Видовой состав и количественные показатели зообентоса озера харовое Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 574.587

А.В. Мельникова

Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, [email protected]

видовой состав и количественные показатели зооБЕнтосА озера ХАРовоЕ

Представлены результаты исследований видового состава зообентоса озера Харовое г. Казани за период 2014-2015 гг. Проведен анализ межгодовых различий и сезонной динамики количественных показателей основных групп зообентоса, а также дана оценка современного экологического состояния озера.

Ключевые слова: озеро Харовое; зообентос, видовой состав; количественные показатели; качество воды.

Введение

Водоемы, располагающиеся в черте крупных городов, являются объектами многоцелевого использования: в рекреационных целях, в качестве источников хозяйственно-бытового значения и приемников сточных вод. Нередко они и прилегающая к ним территория подвергаются застройкам. Однако малые озера, к которым относятся водоемы с площадью водного зеркала менее 50 км2 (Богданов и др., 2007), обладают слабой способностью к самоочищению и практически неспособны справиться с увеличивающейся на них антропогенной нагрузкой. В результате это приводит к изменению водного баланса, эвтрофи-рованию, загрязнению и другим последствиям. однако состояние таких водных объектов является показателем экологического состояния урбанизированных территорий (Экология ..., 2005).

Озеро Харовое находится в центральной части г. Казани (Республика Татарстан), в бывшей пойме реки Казанки. Площадь водного зеркала 1.1 га, длина 174 м, ширина 100 м. Средняя глубина озера около 1 м, максимальная - 3 м. Водоем относится к типу малых мелководных озер и имеет природно-техногенное происхождение. Питание озера смешанного типа с преобладанием грунтового. Грунты литорали представлены песками с остатками водной растительности (Экологический ..., 2007).

Актуальность исследования данного водоема обуславливается малой изученностью данного водоема. Последние исследования были проведены в 2007 г. при составлении экологического паспорта водного объекта. На тот период было выявлено только 3 таксона зообентоса: моллюски Euglesa sp. и Bithynia tentaculata, и личинка стрекозы Cordulia aenae. Численность зообентоса составляла 12 экз./м2, биомасса 1.3 г/м2. По пока-

зателям зообентоса (биотический индекс Вуди-висса) водоем соответствовал IV классу качества вод, по фитопланктону - III, зоопланктону - II-III (Экологический ..., 2007).

Материалы и методы

Материалом стали пробы зообентоса, отобранные с помощью ручного сачка (сеть с размером ячеи 0.5 мм) с мая по ноябрь в 2014 и 2015 гг. на мелководных участках оз. Харовое. В глубоководной зоне была отобрана единственная проба с помощью дночерпателя, в связи с тем, что дно водоема плотно выстлано водорослями, затрудняющими сбор материала. Камеральную обработку выполняли в лабораторных условиях в соответствии с общепринятыми в гидробиологии методами (Руководство ..., 1983; Руководство ..., 1992).

Результаты и их обсуждение

За период исследования выявлено 79 таксонов донных беспозвоночных разного рангового уровня (табл.).

Высокое таксономическое разнообразие было выявлено в группе Chironomidae (24 таксона). Среднее количество таксонов в пробе составило 8±1, максимальное - 21, а минимальное - 1. Все выявленные таксоны по ареалу в основном относятся к обычным представителям европейской (палеарктической и голарктической) фауны.

Основные виды зообентоса озера, встречаемость которых составила >50%, были представлены поденками С. horaria и P. bifidum. Второстепенные виды, встречаемость которых находилась в пределах 25-50%: Hydracarina sp., Ceratopoganidae sp., C. plumosus f.l. plumosus, Tanytarsus sp., Ablabesmyia sp. и водяной ослик A. aquaticus. Однако основное количество выявленных таксонов зообентоса можно отнести к случайным и редким.

видовой состав и количественные показатели зообентоса озера харовое

Таблица. Таксономический состав и встречаемость (P) организмов зообентоса на литорали оз. Харовое в 2014-2015 гг.

