Assessment of the ecological state of the pond on the phytoplankton indicators (for example, Kuchane Lake, Pskov Region)

Full Text

Введение.

Элементы природной среды и антропогенные факторы оказывают значительное влияние на качество воды в водоёмах. Увеличивающиеся масштабы хозяйственной деятельности в бассейнах водных объектов вызывают изменения состояния поверхностных и подземных вод, причем негативные последствия таких воздействий проявляются быстрее на малых и средних водотоках и водоёмах [1].

На территории Псковской области насчитывается более 3700 озер, часть которых до настоящего времени остается неисследованными. Среди них и озеро Кучане – русловое озеро реки Сороть, которая имеет важное гидрологическое и хозяйственное значение для Псковской области, являясь естественной дренажной системой, куда поступает поверхностный сток и сбрасываются различные отходы [2, с. 52–54].

Озеро Кучане расположено на территории музея-заповедника «Михайловское», который предусматривает особый режим сохранения и использования включенных в него территорий и объектов [3, с. 251]. Загрязнение и нарушение целостности экосистемы оз. Кучане может привести к негативным последствиям в других водных объектах, объединенных р. Сороть. Именно поэтому данное озеро должно являться объектом мониторинга и охраны.

Для оценки экологического состояния водоёмов используют показатели развития фитопланктона, который является первичным звеном в трофических цепях. Планктонные водоросли быстро реагируют на изменения водной среды и могут служить индикаторами состояния всей водной экосистемы [4; 5]. Для анализа качества воды важно изучение таксономического состава микроводорослей, их численности, а также обнаружение видов-индикаторов сапробности, что позволит выявить современное экологическое состояние водоёма и будет являться основой для дальнейших исследований и прогноза его изменений.

Исследований по изучению фитопланктона оз. Кучане до настоящего времени не проводилось. Между тем подобные работы имеют высокую практическую значимость, так как позволяют не только установить экологическое состояние водоёмов, но и разработать методические рекомендации по их улучшению и стабилизации.

Целью нашего исследования стало изучение таксономического состава фитопланктона и оценка качества воды озера Кучане по встреченным видам-индикаторам сапробности.

Материалы и методы исследования.

Сбор фитопланктона проводили летом 2016 г. в оз. Кучане на трех заданных станциях: станция 1 – вход р. Сороть в озеро, станция 2 – середина оз. Кучане, станция 3 – выход р. Сороть из озера. Пробы отбирали пластиковой ёмкостью объемом 0,5 л с глубины 0,3–0,5 м. Материал фиксировали 40%-ым формалином до слабого запаха. Обработку материала проводили по стандартной методике [6; 7, с. 47–70]. После концентрации осадочным методом пробы просчитывали в камере Нажотта объемом 0,05 мл. Организмы по возможности определяли до вида с использованием микроскопа Carl Zeiss Axio Lab. A1. с помощью отечественных [8] и зарубежных источников [9–14]. При выделении отделов водорослей использовали систему, принятую в справочнике «Водоросли» [15, с. 224–502]. Названия видов даны с учетом современных номенклатурных ревизий.

Анализ сходства таксономического состава водорослей в разных точках отбора проб проводили с использованием индекса Серенсена-Чекановского, который рассчитывался по формуле 1:

${К}_{ч-с}=\frac{2·с}{(a+b)}$

где: a – число видов в одной флоре; b – число видов в другой флоре, c – число видов общих для двух флор [16, с. 59–72].

При исследовании количественных проб фитопланктона просчет численности на 1 л воды проводили по формуле 2 [7, с. 69–70]:

$N=K·n·\left(\frac{A}{a}\right)·v·\left(\frac{1000}{V}\right)$

где: N – количество организмов в 1 л воды исследуемого водоёма; K – коэффициент, показывающий, во сколько раз объем счетной камеры меньше 1 см³; n – количество организмов, обнаруженных на просмотренных полосах счетной камеры; A – количество полос; a – количество полос, на которых производился подсчет водорослей; V – первоначальный объем отобранной пробы (см³); v – объем сгущенной пробы (см³).

Для выделения экологических групп и уточнения эколого-географических характеристик водорослей использовали определители и данные из ряда монографий [17, с. 42–135; 18, с. 60–146; 19, с. 32–205]. Индекс сапробности рассчитывали по методу Пантле и Букка в модификации Сладечека [20].

Результаты и обсуждение.

