Зообентос мелководных участков Волжского плеса Куйбышевского водохранилища (в районе г. Казани) Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 574.587

А.В. Мельникова

Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, d.bugensis@mail.ru

ЗООБЕНТОС МЕЛКОВОДНЫХ УЧАСТКОВ ВОЛЖСКОГО ПЛЕСА КУЙБЫШЕВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА (В РАЙОНЕ Г. КАЗАНИ)

Представлены результаты исследований таксономического состава и количественных показателей зообентоса мелководных участков в верховьях Куйбышевского водохранилища (п. Новое Аракчино) в сезонной и межгодовой динамике. Дана современная оценка экологического состояния мелководий по зообентосу.

Ключевые слова: Куйбышевское водохранилище; мелководные участки; зообентос; таксономический состав; качество воды.

Введение

Куйбышевское водохранилище является одним из крупнейших в системе Волжского каскада. Для него, как и для большинства равнинных водохранилищ свойственно наличие обширных мелководных участков. Мелководная зона водохранилища приурочена в основном к левому берегу, и на ее долю приходится более 40% площади дна водоема. При НПУ 53 абс. м площадь мелководий составляет 900-968 км2 (10.5-15.0%). Однако в результате летней сработки (при понижении уровня воды на 4 м) площадь мелководий достигает 1900 км2, а при зимней сработке (понижение уровня на 7.5 м) - 2900 км2. Наибольшая площадь мелководий приходится на Волжско-Камский и Волжский плесы (Куйбышевское ..., 1983; Куйбышевское ..., 2008). Мелководные участки являются своеобразным типом местообитания, так как именно здесь формируются специфические условия обитания. Одним из основных факторов, влияющих на сообщества беспозвоночных прибрежных мелководий, является сезонное осушение этих участков в результате колебания уровня воды, а также воздействие ветра и волн (Мордухай-Бол-товской, 1978; Зимбалевская, 1981; Куйбышевское ..., 1983; Куйбышевское ..., 2008). Амплитуда сезонного колебания уровня воды в Куйбышевском водохранилище в последние десятилетия находится в пределах 3-5 м. Обычно мелководная зона полностью затапливается водой в конце июня. До конца июля наблюдается подъем уровня воды, затем он снижается. Вначале обнажается прибрежная часть, а в августе-сентябре вся зона зарослей остается вне воды.

Материалы и методы исследования

Исследования проводили на мелководном участке в верховьях Куйбышевского водохранилища в районе п. Новое Аракчино,

расположенного в западной части г. Казани. Отбор проб осуществлялся с помощью ручного сачка/ скребка с июля по ноябрь 2015 г., в результате было собрано и обработано 39 качественных проб зообентоса. По мере падения уровня воды меняли точки отбора проб в сторону от берега. Камеральную обработку выполняли в лабораторных условиях в соответствии с общепринятыми в гидробиологии методами (Руководство ..., 1983; Руководство ..., 1992). Так как площадь сбора материала различалась, учитывали лишь состав и соотношение отдельных групп зообентоса в суммарных количественных показателях. Для оценки достоверности различий количественных показателей зообентоса в зависимости от различных факторов был использован дисперсионный анализ способом ANOVA (Tukey's HSD test), но перед обработкой данные были преобразованы в нормальное распределение с использованием функции logio(x+1).

Результаты и их обсуждение

В 2015 г. зообентос мелководий был представлен 116 таксонами: Hydrozoa и Nematoda по 1, Oligochaeta - 16, Hirudinea - 4, Gastropoda - 21, Bivalvia - 7, Hydracarina - 1, Crustacea - 3 (Mysidacea, Isopoda и Amphipoda по 1), Insec-ta - 63 (Ephemeroptera - 4, Odonata и Lepidoptera по 1, Hemiptera - 2, Coleoptera - 7, Trichoptera -10 и Diptera - 37). Отряд двукрылых насекомых был представлен 6 семействами: Chironomidae (28 таксонов), Ceratopoganidae (2), Tipulidae (2), Ephydridae (1), Limoniidae (1) и Tabanidae (3).

Из всех выявленных таксонов зообенто-са на исследуемом участке 6 видов относятся к инвазионным: моллюски Dreissena bugensis (Andrusov, 1897), Dreissena polymorpha (Pallas, 1771), Lithoglyphus naticoides (C. Pfeiffer, 1828) и

Physella acuta (Draparnaud, 1805), мизида Paramy-sis lacustris Cherniavky, 1882 и бокоплав Niphargoi-des macrurus (Sars, 1894).

В пробах, отобранных в середине августа, был обнаружен вид, занесенный в Красную книгу Республики Татарстан, - озерная чашечка Acroloxis lacustris (Linnaeus, 1758). В Татарстане моллюск имеет IV статус (малоизученный вид) (Красная книга ..., 2006; Яковлев, 2010). Данный вид предпочитает обитать в зарослях рогоза узколистного и тростника обыкновенного и избегает открытых участков водохранилища. Является индикатором олиго-^-мезосапробной зоны загрязнения (s=1.9) (Wegl, 1983).

