CC BY
23ТАКСОНОМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И КОЛИЧЕСТВЕННОЕ РАЗВИТИЕ ФИТОПЛАНКТОНА НЕКОТОРЫХ ВОДОЕМОВ И ВОДОТОКОВ МОРДОВСКОГО ЗАПОВЕДНИКА (ПО ДАННЫМ ЗА 2017 ГОД)
П.В. Кулизин, Е.Л. Воденеева*
Нижегородский государственный университет имени Н.И. Лобачевского, Россия *e-mail: vodeneeva@mail.ru
В данной работе приводятся сведения о таксономическом составе и количественных показателях развития фитопланктона некоторых водоемов Мордовского заповедника в летний период 2017 г. Рассмотрен комплекс доминирующих видов по численности и биомассе, приводятся данные об уровне трофности.
Ключевые слова: биомасса, доминирующие виды, таксономическое разнообразие, трофический статус, фитопланктон.
Введение
Изучение качественного состава и показателей количественного развития фитопланктона помогает оценить экологическое состояние водоема, его трофический статус и качество воды, поскольку структура и функциональные особенности фитопланктона определяют функционирование всей водной экосистемы в целом. Все изменения, в водных экосистемах в первую очередь, отражаются на сообществах растительного планктона, что определяется его положением авто-трофного продуцента в основании экологической пирамиды (Трифонова, 1990).
Особую актуальность подобные исследования приобретают в условиях фонового мониторинга в местах, где водосборы защищены от прямых источников антропогенного влияния - заповедниках. Результаты таких исследований могут быть использованы как базовые сведения для решения некоторых прикладных задач: сохранения и поддержания биоразнообразия водных экосистем, а также при оценке степени отклонения их свойств и функций в условиях антропогенно нарушенного ландшафта (Воденеева, 2006).
Мордовский государственный природный заповедник, занимающий площадь 321.62 км2, является заповедником большого водоохранного значения. По территории заповедника протекает один из крупных правобережных притоков р. Оки - р. Мокша, площадь водосбора которой до границы заповедника составляет 15 800 км2. Водная сеть заповедника представлена малыми реками, которые являются притоками Мокши. Большая часть территории заповедника входит в водосбор р. Пушты, впадающей в р. Сатис на границе заповедника.
Территория Мордовского заповедника также богата озерами, большинство из которых являются старицами рек, водоемами прудового типа и водоемами болотного типа (болотные массивы, карстовые воронки).
Цель работы - определить особенности видового состава и уровень количественного развития фитопланктона некоторых водоемов Мордовского заповедника.
Материал и методы
Материалом для работы послужили пробы планктонных водорослей, собранные со следующих водоемов и водотоков: оз. Инорки (кв. 435), оз. Малая Вальза (кв. 448), оз. Большая Вальза (кв. 448), оз. Пичерки (кв. 403), р. Пушта (кв. 403), сфагновое болото (кв. 436). Всего было проанализировано 15 проб фитопланктона.
Отбор и обработка проб фитопланктона производили в соответствии с методическими рекомендациями ИБВВ РАН (Мордухай-Болтовский, 1975). Идентификация водорослей, определение их размерных характеристик и подсчет клеток осуществлялись в камере Нажотта объемом 0.01 мл с использованием микроскопа PZO (Польша) при 600-кратном увеличении. Биомасса фитопланктона определялась общепринятым расчетным способом, при котором 109 мкм3 соответствует 1 мг сырой биомассы (Мордухай-Болтовский, 1975). Объемы водорослей приравнивались к объемам соответствующих геометрических фигур; удельный вес водорослей принимался равным 1.
К доминирующим видам относили те, численность и биомасса которых составляла 10% и более от общей. Для определения трофического статуса водоема использовали классификацию Трифоновой (1990): биомасса < 1 г/ м3 - олиготрофный тип водоема; 1-5 г/м3 - мезотрофный; 5-10 г/м3 эвтроф-ный; > 10 г/м3 - высокотрофный водоем.
При определении видового состава водорослей использовались как отечественные руководства, так и зарубежные. Полный перечень определителей и сводок представлен в предыдущей работе (Воденеева, Кулизин, 2016).
