Фитопланктон Волгоградского водохранилища в 1990 году

Зеленевская Н.А.

ФИТОПЛАНКТОН ВОЛГОГРАДСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА В 1990 ГОДУ

Zelenevskaya N.A.

THE PHYTOPLANKTON VOLGOGRAD RESERVOIR IN 1990

Ключевые слова: фитопланктон, сезонная динамика, доминирующие виды, численность, биомасса, число видов, индекс сапробности.

Keywords: phytoplankton, seasonal dynamic, dominant species, size, biomass, number of species, saprobity index.

Аннотация

В статье представлены результаты анализа материалов 1990 года по фитопланктону Волгоградского водохранилища. Рассмотрена сезонная динамика развития фитопланктона, изменения параметров фитопланктона по оси водохранилища. Отмечено весной преобладание диатомовых водорослей по всем количественным показателям, летом и осенью - лидирование синезеленых по численности, диатомовых и зеленых - по биомассе и числу видов. По акватории водохранилища отмечались изменения в сообществе фитопланктона, которые были обусловлены гидрологическим и гидрохимическим режимом водохранилища. По индексу сапробности уровень органического загрязнения в период исследования оценивался III классом («умеренно загрязненные воды»).

Abstract

The article examines the results of analysis of material made in 1990 on phytoplankton Volgograd reservoir. It investigates the seasonal dynamic phytoplankton development and changes in phytoplankton parameters along reservoir’s axis. The predominance of diatom algae in all quantitative indicators has been found in spring. The leadership of blue-green algae in size, and of diatom and green algae in biomass and number of species has been found in summer and autumn. Changes in phytoplankton association conditioned by hydrological and hydrochemical reservoir’s regime have been found along the reservoir’s aquatoria. According to saprobity index the level of organic water pollution has been assened as a third class (“moderately polluted waters”) in investigation period.

Волгоградское водохранилище расположено в пределах двух административных областей - Саратовской и Волгоградской, вытянуто с северо-востока на юго-запад и пересекает три физико-географические зоны: лесостепную, степную и полупустынную (Рис.1). По происхождению котловины оно относится к водохранилищам долинного типа. Площадь зеркала составляет 3117 км2, объём -31,5 км3, длина - 521 км, средняя ширина -6 км, средняя глубина - 10,1 м, коэффициент водообмена - 7,5.

По особенностям морфологического облика ложа и берегов и по условиям гидрометеорологического режима Волгоградское водохранилище можно разделить на три участка: речной - от г. Балаково до г. Маркс, озерно-речной - от г. Маркс до с. Золотое и озерный - от с. Золотое до гидроузла. Речной участок включает чисто русловую часть, имеет наименьшую ширину (0,85 км), в плане сохраняет конфигурацию старого русла р. Волги. На протяжении всего года здесь наблюдается постоянное течение и уклон водной поверхности. Скорость течения составляет 0,2-0,5 м/сек, увеличиваясь до 1,5-1,6 м/сек в период весенних повышенных сбросов через водосливную плотину Саратовской ГЭС. Озерно-речной участок включает русловую часть и затопленную, в основном левобережную пойму. Для него характерно наличие многочисленных островов и больших площадей с глубинами до 2 м и менее. Здесь наблюдается постоянное уменьшение скоростей течения и уклонов от г. Маркс к с. Золотое.

Рисунок 1. Карта Волгоградского водохранилища [4]

Озерный участок - наиболее глубокий и характеризуется незначительным перепадом уровня. Средняя глубина здесь в 2 раза больше по сравнению со средними

глубинами на предыдущих двух участках, скорости течения слабые (0,05-0,08 м/с), но в паводок достигают 0,2-0,4 м/сек. Гидрологический режим Волгоградского водохранилища определяется работой ГЭС и хозяйственными попусками воды [1, 2].

