Научная статья на тему 'Состав и структура зообентоса озер различных природных подзон Обь-Иртышского междуречья'

Состав и структура зообентоса озер различных природных подзон Обь-Иртышского междуречья Текст научной статьи по специальности «Биология»

100
38
Поделиться
Ключевые слова
ЗООБЕНТОС / ДОННЫЕ БЕСПОЗВОНОЧНЫЕ / ОЗЕРА / ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ / ОБЬ-ИРТЫШСКОЕ МЕЖДУРЕЧЬЕ / АЛТАЙСКИЙ КРАЙ / КУЛУНДА / КАСМАЛА / СТРУКТУРА СООБЩЕСТВ / СОЛЕНОСТЬ / ПРИРОДНЫЕ ПОДЗОНЫ

Аннотация научной статьи по биологии, автор научной работы — Безматерных Дмитрий Михайлович, Жукова Ольга Николаевна

На основе изучения зообентоса озер различных природных зон и подзон юга Обь-Иртышского междуречья показано влияние основных абиотических факторов на состав и структуру сообществ донных беспозвоночных.Based on the study of the zoobenthos of the lakes of various natural zones and sub-zones of the south of the Ob-Irtysh interfluve the effect of the main abiotic factors on the composition and community structure of benthic invertebrates is shown.

Похожие темы научных работ по биологии , автор научной работы — Безматерных Дмитрий Михайлович, Жукова Ольга Николаевна,

Текст научной работы на тему «Состав и структура зообентоса озер различных природных подзон Обь-Иртышского междуречья»

Таблица 2

Антимикробная активность эфирных масел по отношению к штаммам грамположительных бактерий

Эфирное масло МПК (мкг/мл) по отношению к

Bacillus В-1919 мesentericum-3 Staphylococcus aureus 209 Staphylococcus aureus MRSA

Робиния псевдоакация 5* 0,63* 5

Софора японская 20 1,25' 2,5

Лофант анисовый 2,5 0,63* 0,31*

Полынь эстрагон 1,25' 1,25 0,63*

Полынь австрийская 10 0,63' 1,25'

Чабрец 5 1,25' 0,63*

Розмарин лекарственный 10 "іл 2, 5

Мята перечная 10 2,5 1,25'

Базилик благородный 20 1,25' 2,5

Мелисса лекарственная 40 0,63* * 2,

* Различия между повторами достоверны при р = 0,95.

Выводы

Из данных таблиц 1 и 2 следует, что эфирные масла наиболее активны по отношению к грамположительным микроорганизмам, причем наибольшую активность проявляют эфирные масла лофанта анисового, чабреца, полыни эстрагон, робинии псевдоакации.

Библиографический список

1. Макарчук Н.М., Лещинская Я.С., Акимов Ю.А. Фитонциды в медицине. — Киев, 1990. — С. 171.

2. Сидоренко С.В. Клиническое значение резистентностимикроорганизмов к антимикробным препаратам // Российские медицинские вести. — 1998. — № 1. — С. 28-34.

3. Струкова Е.Г., Ефремов А.А., Соколова Л.С. Воздействие эфирных масел сибирского региона на условно-патогенные микроорганизмы // Химия растительного сырья. — 2009. — № 4. — С. 79-82.

4. Цыбуля Н.В., Якимова Ю.Л., Рычкова

Н.А. Медицинский фитодизайн детских учреждений как способ снижения численности микроорганизмов в воздухе // Раститель-

ные ресурсы. — 2002. — № 36. —

С. 112-117.

5. Ткаченко К.Г., Казаринова Н.В., Му-зыченко Л.М. Санационные свойства эфирных масел некоторых видов растений // Растительные ресурсы. — 1999. — № 33. — С. 11-23.

6. Дудченко Л.Г., Козьяков А.С., Кри-

венко В.В. Пряно-ароматические и пряновкусовые растения. — Киев, 1989. —

С. 10-11.

