Сравнительный анализ альгоценозов различных экотопов малого техногенного в период самовосстановления на примере оз. Отстойник (Самарская область)

Б01: 10.24411/9999-010А-2019-10064

Е.С. КРИВИНА

Институт экологии Волжского бассейна РАН, г. Тольятти, Россия

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ АЛЬГОЦЕНОЗОВ РАЗЛИЧНЫХ

ЭКОТОПОВ МАЛОГО ТЕХНОГЕННОГО В ПЕРИОД САМОВОССТАНОВЛЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ОЗ. ОТСТОЙНИК

В настоящее время в свете все увеличивающегося антропогенного давления на окружающую среду одной из важнейших задач современной экологии является мониторинг состояния водных экосистем и прогнозирование происходящих в них изменений. Одной из наиболее уязвимых групп водоемов являются те, которые подвергались техногенной эксплуатации (Спиридонов, 2009). С течением времени некоторые из них уже перестали использоваться промышленными предприятиями. На отдельных водоемах проводились работы по восстановлению (Деревенская и др., 2012; Мингазова и др., 2014). Однако, специалисты отмечают недостаточное количество данных о способности подобных водоемов к самоочищению и самовосстановлению и процессах, которые при этом протекают в их экосистемах. Подобная информация представляет не только научный, но и практический интерес. Особенно она необходима в области анализа «затрат-выгоды» при прогнозировании развития «ненулевого» сценария, т. е. без вмешательства в процессы самовосстановления нарушенных водных экосистем (Спиридонов, 2009).

Оз. Отстойник - малый техногенный водоем из системы Васильевских озер, расположенной на северо-востоке г.о. Тольятти. Это искусственный водоем, созданный во второй половине XX века как приемник жидких отходов азотно-тукового производства ОАО «КуйбышевАзот». Однако с 1996 г. поступление отходов в водоемы прекращается (Материалы..., 2012). До 1987 г. на территории водосбора Васильевских озер находилась городская свалка. Все водоемы системы соединены единым водоносным горизонтом, что способствовало их загрязнению и деградации экосистем данных озер (Номо-конова и др., 2001; Протисты и бактерии..., 2009).

По основным морфометрическим характеристикам (табл. 1) оз. Отстойник можно отнести к группе малых и очень малых водоемов (Китаев,1984). За исследованный период установлена низкая прозрачность воды по диску Секки (до 0,6 м), а также повышенные значения рН поверхностного слоя воды (до 10,5 рН) (Огуречникова, Пименов, 2015).

Таблица 1. Морфометрические характеристики оз. Отстойник 2014-2016 гг.

Площадь

96559 446 135183 1,4

Уровень минерализации воды составлял 4200 мг/л. Воды оз. Отстойник можно отнести к сульфатному классу, № группы.

Отбор проб и обработка материала осуществлялась по стандартной гидробиологической методике (Методика изучения., 1975). Пробы отбирали на двух станциях, приуроченных к пелагической зоне (ст. 1) и зоне фитали (ст. 2) (Чертопруд, 2007), сформированной тростником. Отбор производили ежемесячно с мая по октябрь с 2014-2016 гг. Всего отобрано 42 пробы.

© 2019 Кривина Елена Сергеевна, pepelisa@yandex.ru

В результате проделанной работе в составе альгофлоры оз. Отстойник было выявлено 147 таксонов водорослей рангом ниже рода. Они относились к 8 отделам, 14 классам, 17 порядкам, 43 семействам, 82 родам (табл. 2). Наибольшим числом видовых и внутривидовых таксонов отличался отдел зеленых водорослей, в состав которого входило 37% от общего числа видов, разновидностей и форм водорослей. Далее следовали синезеленые (23%) и диатомовые (16%) водоросли. Доля других отделов водорослей была существенно ниже и не превышала 10%. Традиционно в большинстве озер умеренной зоны 2 место занимают диатомовые водоросли, различие в данном случае связано с последствиями техногенной эксплуатации данного водоема. Этим также можно объяснить отсутствие в водоемах представителей некоторых отделов. Так, например, золотистые водоросли в основном представители чистой воды, и многие из них рассматриваются как индикатор на отсутствие загрязнения воды (Протисты и бактерии..., 2009).

Таблица 2. Таксономическая структура альгофлоры оз. Отстойник в 2014-2016 гг.

