Состав и структура зообентоса разнотипных озер степной и лесостепной зоны Алтайского края и факторы его формирования часть 1 общие сведения

Библиографический список

1. Линник, П.Н. Гумусовые вещества природных вод и их значение для водных экосистем / П.Н. Линник, Т.А. Васильчук, РП. Линник // Гидробиол. журн. - 2004. - Т. 40. - № 1.

2. Изучение органических веществ поверхностных вод и их взаимодействия с ионами металлов / Г.М. Варшал, И.Я. Кощеева, И.С. Сироткина [и др.] // Геохимия. - 1979. - № 4.

3. Singer, P.S. Influence of dissolved organics on the distribution, transport and fate of heavy metals in aquatic systems / P.S. Singer // Fate Pollutants Air and Water Environ. Symp. - 165th . NAT. Amer. Chem. Soc. Meet. - Philadelphia, 1997. - P. 155-182.

4. Фомин, Г.С. Вода. Контроль химической, бактериологической и радиационной безопасности по международным стандартам: энциклопедический справочник / Г.С. Фомин. - 2-е изд. - М.: Протектор, 1995.

5. ПНД Ф 14.1:2.100-97. Методика выполнения измерений химического потребления кислорода в пробах природных и очищенных сточных вод титриметрическим методом.

6. Методы исследования органического вещества в океане / Е.А. Романкевич.- М.: Наука, 1980.

7. ПНД Ф 14.1:2:4.139-98. Методика выполнения измерений массовой концентрации железа, кобальта, марганца, меди, никеля, серебра, хрома и цинка в пробах питьевых, природных и сточных вод методом атомно-абсорбционной спектрометрии.

8. Vasiliev, O.F. Suspended sediment and associated mercury transport - the case study on the Katun River / O.F. Vasiliev, T.S. Papina, Sh.R.

Pozdnjakov // Proc. 4 Int. Symp. on river sedimentation, Beijing. - China, IRTCES, 1990. - Р 155-162.

9. Белоконь, В.Н. Содержание тяжелых металлов, органических веществ и соединений биогенных элементов в донных отложениях Дуная / В.Н. Белоконь, Я. И. Басс // Водные ресурсы. - 1993. - Т. 20. - № 4.

10. Horowitz, A.J. A primer on trace metal-sediment chemistry / A.J. Horowitz // Alexandria: U.S. Geological Survey water-supply paper 2277, 1985. - 67 p.

11. Steell, K.F. Trace metal relationships in bottom sediments of freshwater stream the Buffalo River, Arkansas / K.F. Steell, G.H. Wagner // J. Sediment Petrol. - 1975. - V. 45. - № 1. - P. 310-319.

12. Геохимическое поведение серы в донных осадках Тихого океана / Э.А. Остроумов, И.И. Волков // Химические процессы в морских

водах и осадках. - М.: Наука, 1967. - Т. 83.

13. Вышемирский, В.С. Органическое вещество в Мировом океане / В.С. Вышемирский. - Новосибирск: НГУ, 1986.

14. Sutherland, R.A. Bed sediment-associated trace metals in an urban stream Oahu, Hawaii // R.A. Sutherland / Environmantal geology. -2000. - V.39. - № 6. - P. 611-627.

15. Emerson, S. The behavior of trace metals in marine anoxic waters: Solubility at the oxygen-hydrogen sulfide interface // S. Emerson,

L. Jacobs, B. Tebo / Trace Metals in Seawater. - New York: Plenum Press. - 1983. - P. 579-608.

16. Salomons, W. Biogeodynamics of pollutants in soils and sediments // W. Salomons, Stigliani (Eds). - Springer-Verlag, Berlin, 1995. - 353 p.

17. Мур, Дж.В. Тяжелые металлы в природных водах / Дж.В. Мур, С. Рамамурти. - М.: Мир, 1987.