7. Сокольский И.Н., Самылина И.А., Беспалова Н.В. Фармакогнозия. — М., 2003.

— С. 180, 339, 407.

8. Гуринович Л.К., Пучкова Т.В. Эфирные масла: химия, технология, анализ и применение. — М., 2005. — С. 158, 161, 163.

9. Великородов А.В., Ковалев В.Б., Тыр-ков А.Г., Дегтярев О.В. Изучение химического состава и противогрибковой активности эфирного масла Lophantus anisatum Benth // Химия растительного сырья. — 2010. — № 2. — С. 143-146.

10. Герхард Ф. Методы общей бактериологии. — М., 1983. — С. 29.

+ + +

УДК 574.587:504.7 Д.М. Безматерных,

О.Н. Жукова

СОСТАВ И СТРУКТУРА ЗООБЕНТОСА ОЗЕР РАЗЛИЧНЫХ ПРИРОДНЫХ ПОДЗОН ОБЬ-ИРТЫШСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ

Ключевые слова: зообентос, донные беспозвоночные, озера, экологические факторы, Обь-Иртышское междуречье, Алтайский край, Кулунда, Касмала, структура сообществ, соленость, природные подзоны.

Введение

Зообентос — сообщество животных, жизнь которых связана с границей субстрата и воды. Это сообщество является важным структурным звеном озерных экосистем. Озера являются накапливающими

элементами ландшафта, их экосистемы во многом зависят от почвенных и геохимических процессов в пределах бассейна, обусловленных климатом [1]. В наибольшей степени от климатических факторов зависит функционирование биоценозов мелководных озер. В них по экологической значимости на первое место часто выходит фактор минерализации воды, который определяет биологическое разнообразие и уровень развития водных сообществ [2-4]. На юге Обь-Иртышского бассейна насчитывается около 39 тыс. озер с суммарной площадью более 31 тыс. км2. Озера разнотипные по происхождению, морфометрии, глубинам, источникам питания, уровню и характеру минерализации. Много мелководных водоемов со средними глубинами 1,5-3,0 м, с минерализацией воды от пресной до горько-соленой [5].

Природные зоны и подзоны равнинных территорий являются, прежде всего, продуктом климата. Коэффициент увлажненности (Ку) в различных природноклиматических зонах и подзонах юга Западной Сибири Ку меняется от 0,6-0,8 в сухой степи до более чем 1,2 в северной лесостепи [6]. Влияние климатических факторов на состав, структуру и функционирование озерных экосистем является комплексным. Они находятся в тесной взаимосвязи с другими абиотическими факторами [7], так что выделить климатическое влияние в чистом

виде затруднительно. Для выявления закономерностей влияния изменений климата на функционирование водных экосистем использован сравнительно-географический метод.

Материалы и методы

Комплексные исследования озер были проведены в апреле-сентябре 2008, 2009 гг. Всего исследовано 13 озер, расположенных в двух природных зонах и четырех подзонах. Озера Кулундинское, Пресное, без названия находятся в сухостепной подзоне; Кривое, Мостовое и Угловое — в засушливо-степной подзоне; Горькое и Большое Островное — в умеренно-засушливостепной подзоне; Мельничное, Ледорезное, Батовое, Чернаково, Лена — в южнолесостепной подзоне (рис. 1). Все озера находятся на территории Алтайского края. Качественные сборы проводили сачком, количественные — штанговым дночерпателем ГР-91 с площадью захвата 0,007 м2 (2-3 повторности). Использованы общепринятые полевые и лабораторные методы [8]. Отобрано и проанализировано 97 количественных и 25 качественных проб зообентоса. Доминирующие виды устанавливали по частоте встречаемости [9]: встречаемость

> 50% проб — константные; 25 — 50% — второстепенные; < 25% — случайные.

77°Б д

70-в.д.

7Э»В, д.