В среднем в пробе было выявлено 15±1 таксон. Индекс видового богатства Менхиника (DMn) составил 0.96±0.12, а Маргалефа (DMg) - 2.51±0.20. Индекс выравненности Пиелу (e) в среднем равнялся 0.47±0.05.

Основные виды зообентоса мелководных участков водохранилища со встречаемостью >50% были представлены клопом Micronecta minutissima (Linnaeus, 1758) (69.2%), хирономидой Cricotopus (Isocladius) gr. sylvestris (Fabricius, 1794) (69.2%) и олигохетой Stylaria lacustris (Linnaeus, 1767) (51.3%). Основная масса выявленных видов (81%) встречалась менее чем в 20% отобранных проб.

В течение всего периода исследований в составе зообентоса по численности доминировали водяные клещи, несколько им уступали насекомые (31.2±4.9%), представленные в основном Diptera. Наибольший вклад в суммарные показатели биомассы вносили моллюски (54.5±6.4%), главным образом за счет Gastropoda (табл. 1).

Доля вселенцев в количественных показателях зообентоса была незначительной и составила в среднем по численности лишь 3.42±2.25%, а по биомассе - 5.38±2.56%. Полученные результаты

Таблица 1. Относительные количественные

показатели основных групп зообентоса на мелководных участках

Таблица 2. Комплекс доминирующих видов зообентоса на мелководных участках

Группа Численность, % Биомасса, %

Oligochaeta 10.88±2.78 2.21±0.72

Hirudinea 0.20±0.09 0.19±0.10

Gastropoda 15.09±4.65 50.91±6.41

Bivalvia 2.36±1.21 3.59±1.61

Crustacea 0.07±0.05 0.33±0.27

Hydracarina 40.03±6.35 16.67±3.92

Ephemeroptera 1.72±1.06 0.37±0.13

Hemiptera 5.62±2.55 4.39±2.48

Coleoptera 1.17±0.73 1.04±0.54

Trichoptera 0.38±0.17 0.51±0.21

Diptera 22.21±4.69 18.05±4.57

По численности

Вид

Hydracarina sp. С. (I.)

gr. sylvestris

M. minutissima

Psectrocladius (P.) sordidellus S. lacustris

Id*

5.33 4.08

1.33

1.23 1.17

По биомассе

Вид

Hydracarina sp.

Viviparus viviparus

С. (I.) gr. sylvestris

Id*

2.50 1.92

1.77

*Id - индекс доминирования

значительно меньше по сравнению с данными, указанными для них ранее (36.4±3.0% и 47.1±3.3% соответственно) (Яковлева, Яковлев, 2014). Одна из возможных причин таких существенных изменений связана с последствиями 2010 г., который характеризовался аномальными погодными условиями и очень низким уровнем воды в водохранилище (ниже среднегодовых значений на 1.5-2.5 м).

Комплекс доминирующих видов (табл. 2) на мелководных участках водохранилища в районе п. Новое Аракчино формировал 85.9% суммарной численности и 60.5% биомассы зообентоса.

Для изучения распределения зообентоса по глубине условно было выделено два профиля: от уреза воды (0.1-0.5 м) и глубины 0.5-1.0 м. На глубинах 0.5-1.0 м (18±2) было выявлено достоверно (p=0.006) большее число таксонов, чем у уреза воды (11±2). У уреза воды как по численности, так и по биомассе доминировали насекомые, на долю которых приходилось около 42% за счет представителей двух отрядов Diptera и Hemiptera. На глубинах 0.5-1.0 м по численности преобладали водяные клещи, а по биомассе - брюхоногие моллюски (табл. 3).

Для Oligochaeta (p=0.04), Crustacea и большинства групп насекомых (p<0.01) характерно снижение вклада в количественные показатели всего зообентоса с увеличением глубины. Пиявки были выявлены только на глубинах 0.5-1.0 м, соответственно, на данном профиле их показатели достоверно больше, чем у уреза воды (p<0.05). Численность брюхоногих изменялась в пределах ошибки, а биомасса с глубиной достоверно (p=0.02) увеличивалась практически в два раза. Для Bivalvia такой зависимости не было выявлено, однако вклад в численность с глубиной рос, а биомасса - снижалась. Наибольшая численность водяных клещей наблюдалась на глубинах 0.5-1.0 м (p=0.04), а биомасса существенно не изменилась. Такое распре-

4

российский журннл ИМ! экологии

Таблица 3. Средние относительные количественные показатели основных групп зообентоса, отобранных на различных глубинах мелководных участков