Вода в Волгоградском водохранилище среднеминерализована и относится к гидрокарбонатному классу кальциевой группы. Общая минерализация составляет 217331мг/л, общая жесткость воды - 2,7-4,7 мг-экв/л, pH - 6,6-8,8, цветность - 10-40 [3].

Материал по фитопланктону отбирался на 15 русловых станциях Волгоградского водохранилища весной, летом и осенью 1990 года, обрабатывался автором по стандартной методике на базе Филиала «Тольяттинская СГМО» ГУ «Самарский ЦГМС-Р»[5]. По гидрологическому режиму 1990 год был многоводным, с относительно высокими уровнями воды в течение всего года и повышенными температурами воды в весенний период.

Всего за период исследования в Волгоградском водохранилище обнаружено 105 видов и разновидностей водорослей фитопланктона: Cyanophyta (Cyanoprocariota) - 7, BacШarюphyta - 58, Clorophyta - 27, Euglenophyta - 1, Chrysophyta - 3, Xanthophyta - 2, Dinophyta - 2, Cryptophyta - 5. Их процентное соотношение представлено на рисунке 2.

5%

B acillariop hyta Н C hlorophyta  E uglenophyta И C hrysophyta H Xanthophyta H C ya nophyta 0 D inophyta ü C ryptophyta

Рисунок 2. Процентное соотношение числа видов фитопланктона по отделам

Отмечались значительные различия в качественном составе и количественных показателях развития фитопланктона в разные сезоны.

Весной температура воды составляла 11,4-12,5°С, прозрачность 0,5-1,5 м. В фитопланктоне обнаружено 72 таксона водорослей, из которых больший процент составляли водоросли отдела Bacillariophyta (70%). Среди доминантов отмечены: Aulacoseira islandica (O. Müll.) Sim.(13,0 - 25,6%), A. granulata (Ehr.) Sim.( 12,8-48,0%) и Sceletonema subsalsum (Cl.-Euler) Bethge (17,7 - 41,0%). Эти водоросли доминировали по всей акватории водохранилища, изменялось лишь соотношение их численности. Сверху вниз по оси водохранилища относительная численность Aulacoseira islandica снижалась, а численность A. granulata и Sceletonema subsalsum - напротив, повышалась.

Численность фитопланктона составляла 2,85-9,76 млн кл/л при ведущем положении диатомовых водорослей. Максимум зарегистрирован в 1 км выше г. Вольск.

Наиболее низкие значения отмечались на станциях, расположенных ниже городов Вольск (3,89 млн кл/л), Саратов (2,85 млн кл/л), Камышин (3,12 млн кл/л), что, возможно, было связано с влиянием сточных вод на сообщество фитопланктона. В целом просматривалась некоторая тенденция к уменьшению общей численности фитопланктона от верхнего участка водохранилища к нижнему (Рис.3).

Более выражена эта тенденция была в отношении биомассы фитопланктона, которая варьировала от 3,26 до 23,81 мг/л (Рис. 4). Максимальное ее значение отмечалось выше г. Вольск, минимальное - в 3 км ниже г.Камышин. По биомассе диатомовые не уступали своего первенства ввиду повсеместной встречаемости весной таких

Число видов в весенний период варьировало от 18 до 34. Видовое богатство нарастало от речного к озерно-речному участку и достигало наиболее высокого значения в 3 км ниже г.Саратов (1,5 км от правого берега) за счет повышения разнообразия диатомовых водорослей, предпочитающих динамичные воды, на озерном участке снижалось и оставалось практически на одном уровне (Рис. 5). По этому показателю весной на русловой части водохранилища также преобладали диатомовые водоросли.