02"Б.Д

:ВЗ°Е Д

Условные обозначения

+ населенные пункты реки

СЗ

Природные подзоны

| сук остеиная | засушливо-степная [ умеренно-засушлив о-степ на я

южно-лесостепная

78°в.д

Рис. 1. Исследованные озера и физико-географические подзоны юга Обь-Иртышского междуречья ([10])

Результаты и обсуждение

В исследованных озерах обнаружено 92 вида донных беспозвоночных из 5 классов: Hirudinae, Gastropoda, Crustacea,

Insecta, Oligochaeta. Наибольшее число видов характерно для класса насекомых, среди них доминировали двукрылые, также из насекомых встречались жуки, поденки, ручейники, стрекозы, клопы, колемболы, бабочки. Расчет мер включения таксономического состава по наличию видов [11] показал, что наибольшее сходство фауны беспозвоночных выявлено для трех озер, расположенных в сухостепной подзоне. Среди других озер наибольшая связь характерна для озер Большого Островного и Горького, расположенных в умеренно-засушливостепной подзоне, в южной лесостепи наибольшее сходство фаун выявлено для озер Лена и Ледорезное (рис. 2).

----- 65-84%

----- 45-64%

Рис. 2. Ориентированный мультиграф бинарных отношений на множестве мер включения описания зообентоса по наличию видов для озер:

1 — Угловое; 2 — Горькое;

3 — Большое Островное; 4 — Ледорезное;

5 — Мельничное; 6 — Батовое; 7 — Кривое;

8 — Чернаково; 9 — Лена; 10 — Мостовое;

11 — Кулундинское; 12 — Пресное;

13 — без названия

Исходя из классификации качества поверхностных вод суши [12] исследованные водоемы, расположенные в сухостепной подзоне, относятся преимущественно к эугалинным (минерализация воды находилась в пределах от 25 до 123 г/л), засушливо-степной и умеренно-засушливостепной подзон — к альфа-мезогалинным (1,5-16,4 г/л), озера южно-лесостепной

подзоны к олигогалинным и альфа-мезогалинным (0,3-2,5 г/л).

Максимальное видовое разнообразие донных беспозвоночных отмечено в олиго-галинных озерах — от 1 до 13 видов в пробе, в среднем 5. Минимальное видовое разнообразие характерно для эугалинных озер, число видов донных беспозвоночных в пробе не превышало двух. Данная законо-

мерность является отражением общей тенденции уменьшения видового разнообразия гидробионтов на градиенте минерализации в континентальных водах [3].

Отмечено, что с увеличением минерализации воды в направлении от южной лесостепи к сухой степи наблюдается смена доминирующих таксонов донных беспозвоночных. В южной лесостепи доминирующие таксоны представлены пятью группами: сем. Chironomidae, отр. Coleoptera, отр. Odonata, отр. Ephemeropthe^, отр. Thrichoptera. В подзонах засушливой и умеренно засушливой степи уменьшается число доминирующих таксонов и наблюдается смена состава донных беспозвоночных, доминирующие группы представлены: сем.

Chironomidae и сем. Cеratopogonidae. В зоне сухой степи доминирующие таксоны представлены: сем. Ephydridae и сем.

Cеratopogonidae (табл.).

Величина минерализации оказывает существенное влияние на таксономический состав гидробионтов, при ее увеличении количество видов в озерах, как правило, убывает [3]. В результате наших исследований установлено, что наибольшая устойчивость к высоким уровням минерализации характерна для личинок из отряда двукрылых: сем. Ephydridae и сем. Cеratopogonidae, типичных обитатели солоноватых и соленых вод [2]. Они отмечены при колебаниях минерализации от 0,557 до 125,54 г/л. Также большая экологическая пластичность отмечена для личинок хирономид и жуков, которые встречаются в диапазоне солености от

0,384 до 25,37 г/л. В озерах с минерализацией вод более 3,3 г/л не выявлены личинки пиявок, кольчатых червей, бабочек, поденок, ручейников, водяных клопов. В количественном отношении при увеличении минерализации наблюдается снижение биомассы гомотопных (первичноводных) видов из древних архаичных таксонов и увеличение биомассы гетеротопных (вторичноводных) видов из эволюционно более продвинутых таксонов зообентоса (рис. 3). Аналогичная тенденция была выявлена ранее и для некоторых других озер юга Западной Сибири [13].

