Hydrobiological characteristic of different parts of the Ural River basin in the Russian Federation territory

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Видовой состав гидробионтов (фитопланктон, зоопланктон, зообентос и ихтиофауна) водных объектов бассейна Урала и их количество в многолетнем аспекте изменялись под влиянием многочисленных абиотических, биотических и антропогенных факторов, которые оказывали влияние на изменение как гидрологического, так и гидрохимического режима рек. Значимость этих факторов на различных участках рек меняется в широком диапазоне, и зачастую они оказывают комплексное влияние.

Урал – одна из наиболее крупных рек Европы, по протяженности – третья после Волги и Дуная. Однако по своей водности она находится примерно на сороковом месте. Физико-географические условия формирования стока таковы, что средний годовой расход воды в р. Урал почти в 20 раз меньше, чем в Волге. Основное питание рек – за счет талых снеговых вод (60–80% объема годового стока), вследствие чего на большинстве рек наблюдается обильное весеннее половодье, дождевые осадки составляют 2–12%, подземные воды – 13–38% [2].

Гидробиологическому изучению р. Урал уделялось мало внимания [1, 3, 5]. В отличие от Волжско-Камского бассейна, для р. Урал имеются лишь отдельные работы, где в разные периоды времени рассматривался планктон некоторых участков: Орск–Оренбург–Илек [1, 5, 6], в районе Ириклинского водохранилища [4].

Проведены две гидробиологические экспедиции. Изменение количественных показателей фитопланктона и зоопланктона имеет тенденцию постепенного увеличения от верхних участков рек к нижним. Индикаторные организмы зообентоса показывают достаточно высокую сопротивляемость водной экосистемы р. Урал к антропогенному загрязнению. Ихтиофауна характеризуется превалирующим значением (по численности) непромысловых видов рыб.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

С целью установления наиболее полной пространственной гидробиологической и ихтиологической характеристики водных объектов бассейна р. Урал в 2022 г. были проведены две экспедиции. В июле и сентябре 2022 г. выполнены двухэтапные гидробиологические исследования на водных объектах российской части бассейна Урала. Всего в рамках полевых обследований 2022 г. (рис. 1) отобрано 116 проб воды на гидробиологические показатели: 58 проб в июле, 59 проб в сентябре.

Рис. 1. Места обследования водных объектов и отбора проб на гидробиологические показатели в июле и сентябре 2022 г.

Область отбора проб охватила максимальное количество участков от истока до границы с Казахстаном по р. Урал, от истока до устья по основному притоку Урала – р. Сакмаре и по всем основным притокам этих рек. По некоторым створам пробы отбирались в обе экспедиции, по некоторым – только в один из выездов. Всего обследовано 36 водных объектов в бассейне р. Урал.

В результате полевых обследований водных объектов и лабораторной обработки отобранных проб воды дана характеристика четырех основных групп гидробионтов: фитопланктона, зоопланктона, зообентоса, ихтиофауны (по результатам мальковых съемок). Сбор и обработка гидробиологических проб осуществлялись по общепринятым методикам.

По створам обследования собрана база гидробиологических данных, которая характеризует численность, биомассу, видовой состав перечисленных групп гидробионтов.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Фитопланктон

По результатам исследований авторов статьи в 2022 г. в видовом составе планктонной флоры в исследованных водных объектах бассейна р. Урал обнаружено 447 таксонов микрофлоры, относящихся к восьми отделам: Cyanophyta – 34, Chrysophyta – 20, Bacillariophyta – 190, Xanthophyta – 4, Cryptophyta – 14, Dinophyta – 13, Euglenophyta – 29, Chlorophyta – 143. В структуре альгофлоры преобладали представители Bacillariophyta – 42.5% от общего состава, Chlorophyta – 32%; остальные в сумме составили 25.5%.

В 73% исследованных водных объектов (в 27 объектах из 37) преобладали представители отдела диатомовых водорослей Bacillariophyta. Минимальное разнообразие диатомовых отмечено в р. Суундук – 2 таксона; в реках Донгуз, Камсак и Кумакском водохранилище – по 4 таксона; в реках Чаган, Бердянка, Ушкота и оз. Талкас – по 5 таксонов; в реках Большой Юшатырь, Урта-Буртя – по 6 таксонов (табл. 1).