В ходе исследования летнего фитопланктона оз. Кучане было идентифицировано 126 видовых таксонов рангом ниже рода, относящихся к 8 отделам, 11 классам, 19 порядкам, 39 семействам, 73 родам (табл. 1).

Таблица 1 – Таксономический состав фитопланктона озера Кучане (лето, 2016 г.)

Анализ данных показал, что основу флоры составляют 2 отдела: Chlorophyta – 45 (35,7% от общего числа видов) и Bacillariophyta – 38 таксонов (30,2%). Менее значимая роль в видовом составе принадлежит Euglenophyta – 15 таксонов (11,9%). Известно, что зеленые водоросли более требовательны к присутствию в среде азотистых веществ [21, с. 37; 22, с. 85]. Помимо идентифицированных видов, встречено большое количество мелких хлорококковых водорослей (186,7 тыс. кл/л). Массовое развитие представителей Chlorophyta может свидетельствовать о достаточном количестве в озере солей азота, образующих в результате распада отмирающих организмов, а также привносимой извне органики. Преобладание же диатомовых водорослей характерно для большинства водоёмов умеренной зоны.

В сумме данные 3 отдела составляют 63,2% порядков, 76,9% семейств и 75,3% родов от общего количества таксонов. Самыми богатыми по видовому разнообразию были семейства Scenedesmaceae и Selenastraceae из зеленых, Naviculaceae и Fragilariaceae из диатомовых и Euglenaceae из эвгленовых.

Остальные отделы были представлены небольшим числом видов: Cyаnophyta/Cyanoprokaryota – 9 (7,1%), Dinоphyta – 7 (5,6%), Chrysophyta – 6 (4,8%), Cryptophyta – 5 (3,9%). Отдел Xаnthophyta был представлен только одним видом – Ophiocytium capitatum Wolle.

Таким образом, видовой состав летнего фитопланктона оз. Кучане характеризуется как зелено-диатомовый с присутствием эвгленовых водорослей.

Анализ сходства фитопланктона по станциям показал (табл. 1), что наибольшее число таксонов рангом ниже рода отмечено на выходе р. Сороть из озера (ст. 3) – 92 организма (73,0%), а наименьшее – в середине озера (ст. 2) – 62 (49,2%). На входе р. Сороть в озеро (ст. 1) обнаружено 85 таксонов (67,5%).

На станции 1 доминировали Bacillariophyta, затем шли Chlorophyta, а представители отдела Euglenophyta были представлены лишь 4 видами (4,7%). На двух других станциях преобладали Chlorophyta, затем шли Bacillariophyta и Euglenophyta. Однако видовое разнообразие водорослей ближе к центру озера (ст. 2) уменьшалось (табл. 1, рис. 1).

Рисунок 1 – Таксономический состав летнего фитопланктона озера Кучане (1, 2, 3 – станции отбора проб)

Повышенное видовое разнообразие станций 1 и 3 можно объяснить тем, что они являются экотонными участками, т.е. несут в своем составе и речные, и озерные виды фитопланктона. Следует отметить, что на станции 1 не было обнаружено представителей отдела Xаnthophyta, а на станции 2 – Dinоphyta. На станции 3 присутствовали в той или иной степени представители всех 8 отделов (рис. 1).

При анализе сходства видового состава фитопланктона с использованием индекса Серенсена-Чекановского наиболее высокая степень сходства была выявлена между альгофлорами станций 2 и 3 (Кс-ч = 0,72), самая низкая – между станциями 1 и 2 (Кс-ч = 0,59). Между станциями 1 и 3 Кс-ч = 0,68. В целом, степень сходства альгофлор между станциями была относительно высокой. Общими для трех станций были 44 вида, большая часть из которых принадлежала зеленым и диатомовым водорослям.

Доминантными видами фитопланктона по численности на всех исследуемых станциях были представители отдела Cyаnophyta/Cyanoprokaryota: Aphаnocapsa delicаtissima W. et G.S. West и Мerismоpedia minima Beck. на станциях 1, 2 и Мerismopedia minima Beck. на станции 3. Субдоминантными видами по численности на станции 1 был Chrооmonas аcuta Uterm. (Cryptоphyta); на станции 2 – Stephаnodiscus hantzschii var. pusilla Grun. in Cleve et Grun. и Aulacоseira grаnulata (Ehr.) Sim. (Ваcillariophytа); на станции 3 – Stephanodiscus hantzschii Grun. in Cleve et Grun. (Bacillariophytа) и Aphanocapsa incerta (Lemm.) Cronb. et Kom. (Cyanophyta/Cyanoprokaryota) (табл. 2).