Число Число таксонов

Отдел Экотоп классов порядков семейств родов видовых внутривидовых Всего в экотопе Всего в водоеме

СуапоЬаСепа Пелагиль 2 3 8 22 31 0 31

Фиталь 2 3 8 18 28 0 28 33

ВасШапорЬуа Пелагиль 2 4 9 11 18 2 20

Фиталь 2 4 9 13 22 0 22 23

Сгур1;орЬу1а Пелагиль 1 1 1 2 6 0 6

Фиталь 1 1 1 2 3 0 3 6

БторИуа Пелагиль 1 2 3 5 9 0 9

Фиталь 1 2 3 5 7 0 7 10

ЯарЬу^рЬуа Пелагиль 1 1 1 1 1 0 1

Фиталь 0 0 0 0 0 0 0 1

Е^епорИуа Пелагиль 1 1 1 2 4 0 4

Фиталь 1 1 1 2 6 0 6 6

СЫогорЬуа Пелагиль 3 4 13 29 52 0 52

Фиталь 2 3 10 20 39 0 39 55

81гер1;орЬу1а Пелагиль 1 1 2 2 7 0 7 13

Фиталь 1 1 2 2 10 0 10

Итого Пелагиль 12 17 38 74 128 2 130 147

Фиталь 10 15 34 62 115 0 115

Сравнительный анализ таксономического состава водорослей, зарегистрированных в различных экотопах, показал, что видовое богатство в пелагической зоне несколько выше, чем в зоне фитали, хотя в ряде водоемов видовое богатство водорослей, зарегистрированных в зоне фитали, значительно превышает их количество в пелагической части водоема (Тарасова, 2007; Мухортова и др., 2010). Возможно, это было связано с активным развитием синезеленых водорослей (цианобактерий). Данные организмы, развиваясь в массе, выбрасывают в воду фитотоксины, которые угнетают развитие конкурирующих групп водорослей (Водоросли, вызывающие цветение., 2006). В условиях более замкнутой системы зоны фитали воздействие токсинов оказалось эффективнее, что и могло привести к уменьшению видового богатства данного экотопа.

Степень сходства видового состава альгофлор планктона различных экотопов, оцененная с помощью коэффициента Серенсена, была высокой и варьировала от 78%

до 83%.

Эколого-географический анализ не выявил существенных различий между альго-ценозами пелагиали и фитали. Так по отношению к местообитанию и пелагической зоне, и в зоне фитали среди видов, разновидностей и форм водорослей, для которых известно их местоположение, над остальными экологическими группами преобладал комплекс планктонных форм водорослей - 68 % и 65% в пелагической зоне и зоне фи-тали соответственно. Также было значимое количество представителей планктонно-бентосной экологической группы водорослей (13 и 16% в пелагической зоне и зоне фи-тали соответственно). По распространению подавляющее большинство видовых и внутривидовых таксонов водорослей относятся к видам космополитам (более 90%).

По отношению к солености воды основная масса встреченных водорослей была представлена индифферентами (75% в пелагической зоне и 74% в зоне фитали). Доля галофилов была заметной и составляла около 12% и 16% в пелагической зоне и зоне фитали соответственно. На долю организмов, типичных обитателей пресноводных водоемов (галофобов и олигогалобов), в процессе исследования приходилось 11% в открытой пелагической зоне и 10% в зоне фитали.

По отношению к кислотности среды (рН) в экотопах водоема стабильно преобладали индифферентные формы: 55% от общего числа видов, разновидностей и форм водорослей, для которых известно их отношение к рН. Также была заметна доля водорослей, обитателей щелочных вод - алкалифилов и алкалибионтов (38% и 36% в пелагической зоне и зоне фитали соответственно). Доля ацидофильных форм была невысока (7 и 9% соответственно).

Среди видов, разновидностей и форм водорослей, зарегистрированных нами в пелагической зоне видами-индикаторами различной степени органического загрязнения водоемов являются 66%, в зоне фитали - 69%. Основная часть в каждом из экотопов (49% водорослей-сапробионтов в пелагической зоне и 42% в зоне фитали) - это виды-индикаторы низкой степени органического загрязнения (от х-о до о-а-мезосапробной зон), средней степени органического загрязнения (Р-мезосапробы) - 38% в пелагической зоне и 41% в зоне фитали, высокой степени содержания органического вещества (от Р-а до р-сапробной зон) - 13% и 17% от общего числа видов водорослей-индикаторов сапробности в пелагической зоне и зоне фитали соответственно..

В ходе сезонной сукцессии фитопланктона в оз. Отстойник с мая по октябрь 2014-2016 гг. во всех экотопах отмечалась массовая вегетация синезеленых водорослей. Среднесезонная численность фитопланктона за указанный период исследований в открытой пелагической зоне составила 153,08 млн кл./л. В зоне фитали она была несколько ниже и составляла 107,80 млн кл./л. Характер кривых динамики численности фитопланктона в пелагической зоне и зоне фитали были идентичны. Численность водорослей в течение сезона варьировала в переделах от 4,32 млн кл./л в октябре до 497,21 млн кл./л июле для пелагической зоны; от 3,12 млн кл./л в октябре до 343,01 млн кл./л в июле - для зоны фитали. Вклад синезеленых водорослей в формирование численности фитопланктона изменялся от 55% в мае до 97% в сентябре в пелагической зоне. В зоне фитали в доля синезеленых водорослей в около 50%, а начиная с июня синезеленые водоросли полностью определяли суммарные значения численности: их доля была выше 90%.

