Фитопланктон Нижней Волги и других рек Европы при анторопогенном воздействии

УДК 577.4:577.472

А. Ф. Сокольский, С. С. Евсеева

ФИТОПЛАНКТОН НИЖНЕЙ ВОЛГИ И ДРУГИХ РЕК ЕВРОПЫ ПРИ АНТОРОПОГЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

A. F. Sokolsky, S. S. Evseeva

PHYTOPLANKTON OF THE LOWER VOLGA AND OTHER EUROPEAN RIVERS AT ANTHROPOGENIC IMPACT

Общепринятой единой системы биологического анализа качества вод не существует. Краткий анализ экологической ситуации в бассейне р. Волги и других рек показывает необходимость проведения исследований традиционными лабораторными методами в сочетании с оперативными методами экологического контроля. Требуется новый, комплексный подход к биологическому анализу качества воды. Это необходимо для оценки роли техногенных факторов, в интересах разработки единой системы управления и охраны водных систем и принятия необходимых управленческих решений на региональном уровне. Одним из общепризнанных показателей качества воды и состояния водных экосистем является фитопланктон. Показано, что фитопланктон р. Волги в современных условиях существенно изменил свой естественный природный состав под воздействием антропогенных факторов, наиболее значимым из которых стало зарегулирование речного стока. Отмечается, что изменения структуры фитопланктона характерны и для других рек Европы.

Ключевые слова: фитопланктон, биотестирование, антропогенное воздействие, мониторинг.

There is not any universal system of biological analysis of water quality. A short analysis of the ecological situation in the basin of the river Volga and other rivers shows a necessity to start carrying out a research by means of traditional laboratory methods in the combination with prompt methods of ecological control. Thus, a new complex approach to the biological analysis of water quality is required. It is necessary for an assessment of the role of technogenic factors, and for the development of a unified control system and protection of water systems and acceptance of necessary administrative decisions at the regional level. Phytoplankton is one of the most generally recognized parameters of water quality and state of water eco-systems. It is shown that the phytoplankton of the river Volga in modern conditions has significantly changed its natural composition under the influence of anthropogenic factors. And regulation of the river runoff is the most important. It is marked out that the change of the structure of the phytoplankton is becoming typical for other rivers of Europe.

Key words: phytoplankton, biotesting, anthropogenous impact, monitoring.

В течение последних лет в акватории Волго-Каспия проводилось биотестирование с целью выявить степень влияния загрязнений на функциональное состояние живых организмов. Поскольку физиологические показатели определяются, в частности, уровнем мутагенности, важно определить факторы, влияющие на возникновение и рост мутационного прессинга.

Общепринятой единой системы биологического анализа качества вод рек Европы не существует. Практика показывает, что степень загрязнения лучше оценивается комплексно -как по химическим, так и биологическим показателям. Кроме того, необходимо учитывать общее число видов, среднюю численность и биомассу фитопланктона на исследуемых водотоках.

Таким образом, необходим новый, комплексный подход к биологическому анализу качества воды. В связи с этим предлагаемые новые методы или модификации должны обеспечивать более высокую степень оценки качества воды водоемов. Это требует для каждого региона проведения специальных исследований, включающих определение индикаторных возможностей аборигенных доминирующих видов, например планктонных сообществ. Одним из общепризнанных показателей качества воды и состояния водных экосистем является фитопланктон. Результаты исследования фитопланктона широко интерпретируются как для оценки трофического статуса водоемов и водотоков, так и для индикации загрязнения воды, что обусловлено высокой чувствительностью фитопланктонных сообществ к изменению физико-химических свойств воды и быстрому их отклику, благодаря чрезвычайно высокой частоте поколений фитопланкте-ров, являющейся фундаментальным свойством их популяций.

Рассматривая водоросли как показатель экологического состояния водотоков, следует учитывать некоторые принципиальные особенности. Так, наличие фактора течения способствует тому, что в фитопланктоне реки присутствуют в заметном количестве типичные виды водорослей, хотя, конечно же, во всех случаях основную массу фитопланктона составляют истинно планктонные виды из отделов синезеленых и зеленых. При оценке экологического состояния водоема по составу водорослей необходимо учитывать и то, что по течению реки состав планктонных видов изменяется не только под воздействием факторов, действующих непосредственно на данном участке реки, но и ряда других, а именно факторов, присутствовавших на участках реки, которые расположены выше по течению, и факторов, имеющих место в заводях и протоках, из которых фитопланктеры выносятся течением на тот или иной участок реки.

В фитопланктоне р. Волги, как и в фитопланктоне подавляющего большинства рек, ведущая роль принадлежит диатомовым водорослям.