Максимальные значения биомассы зообентоса характерны для озер южнолесостепной и засушливо-степной подзон. В южной лесостепи биомасса зообентоса в период массового развития донных беспозвоночных преимущественно изменялась от 3,3 до 14,36 г/м2, что соответствует альфа-мезотрофному — альфа-эвтрофному уровню развития зообентоса по шкале трофно-сти В.П. Китаева [14]. Колебания биомассы зообентоса в засушливо-степной подзоне были в диапазоне от 0,7 до 13,7 г/м2 (от

ультраолиготрофного до альфа-эвтрофного уровня развития). Биомасса зообентоса в умеренно-засушливо-степной подзоне изменялась от 0,1 до 8,4 г/м2, уровень развития донных беспозвоночных — от ультра-олиготрофного до альфа-эвтрофного. Минимальные значения биомассы зообентоса озер отмечены в сухо-степной подзоне 0,15,11 г/м2 (олиготрофный и альфа-мезотрофный уровни развития). В целом, исследованные озера характеризовались повышением биомассы в прибрежье (0,9-

14,36 г/м2), и небольшой биомассой зообентоса в открытой части (0,07-2,4 г/м2).

На численность и биомассу зообентоса может влиять и множество других факторов, одним из основных является тип донных отложений, что нужно учитывать при анализе влияния климатических факторов. Наибольшие значениябиомассы зообентоса характерны для илов (1,4-14,36 г/м2), заиленные пески имеют менее разнообразное население и биомассу (0,97-4,6 г/м2).

Таблица

Средняя численность и встречаемость таксонов зообентоса озер различных природных подзон

Таксон Частота встречаемости, % Численность, экз/м2 Биомасса, г/м2

Южно-лесостепная

Сем. Chironomidae 88,4% 739,5±269,4 1,05±0,32

Отр. Odonata 46% 20,4±8,9 2,05±1,03

Отр. Thrichoptera 46% 153,7±90,9 0,35±0,15

Отр. Ephemeropthera 35,6% 362,1±298,1 0,2±0,13

Отр. Coleoptera 35,3% 20,4±8,9 0,5±0,2

Прочие - 147,9±69,1 0,9±0,28

Всего - 1444±633,3 5,05±1,4

Умеренно-засушливо-степная

Сем. Chironomidae 95% 656,6±184,6 0,7±0,17

Сем. Cеratopogonidae 66,6% 1074,2± 509,4 0,5±0,17

Прочие - 21,7±21,7 0,26±0,26

Всего - 1752,5±607,4 1,4±0,4

Засушливо-степная

Сем. Chironomidae 95% 656,6±184,6 0,7±0,17

Сем. Cеratopogonidae 66,6% 1074,2± 509,4 0,5±0,17

Прочие - 21,7±21,7 0,26±0,26

Всего - 10531,5±9190,4 4,53±1,9

Сухостепная

Сем. Cеratopogonidae 46,6% 315,7±189,4 0,13±0,07

Сем. Ephydridae 73,3% 470,4±134,7 1,2±0,4

Прочие - 120,3±82,1 0,17±0,14

Всего - 906,4±294,6 1,5±0,46

Рис. 3. Соотношение числа гетеро- и гомотопных видов зообентоса в озерах с различной степенью минерализации

Аналогичная зависимость состава и структуры зообентоса от минерализации воды и характера донных отложений для озер юга Западной Сибири отмечена и другими исследователями [15].