Группа, вид P %

тип Nemathelminthes

класс Nematoda

Nematoda sp. 3.6

тип AnnelIda

класс Oligochaeta

Limnodrilus hoffmeisteri Claparede, 1862 7.1

L. udekemianus Claparede, 1862 7.1

Lumbriculus variegatus (Müller, 1773) 3.6

Nais barbata Müller, 1773 7.1

N. simplexs Piguet, 1906 7.1

Nais sp. 3.6

Ophidonias serpentina (Müller, 1773) 21.4

Stylaria lacustris (Linnaeus, 1767) 3.6

Tubifex tubifex (Müller, 1773) 3.6

Tubifex sp. 3.6

Uncinais uncinata (Oersted, 1842) 3.6

тип MOLLUSCA

класс Gastropoda

Bithynia tentaculata (Linnaeus, 1758) 14.3

Gyraulus albus (Müller, 1774) 17.9

Lymnaea intermedia Lamarck, 1822 3.6

L. palustris (Müller, 1774) 3.6

L. stagnalis (Linnaeus, 1758) 3.6

L. truncatula (Müller, 1774) 3.6

L. ovata (Draparnaud, 1805) 3.6

Planorbisplanorbis (Linnaeus, 1758) 21.4

Valvata piscinalis (Müller, 1774) 3.6

V. pulchella Studer, 1820 3.6

тип ARTHROPODA

класс Crustacea

отряд Isopoda

Asellus aquaticus (Linnaeus, 1758) 25.0

класс Arachnida

Hydracarina sp. 46.4

класс Insecta

отряд Ephemeroptera

Caenis horaria (Linnaeus, 1758) 67.9

C. rivulorum Eaton, 1884 3.6

Cloeon simile Eaton, 1870 7.1

Procleon bifidum (Bengtsson, 1912) 50.0

отряд Odonata

Coenagrion armatum (Charpentier, 1840) 3.6

C. pulchellum (Vander Linden, 1823) 7.1

Epitheca bimaculata (Charpentier, 1825) 3.6

Erythromma najas (Hansemann, 1823) 3.6

Ischnura elegans (Vander Linden, 1823) 3.6

Laucorrchinia sp. 3.6

отряд Hemiptera

Corixa sp. 3.6

Cymatia coleoptrata (Fabricius, 1777) 3.6

Ilyocoris cimicoides (Linnaeus, 1758) 7.1

Mesovelia furcata Mulsant & Rey, 1852 3.6

Micronecta minutissima (Linnaeus, 1758) 7.1

Sigara sp. 14.3

26

Группа, вид P %

отряд Coleoptera

Enochrus sp. 3.6

Haliplus sp. 10.7

Hydraena sp. 3.6

Hygrotus quinquelineatus (Zetterstedt, 1828) 7.1

Laccophilus sp. 3.6

Scirtidae sp. 3.6

отряд Trichoptera

Athripsodes aterrimus (Stephens, 1836) 3.6

Cyrnus insolutus McLachlan, 1878 7.1

Leptocerus tineiformis Cyrtis, 1834 21.4

отряд Diptera

Семейство Chironomidae

Подсемейство Tanypodinae

Ablabesmyia sp. 32.1

Procladius (Holotanypus) choreus Meigen, 1804 10.7

Procladius sp. 7.1

Tanypus sp. 14.3

Подсемейство Orthocladiinae

Cricotopus (Isocladius) gr. sylvestris

(Fabricius, 1794) 21.4

C. (Cricotopus) gr. bicinctus (Meigen, 1818) 7.1

Cricitopus sp. 7.1

Psectrocladius (Psectrocladius) sordidellus

(Zetterstedt, 1838) 21.4

Psectrocladius sp. 3.6

Подсемейство Chironominae

триба Tanytarsini

Paratanytarsus sp. 3.6

Rheotanytarsus sp. 7.1

Tanytarsus sp. 32.1

триба Chironomini

Chironomusplumosus f.l. plumosus Linne, 1758 35.7

C. plumosus f.l. reductus Lenz, 1924 3.6

C. plumosus f.l. semireductus Lenz, 1924 3.6

Chironomus sp. 3.6

Cryptochironomus gr. defectus Kieffer, 1921 3.6

Dicrotendipes nervosus (Staeger, 1839) 10.7

Dicrotendipes sp. 7.1

Endochironomus albipennis Meigen, 1830 14.3

Endochironomus sp. 3.6

Glyptotendipes pallens (Meigen, 1804) 7.1

Polypedilum gr. nubeculosum (Meigen, 1818) 10.7

Polypedilum sp. 3.6

Семейство Сeratopogonidae

Bezzia sp. 7.1

Ceratopogonidae sp. 39.3

Семейство Tipulidae