Фитопланктон р. Волги в современных условиях существенно изменил свой естественный природный состав под воздействием мощных антропогенных факторов; наиболее значимым из них стало зарегулирование речного стока. Каскад волжских водохранилищ преобразил фитопланктон в Волге до ее дельты включительно. По своей природе экосистемы водохранилищ отличаются пониженной устойчивостью к антропогенному воздействию. Наряду с продолжающимися естественными процессами формирования зрелого биоценоза водохранилищ это создает предпосылки к весьма значительным многолетним изменениям гидробиологических характеристик дельты р. Волги [1, 2].

Создание водохранилищ приводит к изменению всего гидрологического режима реки и, как следствие, к эвтрофированию и структурным изменениям в фитопланктонном сообществе. Поэтому вполне оправдано, что очень многие альгологи направили свои усилия на исследование развития планктонных водорослей в водохранилищах и трансформации всего фитопланктонного сообщества зарегулированных рек. Эти работы показали, что комплекс гидрологических процессов во всех водохранилищах, как и в водохранилищах р. Волги, существенно отличается от количества гидрологических процессов естественных водотоков и водоемов. Гидрологический режим водохранилищ отличается от гидрологического режима озер и рек. Эти различия обнаруживаются в динамике вод, в морфометрии, в формировании и характере донных отложений, температурном режиме, структуре водных масс и, как следствие всего этого, в особенностях формирования биологической системы, и в частности - в формировании фитопланктонного сообщества. Каждое отдельное направление мониторинга ориентируется на наблюдение и оценку состояния отдельных компонентов окружающей среды и природных ресурсов. Получаемая в результате информация помогает обосновать принятие управленческих решений, однако, в силу ряда объективных причин, она подчас оказывается недостаточной, а сами решения - неадекватными степени экологической опасности.

Перестройка речного комплекса фитопланктонного сообщества на зарегулированном участке проявляется прежде всего в изменении соотношения основных групп водорослей и в уменьшении видового разнообразия [1-4]. С точки зрения экологического благополучия реки особенно значимо то, что на зарегулированных участках интенсивно развиваются синезеленые водоросли, тогда как до зарегулирования диатомовые и хлорококковые водоросли были здесь ведущими группами. Особенно сильно проявляется роль синезеленых водорослей при летнем «цветении» воды в водохранилищах. Например, при зарегулировании р. Дона на фоне заметного уменьшения видового разнообразия биомасса синезеленых увеличилась с 1 % до 79 %, а численность - с 25 до 90 %, В водохранилищах Волжского каскада отмечено сильное летнее «цветение» синезеленых, тогда как до зарегулирования участки Верхней Волги были бедны синезелеными, на Средней Волге отмечалось слабое «цветение» синезеленых, а в Нижней Волге синезеленые встречались в небольшом количестве, не достигая «цветения» [1-6].

Все это позволяет говорить о распространении процесса антропогенного эвтрофирования за пределы лимнических водных объектов в речную сеть.

Еще в 70-е гг. XX в. была определена сущность антропогенного эвтрофирования как нарушение лимнической экосистемы, возникающее и развивающееся в результате увеличения уровня первичной продукции вследствие антропогенного обогащения биогенами [1, 2, 4, 7, 8]. На начальных этапах этого процесса продукция превышает деструкцию, позднее обнаруживает-

ся преобладание деструкции над продукцией. Нарушается положительная корреляция между скоростью фотосинтеза и биомассой. В водохранилищах Волжского каскада на начальных этапах их существования наблюдалось особенно интенсивное развитие синезеленых - при летнем «цветении» водохранилищ. На последующих этапах интенсивность «цветения» синезеленых стала уменьшаться, но эта тенденция часто нарушается весьма значительными годовыми колебаниями, что вообще характерно не только для волжских водохранилищ [6].

Каждый водоток, наряду с общими чертами развития, имеет свои специфические, накладывающие отпечаток на общие закономерности в формировании фитопланктона. В условиях антропогенного воздействия на водотоки и их водосборы большинство равнинных рек меняет свой естественный природный облик. Наиболее важными факторами антропогенного влияния являются зарегулирование речного стока и увеличение поступления биогенов в речное русло с хозяйственными стоками. Изменение физико-химических свойств зарегулированных участков рек прежде всего сказывается на структуре фитопланктонных сообществ. Перестройка речного комплекса фитопланктона на зарегулированном участке в большинстве случаев заключается в уменьшении видового разнообразия и в изменении соотношения основных групп водорослей.

В ряде работ, посвященных трансформации фитопланктона водохранилищ в русле реки, было показано, что в реки после водохранилищ поступают как воды с незначительным содержанием фитопланктона, так и воды, содержащие фитопланктон в значительном количестве. В речном русле происходит его переработка путем осаждения и отмирания лимнических видов водорослей [5, 6].