Статья поступила в редакцию 12.03.09

УДК 556.11

Д.М. Безматерных, канд. биол. наук, доц., уч. секр. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, О.Н. Жукова, аспирант ИВЭП СО РАН, г. Барнаул,

Л.А. Долматова, канд. хим. наук, н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул

СОСТАВ И СТРУКТУРА ЗООБЕНТОСА РАЗНОТИПНЫХ ОЗЕР СТЕННОЙ И ЛЕСОСТЕННОЙ ЗОНЫ АЛТАЙСКОГО КРАЯ И ФАКТОРЫ ЕГО ФОРМИРОВАНИЯ. ЧАСТЬ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В первом сообщении приводятся данные об основных гидрохимических характеристиках, составе и структуре зообентоса восьми разнотипных озер степной и лесостепной зоны Алтайского края. Во втором сообщении будет представлен анализ влияния основных абиотических факторов на формирования зообентоса этих озер.

Ключевые слова: зообентос, гидрохимия, Алтайский край,

С самого зарождения науки озера находились в центре внимания ученых, что связано с их привлекательностью для людей как источника продовольствия и воды. Однако комплексное изучение озерных экосистем с учетом взаимодействия абиотических и биотических факторов их формирования началось чуть более 100 лет назад. Все же до сих пор идет выявление основных типов водных объектов и особенностей их функционирования, что приближает нас к лучшему пониманию экологии озер [1]. Необходимой основой рационального использования минерализованных вод становится всестороннее изучение их биоты в условиях меняющейся солености и установление границ устойчивости организмов, сообществ и экосистем [2].

Зообентос озер степной и лесостепной зон Алтайского края изучали в 1920-1930 гг. и 1967-1969 гг. [3]. В условиях

Кулунда, Касмала.

меняющихся гидрологических условий и антропогенного воздействия состав и структура сообществ озер этого региона могли значительно измениться.

Материалы и методы

Исследования водных экосистем степной части Алтайского края были проведены в июле-сентябре 2008 г. Исследованные объекты можно разделить на две группы. Первая группа

- озера внутреннего стока Кулундинской низменности: Кулун-динское (Благовещенский р-н), Пресное, (Волчихинский р-н), озеро без названия в 1 км. от оз. Соленое (Михайловский р-н). Вторая - озера Касмалинской системы: Угловое (Волчихинский р-н), Горькое (Романовский р-н), Большое Островное (Ма-монтовский р-н), Ледорезное (Мамонтовский р-н), Мельничное (Ребрихинский р-н).

Отобрано и проанализировано 68 гидрохимических проб и 34 зообентоса. Использованы общепринятые полевые и лабораторные методы [4;5].

Результаты

Минерализация исследованных озер колебалась от 359387 мг/дм3 до 122,2-140,6 г/дм3 (табл. 1). По степени минерализации (по классификации О.П. Оксиюк с соавт. [6]) воды исследованных озер распределялись от гипогалинных пресных вод (оз. Ледорезное) до ультрагалинных соленых вод (оз. без названия, оз. Кулундинское).

По классификации О.А. Алекина [7] воды большинства озер (кроме оз. Горькое и оз. Кулундинское) относятся к гидрокарбонатному классу группы натрия I типа, т. е. это содовые озера. Полигалинное озеро без названия и ультрагалинное Пресное относятся к Михайловской группе содовых озер Ку-лундинской степи [8]. Другие озера (Ледорезное, Мельничное, Б. Островное, Угловое) относятся к бассейну р. Касмалы, так как расположены вдоль Касмалинской древней долины [9].

Мезогалинное оз. Горькое также относится к Касмалинс-кой озерной системе, но тип вод в этом озере неоднороден и изменяется от менее минерализованных (12000 мг/дм3) хло-ридных вод группы натрия I типа до более минерализованных (16141 мг/дм3) смешанных сульфатно-хлоридных вод группы натрия I типа.

Воды ультрагалинного Кулундинского озера относятся к классу хлоридных вод группы натрия II типа.