Таблица 1. Таксономический состав фитопланктона исследованных водных объектов

Сходство видов левобережных и правобережных притоков – 0.62, собственно р. Урал и ее левобережных притоков – 0.65, р. Урал и правобережных притоков – 0.68. Практически это один фитоценоз.

Удельное богатство фитопланктона по отдельным пробам колебалось от 4 до 56 таксонов. В 72% отобранных проб обнаружено от 11 до 30 видов фитопланктона. Минимальное число видов (<10 таксонов) в пробе отмечено на отдельных створах р. Урал (с. Верхнекизильское, с. Илек), р. Ушкоты (п. Караганда), р. Ори (с. Ащебутак) и р. Суундук (п. Майский). Максимальное число видов (>40 таксонов) отмечено в р. Илек (п. Акоба, с. Покровка, п. Тамар-Уткуль), р. Салмыш (с. Жданово) и р. Урал (г. Новотроицк, с. Ранее).

Численность фитопланктона водных объектов бассейна р. Урал колебалась значительно: от 84 до 536 540 тыс. кл/л (минимум отмечен в р. Урал – п. Нежинка, максимум – в оз. Алабайтал). При этом численность фитопланктона на притоках р. Урал была в диапазоне от 160 тыс. кл/л в р. Ушкота (где большинство составляли диатомовые водоросли, наличие которых характерно для речных водотоков, слабо затронутых антропогенной нагрузкой) до 204 868 тыс. кл/л в р. Таналык – г. Баймак (где отмечено “цветение” синезеленых Microcystis aeruginosa (Kütz.)).

В 68% отобранных проб численность фитопланктона составляет <5 000 тыс. кл/л. Средняя численность фитопланктона 5–25 000 тыс. кл/л наиболее характрена для р. Илек, бассейна р. Сакмары ниже впадения р. Большой Ик и бассейна р. Урал ниже г. Оренбурга. Наибольшая численность >25 000 тыс. кл/л наблюдается в следующих створах: р. Таналык ниже ОС г. Баймак, замыкающий створ на р. Салмыш в с. Жданово, р. Илек в с. Покровка (ниже г. Соль-Илецка с неработающими ОС и впадения р. Большая Хобда), Магнитогорское водохранилище в районе правобережных городских ОС, р. Сакмара ниже ОС г. Кувандык, р. Илек в приграничном створе в п. Акоба. Таким образом, выделяются две группы створов с повышенной численностью фитопланктона: а) створы ниже сброса городских сточных вод, особенно в местах с неисправными ОС; б) створы, замыкающие сельскозозяйственно-нагруженные бассейны, что обуславливает поступление биогенов в водные объекты.

Диапазон биомассы водорослей в бассейне р. Урал варьирует от 0.04 (р. Урал – с. Илек) до 27.88 г/м³ (оз. Алабайтал). Основу структуры биомассы, как и численности, во многих створах формировали диатомовые водоросли, однако в реках Камсак, Донгуз, Бердянке, Салмыш, Илек, Иртек, Юшатыри, Чаган, Елшанке, Ушкоте и в некоторых створах р. Урал у больших поселков, таких как Илек, отмечено доминирование фитофлагеллят – чаще зеленых вольвоксовых водорослей и криптофитовых. Эти водоросли, являясь миксотрофами, способны при определенных условиях переходить к потреблению органических веществ, растворенных в воде или находящихся во взвешенном состоянии в виде частиц, что предполагает наличие повышенных концентраций органических и биогенных веществ в воде. Доминанты из диатомей – виды родов Diatoma, Synedra, Pinnularia, Nitzschia.

В 72% отобранных проб биомасса фитопланктона ≤2 г/м³. Для верховьев р. Урал и бассейна р. Илек средние величины биомассы фитопланктона – преимущественно 2–5 г/м³. Повышенная биомасса (5–10 г/м³) характерна для створов ниже ОС (р. Таналык ниже ОС г. Баймак и Магнитогорское водохранилище) и створов с сельскохозяйственной нагрузкой (р. Иртек – с. Ташла, р. Салмыш – с. Жданово).

В табл. 2 приведены количественные показатели фитопланктона по всем створам отбора проб. Исследование видового состава и структуры сообществ фитопланктона, численности и биомассы показало, что 57% исследованных участков водных объектов можно отнести к мезотрофному статусу, 41% – к олиготрофному и только в 3% створов отмечено эвтрофирование.