I

20 15 hill

ЦІННІШІМ 1

1

1 1 1 і 1 Г г п

Г I 1 Г 1 г II

1 2 : 3 4  6 7 8 9 1 ВЕСНА .0 1 .11 21 .3 14 15 1 3 4 5 6 7 8 9 10 1 ЛЕТО .112 1 .4 15 1 ,3. 5 6 О 7 8 9 10 1 ЭСЕНЬ .1 ] .2 13 ] .4 1! >

Рисунок 5. Число видов фитопланктона в разные сезоны

По индексу сапробности Пантле и Букка в модификации Сладечека (1,75-2,09) качество вод Волгоградского водохранилища весной оценивалось III классом («умеренно загрязненные воды»). Но уменьшение значений указанного индекса, численности и биомассы фитопланктона сверху вниз по оси водохранилища могло быть связано с более высоким содержанием токсических веществ, которые сносятся течением и обычно скапливаются на нижнем участке водохранилища, создавая угрозу вторичного загрязнения (Рис. 6).

Летом температура воды в Волгоградском водохранилище повышалась до 21,6 -

о

22,5 С, прозрачность увеличивалась до 1,1 -1,9 м. В этот период было зафиксировано 59 видов и разновидностей водорослей, из которых 38% составляли Bacillariophyta, 39% -Clorophyta, остальные отделы представлены меньшим числом таксонов.

По всей акватории водохранилища доминировал мелкоклеточный вид Microcystis pulverea (Wood) Forti emend Elenk из синезеленых, составляя 24,7-95,8% численности. На озерно-речном участке в список доминантов включилась диатомея Sceletonema subsalsum (17,1-24,3%). На отдельных станциях озерного участка водохранилища кроме Microcystis pulverea высокий процент численности составляли синезеленые водоросли M. aeruginosa Kutz. emend Elenk. f. aeruginosa (37%), Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs (11,5-32%) и зеленая Chlamydomonas monadina Stein (13,9%).

Численность фитопланктона варьировала от 5,21 до 53, 68 млн кл/л с максимумом в 3 км ниже г.Саратов (0,5 км от правого берега) и минимумом на том же створе в 1,5 км от правого берега (Рис. 3). Высокие значения этого показателя отмечались на станциях, расположенных на первых двух участках водохранилища, поскольку вода в верхние участки попадает из озерного приплотинного плеса Саратовского водохранилища, где условия способствуют массовому развитию синезеленых водорослей. На нижнем, озерном участке значения численности несколько снижались, но процент содержания синезеленых оставался высоким. Нередко в районе сбросов сточных вод отмечались вспышки развития синезеленых водорослей и вместе с тем увеличение суммарной численности фитопланктона.

Биомасса фитопланктона летом составляла 0,27 - 8,58 мг/л, значение этого показателя несколько увеличивалось на станциях нижнего, озерного участка водохранилища (Рис. 4). С продвижением вниз по течению заметно изменялось соотношение биомассы по отделам: на двух верхних участках преобладали диатомовые водоросли, на нижнем - лидировали зеленые. Минимальное значение этого показателя отмечено в районе г. Балаково, максимальное - на станции, расположенной ниже г.Камышин за счет массового развития Chlamydomonas monadina.

Число видов было более низким, чем весной, и изменялось от 8 до 23. Четких тенденций в пространственной динамике этого показателя по водохранилищу не прослеживалось (Рис. 5). На речном участке видовым богатством отличались диатомовые, на остальной территории - господствовали зеленые водоросли.

Значения индекса сапробности (1,6-2,01), как и весной, варьировали в пределах III класса чистоты вод, но при этом отмечалось некоторое возрастание этого показателя от верхнего участка к нижнему (Рис. 6). Это могло быть связано с преобладанием в воде нижнего участка органических веществ в летний период.

Осенью температура воды колебалась от 10,5 до 12,5 С, прозрачность составляла 1,11,8 м. В это время в Волгоградском водохранилище было зафиксировано 36 таксонов водорослей. Наибольший процент числа осенних видов (53%) составили Bacillariophyta, на втором месте - Chlorophyta (25%). Доля представителей других отделов незначительна. Однако по численности, как и летом, доминировали синезеленые водоросли Aphanizomenon flos-aquae и Microcystis pulverea (14-75%). Часто на речном и озерно-речном участках к ним присоединялась Sceletonema subsalsum(14-32%) из диатомовых, на озерном участке -Cryptomonas caudata Schiller. (12-17%) из криптофитовых, Microcystis aeruginosa f. aeruginosa (37%) из синезеленых.