Активная реакция среды в исследованных озерах изменялась от слабо (7,8) до сильно щелочной (10,1). Окислительновосстановительный потенциал был положительным, что свидетельствует об окислительных условиях в воде этих озер и изменялся в интервале 88-205 мВ. Удельная электропроводность менялась от 378-425 мкСм/см в пресном Ледорезном озере до 107-134 мСм/см в соленом озере Кулундинском. Концентрация растворенного кислорода удовлетворяла ПДКВР и составляла 6,73-11,10 мг/дм3. БПК5 варьировала от 1,17 до

Химический состав вод озер

6,06 мг О2/дм3. Перманганатная окисляемость (ПО) составляла от 14,1 мгО/дм3 в пресном Ледорезном озере до 66,3 мгО/дм3 в солоноватых водах оз. Горького.

В 2008 г. в исследуемых озерах выявлено 38 видов зоо-бентонтов из 4 классов: Hirudinea, Gastropoda, Crustacea, Insecta (табл. 2). Из них: пиявок 3 вида, брюхоногих моллюсков 3, ракообразных 1 и насекомых 31 вид. Среди насекомых наибольшим видовым разнообразием отличались двукрылые (17 видов, из которых 10 видов хирономид), также из насекомых встречались жуки, поденки, ручейники, стрекозы, бабочки и клопы.

По численности и биомассе наибольшее значение имели семейства: Chironomidae, Ceratopogonidae. Из них доминировали виды-детритофаги Chironomus gr. plumosus, Cricotopus gr. silvestris и Ceratopogon sp. Среди других таксонов основную массу составляли фитофильные виды стрекоз, поденок и клопов. Из стрекоз чаще встречалась Epitecha bimaculata, из клопов - Notonecta glauca и Ilyoconis cimicoides, из поденок -Caenis sp.

В озерах Кулундинской низменности было выявлено 7 видов зообентоса, относящихся к классу насекомых. Из них 6 видов из отряда двукрылых, и 1 вид из отряда жуков. В оз. Кулундинском выявлено 3 вида зообентоса из отряда двукрылых, здесь отмечены Scathophagidae gen., Scatella sp., Cеratopogon sp. Ранее в оз. Кулундинском были отмечены только хирономиды п/сем. Orthocladiinae (Eukiefferiella gr. longicalcar, Orthocladius gr. olivaceus). Зообентос прочих обследованных озер отличался однообразием, донные беспозвоночные были представлены 2 видами: Ephydra sp. и Cеratopogon sp. В нижнем слое воды над грунтом в оз. без названия (Михайловский р-н) отмечены массовые скопления личинок мух-береговушек (Ephydridae), их численность достигала 9200 экз./м2, а биомасса - 385 г/м2.

В озерах Касмалинской системы выявлено 34 вида зообентоса из 4 классов, наибольшее число видов приходится на долю насекомых (27 видов). Биомасса колебалась в разных

Таблица 1

й системы и Кулундинской низменности

Показатель Озе ра

Ледорезное Мельничное Большое. Островное Угловое Г орькое Пресное Без названия Кулундинское

О н 14,4-20,1 13,5-21,0 11,1-20,1 15,8-23,9 16,6-20,2 26,7-29,7 20,1-25,6 15,4-28,0

рн 7,80-9,20 8,70-9,45 8,65-9,20 8,15-9,25 8,25-9,35 10,1-10,2 9,90-10,1 8,3-8,83

Eh, мВ 160-182 88-147 99-121 143-161 142-152 118-123 108-128 131-205

X, мСм/см 0,378-0,425 0,792-0,829 1,04-1,27 3,56-3,71 18,9-19,1 23,2-24,0 55,3-57,2 107-134

О2, мг/дм3 9,00-10,30 8,49-8,90 8,68-9,32 8,78-9,32 10,70-11,10 9,46 6,73-9,43

БПК5, мгО/дм3 1,17-1,77 1,41-1,53 1,40-3,66 3,77-4,07 1,89-6,06

ПО, мгО/дм3 14,1-16,5 31,5-33,1 30,4-30,7 56,6-63,0 64,7-66,3

СО3-2 ,мг//дм3 7,13 6,84-20,8 6,84-20,8 77,2-83,2 14,3-238 2910-3085 8148-9603 186-198

НСО3-, мг/дм3 250-268 445-469 485-512 1582-1747 3123-3389 11720-11980 41669-43623 1302-1432

