CC BY
59
Сравнительный анализ структуры
донных беспозвоночных верховьев рек Блявы
и Кураганки Оренбургской области
Н.Н. Жгарева, к.б.н., Институт Биологии внутренних вод РАН; И.Ю. Иванова, к.б.н., НИПИ экологических проблем; Г.Н. Соловых, д.б.н, профессор, Г. Ф. Коль чугина, аспирантка, Оренбургская ГМА
Начальным звеном формирования водных ресурсов любой крупной реки являются малые реки и их водосборные площади [1, 2], поэтому мониторинговые исследования их экологического состояния актуальны.
Ввиду способности донных отложений к сорбции, аккумуляции и депонированию загрязняющих веществ (ЗВ) их химический состав более полно, по сравнению с водной массой, отражает реальное загрязнение водного объекта, особенно веществами органического происхождения и соединениями тяжёлых металлов, что позволяет ДО использовать для целей индикации загрязнения водных экосистем. Не менее важным структурно-функциональным компонентом водных экосистем является биотическая составляющая, и прежде всего, зообентос — экологическая группа, объединяющая животных, основную часть жизни обитающих на поверхности или в толще донных отложений. Он является чутким
биоиндикатором аккумулированных веществ. Донные беспозвоночные и их сообщества как длинноцикловые и приуроченные к биотопу могут служить хорошими показателями происходящих изменений внешней среды, в том числе и антропогенного характера [3, 4]. С учётом отмеченных обстоятельств целью настоящего исследования было изучение химического загрязнения донных отложений и зообентоса верхнего течения малых рек Блявы и Кураганки, в рамках оценки их экологического состояния.
Материалы и методы. Для решения поставленных задач проведены полевые и экспериментальные исследования донных отложений ДО. Пробы (ДО) и макрозообентоса отбирались на станциях, расположенных в верховьях рек Блявы (37) и Кураганки (29) в июле — августе 2007 г. скребком с ячейкой 0,3 мм с глубины до 10 см, с площадью захвата 312,5 см2 по стандартной методике. Грунт промывали через сито из мельничного газа с размером ячеек 0,3 мм и фиксировали 4%-ным формалином [5].
Содержание биологически доступных форм металлов в ДО определяли атомно-абсорбционным методом в лаборатории ВНИИМС (Орен-
Н хирономиды (68%)
В клопы (0,3%)
И веснянки (1,2%)
■ жуки (8,8%)
■ вислокрылые (14,6%)
Н моллюски (1,9%) ш подёнки (2,4%)
■ ручейники (0,3%)
■ пиявки (0,3%)
■ прочие (3%)
□ хирономиды (23%)
■ клопы (0,4%)
КЗ веснянки (0,3%)
■ жуки (12,8%)
■ вислокрылые (47,15%)
В моллюски (3,7%) ш подёнки (3,9%)
■ ручейники (0,01 %)
■ пиявки (6,14%)
■ прочие (2,5%)
Рис. 1 - Доля отдельных групп бентоса по численности, р. Блява (ст. 37)
Рис. 2 - Доля отдельных групп бентоса по биомассе, р. Блява (ст. 37)
бург). Проведена количественная [5, 6, 7] и качественная оценка бентоса [8]. Характеристики сообщества зообентоса на каждой станции осуществляли по показателям: численности (экз/м2); биомассе (мг/м2); числу видов; индексу сапробности по Пантле и Букк, в модификации Сладечека.
Результаты и обсуждение. Река Блява на ст. 37 расположена выше г. Медногорска, протекает под пологом леса, в межень разбивается на меандрирующие потоки, перекаты с сильным течением и отшнурованные мелкие водоёмы. Грунты представлены слабо заиленными песками с крупными камнями и щебнем. Глубины небольшие — на стрежне до 0,5—0,6 м. Высшая водная растительность не развита, камни на отдельных участках обильно обрастают нитчатыми водорослями, на которых оседает мелкодисперсный ил, что указывает на возможную органическую нагрузку с близко расположенных дачных участков.
