К вопросу о биоиндекации некоторых водных экосистем дельты реки Волги

УДК 504.4.054

К ВОПРОСУ О БИОИНДЕКАЦИИ НЕКОТОРЫХ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ ДЕЛЬТЫ РЕКИ ВОЛГИ

© Ж.Н. Исеналиева, И.В. Волкова, Н. Нгуен Тхи Тхуи

Ключевые слова: биоиндикация; дельта реки Волги; индикаторные виды; суммарная степень загрязнения; общая трофность.

Рассмотрены биоиндикационные исследования некоторых водных объектов дельты р. Волга. Изучен состав индикаторных видов макрофитных сообществ водных экосистем указанного района исследования согласно методу Р. Пантле и Н. Букка, что позволяет судить об их качественном состоянии. Проведена сравнительная характеристика участка р. Волга, протекающей на территории городской агломерации и заповедных акваторий, что позволяет судить о степени антропогенного влияния на водную среду и скорости самоочищения водных объектов.

В настоящее время мировые системы мониторинга поверхностных вод претерпевают изменения, заключающиеся в дополнении методов химического анализа биологическим контролем, в частности биоиндикаци-онными исследованиями. Примечателен тот факт, что использование лишь аналитических мониторинговых методов оценки качества водных экосистем является недостаточным, т. к. состояние живых организмов и целых сообществ не всегда адекватно отражает уровень загрязнения среды ввиду ряда причин, в т. ч. разных порогов толерантности на различных уровнях организации живого и экологической валентности индивидуумов. Выбор растительных сообществ в качестве индикаторов обусловлен тем, что продуцентам принадлежит основополагающая роль в функционировании биогеоценозов, круговороте материи и энергии в биосфере. Качеству вод Нижней Волги уделено достаточное внимание со стороны специалистов и научных работников [1], однако биоиндикация устьевого участка р. Волга вызывает большой интерес. Биологическая оценка состояния устьевых зон рек в заповедной территории является актуальной, результат которой позволяет узнать экологическое состояние водных экосистем, степень загрязнения воды, пригодность ее для жизнедеятельности гидробионтов, фоновые значения показателей качества воды, скорость процессов самоочищения и многое другое.

Цель настоящей работы заключалась в оценке качества поверхностных вод дельты р. Волги в сравнительном аспекте исследования. В задачи исследования входило изучение уровня сапробности и степени загрязнения водных объектов по видовому составу макрофи-тов-индикаторов.

В качестве стационаров были выбраны: фоновые акватории Дамчикского участка Астраханского заповедника (протоки Лотосная площадка, Быстрая; ерики Анохинский перелаз, Лотосный, Катюшкин, Путаный, Путанный, Бекасенок, Быстренький; култуки Сазаний, Ракушечный, раскаты (около Ракушечного култука), авандельта (около вытечки Бекасенок) и на территории городской агломерации - пробные площадки по основ-

ному руслу р. Волга на участке от с. Растопуловка до пос. Орджоникидзе. В работе использовался метод биоиндикации Р. Пантле и Н. Букка [2]. Исследования проводились в основные фазы водного режима и цветения макрофитов в течение 2012-2013 гг. Результаты исследований сравнивались с системой оценки качества поверхностных вод суши [3].

Р. Волга по основному руслу. Гидробиологические исследования р. Волга (на территории г. Астрахань и ее окрестностях) выявили следующее. В период исследования было обнаружено произрастание хары ломкой Chara fragilis, которая встречалась «часто» (h = = 5), представители рода Нителла Nitella Ag. из класса Харовые водоросли Charophyceae (h = 7), роголистник погруженный Ceratophyllum demersum L. (h = 7), водо-крас обыкновенный Hydrocharis morsus-ranae L. (h = 7). Общая суммарная степень загрязненности равна 3,5, что говорит о «сильном» загрязнении данного водотока. Индекс сапробности равен 3,2, что характеризует водный объект как «а-мезосапробный», по разрядной системе [3] относится к «эвполитрофным» водным объектам.