Tipula sp. 3.6

Семейство Limoniidae

Helius longirostris (Meigen, 1818) 3.6

Семейство Athericidae

Athericidae sp. 3.6

Семейство Ephydridae

Notiphila nigricornis Stenhammar, 1844 3.6

российский журнал им! экологии

Индекс видового богатства Менхиника (DMn) в среднем за два года составил 0.86, а индекс видового богатства Маргалефа (DMg) - 1.58. В 2014 г. значения DMn равнялись 1.11±0.17 и DMg - 1.86±0.27, в 2015 г. - 0.60±0.13 и 1.32±0.15, соответственно. Индекс выравненности Пиелу (e) в среднем составил 0.58, в 2014 г. он равнялся 0.68±0.07, а в 2015 г. - 0.50±0.07. Во второй год исследований на литорали озера наблюдалось снижение видового богатства и индекса выравненности. Также в 2015 г. (47 таксонов) наблюдалось сокращение таксономического разнообразия по сравнению с 2014 г., когда было выявлено 53 таксона (Мельникова, Яковлев, 2015). Таким образом, в течение двух лет наблюдалась частичная смена видового состава, что, возможно, было связано с изменившимися условиями существования зообентоса, например, изменением трофического статуса, кислородного режима или гидрохимических показателей.

Численность и биомасса зообентоса на литорали оз. Харовое за 2014 и 2015 гг. составили 1153±498 экз./м2 и 2.2±1.2 г/м2, соответственно. В 2015 г. эти показатели были на уровне 2074±929 экз./м2 и 1.4±0.6 г/м2, что значительно отличается от определенных по результатам съемки 2014 г. (Мельникова, Яковлев, 2015).

Главную роль в формировании численности и биомассы зообентоса озера играли представители класса насекомых (83.6±6.9% и 86.7±7.5%, соответственно), среди которых значительный вклад вносили поденки. На втором месте по вкладу находились моллюски (рис. 1).

□ Oligochaeta 1 Gastropoda

□ Hydracarina

□ Isopoda ® Ephemeroptera

□ Odonata ® Hemiptera

□ Coleoptera ® Trichoptera ®Diptera

Рис. 1. Относительные средние (M±m) количественные показатели основных систематических групп зообентоса литорали оз. Харовое в 2014-2015 гг.

Основу численности всего зообентоса формировала поденка C. horaria (67.4%), а биомассу -моллюск P. planorbis (46.4%) и вышеуказанная поденка (22.9%). Группа доминирующих организмов была представлена 3 видами: для C. horaria

индекс доминирования (Id) (Богданов и др., 2007) составил 3.3, P. planorbis - 1.5, P bifidum - 1.1.

В течение всего периода наблюдений по количественным показателям доминировали поденки. На втором месте по численности находились двукрылые насекомые, по биомассе - ранее указанная группа и моллюски. Вклад других групп зообентоса во все годы был незначителен (рис. 2).

У Isopoda и Ephemeroptera в 2015 г. наблюдалось увеличение численности, биомассы - у выше указанных двух групп, а также у Oligochaeta и Coleoptera. У других групп зообентоса эти показатели наоборот снизились, например, численность Hemiptera во второй год исследования достоверно меньше (ANOVA Tukey's HSD test, p=0.042) по сравнению с 2014 г.

В 2014 г. комплекс доминирующих организмов был представлен 3 видами - P planorbis (Id=1.2), C. horaria (1.1) и P bifidum (1.1). Однако в 2015 г. он включал только поденок: C. horaria (6.3) и P bifidum (1.3).