Отмечено достаточно разнообразное население. Здесь встречается усатый голец ВагЬаШИа ЬагЬаШ11а (Ыппе) — типичный представитель реофильной ихтиофауны малых водотоков. Численность и биомасса донного населения имели высокие величины — 5248 экз./м2 и 19,545 г/м2 соответственно (рис. 1, 2).
В бентосе верховьев р. Блявы обнаружено 38 видов беспозвоночных, среди которых наибольшим разнообразием отличались хирономиды — 10 и жуки — 5. Следует отметить, что ко времени исследования у некоторых видов насекомых (ручейников, подёнок, веснянок, симулид и др.) прошёл вылет имаго. К примеру, отмечено много их личиночных экзувиев и пустых домиков ручейников, что свидетельствует о более богатом видовом разнообразии этого биотопа. Численность хирономид была высокой — 68% от общего числа выявленного макрозообентоса. По биомассе их доля составила 23%, доминировала личинка Sialis fuliginosa Pictet (47,2%), которая по численности составила 14,6%. Из десяти обнаруженных видов хирономид олигосапробов — 0, Р-мезосапробов — 3, 0-Р — 2 и Р-а — 2. Группа водяных жуков была субдоминантной и составила 8,8% по численности и 12,8% по биомассе.
Индекс видового разнообразия Шеннона по численности (HN) был равен 2,84, а по биомассе (HB) — 2,66. Величина индекса сапробности по Пантле-Букк на данном участке составила 1,88, рассчитана по 19 индикаторным видам. Это характеризует верховья р. Блявы как умеренно загрязнённый участок. Таксономический состав беспозвоночных фитофильной фауны и бентоса представлен в таблице 1.
1. Таксономический состав доминантных и субдоминантных видов беспозвоночных фитофильной фауны и бентоса, обнаруженных в верховьях р. Блявы (ст. 37)
Название Численность Биомасса Сапробность
экз/м2 % г/м2 %
INSECTA Diptera (Двукрылые) Chironomidae (комары-звонцы) 3568 68,0 4491,52 23,0
Microtendipes gr pedellus 48 0,9 48,64 0,2 в
Clinotanypus nervosus (Meigen) 512 9,8 454,4 2,3 в-а
Xenopelopia falcigera (Kieffer) 448 8,5 148,48 0,8
Procladius ferrugineus Kieffer 128 2,4 230,4 1,2 в-а
Psylotanypus sp. 896 17,1 1395,2 7,1
Aspectrotanypus trifascipennis (Zetterstend) 128 2,4 153,6 0,8 а
Ablabesmyia phatta (Eggert) 192 3,7 601,6 3,1 в
Ablabesmyia monilis (Linnaeus) 256 4,9 326,4 1,7 0-в
Brillia modesta Meigen 384 7,3 288,0 1,5 0-в
Corynoneura scutellata Winner 192 3,7 384,0 2,0
INSECTA Coleoptera (Жуки) 464 8,8 2500,8 12,8
Dytiscidae Hygrotus (C) impressopunctatus (Schaller) 32 0,6 44,8 0,2 0
Ilybius sp. 48 0,9 1518,4 7,8
Oreodytes sp. 64 1,2 99,2 0,5 0
Elmidae Oulimnius tuberculatus (P.W.J. Miiler) 176 3,4 81,6 0,4
Haliplidae Brychius elevatus (Panzer) 48 0,9 224 1,1
Megealoptera (Вислокрылки) Trichoptera (Ручейники) Plecoptera (Веснянки) Ephemeroptera (Подёнки) Heteroptera (Клопы) Hirudinea (Пиявки) Mollusca (Моллюски) 14,6 0,3 1,2 2,4 0,3 0,3 1,9 47,15 0,01 0,3 3,9 0,4 6,14 3,7
Из 38 обнаруженных видов 19 оказались индикаторными организмами. В видовом списке 22% видов относятся к олигосапро-бам, 38,9% — олиго-Р-мезосапробам, 27,8% — Р-мезосапробам, 5,6% — Р-а-мезосапробам и 5,6% — а-мезосапробам.