Альгологические исследования водоемов заповедника по времени проводились в летний сезон (8-10 августа 2017 г.). В период исследования измерялась температура, активная реакции среды (pH). Измерения производились прибором Testo 206-pH1. Исследованные водотоки и водоемы характеризовались нейтральной, слабокислой или кислой реакцией среды, изменение показателей происходило от 4.44 (сфагновое болото) до 7.36 (оз. Большая Вальза).
Результаты и обсуждение
В период исследований в альгофлоре исследуемых водных объектов Мордовского заповедника было отмечено 133 вида водорослей (с учетом внутривидовых таксонов и водорослей, определенных только до рода - 158), относящихся к 15 классам, 27 порядкам, 52 семействам, 79 родам из 10 отделов. Среди обнаруженных видов 34 видовых и внутривидовых таксонов водорослей были новыми для данной территории. По отделам водоросли распределились следующим образом: Cyanophyta - 10, Chrysophyta- 17, Bacillariophyta - 38, Xanthophyta - 5, Cryptophyta - 9, Dinophyta- 7, Euglen-
267
ophyta - 31, Chlorophyta + Streptophyta - 39, Raphidophyta - 2. Основу общего флористического богатства водорослей водных объектов Мордовского заповедника создавали зеленые (24.6% общего числа таксонов), диатомовые (24.1%) и эвгленовые (19.6%) водоросли. В целом, зелено - диатомово - эв-гленовый характер альгофлоры отмечался и в предыдущие годы исследования (Воденеева, Кулизин, 2016). Соотношение ведущих отделов фитопланктона в различных типах водоемов имел свои особенности. Так, в реках лидирующую позицию занимали диатомовые водоросли, в озерах - зеленые, либо золотистые и эвгленовые (последние - до 40% общего таксономического разнообразия) водоросли. Наиболее высокими показателями видового богатства характеризовалась альгофлора оз. Инорки, где было зарегистрировано 86 видовых и внутривидовых таксонов водорослей.
Перечень ведущих порядков хорошо отражал общий характер альгофлоры водоемов заповедника и включал следующие порядки: Е^1епа^ - 19.6% общего перечня водорослей, Ch1orococca1es - 15.2%, Rapha1es - 14.6%. Кроме этих порядков достаточно разнообразны золотистые (Ochromonada1es) и криптофитовые водоросли (Cryptomonada1es), видовое богатство которых составляло 6.3% и 5.7% соответственно. В перечень ведущих родов входили Trachelomonas, Cryptomonas и Euglena, что характерно для водоемов заболоченного ландшафта.
Уровень количественного развития фитопланктона в водоемах определяется сочетанием различных факторов среды (свет, температура, гидрохимический режим, морфометрия водоема, содержание биогенных элементов). Показатели количественного развития фитопланктона, трофический статус и перечень доминантов приведены в табл.
Таблица. Показатели количественного развития фитопланктона и трофический статус исследуемых водоемов и водотоков Мордовского заповедника (по данным за 2017 г.)_
Водоем (водоток) Показатели Трофический статус Доминанты
N млн. кл./л г/м3
Р. Пушта 0.10 0.28 олиготрофный Cocconeispediculus Ehr., Navícula radiosa Kütz., Eunotia lunarís (Ehr.) Grun.
Оз. Большая Вальза (юго-восточная часть озера) 19.61 42.36 высокотрофный Mallomonas sp., Trachelomonas volvocina Ehr.
Оз. Большая Вальза (центральная часть озера) 29.38 99.84 высокотрофный Mallomonas sp., Trachelomonas volvocina Ehr.
Оз. Малая Вальза 10.53 25.77 высокотрофный Mallomonas sp.
Оз. Инорки (протока в оз. Тучерки) 9 7.12 эвтрофный Trachelomonas volvocina Ehr.
Оз. Инорки (мочажина) 17.09 1.87 мезотрофный Gonyostomum semen (Ehr.) Diesing
Оз. Пичерки 8.54 4.59 мезотрофный Cryptomonas ovata Ehr., C. erosa Ehr.
Сфагновое болото 20.14 26.17 высокотрофный Tribonema ulothrichoides Pasch., Euglena sp.