Сезонная динамика количественных показате-лейзообентосапоказалаувеличениеобщейчислен-ности с весны (477 экз./м2) по осень (2009 экз./м2). Для биомассы были характерны максимальные значения в летний период (3.6 г/м2), тогда как в остальные сезоны она составляла в среднем 1.4 и 1.6 г/м2. Однако достоверных отличий этих показателей по сезонам не было выявлено.

В течение всего вегетационного периода по вкладу в количественные показатели всего зоо-бентоса на литорали озера доминировали насекомые, составляя в осенние месяцы более 90% как по численности, так и по биомассе, среди которых преобладали поденки (рис. 3).

Анализ сезонной динамики основных групп зообентоса показал, что наибольшие показатели численности и биомассы у Hydracarina (p<0.002), Isopoda, Coleoptera и Trichoptera (p<0.04) наблюдались в весенний период, у олигохет и моллюсков - летом, а у остальных групп - осенью. Однако личинки стрекоз и жуки в летних пробах не были обнаружены, возможно, это связано с их биологическими особенностями. В результате для Hydracarina и Coleoptera было характерно снижение количественных показателей с весны по осень, а для поденок и двукрылых насекомых зарегистрирована обратная тенденция.

Глубоководные участки озера малоизученны в связи с трудностью отбора проб. Так, в 2014 г. была отобрана только одна проба, в которой обнаружили лишь личинку хирономид Ch. plumosus f.l. reductus, численность которых составила 25 экз./м2 и биомасса - 0.04 г/м2 (Мельникова, Яковлев, 2015).

Численность Биомасса

видовой СОСТАВ и КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЗООБЕНТОСА ОЗЕРА ХАРОВОЕ

Численность

%

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

□ Oligochaeta 1 Gastropoda ® Hydracarina @ Isopoda 1 Ephemeroptera 1 Odonata

■ Coleóptera Trichoptera Díptera

Gastropoda Hydracarina Isopoda Ephemeroptera Odonata Hemiptera ■ Coleóptera Trichoptera Díptera

2014

2015

2014

2015

Рис. 2. Межгодовые различия относительных количественных показателей (М±т) основных групп зообентоса на литорали оз. Харовое

Численность

® Díptera ä Trichoptera □ Coleóptera

%

Биомасса

□ Odonata

100 90 80 70 60

ä Ephemeroptera зд @ Isopoda 40

□ Hydracarina 30 ä Gastropoda . □ OliEochaeta 'jj

SDiptera ® Trichoptera

□ Coleóptera ® Hemiptera

□ Odonata

® Ephemeroptera @ Isopoda

□ Hydracarina S Gastropoda

□ Oligochaeta

Рис. 3. Сезонная динамика количественных показателей (М±т) основных групп зообентоса на литорали оз. Харовое в 2014-2015 гг.

Зообентос имеет существенное значение при исследовании изменений, происходящих в озерах в результате антропогенного воздействия, так как он показывает долговременные многолетние изменения. Так, из 79 выявленных в озере таксонов 44 имеют сапробную валентность (Wegl, 1983). Наиболее часто в пробах встречались В-а- (10) и В-мезосапробные (18) виды. Также 5 видов зообентоса можно было отнести к обитателям условно чистой воды (о-В-мезосапробной зоны загрязнения), 2 - а-мезосапробные виды, 3 - а-мезосапробные - полисапробные, 4 - поли-сапробные и 2, которые встречаются от олигосап-робной до а-мезосапробной зон загрязнения. Таким образом, доминирование видов умеренного загрязнения показывает, что данное озеро обладает самоочистительной способностью.

Для оценки состояния озера использовали индекс видового разнообразия Шеннона (по численности и биомассе зообентоса), индекс сапробнос-ти Пантле и Букка в модификации Сладечека, биотический индекс Вудивисса и хирономидный индекс Е.В. Балушкиной (Шитиков и др., 2003).

за период исследования в озере наблюдались довольно низкие значения индекса видового разнообразия Шеннона, рассчитанного по численности (НЫ=1.47±0.14 бит/экз.) и биомассе (НВ=1.30±0.13 бит/г). В результате чего мелко-

водные участки оз. Харовое по классификации качества воды водоемов и водотоков по гидробиологическим показателям можно отнести к «загрязненным».