Cl-, мг/дм3 2,48-2,95 13,5-21,3 54,0-70,9 219-291 2588-2978 1241-1396 2998-3154 51801-63278

SO42-, мг/дм3 5,80-19,0 34,0-63,0 117-146 126-274 2120-4240 320-640 2833-3533 20200-24400

жесткость, ОЖ 1,65-1,74 3,61-4,08 5,00-5,34 4,94-5,46 17,6-18,7 5,67-5,77 5,07-5,33 426-458

Са+2, мг/дм3 10,6-16,5 16,2-19,1 15,2-17,0 5,05-17,0 9,09-10,3 102 71,2 81,3-102

Mg+2, мг/дм3 10,0-14,4 33,8-39,9 51,0-55,8 55,4-60,1 209-221 7,24-8,49 18,5-21,6 5125-5518

? Na++K+, мг/дм3 68,3-79,1 124-155 175-217 807-945 3794-5341 8307-8488 27360-29568 39129-46976

? и, мг/дм3 359-387 700-757 912-1017 2948-3294 12000-16141 24920- 25379 83151- 89283 122172- 140611

Соленость по Оксиюк и др., 1993 а —гипога-линные пресные воды ß —олигога-линные пресные воды а -Оли-гогалинные пресные воды ß-мезогалин-ные солоноватые воды а-мезога- линные солоноватые воды полигалин-ные соленые воды ультрагалин-ные соленые воды ультрагалин-ные соленые воды

Классификация по Алекину, 1953 Na 2 Ci 0,4 гл Na 4 Ci 0,7 — ГЛ Na 4 Ci 0,8 гл Na 5 С I 0,9 — ГЛ Na 5 Ci 1,0 гл Na 5 С I 3,0 — ГЛ Na 5 Ci 3,3 r-y\ Na 19 Cl I 12,0 — о/~Ч Na 18 SCli 16,1 Na 6 Ci 25,0 — Na 6 Ci 25,4 гл Na 5 Ci 83,2 -ГЛ Na 5 Ci 89,3 глл Na 440 CIii 122,2 — /-Ч1 Na 426 CIii 140,6

Таблица 2

Таксономический состав зообентоса озер Касмалинской системы и Кулундинской низменности

Таксон u о м о я я ч я ¡? & н о оз. Пресное оз. без назваия оз. Угловое оз. Горькое оз. Большое Островное е о н з е а о ч е Ч з. о е о н V е я Л п е S з. о