Сравнительные исследования структурных характеристик фитопланктонных сообществ водоемов и водотоков, эвтрофируемых в последние годы, показали, что происходит рост численности и биомассы фитопланктона, уменьшается видовое разнообразие, усиливается роль отдельных видов показателей эвтрофирования, например синезеленых и центрических диатомовых.

Особенно ярко признаки усиления эвтрофирования проявляются на структуре фитопланктонных сообществ речных систем южных регионов. Так в 80-е гг. в речной системе Дуная происходило увеличение интенсивности цветения в 5-10 раз по сравнению с 1957-1965 гг. В фитопланктоне отмечено усиление развития центрических диатомовых рода 81ерЬапо&8си8 - показателей эвтрофирования и сапробной степени загрязнения водотока. До 1987 г. наиболее распространенными в Дунае были комплексы родов Сус1о1е11а и Ме1о81га, между тем на венгерском участке Дуная 81ерЬапо&8сш Ьап^сЬи доминировал, составляя 92 % общей численности фитопланктона. С 1967 г. 81. Ьап^сЬп стал массовой формой и на советском участке Дуная. На основании сравнения материалов, которые относятся к Среднему Дунаю и Нижнему Рейну, было установлено, что фитопланктон этих рек имеет большое сходство. Эвтрофирование этих участков рек бусловлено интенсивным развитием и доминированием вида 81. Ьап^сЬи [8].

Усиление степени эвтрофирования речных экосистем и изменение вследствие этого структуры фитопланктона характерно и для рек южных регионов Европы. Как показывают исследования, данный процесс прослеживается в речной системе Дона, Северного Донца и его притоков, а также малых рек Украины и Молдавии. Данный процесс наблюдается в реках средней полосы в Белоруссии и на Урале, а также в речной системе р. Волги [4, 5].

Заключение

Краткий анализ экологической ситуации в бассейне р. Волги и других рек показывает необходимость исследований традиционными лабораторными методами в сочетании с оперативными методами экологического контроля с целью осуществления мониторинга акватории р. Волги на всем ее протяжении. Это необходимо для оценки роли техногенных факторов, в интересах разработки единой системы управления и охраны водных систем и принятия необходимых управленческих решений на региональном уровне.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дзюбан Н. А. Волга-1. Проблемы и рациональное использование биологических ресурсов. - Куйбышев: книжн. изд-во, 1999. - 173 с.

2. Дубинин Н. П. Генетические последствия загрязнения окружающей среды в популяции человека // Информационное обеспечение генетического мониторинга. Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье населения. - Ереван, 1989. - С. 58-82.

3. Ханжин Б. М., Ханжина Т. Ф. История разрушения и уничтожения биологических ресурсов Вол-го-Каспийского бассейна - Шаги на пути человеческой гибели. - Элиста: Джангар, 2003. - 62 с.

4. Волошко Л. Н. Динамика фитопланктона в Нижней Волге и основных протоках ее дельты // Гид-робиол. журнал. - 1972. - Т. 8, № 3. - С. 28-84.

5. Волошко Л. Н. Фитопланктон Нижней Волги и некоторых основных рукавов ее дельты // Гидро-биол. журнал. - 1969. - Т. 5, № 2. - С. 32-38.

6. Волошко Л. Н. Фитопланктон Нижней Волги после создания Волгоградского водохранилища // Тез. докл. I конференции по изучению водоемов бассейна Волги. «Волга-1». - Тольятти, 1968. - С. 72-73.

7. Волошко Л. Н. Фитопланктон реки Волги и основных рукавов ее дельты // 17-я науч. конф. АстрыбВТУЗа: реф. докл. и сообщ. - Астрахань, 1967. - С. 113-115.

8. Галазий Г. И. Об общих основах охраны водоемов от загрязнения // Гидробиол. журнал. - 1982. -Т. 18, № 2. - С. 48-51.

Статья поступила в редакцию 27.06.2011

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Сокольский Аркадий Федорович - Астраханский государственный технический университет; д-р биол. наук, старший научный сотрудник; профессор кафедры «Гидробиология и общая экология»,. a.f.sokolsky@mail.ru.

Sokolsky Arkady Fedorovich - Astrakhan State Technical University; Doctor of Biological Science, Senior Research Worker; Professor of the Department "Hydrobiology and General Ecology"; a.f.sokolsky@mail.ru.

Евсеева София Сергеевна - Астраханский государственный технический университет; соискатель кафедры «Аквакультура и водные биоресурсы»; ruslana2212010@mail.ru.

Evseeva Sofia Sergeevna - Astrakhan State Technical University; Postgraduate Student of the Department "Aquaculture and Water Bioresources"; ruslana2212010@mail.ru.