ФИТОПЛАНКТОН МЕЛКОВОДНОГО ПРЕСНОГО ОЗЕРА СЕРЕБРЫ В ЗОНЕ ИМПАКТА ГЕОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (ЮЖНЫЙ УРАЛ) Снитько Л.В.,Снитько В.П.

Ключевые слова

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

Просмотр статьи

Аннотация к статье

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.

Текст научной статьи

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.