Ерик Анохинский перелаз. Согласно биоиндика-ционным исследованиям в данном ерике обнаружено «редкое» произрастание нителлопсиса двудомного Nitellopsis obtusa, роголистника погруженного Cerato-phyllum demersum, ряски малой Lemna minor. Макро-фитное сообщество состояло также из представителей таких семейств, как Сальвиниевые Salviniaceae (саль-виния Salvinia natans) и семейства Водокрасовые Hydrocharitaceae (водокрас лягушачий Hydrocharis morsusranae с общим проективным покрытием для каждого вида 70 %. Сальвиния Salvinia natans относится к олитрофным индикаторным видам и произрастает только в олитрофной среде, а водокрас лягушачий Hy-drocharis morsusranae является о-в-индикатором, что говорит о достаточно чистой экосистеме. Общая суммарная степень загрязненности равна 1,7. Уровень общей трофности S = 1,47, что характеризует водоток как «олиготрофный», относится к «крайне слабозагрязнен-ным» водным объектам.

Макрофитное сообщество индикаторных организмов протоки Лотосная площадка представлено роголистником погруженным Ceratophyllum demersum c частотой встречаемости, равной 2. Хотя водоток по степени общей загрязненности относится к слабоза-грязненным, но уровень трофности S = 1,9, что говорит о в-мезосапробной зоне, водоток по разрядной системе относится к «мезоэвтрофному» типу.

В устьевой части ерика Лотосного отмечено «редкое» развитие роголистника погруженного Ceratophyl-lum demersum, ряски малой Lemna minor, многокорен-ника обыкновенного Spirodela polyrhiza. Общая троф-ность S равна 1,95, данная зона ерика относится к в-мезосапробному типу. По основному руслу, кроме вышеуказанных видов, произрастали водокрас лягушачий Hydrocharis morsusranae h =1, кувшинка белая Nym-phaea alba h = 3. Сравнительно с качеством устьевой части уровень общей трофности S ерика Лотосный (основное русло) составил 1,64, что говорит о снижении содержания гидрополлютантов, тем не менее, данная часть водоема также является в-мезосапробной.

Согласно результатам биоиндикационного изучения макрофитных сообществ индикаторных видов в ерике Катюшкин обнаружено массовое развитие роголистника погруженного Ceratophyllum demersum с частотой встречаемости h = 5 и общим проективным покрытием 70 %, что характеризует экосистему как «очень сильно загрязненную». Индикатор в-мезотроф-ной зоны многокоренник обыкновенный Spirodela po-lyrhiza присутствовал редко h = 1. Степень загрязненности равна 2,7, водоем относится к умеренно загрязненным. Уровень трофности в ерике Катюшкин равен 1,92, таким образом, данный водный объект является в-мезосапробным («мезоэвтрофный» разряд качества).

Сазаний култук. По результатам биоиндикацион-ных исследований отмечено массовое развитие хары тернистой Chara aspera h = 3, хары ломкой Chara fragilis h = 4, нителлопсиса двудомного Nitellopsis obtusa h = 3, что свидетельствует о процессах ацидофи-кации в водоеме и говорит об умеренной степени загрязнения экосистемы. В период исследований отмечено массовое развитие в-вида роголистника погруженного Ceratophyllum demersum (h = 7) и редко встречалась ряска малая Lemna minor (h = 1), а также таких в-о-видов как кубышка желтая Nuphar luteum (h = 7), кувшинка белая Nymphaea alba (h = 9). В водной экосистеме култука «редко» встречена сальвиния Salvinia natans с общим проективным покрытием 10 %. Общая суммарная степень загрязненности оценивалась в 2,6, водоем относится к умеренно загрязненным. Уровень общей трофности S = 1,65, поэтому култук Сазаний является в-мезосапробным.

Култук Ракушечный. В водной экосистеме данного култука около тростниковой колки было обнаружено развитие хары ломкой Chara fragilis (h = = 2), рдеста курчавого Potamogeton crispus (h = 1), роголистника погруженного Ceratophyllum demersum (h = 7), ряски малой Lemna minor (h = 3), многокорен-ника обыкновенного Spirodela polyrhiza (h = 1), кубышки желтой Nuphar luteum с частотой встречаемости, равной 1, а также «редко» встречена сальвиния плавающая Salvinia natans. Уровень общей загрязненности равен 2,4, поэтому водоем относится к в-мезо-сапробному типу. Общая трофность S составляет 1,9. Обследование раскатов показало присутствие хары

ломкой Chara fragilis с проективным покрытием 50 %, массовое развитие нитчатых водорослей Cladophora sp. , роголистника погруженного Ceratophyllum demer-sum с частотой встречаемости, равной 7, для каждого вида. Уровень загрязнения раскатов равен 3,1, что относит данный участок водного объекта к а-мезо-сапробному типу, качество водной среды по разрядной системе характеризуется как «политрофное».