Химический мониторинг выявил превышение ПДК (санитарно-гигиенических для почв) и допустимых уровней (по системе стандартов, принятой в США) по меди (54,5 мг/кг) и кадмию (1,6 мг/кг).
Верховья реки Кураганки характеризуются высокой скоростью течения, каменистым грунтом, не зарастают макрофитами. Отмечается большое разнообразие населения: обнаружены обыкновенный гольян Rhoxinus phoxinus (Хшпе), предпочитающий холодные и чистые ручьи с песчаным, каменистым и галечным дном; обыкновенная верховка Leucaspius delineatus (Иеске!), встречающаяся в некоторых малых реках. Численность и биомасса зообентоса в верховьях Кураганки были значительно ниже, чем в р. Бляве (рис. 3, 4, табл. 2). За период исследования установили 39 видов таксономических групп гидробионтов, из них 26 индикаторных. Выявлены отличия по ведущим группам организмов в верховьях исследуемых рек.
В верховьях р. Кураганки (ст. 29) в макрозообентосе наиболее разнообразно представлены моллюски — 10 видов, подёнки — 6 видов, хиро-номиды — 6 и стрекозы — 3 вида. В составе фауны
много реофильных видов: Ancylus fluviatilis O.F. Muller, Amesoda scaldiana (Nordmand, Unio tumidus philipsson, Ephoron virgo (Olivier), Ecdyonurus sp., Laccopteryx splendens (Harris), Platycnemispennipis, Stempelinella minor (Edwards), три вида р. Baetis. Несмотря на большое видовое разнообразие,
плотность населения невелика и составила около
22
2432 экз./м2 (33,6%), моллюски — 464 экз./м2 (19,1%), хирономиды — 400 экз./м2 (16,4%), мелкие клопы Micronecta — 352 экз./м2 (14,5%). Биомасса сообщества составляла 16680 мг/м2, доминировали моллюски 9954,08 мг/м2 (59,7%) и стрекозы 4960,0 мг/м2 (29,7%). Индекс видового разнообразия Шеннона достаточно высок (HN = 3,92 и НВ = 2,32), что свидетельствует о хорошей сбалансированности сообщества. Индекс сапробности данного участка, рассчитанный по 26 индикаторным видам, составил 1,83, что характеризует его как умеренно загрязнённый. В видовом списке 36,4% олиго-Р-мезосапробов, 45,5% Р-мезосапробов и 18,2% Р-а-мезосапробов. Из них реофильные виды из типа Mollusca: Ancylus fluviatilis O.F. Muller и Amesoda scaldiana (Nordmand).
Химический анализ не выявил превышения ПДК и допустимых уровней по меди, кадмию, свинцу, цинку.