Наиболее распространенными видами, как и в предыдущие годы исследования (2015 г.), являлись представители эвгленовых - Trachelomonas volvocina и Trachelomonas intermedia P.A. Dang., которые были отмечены в большинстве исследованных водоемов. Наибольшая численность и биомасса данной группы отмечалась в озерных экосистемах. В оз. Большая Вальза численность и биомасса эвгленовых водорослей колебалась от 4.22 млн. кл./л (центральная часть озера) до 5.36 млн. кл./л (юго-восточный часть озера) и от 11.2 г/м3 до 15.3 г/м3 соответственно. Доминирующей группой при этом являлись золотистые водоросли (Mallomonas sp.) биомасса которых достигала 86% от общей (табл.). В оз. Малая Вальза перечень доминирующих групп оказался схожим. Ведущую роль также занимали золотистые водоросли - Mallomonas sp. (86.4% от общей биомассы), при участии эвгленовых (5.7%) и криптофитовых (4.25%). В оз. Инорки доминантами выступали эвгленовые (Trachelomonas volvocina) водоросли (12.6% от общей биомассы) при участии золотистых (Chrysococcus biporus Skuja) и динофи-товых (Gymnodinium sp.) водорослей. Среди интересных находок можно отметить присутствие в перечне видов водорослей в оз. Малая Вальза и в мочажине у оз. Инорки представителя рафидофитовых водорослей - Gonyostomum semen. Согласно литературным данным, Gonyostomum semen является характерным видом для водоемов лентического типа заболоченного ландшафта, характеризующихся повышенными значениями цветности, трофии и низкими значения рН (Ветрова, Охапкин, 1990; Корнева, 2014; Sassenhagen et al., 2015). В настоящий момент вид рассматривается как инвазионный компонент альгоценозов в водоемах бассейна Средней Волги и относится к потенциально токсичным видам (Корнева, 2014). Биомасса данного вида в оз. Малая Вальза достигала 0.79 г/м3 (3% от общей биомассы), а в мочажине у оз. Инорки - 0.91 г/м3 (49%).
В оз. Пичерки доминирующей по биомассе группой выступали крип-тофитовые водоросли (Cryptomonas ovata, C. erosa). Значения биомассы данной группы достигали 3.85 г/м3, что составляло 84% от общего значения. По численности преобладающей группой выступали мелкоклеточные центрические диатомеи (Cyclotella sp., Aulacoseira distans (Ehr.) Simonsen) с значениями 3.27 млн. кл./л (38% от общей численности).
Наименьшие показатели количественного развития водорослей были характерны для р. Пушты. По численности и биомассе преобладали диатомовые водоросли (Cocconeis pediculus, Navícula radiosa, Eunotia lunaris), со значениями численности 0.032 млн. кл./л (31%) и биомассы 0.095 г/м3 (33%). Однако, на станции, расположенной у оз. Пичерки, отмечено возрастание роли криптофитовых водорослей (Cryptomonas sp.) до 45% от общей биомассы, что, вероятно, связано с влиянием озерного планктона на экосистему реки.
Для сфагнового болота были характерны высокие значения численности (20.14 млн. кл./л) и биомассы (26.17 г/м3), что определялось развитием желто-зеленых (Tribonema ulothrichoides), эвгленовых (Euglena sp.) и рафидофитовых (Vacuolaria veriscens Cienkowski) водорослей.
Заключение
Таким образом, результаты исследований 2017 г. позволили выявить в водоемах Мордовского заповедника 133 вида водорослей (с учетом внутривидовых таксонов и водорослей, определенных только до рода - 158). Среди обнаруженных водорослей 20% являются новыми для данной территории. Характер альгофлоры водных объектов Мордовского заповедника (зелено-диатомово-эвгленовый), а также ее родовой спектр с преобладанием родов Trachelomonas, Euglena, Cryptomonas является характерными для водоемов заболоченного ландшафта умеренной зоны (Воденеева, 2006). В числе интересных находок можно отметить представителя рафидофитовых водорослей Gonyostomum semen, привлекающего в последнее время внимание специалистов особенностями своей экологии (при массовом развитии является потенциально токсичным) и распространения.