Среднесезонная биомасса фитопланктона за указанный период исследований в открытой пелагической зоне составила 26,33 мг/л. В зоне фитали она была несколько ниже и составляла 34,81 мг/л. Кривая сезонной динамики биомассы фитопланктона в пелагической зоне носила одновершенных характер, с максимумом в июле (65,79 мг/л). В зоне фитали в динамике биомассы отмечалось 2 пика: в мае (76,22 мг/л) и в июле (90,66 мг/л). И в пелагической зоне, и в зоне фитали значения биомассы были связаны с вегетацией динофитовых водорослей (от 44% до 75% от суммарных показателей). Их клетки значительно крупнее клеток синезеленых водорослей, поэтому уже при относи-

тельно невысокой численности именно динофитовые водоросли играют наибольшую роль в формировании показателей фитопланктона. Кроме того, в начале лета в открытой пелагической зоне в формирование биомассы значительный вклад вносили зеленые водоросли, составляя до 68% от ее суммарных значений. В зоне фитали было заметно участие диатомовых водорослей, доля которых от общей биомассы составляла около 33%.

Средние индексы видового разнообразия Шеннона в зоне фитали были достаточно высоки и составляли 3,50±0,48 бит/экз. и 3,01±0,69 бит/экз. по численности и биомассе соответственно, характеризуя альгоценоз зоны как полидоминантный. Средние индексы Шеннона в пелагической зоне были ниже, чем в зоне фитали и составляли 2,79±0,56 бит/экз. по численности и 2,87±0,28 бит/экз. по биомассе. Вероятно, это было вызвано более жестким доминированием синезеленых водорослей по численности, а динофитовых водорослей по биомассе в открытой пелагической зоне водоема.

Средневегетационные индексы сапробности позволяют охарактеризовать данный водоем как ß-мезосапробный (1,69±0,39 для пелагиали; и 1,56±0,13 для фитали) умеренно загрязненный с III классом качества вод.

Список литературы

Водоросли, вызывающие "цветение" водоемов северо-запада России. М., 2006. 367 с.

Деревенская О.Ю., Мингазова Н.М., Набеева Э.Г., Палагушкина О.В., Павлова Л.Р., Бариева Ф.Ф. Экологическое состояние озер системы кабан г. казани и концепция их восстановления // Экологические системы и приборы. 2012. N° 9. С. 20-25.

Китаев С.П. Экологические основы биопродуктивности озер разных природных зон. М.: Мир, 1989. 207 с.

Кривина Е.С. Таксономическая структура фитопланктона техногенного водоема (на примере оз. Отстойник, г. Тольятти, Самарская область) // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2016. Т. 25, № 2. С. 161-171.

Кривина Е.С., Тарасова Н.Г. Трансформация альгофлоры техногенных озер (на примере г. Тольятти) // Вода и экология: проблемы и решения. 2017. № 3 (71). С. 13-34.

Материалы оценки воздействия на окружающую среду при реализации намечаемой деятельности: строительство очистных сооружений смешанного потока сточных вод предприятий Северного промузла (СПУ) г. Тольятти в районе регулирующей емкости / под редакцией Пименова А.А. Самара: СамГТУ, 2012. 10 с.

Методика изучения биоценозов внутренних водоемов. М.: 1975. 240 с.

Мингазова Н.М., Деревенская О.Ю., Палагушкина О.В., Павлова Л.Р., Набеева Э.Г., Галеева А.И., Шигапов И.С., Зарипова Н.Р., Замалетдинов Р.И., Мингалиев Р.Р Инвентаризация и экологиче-

ская паспортизация водных объектов как способ сохранения и оптимизации их состояния // Астра-ханск. вестн. экологич. образования. 2014. № 2 (28). С. 37-43.

Мухортова О.В., Быкова С.В., Жариков В.В., Тарасова Н.Г., Унковская Е.Н. Сравнительная характеристика планктонных сообществ, формирующихся в озерах различного типа (на примере водоемов Волжско-Камского заповедника) // XIV школа-конф. молодых ученых «Биология внутренних вод». Тез. докл. Международ. школы-конф. для молодых ученых. Борок, 2010. С. 35-36.

Номоконова В.И., Выхристюк Л.А., Тарасова Н.Г. Трофический статус Васильевских озёр в окрестностях г. Тольятти // Изв. Самар. НЦ РАН. 2001. Т. 3, № 2. С. 274-283.

Огуречника М.А., Пименов А.А. Об использовании активных илов для очистки сточных вод. Самара: СамГТУ. 2015. 94 с.

Протисты и бактерии озер Самарской области / Под ред. д.б.н. В.В. Жарикова. Тольятти: Кассандра, 2009. 240 с.

Спиридонов С.Н. Особенности функционирования антропогенно трансформированных экосистем. М., 2009. 284 с.

Тарасова Н.Г. Фитопланктон Верхнего пруда Ботанического сада: таксономический состав и эколого-географическая характеристика // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2007. Т. 16, № 1-2 (19-20). С. 156-166.

Чертопруд М.В. Разнообразие водных систем: уч. пос. М.: Изд. МГУ, 2007. 64 с.