Таблица 2 – Виды-доминанты и субдоминанты летнего фитопланктона озера Кучане

По литературным данным [23, с. 5], в настоящее время «цветут» все водоёмы Северо-Запада России. Основными возбудителями «цветения» в нашем регионе являются представители отдела Cyanophyta/ Cyanoprokaryota. Этот факт подтверждается максимальной численностью сине-зеленых и в результатах наших исследований.

Эколого-географический анализ показал, что по распространению доминировали космополиты (64,3% от общего числа). Единично были встречены бореальный вид – Gymnodinium palustre Schill., циркумбореальный – Cоlacium cyclopicola (Gickl.) Woronich. et Popova и арктический – Achnanthes nodosa A. CI. У 27,8% видов данных по распространению не было (табл. 3).

Таблица 3 – Эколого-географическая характеристика фитопланктона озера Кучане

По приуроченности к местообитанию большая часть микроводорослей относилась к планктонным формам (52,4% от общего числа видов). Также было отмечено значительное количество бентосных форм (31,0%). На долю планктонно-бентосных, обрастателей и литоральных форм приходилось 11,1%, 3,9% и 1,6% соответственно.

Все встреченные виды по отношению к минерализации вод являлись олигогалобами. Из них преобладали индифференты – 54,8%, а на долю галофилов и галофобов приходилось 8,7% и 2,4% соответственно.

В отношении показателя pH среды в летнем фитопланктоне оз. Кучане преобладали алкалифилы (20,6% от общего числа), что свидетельствует о слабощелочной реакции воды. Это подтверждается и нашими измерениями: среднее значение показаний рН-метра в местах отбора проб было 7,8. На долю индифферентных форм приходилось 17,5%, а среди ацидофилов было встречено всего два вида – Achnanthes nodosa A. CI. и Dinobryon bavaricum Imh. Единично был встречен алкалибионт – диатомовая водоросль Fragilaria ulna var. acus (Kütz.) Lange-Bert. По данному показателю не имело данных больше половины обнаруженных видов (59,5%).

По признаку реофильности большинство планктонных водорослей оз. Кучане предпочитают стояче-текучие воды (42,1%). Стоячие воды предпочитают 7,9% от общего числа видов, а истинным представителем текучих вод был только один вид – диатомовая водоросль Gomphonema parvulum Kütz. Почти половина из обнаруженных видов данных по показателю реофильности не имела (49,2%).

В ходе сапробиологического анализа было установлено, что из 98 видов-индикаторов на группу микроводорослей, предпочитающих чистые воды, приходится в совокупности всего 20,3% (табл. 3). Доминирующей группой являются представители умеренно загрязненных вод – β-мезосапробы (51,1%). Количество α-мезосапробов составило 5,1%. Также был встречен один вид-индикатор загрязненных вод – α-мезополисапроб – эвгленовая водоросль Colacium cyclopicola (Gickl.) Woronich. et Popova. Средний индекс сапробности по Пантле и Букку составил 2,2, что свидетельствует об умеренном загрязнении вод исследуемого озера.

Заключение.

Таким образом, итоговый список летнего фитопланктона озера Кучане насчитывает 126 видов, разновидностей и форм водорослей, относящихся к 8 отделам, 11 классам, 19 порядкам, 39 семействам, 73 родам. Наиболее разнообразно в планктоне озера представлены водоросли из трех отделов Chlorophyta (35,7%), Bacillariophyta (30,2%) и Euglenophyta (11,9%).

Сравнение видовых составов сообществ фитопланктона на разных станциях отбора проб показало их относительно высокую степень сходства (Кс-ч = 0,6–0,7).

Согласно эколого-географической характеристике в оз. Кучане преобладают пресноводные, широко распространенные, планктонные, алкалифильные виды микроводорослей, предпочитающие стояче-текучие водоёмы.

Сапробиологический анализ фитопланктона показал, что воды оз. Кучане соответствуют III классу качества – удовлетворительной чистоты и β-мезосапробной зоне самоочищения.

About the authors

Tatiana Victorovna Drozdenko

Author for correspondence.
Email: tboichuk@mail.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Botany and Plant Ecology Department

Anastasiya Andreevna Kurka

Email: kurka6485@gmail.com

student of Faculty of Natural Sciences, Medical and Psychological Education

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Figure 1 - Taxonomic composition of summer phytoplankton of Lake Kuchan (1, 2, 3 - sampling stations)

Download (8KB)

Indexing metadata