В водоемах озерного типа к доминирующим и субдоминирующим видам относились золотистые из рода Mallomonas, эвгленовые родов Trachelomonas, Euglena, а также криптофитовые водоросли. Основу фитоценотический структуры в речной экосистеме, как правило, создавали диатомеи (виды родов Cocconeis, Eunotia, Navícula), а также жгутиковые формы из криптофитовых и эвгленовых, вклад которых возрастал при впадении реки в оз. Пичерки. Трофический статус большинства озер, оцененный по значениям биомассы планктонных водорослей, варьировал от мезотрофного до высокоэвтрофного уровня, в реках развитие фитопланктона было менее интенсивным и соответствовало олиготрофии.
Список литературы
Ветрова З.И., Охапкин А.Г. Современное состояние изученности рафидофитовых водорослей в Советском Союзе // Ботанический журнал. 1990. №5. C. 631-636.
Воденеева Е.Л. Состав и структура фитопланктона гумозно-ацидных водоемов (на примере водных объектов заповедника «Керженский»): Дисс. канд. биол. наук: Нижний Новгород, 2006. 165 с.
Воденеева Е.Л., Кулизин П.В. Водоросли водоемов Мордовского заповедника: аннотированный список вдов по данным исследований 2015 г. // Труды Мордовского государственного заповедника имени П.Г. Смидовича. 2016. №16. С. 273-292.
Корнева Л.Г. Инвазии чужеродных видов планктонных водорослей в пресных водах Го-ларктики (обзор) // Российский журнал биологических инвазий. 2014. №1. С. 9-37.
Мордухай-Болтовский Ф.Д. (ред.). Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. М.: Наука, 1975. 239 с.
Трифонова И.С. Экология и сукцессия озерного фитопланктона. Л.: Наука. 1990. 183 с.
Sassenhagen I., Wilken S., Godhe A., Rengefors K. Phenotypic plasticity and differentiation in an invasive freshwater microalga // Harmful Algae. 2015. Vol. 41. P. 38-45.
References
Korneva L.G. Invasions of alien species of planktonic microalgae into the fresh waters of Holarctic (Review) // Russian Journal of Biological Invasions. 2014. Vol. 5(2). Р. 65-81.
270
Btm. 22. 2019
Mordukhay-Boltovsky F.D. (Ed.). Methodics of studying the biogeocoenoses in inland water bodies. Moscow: Nauka, 1975. 239 p. [In Russian]
Trifonova I.S. Ecology and succession of lake phytoplankton. Leningrad: Nauka, 1990. 183 p. [In Russian]
Sassenhagen I., Wilken S., Godhe A., Rengefors K. Phenotypic plasticity and differentiation in an invasive freshwater microalga // Harmful Algae. 2015. Vol. 41. P. 38-45.
Vetrova Z.I., Okhapkin A.G. The current status of the study of Raphidophyta in the Soviet Union // Botanicheskiy Zhurnal. 1990. №5. P. 631-636. [In Russian]
Vodeneeva E.L. The composition and structure of phytoplankton of humid-acid water bodies (on example of water bodies of the Kerzhensky State Nature Biosphere Reserve). PhD Thesis. Nizhny Novgorod, 2006. 165 p. [In Russian]
Vodeneeva E.L., Kulizin P.V. Algae in water bodies of the Mordovia State Nature Reserve: an annotated species list according to study of 2015 // Proceedings of the Mordovia State Nature Reserve. 2016. Vol. 16. P. 273-292. [In Russian]
TAXONOMIC COMPOSITION AND QUANTITATIVE DEVELOPMENT OF THE PHYTOPLANKTON OF SOME WATER BODIES OF THE MORDOVIA STATE NATURE RESERVE IN 2017
P.V Kulizin, E.L. Vodeneeva*
Lobachevsky State University of Nizhnii Novgorod, Russia *e-mail: vodeneeva@mail.ru In this paper, we provide data on the taxonomic composition and quantitative development of phytoplankton in the water bodies of the Mordovia State Nature Reserve based on the study conducted in the 2017 summer. The composition of the dominant species of phytoplankton and the trophicy of water bodies were discussed.
Key words: biomass, dominant species, phytoplankton, taxonomic diversity, trophic status.