Выводы

1. В обследованных озерах юга Обь-Иртышского междуречья выявлено 92 вида донных беспозвоночных из 5 классов. Для озер южно-лесостепной подзоны характерны такие доминирующие таксоны зообентоса, как отр. Thrichoptera, отр. Epheme-ropthera, отр. Coleoptera, отр. Odonata, сем. Chironomidae; для умерено-засушливо-степной и засушливо-степной — сем. Chironomidae и сем. Cеratopogonidae; в сухостепной подзоне Chironomidae заменяются на Ephydridae.

2. Наибольшее влияние на состав и структуру зообентоса изученных озер оказывают степень минерализации воды и тип грунта. Максимальное видовое разнообразие характерно для олигогалинных озер лесостепной зоны, минимальное — для эуга-линных озер сухой степи. При увеличении минерализации более 3,3 г/л наблюдается снижение уровня развития зообентоса.

3. Наибольшая устойчивость к высоким уровням минерализации отмечена для личинок двукрылых из семейств Ceratopo-gonidae и Ephydridae.

4. В направлении от южной лесостепи к сухой степи наблюдаются смена доминирующих таксонов и сокращение видового разнообразия донных беспозвоночных на фоне увеличения степени минерализации вод.

Библиографический список

1. Россолимо Л.Л. Основы типизации озер и лимнологического районирования // Накопление вещества в озерах. — М.: Наука, 1964. — С. 5-46.

2. Hammer U.T. Saline Lake Ecosystems of the World / U.T. Hammer. — Dordrecht: Dr. W. Junk Publishers, 1986. — 614 p.

3. Williams W.D. Salinity as a determinant of the structure of biological communities in salt lakes // Hydrobiologia. — 1998. — 381. — Р. 191-201.

4. Безматерных Д.М. Уровень минерализации воды как фактор формирования

зообентоса озер Барабинско-Кулундинской лимнобиологической области // Мир науки, культуры, образования. — 2007. —

№ 4 (7). — С. 7—11.

5. Поползин А.Г. Озера Обь-Иртыш-

ского бассейна (Зональная комплексная характеристика). — Новосибирск: Зап.-Сиб.

кн. изд-во, 1967. — 350 с.

6. The lakes handbook. V. 2. Lake restoration and rehabilitation / Ed. by P.E. O'Sullivan and C. S. Reynolds. — Blackwell Publishing, 2005. — 570 p.

7. Западная Сибирь. — М.: АН СССР, 1963. — 488 с.

8. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем / под ред. В.А. Абакумова. — СПб.: Гидро-метеоиздат, 1992. — С. 164-173.

9. Баканов А.И. Количественная оценка доминирования в экологических сообществах // Рукопись деп. в ВИНИТИ 08.12.1987, № 8593-В87.

10. Цимбалей Ю.М., Винокуров Ю.И. Ландшафтная дифференциация природной среды // Природно-мелиоративная оценка земель в Алтайском крае. — Иркутск, 1988.

— С. 21—39.

11. Андреев В.Л. Классификационные построения в экологии и систематике. — М.: Наука, 1980. — 142 с.

12. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод / О.П. Оксиюк и др. // Гидробиол. журн. — 1993. — Т. 29. № 4. — С. 62-77.

13. Экология озера Чаны. — Новосибирск: Наука, 1986. — 270 с.

14. Китаев С.П. Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов. — Петрозаводск, КНЦ РАН, 2007. — 395 с.

15. Благовидова Л.А. Влияние факторов среды на зообентос озер юга Западной Сибири // Гидробиологический журнал — 1973. — Т. 9. — № 1. — С. 55—61.

Авторы выражают искреннюю благодарность сотрудникам ИВЭП СО РАН к.г.н. В.Г. Ведухиной и А.В. Дьяченко за помощь в подготовке картографического материала. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 08-05-98019-р_сибирь_а и проекта Президиума РАН № 16.14.

+ + +