Таблица 2. Количественные показатели фитопланктона по водным объектам и створам отбора проб

Зоопланктон

По данным исследований авторов статьи в 2022 г., в видовом составе организмов зоопланктона в исследованных водных объектах бассейна р. Урал обнаружено 53 вида, относящихся к трем группам: Rotatoria – 23, Cladocera – 18, Copepoda – 12. В пробах часто присутствовали веслоногие науплиальных и копеподитных стадий развития. Среди коловраток чаще всего встречались Euchlanis dilatata и Keratella quadrata. У кладоцер в пробах преобладали Bosmina longirostris и Chydorus ovalis.

В 23% отобранных проб обнаружено ≤2 видов зоопланктона. При этом только по одному виду зоопланктона найдено в пробах воды в трех створах на р. Большой Ик, в п. Бурибай на р. Таналык, в п. Акоба на р. Илек, в с. Казачья Губерля на р. Губерле, в с. Мусин и п. Ириклинский на р. Урал, в с. Ащебутак на р. Ори и в с. Сосновка на р. Большая Уртазымка. Наибольшее количество (9–10) видов наблюдалось в с. Уртазым на Ириклинском водохранилище, в п. Ивановском на Верхнеуральском водохранилище, в п. Майском на р. Суундук.

При температуре воды в водоемах в июле от 16.0 до 28.0°С уровень развития зоопланктона был невысоким. По численности и биомассе преобладали веслоногие ракообразные: 1.01 тыс. экз/м³ и 19.12 мг/м³ соответственно. Коловратки и кладоцеры были представлены в меньших количествах (табл. 3).

Таблица 3. Динамика численности и биомассы отдельных групп зоопланктона на реках и водохранилищах Урала в 2022 г. (N – численность, тыс. экз/м³, B – биомасса, мг/м³)

В водоемах в июле по численности преобладали копеподы, по биомассе – кладоцеры. Температура воды в водохранилищах была в пределах 21.0–29.0°С. Общая численность и биомасса зоопланктоценоза водохранилищ в июле составила 12.11 тыс. экз/м³ и 220.36 мг/м³ соответственно.

В сентябре на реках температура воды была от 3.5 до 18.0°С. Численность коловраток и копепод осталась на том же уровне, численность кладоцер увеличилась в ~2 раза. Биомасса коловраток осталась практически такой же, как и в июле, биомасса кладоцер и копепод уменьшилась.

В целом, уровень развития зоопланктона в период исследований невысокий, водоемы можно отнести к “малокормным”.

Количественные показатели зоопланктона по водным объектам и створам отбора проб приведены в табл. 4.

Таблица 4. Количественные показатели зоопланктона по водным объектам и створам отбора проб (экспедиции (Э): 1 – июльская, 2 – сентябрьская)

В 69% отобранных проб биомасса зоопланктона составляет <10 г/м³. Наибольшая биомасса (>100 г/м³) характерна для Верхнеуральского, Магнитогорского и Кумакского водохранилищ, верховьев Ириклинского водохранилища, оз. Талкас, рек Суундук, Камсак, Джусы, устья р. Большой Кумак, р. Донгуз.

Зообентос

Биоразнообразие бентофауны на всех исследованных участках водотоков и водоемов за все периоды наблюдений было достаточно велико – 219 видов и форм донных беспозвоночных для водотоков и 55 для водоемов.

В 86% проб встречалось от 3 до 20 видов бентоса. Наименьшее количество (1–2) видов обнаружено в створах на р. Бляве в п. Блявтамак, на р. Урал в городах Орске и Илеке, на р. Илек в с. Илек, на р. Таналык в п. Бурибай. Наибольшее количество (>25) видов обнаружено в створах на р. Большой Кизил в с. Тирмен, на р. Камсак в п. Голубой Факел, на р. Урал ниже г. Уральска, на р. Таналык в с. Новый Зирган.

Численность бентосных организмов в пробах варьирует в значительных пределах. Среди прочих здесь выделяются два створа – на р. Таналык ниже г. Баймак и на р. Урал в п. Урал (Оренбургская обл.).

По суммарной биомассе выделяют створы в приграничной части бассейна – р. Илек в с. Илек и р. Урал в с. Черноречье.