Класс Hirudinea

Glossiphonia companula Johnson +

Erpobdella nigricollis Brandes + +

E. octocullata L. +

Класс Gastropoda

Lymnea auricularia L. + +

L. palustris Mueller + +

L. stagnalis L. + + +

Класс Crustacea

Отряд Amphipoda

Сем. Gammaridae

Gammarus lacustris Sars. +

Класс Insecta

Отряд Odonata

Сем. Coenagrionidae

Coenagrion armatum Charpentier +

Сем. Cordulidae

Epitheca bimaculata Charpentier +

Сем. Platycnemididae

Platycnemis pennipes Pallas + +

Отряд Ephemeroptera

Сем. Caenidae

Caenis miliaria Thernova +

Отряд Heteroptera

Сем. Corixidae

Cymatia rogenchoseri Fieber +

Hesperocorixa linnaei Fieber +

Sigara falleni Fieber +

Сем. Naucoridae

Ilyocoris cimicoides L. +

Сем. Notonectidae

Notonecta glauca L. +

Отряд Coleoptera

Сем. Chrysomelidae

Donacia sp. + +

Сем. Dytiscidae

Acillus sulcatus L. + +

Hygrotus sp. +

Отряд Lepidoptera

Сем. Pyraustidae

Parapoynx stratiotata L. +

Отряд Trichoptera

Сем. Polycentropodidae

Cyrnus sp. +

Отряд Diptera

Сем.Ceratopogonidae

Ceratopogon sp. + + + + + + +

Culicoides (Monoculicoides) stigma Meig. +

Сем. Chironomidae

Chironomus gr. plumosus L. +

Ch. sp. + +

Cricotopus gr. silvestris + +

Cr. gr. tibialis + +

Dicrotendipes nervosus Staeger + +

Glyptotendipes barbipes Staeger + + +

Paracladius sp. +

Polypedilum (Tripodura) scalaenum Scalaenum + +

Psectroclalius nevalis Akhrorov +

Tanytarsus mendax Kieffer +

Сем. Ephydridae

Scatella sp. + + +

Сем. Limoniidae

Helius longirostris Meig. + +

Сем. Psychodidae

Clytocerus crispus Vailant +

Сем. Scathophagidae

Scathophagidae indent. +

Сем. Syrphidae

Eristalis sp. +

Всего видов 3 5 3 11 13 4 7 15

озерах от 1,28 до 11,44 г/м2, численность от 350 до 1505 экз./м2. Максимальные значения численности (3153 экз./м2) и биомассы (11,44 г/м2) отмечены для оз. Углового и оз. Мельничного (2002 экз./м2, 10,1 г/м2). Минимальные значения численности (350 экз./м2) и биомассы (1,85 г/м2) отмечены для оз. Большого Островного.

Максимальное разнообразие зоо-бентонтов отмечено в олигогалинных озерах, а минимальное в уэгалинных (табл. 3). Максимальные значения биомассы (до 10,1 г/м2) как правило характерны для озер южной лесостепной подзоны, что соответствует альфа-мезотроф-ному - альфа-эвтрофному уровню развития зообентоса по шкале трофности

В.П. Китаева [10]. Колебания биомассы зообентоса в зоне умерено засушливой степи были в диапазоне от 1,85 до 11,44 г/м2, что соответствует бета-мезотрофно-му - альфа-эвтрофному уровню развития. Минимальные значения биомассы зообентоса озер отмечены в сухой степи

- 1,28 г/м2, что характерно для бета-оли-готрофного уровня и по всей вероятности является следствием угнетающего действия высокого уровня минерализации. Ранее такая же тенденция была выявлена на значительном градиенте минерализации озер Барабинской низменности [11].

Выводы

1. Минерализация воды исследованных озер изменяется от 359-387 мг/ дм3 до 122,2-140,6 г/дм3. По степени минерализации воды исследованных озер распределяются от гипогалинных пресных вод (оз. Ледорезное) до ультрага-линных соленых вод (оз. без названия, оз. Кулундинское).

2. По классификации О.А. Алеки-на воды большинства озер (кроме оз. Горькое и оз. Кулундинское) относятся к гидрокарбонатному классу группы натрия I типа.

3. В озерах внутреннего стока Ку-лундинской низменности и Касмалинс-кой озерной системы обнаружено 38 видов зообентонтов из 4 классов: Hirudinae, Gastropoda, Crustacea, Insecta. Наибольшее число видов приходится на долю насекомых - 31 видов, далее по числу видов следуют: пиявки - 3 вида, брюхоногие моллюски - 3, ракообразные - 1.

4. Изученные водоемы характеризовались невысоким количеством зообентоса. Минимальные значения численности и биомассы в летний период характерны для оз. Кулундинского (357,5 экз./м2, 1,28 г/м2). Максимальные значения отмечены для оз. Углового (3153 экз./м2, 11,44 г/м2) и оз. Мельничного (2002 экз./м2, 10,1 г/м2).

Таблица 3 Работа выполнена при поддержке

Средняя биомасса, уровень трофности, доминирующие таксоны зообентоса гранта РФФИ № 08-05-98019-р_

и минерализация воды озер Касмалинской системы и Кулундинской низменности сибирьа.

Библиографический список

1. The lakes handbook. V. 1. Limnology and limnetic ecology / Ed. by PE. O'Sullivan and

C. S. Reynolds. - Blackwell Publishing, 2004. - 699 p.

2. Биология солоноватых и гипергалинных вод / Под ред. Н.В. Аладина и В.В. Хлебовича. - Л., 1989. - 142 с. (Тр. Зоол. ин-та АН СССР т. 196).

3. Благовидова, Л.А. Влияние факторов среды на зообентос озер юга Западной Сибири / Л.А. Благовидова // Гидробиологический журнал - 1973. - Т. 9, № 1.

