Ильменский государственный заповедник
ISSN (печатный вариант): 2073-0071
фитопланктон, состав, биомасса, Южный Урал, трофический статус, качество воды, воздействие импакта геотехнической системы, phytoplankton, composition, biomass, South Ural, trophic state, water quality, the impact geotechnical system
В составе фитопланктона мелководного озера Серебры, находящегося под воздействием промышленного загрязнения, выявлено 137 таксонов водорослей рангом ниже рода из 8 отделов. Основу биомассы составляют зеленые и диатомовые водоросли, отмечены вспышки численности цианобактерии. Сезонная динамика и уровень биомассы фитопланктона носят мезотрофный характер, что отличается от трофического статуса пресных мелководных озер региона и обусловлено деевтрофирующим воздействием загрязнений и ацидификации в зоне импакта.
Фитопланктон, как первичное звено биоты, наиболеее быстро реагирует на техногенное загрязнение, изменяя свою структуру, что, в свою очередь, также воздействует на качество воды в водоеме. Разнообразие сообществ фитопланктона увеличивается с ростом трофии вод, достигая максимума в мезотрофных водоемах. При дальнейшем увеличении продуктивности водоема биоразнообразие падает при росте биомассы фитопланктона, развития достигают немногочисленные виды микроводорослей [1]. В случае комплексного антропогенного воздействия, имеющего биогенную составляющую и токсическую нагрузку тяжелых металлов, эвтрофирование и характерная сукцессия сообществ фитопланктона может замедляться и иметь нетипичный облик. Цель данной работы - анализ межгодовых и сезонных изменений структуры фитопланктона и трофического статуса мелководного озера в условиях воздействия комплексного биогенного и техногенного загрязнения. Для исследований использовали материалы, собранные на малом лесном озере Серебры в зоне импакта Карабашской горно-технической системы (ГТС). Водоем расположен в лесной зоне восточного макросклона Южного Урала и принадлежит Тоболо-Исетскому (Обскому) бассейну, мелководный с глубиной до 4 м. Водное питание озера осуществляется за счет поверхностного притока с загрязненного аэральными выбросами водосбора, подземными грунтовыми водами и атмосферными осадками. Наибольшее загрязнение озера происходит техногенными кислыми водами-рассолами, образованными окислением сульфидов в отходах добычи руды. Выпадение высокоминерализованных осадков и техногенных рассолов из поверхностного и подземного стока приводит к неустойчивому гидрохимическому режиму в озере: в поровых водах донных отложений отмечены рН 3,0-3,5 и сверхвысокие концентрации меди, цинка, свинца, кадмия [2; 3]. Отбор проб фитопланктона осуществляли батометром Паталаса объемом 1 л в периоды открытой воды с мая по октябрь 2010-2013 гг. ежемесячно, в подледный период пробы отбирали в 2015 г. Пробы концентрировали с помощью мембранных фильтров размером пор 1 мкм или применяли фильтрацию через полиамидное сито размером пор 14 мкм. Фиксировали пробы раствором Люголя с добавлением ледяной уксусной кислоты. Современные номенклатурно-таксономические понятия и объем видов планктонных водорослей представлены согласно информации, имеющейся в электронной базе данных [4]. При отборе проб фитопланктона брали воду на гидрохимический анализ, аналитические работы выполнены в Южно-Уральском центре коллективного пользования по анализу минерального сырья (аттестат аккредитации № РОСС RU.001.514536). Некоторые гидрохимические показатели поверхностного слоя воды, где вегетирует наибольшее количество микроводорослей планктона, приведены в таблице 1. Таблица 1 Гидрохимические показатели озера Серебры в период исследований 2010-2015 гг. рН Цветность, Pt-Co Удельная электропроводность ϻS/см Минерализация, (мг/дм3) Редокс-потенциал, mV Медь, (мг/дм3) Цинк, (мг/дм3) Фосфор общий, (мг/дм3) Азот общий, (мг/дм3) 3,5-7,1 9,0-13,5 153,8-164,6 115,0-130,0 +321-400 0,009-2,220 0,021-4,140 0,057-0,110 0,158-0,328 Озеро Серебры по значениям цветности воды принадлежат к олиго-мезогумозному типу, по уровню минерализации - пресному. Вода периодически подвергается ацидификации, но поверхностный слой воды, где обитает наибольшее количество организмов фитопланктона, можно отнести к олигоацидным в период открытой воды, а в подледный период к мезоацидным. По уровню трофии, определяемой по содержанию общего фосфора и азота, водоем относится к мезо-эвтрофному. По содержанию загрязняющих тяжелых металлов - вне природной классификации и относится к техногенным. Вода озера Серебры имеет высокий уровень редокс-потенциала и обладает высоким окислительным свойством (таблица 1). B составе альгофлоры оз. Серебры за период исследования выявлено 137 таксонов планктонных водорослей рангом ниже рода, принадлежащих 8 отделам (таблица 2). Таблица 2 Таксономический состав фитопланктона оз. Серебры Таксоны водорослей фитопланктона Отделы Классы, порядки Количество видов с разновидностями и формами Cyanophyta Croococcophyceae 2 (2) Hormogoniophyceae Oscillatoriales 5 (5) Hormogoniophyceae Nostocales 2 (2) Всего Cyanophyta: 9 (9) Euglenophyta 13 (15) Dinophyta 7 (7) Cryptophyta 1 (1) Chrysophyta 0 Bacillariophyta Coscinodiscophyceae 7 (8) Fragilariophyceae 8 (9) Bacillariophyceae 14 (16) Всего Bacillariophyta: 29 (33) Xanthophyta 4 (4) Chlorophyta* Ulotrichales 1 (1) Chlamidomonadales 2 (2) Volvocales 2 (2) Chlorococcales 2 (2) Sphaerophorales 24 (36) Chaetophorales 0 Chlorellales 8 (8) Всего Chlorophyta: 39 (51) Streptophyta Zygnematales 0 Desmidiales 11 (11) Всего Streptophyta 11 (11) Всего 113 (137) * принято разделение отдела Chlorophyta на 3 класса В видовой структуре фитопланктона оз. Серебры из зоны импакта Карабашской ГТС наиболее разнообразно представлены зеленые и диатомовые водоросли. Основу фитоценозов формировали диатомовые водоросли, в состав которых входили 33 вида и внутривидовых таксона, преимущественно планктонные формы: наибольшей встречаемостью характеризовались Asterionella formosa Hass. (57 %), Aulacoseira italica var. italica (Kütz.) Simonsen (52 %), Fragilaria crotonensis Kitt. (44 %), Synedra acus Kütz. (41 %). Зеленые и стрептофитовые водоросли насчитывают 50 видов (62 с внутривидовыми таксонами), также составляют основу фитоценозов озера. Наибольшей встречаемостью отличаются виды Pediastrum boryanum (Turp.) Menegh. var. boryanum (65 %), P. boryanum var. cornutum (Racib.) Sulek (67%), P. duplex Meyen var. duplex (59 %), Dictyosphaerium pulchellum H. C. Wood var. pulchellum (54 %). Виды рода Pediastrum встречались и в подледный период в озере, когда наблюдали снижение уровня рН до 5. Позднеосенняя и подледная вегетация форм вида P. boryanum была массовой, что также наблюдалось в ацидных озерах других регионов [5]. В исследуемом водоеме не обнаружены золотистые водоросли, составляющие основу фитоценозов в озерах региона [6]. В биогеографическом отношении основу планктонной альгофлоры озера составляют космополитные широко распространенные виды (85 видов, 69 %). По отношению к солености воды из видов с известной галобной характеристикой большая часть (58) принадлежит олигогалобам и индифферентам. Встречаются с заметной численностью галофилы (Cyclotella meneghiniana Kützing, F. crotonensis). По отношению к рН среды большая часть видов водорослей относится к индифферентам, часто встречаются ацидофильные виды (виды родов Closterium, Ulothrix), отмечены алкалифилы (Aulacoseira). Данные многолетних наблюдений свидетельствуют о незначительных межгодовых изменениях таксономического состава фитопланктона, что подтверждается высокими коэффициентами флористического сходства от 60 % до 89 %. В структуре доминирующего комплекса фитопланктона прослеживаются межгодовые изменения. В сезонной динамике развития фитопланктона оз. Серебры отмечены три максимума: весенний, летний, осенний, что характерно для мезотрофного состояния водоема [1]. Сезонные максимумы биомассы фитопланктона имеют большие межгодовые отличия, что обусловлено, вероятно, неустойчивым гидрохимическим режимом водоема (Таблица 3). Таблица 3 Биомасса фитопланктона оз. Серебры Месяцы I III V VI VII IX X XI Биомасса, мг/дм3 0,08+0,02 0,10+0,03 4,33+1,05 1,70+0,53 4,23+1,16 3,14+0,40 5,13+2,30 1,01+0,30 Весенний максимум биомассы фитопланктона отмечен в третьей декаде мая, развиваются диатомеи A. italica, S. acus, нарастает численность зеленых водорослей рода Pediastrum, не прекращавших вегетацию подо льдом в зимний период. Летний максимум биомассы относительно невысокий и обусловлен одним видом цианобактерий Aphanizomenon flos-aquae (Lemmerm.) Ralfs, в отличие от других малых озер региона, где летний пик развития фитопланктона превышает остальные и вегетирует целый комплекс Cyanophyta. Вклад в летнюю биомассу вносят также эвглениды - виды рода Trachelomonas. Осенний максимум биомассы фитопланктона происходит в октябре и обусловлен не только диатомовыми водорослями, как в других водоемах региона в этот период сезона, но и зелеными водорослями рода Pediastrum (разнообразные формы видов P. duplex, P. boryanum, наиболее многочисленна форма P. boryanum var. longicorne Reinsch.), достигавшими численности свыше 1 миллиона клеток в литре (16.10.2011), также Dictyosphaerium anomalum Korschikov, D. pulchellum H. C. Wood var. pulchellum. Осенью, в отличие от других водоемов региона, в оз. Серебры отсутствует развитие цианобактерий, что мы связываем с периодической ацидификацией водоема атмосферными осадками и поверхностным стоком. В связи с более низким развитием цианобактерий и других высокосапробных видов, качество воды в оз. Серебры, обусловленное численностью фитопланктона, оказывается более высоким, чем в однотипных пресноводных озерах. Таким образом, фитопланктон оз. Серебры в зоне импакта ГТС существенно отличается от фитопланктона однотипных озер региона следующими характеристиками: невысокое видовое разнообразие цианобактерий (9 видов); отсутствие широко распространенных в регионе золотистых водорослей; доминирование в альгоценозах и высокая биомасса зеленых водорослей; уровень средней биомассы фитопланктона (2,84+0,08 мг/дм3) соответствующий мезотрофии; сезонная динамика биомассы фитопланктона с 3 максимумами мезотрофного характера. Мы связываем более низкий трофический статус, определяемый по развитию фитопланктона, у оз. Серебры (мезотрофия) по сравнению с однотипными пресноводными озерами региона, соответствующими эвтрофии, деевтрофирующим воздействием техногенного загрязнения тяжелыми металлами и ацидификацией водоема.
(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.