Сравнительная характеристика изменений состава донной фауны верховьев рек Блявы и Кураганки в районе г. Медногорска показала, что в р. Кураганке происходит выпадение та-
0 моллюски (7,9%) В стрекозы (2,7%)
■ поденки (32,2%)
■ жуки (0,7%)
в хирономиды (2,7%)
□ клопы (14,5%)
® ручейники (2,6%)
■ двукрылые (3,9%)
0 моллюски (57,2%) В стрекозы (28,4%) ш поденки (6,6%)
В жуки (0,5%)
В прочие (5,2%)
□ хирономиды (0,13%)
■ клопы (1,1%)
в ручейники (0,05%)
■ двукрылые (0,8%)
Рис. 3 - Доля отдельных групп бентоса по численности, р. Кураганка
Рис. 4 - Доля отдельных групп бентоса по биомассе, р. Кураганка
2. Таксономический состав беспозвоночных фитофильной фауны и бентоса, обнаруженных в верховьях р. Кураганки
Название Численность Биомасса Сапробность
экз/м2 % г/м2 %
MOLLUSCA (моллюски) Unionidae Unio tumidus Philipsson 32 1,3 256 1,5 в
Planorbidae
Ancylus fluviatilis O.F.Miller 16 0,7 64 0,4 0-в
Pisidiidae Amesoda scaldiana (Normand) 112 4,6 8400 50,4 в-а
Sphaerium nitidum (Clessin) 32 1,3 304,0 1,8
OLIGOCHAETA (олигохеты) Naididae Nais pseudoptusa Piguet 48 2,0 4,32 0,025 в
Tubificidae Limnodrilus udekemianus claparede 16 0,7 16,8 0,1 а-в
INSECTA(насекомые) Odonata (стрекозы) Gomphus vulgatissimus 48 2,0 4502,4 27,0 в
Platychemis pennipes Pallus 16 0,7 240 1,4 в
Heteroptera (клопы) Corixidae Micronecta sp. 352 14,5 176 1,1 0-а
Ephemeroptera (поденки) Baetidae Baetis gr. Fuscatus Baetis vernus Curtis 512 21,1 740,8 4,4 0
Heptageniidae Ecdyonurus sp. 272 11,2 275,2 1,6 0-в
Trichoptera (Ручейники) Hydroptlidae Athripsodes sp. 64 2,6 12,8 0,05 0
Coleoptera (Жуки) Elmidae Potamophilus acuminatus (F) 16 0,7 88,0 0,5 в
Diptera (Двукрылые) Simulidae 96 3,9 139,2 0,8
ких групп макрозообентоса, как вислокрылые, пиявки, веснянки, но наблюдается присутствие стрекоз, двукрылых и плосконожек. Прослеживаются и отличия в доминантных группах: в р. Бляве доминантами были вислокрылые (47,15%), хирономиды (23%) и жуки (12,8%), а в р. Кураганке доминировали подёнки (32,3%), моллюски (7,9%) и клопы (14,5%).
Вывод. На станциях, расположенных в верховьях рек Кураганки и Блявы, зообентос представлен большим разнообразием видов таксономических групп гидробионтов. Индикаторные виды р. Блявы (19) и р. Кураганки (26) характеризуют верховья рек как умеренно загрязнённые.
Химический мониторинг выявил превышение ПДК (санитарно-гигиенических для почв) и допустимых уровней (по системе стандартов, принятой в США) по меди и кадмию в р. Бляве.
Литература
1. Баканов А.И. Мониторинг качества донных отложений Верхней Волги в пределах Ярославской области и по зообентосу // Биология внутренних вод. 2003. № 3. С. 72—81.
2. Баканов А.И., Гапеева М.В., Томилина И.И. Оценка качества донных отложений водохранилищ Верхней Волги с использованием элементов триадного подхода // Биология внутренних вод. 2000. № 1. С. 102-110.
3. Крылов А.В. Гидробиология малых рек. Введение. Рыбинск: Изд-во ОАА «Рыбинский Дом печати», 2006. 110 с.
4. Курленко В.В., Осмоловская Н.Г. Биоиндикаторная роль высших растений водных экосистем на примере малых водоемов г. Санкт-Петербурга // Водные ресурсы. 2007. Т. 34. № 6. С. 757-764.
5. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоёмов. М.: Наука, 1975. 240 с.
6. Чертопруд М.В., Чертопруд Е.С. Краткий определитель беспозвоночных пресных вод центра Европейской России. М.: Макс Пресс, 2003. 196 с.
7. Щербина Г.Х. Сравнительный анализ структуры донных беспозвоночных открытого мелководья Рыбинского водохранилища // Биология внутренних вод. 1998. № 3. С. 18-19.
8. Щербина Г.Х., Архипова Н.П. Об изменении биологического разнообразия зообентоса верхневолжских и Горьковского водохранилищ // Проблемы биологического разнообразия водных организмов Поволжья. Тольятти: ИЭВБРАН, 1996. С. 108-114.