Преимущественным биотопом на исследованных участках водотоков (рек) был каменисто-песчаный грунт, иногда с примесью ила или детрита.

Наибольшая численность (72 080 экз/м²) общего зообентоса отмечена в р. Таналык ниже г. Баймак в месте локального скопления личинок хирономид, преимущественно видов Sindiamesa nivosa и Chironomus plumosus. Максимальные показатели биомассы бентосных организмов (1807 г/м²) отмечены на одном из исследованных участков на р. Урал – в с. Черноречье и складывались в основном за счет крупных моллюсков Unio pictorum и Anodonta piscinalis. Минимальные численность и биомасса бентофауны (32 экз/м² и 0.048 г/м²) зафиксированы в р. Бляве.

Анализ встречаемости групп организмов бентоса по июльским данным показал, что представители группы хирономид встречаются практически повсеместно (92% створов), затем следуют олигохеты (77%) и поденки (60%). Остальные группы встречаются на <40% створов. Хирономиды также преобладают по видовому разнообразию. На разных створах встречается от 1 до 7 видов хирономид (в среднем 4), в то время как остальные группы организмов представлены чаще всего одним-двумя видами, в редких случаях до 4.

Осенью пределы колебаний количества видов по водотокам составляли от 3 (р. Илек – с. Илек, р. Сакмара – г. Оренбург) до 34 (р. Большой Кизил – с. Тирмен). Максимум биомассы донной фауны водотоков в осенний период отмечается на р. Урал в пределах с. Ильтебаново (1370 г/м²) из-за интенсивного развития крупных двустворчатых моллюсков и на р. Илек – с. Илек (1907 г/м²). Наиболее высокой численностью (19 тыс. экз/м²) характеризовался участок р. Урал возле г. Орска. Самые низкие количественные показатели по водотокам отмечались в р. Сакмаре в районе г. Оренбурга (64 экз/м² и 0.096 г/м²) и складывались исключительно из экологически пластичных видов, типичных пеллофилов – личинок хирономид и олигохет.

На исследованных участках водоемов (озер и водохранилищ) основным биотопом был заилено-песчаный грунт с небольшим количеством галечника и примесью детрита. Зообентос исследованных водоемов за все периоды наблюдений был значительно беднее в сравнении с речной бентофауной и включал 55 видов и форм донных беспозвоночных.

Количество видов в водоемах летом варьирует от 4 в оз. Талкас до 22 в Ириклинском водохранилище. Наиболее высокие показатели общей численности (26720 экз/м²) отмечаются в Кумакском водохранилище. Максимальная биомасса (377 г/м²) зафиксирована в Магнитогорском водохранилище в г. Магнитогорске, на 93% ее составляют моллюски, большей частью Unio pictorum (Linne). Наиболее низкие количественные показатели бентоса отмечаются в оз. Талкас. На 1 м² площади дна здесь насчитывалось в среднем 96 экземпляров донных организмов массой 0.11 г.

В осенний период отбор проб из водоемов проводился на оз. Алабайтал. Фауна макробентоса озера представлена шестью видами беспозвоночных: Chironomus plumosus, Procladius ferrugineus, Cryptochironomus ussouriensis, Polypedilum nubeculosum, Limnodrilus udekemianus и Unio pictorum. Численность и биомасса донной фауны исследованного водоема составили 9600 экз/м² и 6185 г/м² соответственно.

Максимальная разовая численность организмов (≥ 10 тыс. шт/м²) отмечена по следующим видам: жуки Haliplus sp., олигохеты Limnodrilus hoffmeisteri и Potamothrix moldaviensis, хирономиды Sindiamesa nivosa и Chironomus plumosus, поденки Caenis macrura, олигохеты Limnodrilus claparedeanus и хирономиды Micropsectra praecox.

Максимальная биомасса (> 100 г/м²) зафиксирована по видам: моллюски-дв. Unio pictorum, Unio sp., Tumidiana tumida, Anodonta piscinalis и Dreissena polymorpha, моллюски бр. Lymnaea stagnalis, ракообразные Chaetogammarus warpachowskyi, пиявки Herpobdella octoculata.

Количественные показатели зообентоса по всем створам представлены в табл. 5.

