабская А. С.. Иванцова Е. А. 2015. Особенности формирования фитопланктона различных по происхождению водных экосистем на примере водоемов Волгоградской области // Научный альманах 6 (8), 153-156. Б01: 10.17117/па.2015.06.153.
Карабская А. С., Иванцова Е. А. 2014. Научно-производственное обеспечение социально-экономической и экологической деятельности в АПК // Зволинский В. П. (отв. ред.). Современные проблемы повышения продуктивности аридных территорий: матер, междунар. научно-практич. конф. (14-16 мая 2014 г.). М.: Изд-во «Вестник РАСХН», 170-173.
Корнева Л. Г. 2009. Формирование фитопланктона водоемов бассейна Волги под влиянием природных и антропогенных факторов: Автореф. дис. ... д-р биол. наук. СПб. 47.
Минеева Н. М. 1987. Закономерности формирования первичной продукции фитопланктона водоемов разного типа: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Киев.
Минеева Н. М. 2004. Растительные пигменты в воде волжских водохранилищ. М.: Наука.
Вестник НВГУ. № 4/2017
ЭКОЛОГИЯ РА СТЕНИЙ
Паутова В. Н.. Номоконова В. И. 2001. Динамика фитопланктона нижней Волги - от реки к каскаду. Тольятти: Изд-во Самарского науч. центра РАН.
Романенко В. И. 1985. Микробиологические процессы продукции и деструкции органического вещества во внутренних водоемах. Л.: Наука.
Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. 1983. Ленинград: Гидрометеоиздат.
Сигарева Л. Е. 1984. Содержание и фотосинтетическая активность хлорофилла фитопланктона Верхней Волги: Автореф. ... канд. биол. наук. Киев.
Теверовский Е. Н. 1988. Экономические оценки в системе охраны природной среды СССР. Л.: Гидрометеоздат.
REFERENCES
GOST 17.1.4.02-90 Voda. Metodika spektrofotometricheskogo opredelenija hlorofilla a. [Water. Spectrophotometric determination of chlorophyll а]. M.: IPK Izdatel'stvo standartov, 1999. (In Russian).
Guseva K. A., Jekzercev V. I. Formirovanie fitoplanktona i vysshej vodnoj rastitel'nosti v ravninnyh vodohranilishhah / Jekologija v organizacii [Formation of phytoplankton and higher aquatic vegetation in plain reservoirs//Ecology in organisation], M.: Nauka, 1996. (In Russian).
Ivantsova E. A., Karabskaja A. S. In: Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo universiteta. Serija 3: Ekonomika. Ekologija [Science Journal of VolSU. Global Economic System], No2 (34). (2016): 161-168. (In Russian).
Karabskaja A. S.. Ivantsova E. A. In: Nauchnyj al'manah. [Science Almanac], No 6 (8) (2015): 153-156. Available at: DOI: 10.17117/na.2015.06.153 (In Russian).
Karabskaja A. S.. Ivantsova E. A. In: Sovremennye problemy povyshenija produktivnosti aridnyh territory: mater, mezhdunar. nauchno-praktich. konf. (14-16 maja 2014 g.) [Modern problems of increasing the productivity of arid territories: Proceedings of international scientific and practical conference (May 14-16, 2014)]. Ed. by. Zvolinsky V. P. M.: Izd-vo «Vestnik RASHN», 2014. Pp.170-173. (In Russian).
Korneva L. G. Formirovanie fitoplanktona vodoemov bassejna Volgi pod vlijaniem prirodnyh i antropogennyh faktorov // Avtoref. diss. ... doktor. biol. nauk [Formation of ponds phytoplankton in the Volga basin under the influence of natural and anthropogenic factors. An author's abstract of the thesis for the degree of Doctor of Biological Sciences], SPb., 2009. (In Russian).
Mineeva N. M. Zakonomemosti formirovanija pervichnoj produkcii fitoplanktona vodoemov raznogo tipa // Avtoref. diss. ... kand. biol. nauk [Regularities of formation of primary production of phytoplankton of various types of water bodies. An author's abstract of the thesis for the degree of Candidate of Biological Sciences]. Kiev, 1987. (In Russian).