Ерик Путанный. Исследования проводились около гнезд бакланов, где обнаружено произрастание ряски малой Lemna minor, кубышки желтой Nuphar luteum, многокоренника обыкновенного Spirodela polyrhiza, водокраса лягушачего Hydrocharis morsusranae с частотой встречаемости h = 1. Общая трофность водоема равна 1,68, ерик относится к в-мезосапробному типу. В устьевой зоне отмечено произрастание нителлопсиса двудомного Nitellopsis obtusa (h = 2), рдеста блестящего Potamogeton lucens (h = 3), роголистника погруженного Ceratophyllum demersum (h = 5). Выявлено массовое развитие сальвинии плавающей Salvinia natans (h = 9) с проективным покрытием 80 %. Хотя присутствие последнего индикаторного вида характерно для олиготрофной зоны, уровень общей трофности высок для данной зоны и составляет пограничное значение 1,5, следовательно, водоем в устьевой части относится к а-олигосапробному типу.

Ерик Бекасенок. По результатам гидробиологического мониторинга в устье ерика Бекасенок было выявлено произрастание таких представителей Семейства Рдестовые Potamogetonaceae, как рдест блестящий Potamogeton lucens с частотой встречаемости h, равной 9, рдест прозеннолистный Potamogeton perfoliatus (h = = 7), рдест курчавый Potamogeton crispus (h = 1), являлись доминирующим растительным сообществом, что говорит о содержании в воде органических загрязнителей. Среди представителей семейства Роголистниковые Ceratophyllaceae в водной экосистеме присутствовал «редко» роголистник погруженный Ceratophyllum de-mersum. В водоеме обнаружено произрастание ряски малой Lemna minor с частотой встречаемости, равной 3, а присутствие представителей семейства Ароидные Araceae говорит об эвтрофировании водоема и о наличии высокого содержания биогенных веществ в воде. В экосистеме данного водного объекта обнаружен «редко» многокоренник обыкновенный Spirodela polyrhiza. Однако в водоеме обнаружено «редкое» произрастание олигосапробного индикаторного вида Сальвинии Salvi-nia natans. Таким образом, уровень общей суммарной степени загрязненности равен 2,75, что характеризует водоем как «умеренно загрязненный». Общая троф-ность равна 1,6, и согласно данному результату водоем относится к в-мезасапробному типу (разряд «мезо-эвтрофный»). Русло данного водоема имеет авандель-товую зону, где наблюдалось произрастание представителей класса Харовые водоросли Charophyceae: хара тернистая Chara aspera (h = 2), хара ломкая Chara fragilis (h = 5), что свидетельствует о начальных стадиях процесса адофикации водоема и загрязнении тяжелыми металлами. Рдест гребенчатый Potamogeton pertinatus и ряска малая Lemna minor встречались «редко», а роголистник погруженный Ceratophyllum demer-sum являлся доминирующим видом с проективным покрытием 60 %. Обнаружено произрастание олиго-трофа сальвинии плавающей Salvinia natans с частотой встречаемости h = 1. Согласно результатам исследова-

ний водоем является «умеренно загрязненным», уровень общей трофности равен 1,85, поэтому авандельта относится к в-мезосапробному типу.

В ерике Быстренький в период исследований было обнаружено произрастание роголистника погруженного Ceratophyllum demersum (h = 1), ряски малой Lemna minor (h = 5). «Редко» встречалась сальвиния Salvinia natans. Присутствие в экосистеме многокоренника обыкновенного Spirodela polyrhiza (h = 5), относящегося к индикаторам в-мезотрофной зоны, говорит об эв-трофикации водоема, присутствии в воде органических загрязнителей и тяжелых металлов. Водоем умеренно загрязненный, общая суммарная степень загрязненности равна 2,2, относится к в-мезосапробному типу водных объектов (разряд «эвтрофный»).