Таблица 5. Количественные показатели зообентоса по водным объектам и створам отбора проб (экспедиции (Э): 1 – июльская, 2 – сентябрьская)

Ихтиофауна

В 2022 г. в период летних и осенних исследований в общей сложности было обнаружено 30 видов молоди рыб, относящихся к девяти семействам – карповым, вьюновым, щуковым, головешковым, иглам-рыбам, колюшковым, окуневым, бычковым, тресковым.

Доминирующее семейство как по числу видов, так и по показателям биомассы и численности особей рыб – карповые (19 видов). На втором месте по числу видов – вьюновые (3 вида), которые по количественным показателям значительно уступают окуневым с представителями двух видов. Остальные семейства представлены единичными видами.

Встречаемость разных видов ихтиофауны представлена на графике (на рис. 2). Представители семейства карповых встречаются на всех створах, среди наиболее часто встречаемых видов этого семейства – плотва, уклейка, голавль, елец обыкновенный, пескарь обыкновенный – на >50% створов. Также достаточно часто встречаются окунь (34% створов) и щука (35% створов). Представители семейств вьюновых, бычковых, головешковых, колюшковых, тресковых, игл-рыб встречаются на <15% створов. Реже всех встречаются вьюн, линь, налим.

Рис. 2. Встречаемость видов ихтиофауны.

Наибольшая средняя численность особей, характерная для карповых (уклейка, карась серебряный, гольян, рыбец), >20 тыс. шт/га. Уникальна в своем роде численность вида горчак из семейства карповых. При том что представители этого вида обнаружены только на двух створах на р. Урал (в районе сел Колпакского и Казачья Губерля), численность его там была максимальной – 72 тыс. шт/га.

Необходимо отметить, что ранее наличие горчака в ихтиофауне бассейна р. Урал не отмечалось другими авторами. Учитывая очень большой охват работ авторов настоящей статьи как по самой р. Урал, так и по ее основным притокам, можно сделать вывод о значительной специализации данного вида рыб к условиям обитания и образованию локальных групп, занимающих очень небольшие участки реки, но больших по численности. Поэтому вероятность встречи его была небольшой, что косвенно отмечено отсутствием горчака в летней экспедиции и нахождением его только в сентябре при увеличении количества створов на р. Урал.

При этом лидеры по численности – три вида карповых рыб: уклейка, рыбец и карась серебряный – на нескольких створах их численность превысила 200 тыс. шт/га. Максимальная численность уклейки зафиксирована на трех створах на р. Урал – п. Казачья Губерля, Краснохолм и Илек. Максимальная численность рыбца зафиксирована также в р. Урал в районе с. Нежинка.

На втором месте по максимальной численности – рыбец – не коренной вид в составе ихтиофауны бассейна р. Урал, он появился в нем относительно недавно. По опросам инспекторов рыбоохраны и рыбаков-любителей, рыбец в среднем течении р. Урал стал появляться в начале 2010-х гг., и с тех пор происходит непрерывный рост его численности на этом участке. Разноразмерные особи, включая производителей, встречаются здесь круглый год.

За период полевых исследований в 2022 г. было учтено 7 тыс. сеголеток и двухлеток рыбца. Его молодь отмечена на 19 участках: на 11 участках среднего течения р. Урал между устьями рек Илека и Ори, на уральских притоках р. Уртабуртя (1 локальность), р. Сакмаре (4), в бассейне последней на реках Салмыш (1) и Большой Ик (1), а также в пойменном озере у с. Алабайтал (1), соединяющемся с Уралом протокой.

В период исследований в 2022 г. обнаружены два новых вида для бассейна р. Урал – горчак и амурский чебачок. Если первый – скорее всего коренной вид, но обитающий на локальных участках р. Урал, то чебачок – типичный инвазионный вид, попавший в реки из прудовых хозяйств при завозе молоди из других регионов страны максимум в последние несколько лет. Распространение его пока точечное на нескольких участках в Оренбургской области.

Расселение другого инвазионного вида – ротана – произошло значительно раньше (50–60 лет назад), и он встречается во всех основных водоемах от самых верхних участков р. Урал до границы с Казахстаном. В реках его численность незначительна, а в пойменных озерах и старицах он может образовывать большие концентрации.

Количественные показатели молоди рыб по створам обследования представлены в табл. 6.

Таблица 6. Количественные показатели ихтиофауны по водным объектам и створам отбора проб (экспедиции (Э): 1 – июльская, 2 – сентябрьская)