Mineeva N. M. Rastitel'nye pigmenty v vode volzhskih vodohranilishh [Plant pigments in water reservoirs of the Volga], M.: Nauka, 2004. (In Russian).
Pautova V. N.. Nomokonova V. I. Dinamika fitoplanktona nizhnej Volgi - ot reki k kaskadu [The Dynamics of Phytoplankton in the Lower Volga River - From the River to Reservoirs Cascade], Tol'jatti: Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences Publ. House, 2001. (In Russian).
Romanenko V. I. Mikrobiologicheskie processy produkcii i destmkcii organicheskogo veshhestva vo vnutrennih vodoemah [Microbiological processes of production and destruction of organic matter in inland waters], L.: Nauka, 1985. (In Russian).
Rukovodstvo po metodam gidrobiologicheskogo analiza poverhnostnyh vod i donnyh otlozhenij [Guidance on methods for the hydrobiological analysis of surface waters and bottom sediments], Leningrad: Gidrometeoizdat, 1983. (In Russian).
Sigareva L. E. 1984. Soderzhanie i fotosinteticheskaja aktivnost' hlorofilla fitoplanktona Verhnej Volgi // Avtoref. ... kand. biol. nauk [The content and photosynthetic activity of phytoplankton chlorophyll in the Upper Volga: An author's abstract of the thesis for the degree of Doctor of Pedagogical Sciences.]. Kiev. (In Russian).
Teverovskij E. N. Jekonomicheskie ocenki v sisteme ohrany prirodnoj sredy SSSR [Economic assessments in the system of environmental protection of the USSR]. L.: Gidrometeozdat, 1988. (In Russian).
A. S. Karabskaya, E. A. Ivantsova
Volgograd, Russia
ALGOTCENOSES COMPOSITION OF RESERVOIRS IN VOLGOGRAD REGION
Abstract. Studies of algocenoses are timely as the biomonitoring data show the ecological state of water basins and can be used aor planning and taking actions to protect environment. The objective of our research was to study water bodies of different origins in Volgograd region and to identify the peculiarities of their algocenoses. The article deals with water bodies of different origins in Volgograd area i.e. full-system pond fish farm «Flora» (pond № 1, pond № 5, pond № 7); Biruchiy Bay of Volgograd reservoir; artificially created wetland, which has no connection to the reservoir. There have been identified similarities in algocenoses compositions.
It was found that phytoplankton biomass in the researched objects gradually increases since April reaching its peak in August, then it gradually decreases and by the end of October is minimumal.The average phytoplankton biomass in the studied points ranged from 0.7644 to 2.7882 mg/L in spring , from 3.5923 to 53.9616 mg/L in the summer and from 3.5870 to 10.2592 mg/L in autumn. There was a positive corelation between the level of biomass and chlorophyll a in the tested water samples. It was revealed that Diatomeae, Chlorophyta and Cyanobacteria were the basis of phytoplankton species composition in ecosystems of the studied objects. 46 species and subspecies were discovered in phytoplankton composition and the dominant algae taxa were identified i.e. Diatomeae - Aulacoseira granulata, Nitzschia angustata, Chlorophyta - Chlorella vulgaris, Pandorina morwn and Cyanobacteria - Micro-
cystis aeruginosa, Anabaena contorta. It was determined that the ratio of different types of algae taxa was approximately the same throughout the study period, and the coefficient of species similarity of phytoplankton communities was rather high - its fluctuations were from 0.6 to 0.86.
Key words: biological monitoring; phytoplankton; algocoenosis; chlorophyll; biomass; algomonitoring About the authors: Anna Sergeevna Karabskaya1, Postgraduate, Senior Researcher; Elena Anatolievna Ivantso-va2, Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Head of the Department of Ecology and Nature Management. Place of employment: 1 Volxsky branch of Volgograd State University; 2Volgograd State University.
Карабская А. С., Иванцова E. А. Состав альгоценозов разнотипных водоемов Волгоградской области // Вестник Нижневартовского государственного университета. 2017. № 4. С. 4-8.