Группа Численность, % Биомасса, %

< 0.5 м 0.5-1.0 м < 0.5 м 0.5-1.0 м

Oligochaeta 19.83±5.81 4.66±1.33 4.21±1.56 0.83±0.30

Hirudinea 0.34±0.15 - 0.33±0.16

Gastropoda 14.80±7.52 15.29±5.90 32.44±9.48 63.76±7.57

Bivalvia 0.99±0.57 3.31±1.98 5.55±3.72 2.23±0.74

Crustacea 0.15±0.12 0.01±0.003 0.71±0.65 0.06±0.05

Hydracarina 22.89±7.16 51.95±8.71 15.22±5.99 17.68±5.17

Ephemeroptera 0.69±0.50 2.43±1.74 0.44±0.22 0.33±0.17

Hemiptera 12.21±5.80 1.03±0.38 10.07±5.76 0.45±0.19

Coleoptera 2.84±1.69 0.01±0.002 2.53±1.24 0.01±0.004

Trichoptera 0.09±0.05 0.59±0.28 0.58±0.44 0.45±0.17

Diptera 25.14±7.10 20.17±6.20 24.06±7.54 13.88±5.53

*не обнаружены деление количественных показателей основных групп зообентоса по выделенным глубинным профилям на мелководных участках водохранилища связано, прежде всего, с колебанием уровня воды.

Анализ сезонной динамики количественных показателей основных групп зообентоса выявил доминирования в весенний период по численности водяных клещей, а по биомассе - Gastropoda. В летний период можно было выделить две преобладающие группы по численности - гидракарины и насекомые,

главным образом, за счет двукрылых, а по биомассе доминировали только насекомые. Осенью по численности также преобладали насекомые, но к ним добавились брюхоногие моллюски, которые доминировали по вкладу в суммарную биомассу (рис. 1).

С весны по осень наблюдалось достоверное увеличение численности оли-гохет и пиявок (p<0.03). Для моллюсков были характерны минимальные значения численности и биомассы в летний период, а затем достоверное увеличение их осенью (p<0.03). Для гидракарин была выявлена обратная тенденция, снижение показателей (p<0.03). Наибольшие значения Crustacea были отмечены летом, а минимальные весной. Для насекомых в целом было характерно увеличение численности с весны по лето, а осенью значения изменились в пределах ошибки. Биомасса насекомых, также как и численность, к лету увеличилась, но к осени ее значения снизились практически вдвое. Однако достоверных отличий показателей по сезонам для насекомых не выявлено (p>0.05). Полученные результаты по сезонной динамике количественных показателей зообентоса могут быть связаны с биологическим особенностями организмов и колебанием уровня воды в водохранилище.

%

Численность

70 60 50 40 30 20 10 0

_£Ц

! весна 0лето □ осень

Рис. 1. Сезонная динамика относительных показателей численности и биомассы основных групп зообентоса на мелководных участках водохранилища: 1 - Oligochaeta, 2 - Hirudinea, 3 - Gastropoda, 4 - Bivalvia, 5 - Crustacea, 6 - Hydracarina, 7 - Ephemeroptera, 8 - Hemiptera, 9 - Coleoptera,

10 - Trichoptera, 11 - Diptera

30

Численность

2007 □ 2011 12012 82015

. -Д

20

Дгёиш.

Биомасса

■ 2007 П2011 02012 S2015

-rFl ¿ь .

3 4 5

Рис. 2. Межгодовая динамика вклада в количественные показатели основных групп зообентоса на мелководных участках: 1 - Oligochaeta, 2 - Hirudinea, 3 - Gastropoda, 4 - Bivalvia, 5 - Crustacea, 6 - Hydracarina, 7 - Ephemeroptera, 8 - Hemiptera, 9 - Coleoptera, 10 - Trichoptera, 11 - Diptera

Анализ межгодовой динамики вклада основных групп зообентоса в количественные показатели можно провести по материалам, которые были собраны на мелководных участках водохранилища в районе п. Новое Аракчино в 2007, 2011, 2012 и 2015 гг. Таким образом, в 2015 г. наблюдался рост вклада в суммарную численность зообентоса у олигохет (р<0.04), гидракарин (р<0.02) и клопов (р<0.0001). Однако эти же показатели достоверно снизились у моллюсков (р<0.03), ракообразных (р<0.00004), поденок (р<0.03) и двукрылых насекомых (р<0.03).

Вклад олигохет в суммарную биомассу зоо-бентоса достоверно начал увеличиваться с 2012 г. (р=0.02). В 2015 г. у гидракарин (р<0.009) и клопов (р<0.0002) наблюдается максимальные значения биомассы, однако у двустворчатых моллюсков (р<0.04) и ракообразных (р<0.005), наоборот, характерны снижение этих значений. У других групп достоверных изменений численности и биомассы не выявлены (рис. 2).