Численность фитопланктона была ниже, чем летом и варьировала от 2,32 до 13,05 млн кл/л (Рис.3). Минимальное ее значение отмечено в 6 км ниже г. Маркс, максимальное - в 3 км ниже г. Камышин. Лидерство синезеленых сохранялось по всей акватории водохранилища.

Значения суммарной биомассы были невысокими (0,62-1,94 мг/л). По этому показателю на верхнем речном участке доминировали преимущественно диатомовые водоросли, на остальных исследуемых станциях они иногда уступали синезеленым и другим отделам водорослей.

Отмечались незначительные колебания числа видов фитопланктона от станции к станции (10-15), при этом всегда преобладали диатомовые водоросли.

Значения индекса сапробности изменялись в широких пределах - от 1,7 до 2,25, достигая максимального значения в 6 км ниже города Маркс, где уровень загрязнения органикой соответствовал III-IV классу. При этом на всей остальной исследуемой акватории водохранилища значения индекса не выходили за пределы III класса, но при этом почти всегда повышались ниже городов (Рис. 6).

Заключение

В 1990 году Волгоградское водохранилище характеризовалось многоводностью, высоким уровневым режимом в течение всего года, а также повышенными температурами воды в весенний период. При этом в развитии фитопланктона русловой части водохранилища отмечались следующие особенности.

За период исследования в фитопланктоне зарегистрировано 105 таксонов водорослей рангом ниже рода со значительным преобладанием представителей Bacillariophyta и Chlorophyta. Видовое богатство уменьшалось от весны к осени.

Общая численность фитопланктона значительно повышалась в летний период за счет массового развития синезеленых водорослей. Весной и осенью значение этого показателя, как правило, снижалось на станциях, расположенных ниже городов.

Максимальные значения биомассы фитопланктона отмечались весной, что связано с доминированием диатомовых водорослей. В этот же период отмечалась тенденция к снижению данного показателя от верхнего участка к нижнему. Летом и осенью значения биомассы фитопланктона были невысокими и относительно стабильными по всему водохранилищу.

Число видов на каждой станции отмечалось весной, наименьшее - осенью. По этому показателю представители Bacillariophyta лидировали весной и осенью по всей акватории водохранилища, летом - на речном участке. На озерно-речном и озерном участках в летний период ведущая роль принадлежала Chlorophyta. Что касается динамики видового богатства по оси водохранилища, следует отметить его увеличение от речного к озерно-речному участку весной за счет повышения разнообразия диатомовых водорослей вследствие высоких скоростей течения. В другие сезоны четких закономерностей в пространственной динамике числа видов не выявлено.

Значение индекса сапробности в целом несколько снижалось летом, что связано с относительно высокой температурой воды и активизацией процессов самоочищения в этот период. По среднему значению индекса сапробности Пантле и Букка в модификации Сладечека (1,88) в исследуемый период воды Волгоградского водохранилища можно отнести к категории «умеренно загрязненных вод».

Библиографический список

1. Азманов М.С. Волгоградское водохранилище.// Сборник работ Волгоградской гидрометеорологической обсерватории. Вып. 1. - Ростов-на-Дону, 1970. - С. 3-11.

2. Волгоградское водохранилище (население, биологическое продуцирование и самоочищение)./ Под ред.А.С. Константинова. - Саратов.: Изд.Саратовского ун-та, 1977. - С. 1-55.

3. Герасимова Н.А. Фитопланктон Саратовского и Волгоградского водохранилищ / Под ред. В.Н. Паутовой, Г.С. Розенберга. - Тольятти, 1996. - С. 28-29.

4. Карта Волгоградского водохранилища. Режим доступа: http://maps.yandex.ru

5. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем / Под ред. В.А. Абакумова. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. - С. 151-163.