Индекс сапробности (S) составил 2.42±0.07, соответственно, литораль озера соответствовала ß-мезосапробной зоне загрязнения и III классу качества - «умеренно загрязненные». По значениям биотического индекса (БИ=6.0±0.4), водоем находился на границе между а- и ß-мезосапробными зонами загрязнения, однако литораль рассматриваемого водоема, так же как и по результатам индекса сапробности, соответствовала III классу качества вод. Средние значения индекса Балушкиной (К) равнялись 5.8±0.7, в результате мелководные участки озера по этому показателю также характеризовались как «умеренно загрязненные».

В 2014 г. мелководные участки водоема характеризовались IV классом качества вод (Мельникова, Яковлев, 2015). На следующий год наблюдалось снижение средних значений HN (1.35±0.19 бит/экз.), HB (1.34±0.16 бит/г), S (2.34±0.05), и наоборот увеличение показателей БИ (6.1±0.5) и K (6.7±1.0). В результате состояние озера в 2015 г. несколько улучшилось и стало соответствовать «умеренно загрязненным» (III класс качества воды). Однако достоверных отличий показателей индексов между рассматриваемыми годами не было выявлено.

Таким образом, в среднем за два года воды на литорали оз. Харовое по большинству показателей индексов, рассматриваемых в работе, характеризуются как «умеренно загрязненные», что соответствует III классу качества вод. Полученные результаты сопоставимы с данными по зоопланктону и гидрохимическим показателям - ИЗВ (1.9), которые также характеризовали водоем как «умеренно загрязненный» (III класс) (Экологический ..., 2007).

заключение

Современная фауна зообентоса оз. Харовое значительно богаче и многочисленнее по сравнению с данными, которые были приведены в экологическом паспорте водоема (Экологический ..., 2007). Так, в ходе исследований, проводимых в период 2014-2015 гг., было выявлено 79 таксонов беспозвоночных, которые по ареалу являются представителями европейской (палеарктической и голарктической) фауны. Численность и биомасса зообентоса в среднем составили 1153±498 экз./м2 и 2.2±1.2 г/м2. По видовому разнообразию и вкладу в количественные показатели всего зообентоса преобладал класс насекомых. во всех рассматриваемых годах и сезонах по численности и биомассе доминировали поденки.

По гидробиологическим показателям экологическое состояние литорали озера оценивается как «умеренно загрязненное», что соответствует III классу качества вод. На литорали озера наблюдалось доминирование видов умеренного загрязнения, что говорит о наличии самоочистительной способности водоема.

список литературы

1. Богданов В.Д., Богданова Е.Н., Госькова О.А., Морозова Л.М., Некрасова Л.С., Степанов Л.Н., Ярушина М.И. Оценка экологического состояния и рекреационной емкости озера Песчаное. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 140 с.

2. Мельникова А.В., Яковлев В.А. Современное экологическое состояние озера Харовое (г. Казань) // Российский журнал прикладной экологии. 2015. № 1. С. 26-30.

3. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1983. 239 с.

4. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. СПб: Гидрометеоиздат, 1992. 318 с.

5. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. 463 с.

6. Экологический паспорт водного объекта озеро Харовое по ул. Яруллина Кировского района г. Казани. Казань, 2007. 37 с.

7. Экология города Казани. Казань: Изд-во «Фэн» Академии наук РТ, 2005. 576 с.

8. Wegl R. Index fur Limnosaprobitat // J. Wasser und Abwasser, 1983. Vol. 26. 175 s.

A.V. Mel'nikova. Species composition and quantitative characteristics of zoobenthos of the Lake Charovoe

The results of studies of species composition of zoobenthos of Lake Charovoe (Kazan city) for the period 2014-2015 are presented. The analysis of interannual differences in seasonal dynamics and quantitative indexes of the main groups of zoobenthos was conducted and the evaluation of modern ecological condition of the lake was given.

Keywords: Lake Charovoe; zoobenthos; species composition; quantitative characteristics; water quality.