Для оценки экологического состояния исследуемого участка водохранилища были использованы индекс видового разнообразия Шеннона (по численности), индекс сапробности Пантле и Букка в модификации Сладечека и хирономидный индекс Е.В. Балушкиной (Шитиков и др., 2003).

Индекс видового разнообразия Шеннона (И^)

в течение всего периода исследований колебался в пределах от 0 и до 4.08 и в среднем составил 1.58±0.17 бит/экз., что характеризует исследуемый участок как «загрязненный». В ходе исследований было выявлено достоверное (р<0.02) увеличение значений индекса с весны (0.89±0.26 бит/экз.) по осень (2.47±0.31 бит/экз.), что показывает улучшение экологического состояния по данному показателю. Таким образом, в осенний период качество воды по Иы соответствовало «умеренно загрязненным».

Из 116 выявленных таксонов лишь чуть более половины (66) имели сапробную валентность (Wegl, 1983), из которых 29 относились к ^-мезо-сапробным и 19 к ^-а-мезосапробным видам. Также 8 видов зообентоса относились к обитателям условно чистой воды (о—3-мезосапробной зоны загрязнения), 6 - а-мезосапробные виды, 3 - а-ме-зосапробные - полисапробные, 2 - полисапробные и 1, которые встречаются от олигосапробной до а-мезосапробной зон загрязнения. Таким образом, на мелководных участках водохранилища в районе п. Новое Аракчино доминировали виды умеренного загрязнения. Индекс сапробности Пантле и Букка в модификации Сладечека (5) находился в пределах от 2.10 и до 2.58 и в среднем равнялся 2.31±0.02. Следовательно, рассматриваемые мелководные участки соответствовали «умеренно

%

0

%

80

60

40

0

2

6

7

8

9

10

6

российский журннл лриклнлной экологии

загрязненным» (III класс качества воды). В целом анализ сезонной динамики значений индекса S существенных изменений не выявил, но наименьшие его величины были характерны для осени.

Качество вод по хирономидному индексу Е.В. Балушкиной соответствовало классу «умеренно загрязненные» - 1.48±0.37. В осенний период наблюдались наименьшие значения (1.02) данного индекса по сравнению с весной (2.82) и летом (1.23), однако достоверных отличий не было выявлено.

Таким образом, степень загрязненности воды на мелководных участках Куйбышевского водохранилища в районе п. Новое Аракчино в 2015 г. по показателям зообентоса соответствовала «умеренно загрязненным», а качество - III классу. Полученные результаты по оценке качества воды сопоставимы с данными ранее проведенных исследований (Степанова и др., 2004; Куйбышевское ..., 2008; Яковлев и др., 2012).

Список литературы

1. Зимбалевская Л.Н. Фитофильные беспозвоночные равнинных рек и водохранилищ. Киев: Наукова думка, 1981. 216 с.

2. Красная книга Республики Татарстан. Казань: Изд-во «Идель-Пресс», 2006. 832 с.

3. Куйбышевское водохранилище. Л.: Наука, 1983. 214 с.

4. Куйбышевское водохранилище (научно-информационный справочник). Тольятти: ИЭВБ РАН, 2008. 123 с.

5. Мордухай-Болтовской Ф.Д. Фауна прибрежной зоны // Иваньковское водохранилище и его жизнь. Л.: Наука, 1978. С. 210-218.

6. Руководство по методам гидробиологического

анализа поверхностных вод и донных отложений. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 239 с.

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

8. Степанова Н.Ю., Латыпова В.З., Яковлев В.А. Экология Куйбышевского водохранилища: донные отложения, бентос, бентосоядные рыбы. Казань: Изд-во АН РТ, 2004. 228 с.

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

10. Яковлев В.А. Охраняемые водные беспозвоночные Республики Татарстан. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2010. 140 с.

11. Яковлев В.А., Латыпова В.З., Яковлева А.В. Оценка качества вод Верхних плесов Куйбышевского водохранилища по зообентосу // Вода: химия и экология. 2012. № 7. С. 3-6.

12. Яковлева А.В., Яковлев В.А. Чужеродные бентосные беспозвоночные в верховьях Куйбышевского водохранилища. Казань: Отечество, 2014. 199 с.

13. Wegl R. Index fur Limnosaprobitat // J. Wasser und Abwasser. 1983. V.26. 175 p.

A.V. Mel'nikova. Zoobenthos of the Volga reach shallow areas of the Kuibyshev reservoir (Kazan region).

The results of studies of taxonomic composition and quantitative indicators of the shallow areas zoo-benthos in the upper reaches of the Kuibyshev reservoir (New Arakchino settlement) in seasonal and interannual dynamics are presented. Modern assessment of the shallow water ecological state on zoo-benthos is given.

Keywords: Kuibyshev reservoir; shallow areas; zoobenthos; taxonomic composition; water quality.