4. Руководство по гидрохимическому анализу поверхностных вод суши / Под ред. А.Д. Семенова. - Л.: Гидрометео-издат, 1977.

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

6. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод / О.П. Оксиюк, В.Н. Жукинский, П.Н. Брагинский [и др.] // Гидробиол. журн. -1993. - Т. 29, № 4.

7. Алекин, О. А. Основы гидрохимии / О. А. Алекин. - Л.: Гидрометеоиздат, 1953.

8. Посохов, Е.В. Ионный состав природных вод. Генезис и эволюция / Е.В. Посохов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985.

9. Никольская, Ю.П. Процессы солеобразования в озерах и водах Кулундинской степи / Ю.П. Никольская. - Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1961.

10. Китаев, С.П. О соотношении некоторых трофических уровней и «шкалах трофности» озер разных природных зон / С.П. Китаев // V съезд Всерос. гидроб. об-ва, ч. 2. - Куйбышев, 1986.

11. Безматерных, Д.М. Уровень минерализации воды как фактор формирования зообентоса озер Барабинско-Кулундинской лимно биологической области / Д.М. Безматерных // Мир науки, культуры, образования. - 2007. - № 4 (7).

Статья поступила в редакцию 12.03.09

Озера Минера- лизация, г/л Числен- ность, экз./м2 Био- масса, г/м2 Уровень трофности по С.П. Китаеву [10] Количество видов Доминирующие таксоны

Сухая степь

Кулун- динское 122,17- 125,54 357,5 1,28 Бета- олиготрофный 3 Scathophagidae Ephydridae Cеratopogonidae

Пресное 24,92- 25,37 1215,5 2,42 Бета- олиготрофный 5 Ephydridae Cеratopogonidae Chironomidae

Без названия 83,15- 89,28 3503,5 5,11 Альфа- мезотрофный 3 Ephydridae Cеratopogonidae

Умерено засушливая степь

Г орькое 15,4-16,14 1143,6 6,8 Бета- мезотрофный 13 Heteroptera Cеratopogonidae Chironomidae

Угловое 3,23-3,29 3153 11,44 Альфа- эвтрофный 11 Chironomidae Cеratopogonidae Hirudinea

Большое Остров- ное 10,07- 10,17 350 1,85 Бета- олиготрофный 4 Chironomidae

Южная лесостепь

Ледорез- ное 0,384- 0,387 428,7 4,2 Альфа- мезотрофный 7 Chironomidae

Мель- ничное 0,557- 0,748 2002 10,1 Альфа- эвтрофный 15 Chironomidae Odonata Ephemeropthera Thrichoptera

УДК 528.94

И.Н. Ротанова, канд. географ. наук, доцент, зам. директора по НР ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, В.Г. Ведухина, канд. географ. наук, н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул,

Ю.М. Цимбалей, канд. географ. наук, в.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул

ВОДНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ

Рассмотрены основные принципы и подходы водно-экологического картографирования с использованием геоинформа-ционных технологий. Приведены основные результаты апробации предложенной методики.

Ключевые слова: ГИС-технологии водно-экологическое картографирование, подситемы водно-экологических ГИС.

Исследования проблем качества водных ресурсов включают разработку и применение новых методов комплексного анализа разнородных данных о состоянии природной среды и ее отдельных компонентов, их пространственной и временной ординации, визуализации полученных результатов для принятия управленческих решений. В этом отношении широкие возможности для анализа состояния водных объектов и водосборных бассейнов открываются на основе использования геоинформационных подходов.

Развитие геоинформатики открыло новые возможности для картографического моделирования состояния окружающей среды в целом и в том числе для водно-экологического кар-

тографирования, которое позволяет анализировать и оценивать экологическое состояние водных объектов и способствовать решению вопросов охраны водных ресурсов.

Научная новизна предлагаемых результатов исследований заключается в практической апробации выполненных разработок: создании на основе геоинформационных средств серии картографических произведений водно-экологического содержания на территорию субъекта РФ, отдельные административные районы, бассейны рек, озер, отдельные населенные пункты, некоторые примеры которых приводятся в настоящей статье.