Karabskaya A. S., Ivantsova Е. A. Algotcenoses composition of reservoirs In Volgograd region // Bulletin of Nizhnevartovsk State University. 2017. No. 4. P. 4-8.
УДК 582.232(571.122) О. H. Скоробогатоеа
Нижневартовск, Россия
ТАКСОНОМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ЦИАНОПРОКАРИОТ И ВОДОРОСЛЕЙ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ПАРКА «ЮГРА» (НИЖНЕВАРТОВСКИЙ РАЙОН, ХМАО - ЮГРА)
Аннотация. Обобщены материалы полевых исследований в период открытой воды 2015-2016 гг. Работы выполнены по хоздоговору с Музейно-этнологическим и экологическим парком «Югра». Предметом изучения стали водоросли планктона, бентоса и перифитона водных объектов парка: реки Ай-Кыртыпъях, озера Посейнлор и системы сфагновых верховых болот. Сбор материала, его подготовка, обработка и обсуждение проведены принятыми в альгологии методами, списочный состав цианопрокариот и водорослей приведен в соответствии с номенклатурными изменениями информационного ресурса «AlgaeBase» 2017 г. В период исследований значения температуры воды в перечисленных водных объектах находились в пределах +2-22°С, прозрачность по диску Секи - 52-100 см, активность водородного показателя в диапазоне 5,3-5,7.
В ходе комплексных альгологических исследований выявлен довольно богатый состав видов и разновидностей цианопрокариот и водорослей. Характер альгосообгцества реки Ай-Кыртыпъях типично рео-фильный, доля найденных видов от всех выявленных в парке «Югра» составляет 59,6%. В болотах парка и озере Посейнлор разнообразие гораздо беднее, в основе своем мелкоклеточное (соответственно 35,2 и 34,2%). Преобладание двух отделов (Bacillariophyta и Chlorophyta), с долей от общего состава 74,5%, наблюдается не только в общей альгофлоре, но и в альгосообществах отдельных изученных объектов (76,9% - в р. Кыртыпъях, 80,6 - оз. Посейнлор, 72,5% - в сфагновых болотах парка). Выявлена высокая видовая насыщенность в крупнейших классах Bacillariophyceae и Conjugatophyceae (Zygnematophycea), семействах Eunotiaceae, Pinnulariaceae, Closteriaceae, Desmidiaceae и Phacaceae, родах Eunotia, Closterium и Pinnularia. Особенностью семейственного спектра является видовое богатство Eunotiaceae. В альгофлоре наблюдается формирование «болотного комплекса», приуроченного к закислению и бедному минеральному составу вод. Обнаружено значительное число малонасыщенных классов, семейств и родов. По активности альгофлора формирует 4 группы, наибольшую долю составляют неактивные виды. В реке особо активным является вид Rhopalodia gibba, в озере - мелкоклеточные виды Oocystis marssonii, О. rhomboidea. При изучении видового состава после воздействия нефтяного загрязнения в фитопланктоне реки Ай-Кыртыпъях выявлена его значительная деградация.
Общими для всех объектов являются 8 видов: Cyclotella meneghiniana, Tabellaría fenestrata, Т. flocculosa, Rhopalodia gibba, Eunotia exigua, E.fallax, E. lunaris, E. minor.
Ключевые слова: альгофлора; разнообразие; таксон; река Ай-Кыртыпъях; озеро Посейнлор; сфагновое верховое болото.
Сведения об авторе: Ольга Николаевна Скоробогатова, кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии.
Место работы: Нижневартовский государственный университет.
Контактная информация: 628611, Россия, г.Нижневартовск, ул.Дзержинского, д. 11, e-mail: [email protected].
С середины 60-х гг. XX в. на территории Нижневартовского района активно ведутся нефтедобыча, лесозаготовки, строятся города и дороги, что в условиях высоких широт приводит к безвозвратному оскудению природных
экосистем. Цианопрокариоты и водоросли являются первичным звеном в цепях питания экосистем, очень чувствительным к изменениям среды. Актуальность исследований связана в первую очередь с необходимостью учета,