Проток Быстрая. Результаты гидробиологических исследований обнаружили ряд характерных особенностей. В протоке Быстрая было выявлено произрастание нителлопсиса двудомного Nitellopsis obtusa, роголистника погруженного Ceratophyllum demersum L., кувшинки белой Nymphaea alba L. с частотой встречаемости, равной 1 для каждого вида. Данные макрофиты относятся к в-мезасапробным индикаторным видам, а виды семейства Роголистниковые Ceratophyllaceae свидетельствуют о загрязнении водных экосистем тяжелыми металлами. Общая суммарная степень загрязненности для данного водоема составляет 2, водоем относится к «слабо загрязненному» типу. Уровень трофности S равен 1,67, что характеризует указанный проток как в-мезасапробный. Гидрологически проток связан с рукавом Кизань (г. Камызяк), токсикологическая напряженность, по-видимому, связана со стоком из вышерасположенного створа, т. к. максимальные значения гидрополлютантов в многолетней динамике обнаружены в период половодья.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам биоиндикационных исследований можно сделать вывод, что наивысшая степень загрязненности наблюдалась в р. Волга в пределах урбанизированного ландшафта. Произрастание в указанном водном объекте роголистника погруженного Cerato-phyllum demersum L. и нитчатых водорослей свидетельствует о высоком содержании биогенов и органических загрязнителей. Большая часть исследованных водоемов имеет большое разнообразие видов в-мезосапробной зоны, потому являются умеренно загрязненными. Волга относится к а-мезосапробному типу. Остальные исследованные водные объекты преимущественно являются в-мезотрофными. Так, например, общие суммарные степени загрязненности лежат в пределах от 1,7 до З,1, что соответствует степени загрязнения водоемов Дамчикского участка от крайне слабо загрязненного до умеренно загрязненного. Присутствие роголистника погруженного Ceratophyllum de-mersum L., ряски малой Lemna minor, рдеста блестящего Potamogeton lucens и рдеста курчавого Potamogeton crispus свидетельствует об органических загрязнениях (в култуках, вытечках ерика, протоках и авандельтах). Массовое развитие приводит к ацидофикации водоема. Большинство водоемов имеет большое разнообразие разных растительных видов, т. к. они умеренно загрязненные.

Минимальная общая суммарная степень (1,7) отмечена в Анохинском перелазе, т. е. вода является удовлетворительно чистой. Встреченные растения сальвиния плавающая Salvinia natans, водокрас лягушачий Hydrocharis morsusranae относятся к олигосапробам, кубышка желтая Nuphar luteum, кувшинка белая Nym-phaea alba к о-в-сапробам, которые обитают в относительно чистой воде. Однако присутствие видов в-мезосапробной зоны роголистника погруженного Cera-tophyllum demersum L., многокоренника обыкновенного Spirodela polyrhiza и ряски малой Lemna minor в протоке Быстрая, ериках Лотосный и Путаный говорит о тенденции к умеренному загрязнению данных водоемов.

Максимальная степень загрязнения (3,1) в раскатах соответствует самым загрязненным водам. Встречаются многочисленные виды в-мезосапробной зоны, такие как роголистник погруженный Ceratophyllum demersum L., нитчатые водоросли, которые обитают в умеренно и сильно загрязненной воде.

С учетом видового разнообразия представителей водной макрофлоры и их индикаторной значимости определены уровни общей трофности некоторых водных объектов дельты р. Волга. Общая сапробность во всех исследованных водных экосистемах находится в пределах от 1,45 до 3,2, поэтому характеристика типов водных объектов варьирует от олиготрофной до а-мезосапробной. Среди исследованных водных объектов к олиготрофному типу относятся ерик Анохинский перелаз и устьевая зона ерика Путанного. В водной экосистеме данных водоемов присутствуют индикаторные виды, характеризующие олиготрофную зону. Сальвиния и водокрас лягушачий распространены очень обильно (60-80 % от всех произрастающих видов) и общим проективным покрытием до 80 %. Индикаторные растения в-мезотрофности распределены во всех исследованных водных объектах, но с различной степенью встречаемости.

Комплексный экологический мониторинг водотоков, расположенных на территории городской агломерации, необходимо сочетать с оценкой качества заповедных водных объектов в сравнительном аспекте исследования, что в конечном итоге позволяет установить точки максимума и минимума влияния различных факторов на функционирование урбоэкосистем и предупредить негативные экологические последствия.

ЛИТЕРАТУРА

1. Леонов А.О. Экологическая оценка состояния водотоков Волго-Ахтубинской поймы: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Владимир, 2010.

2. Садчиков А.П., Кудряшов М.А. Экология прибрежно-водной растительности. М.: НИА-Природа, РЭФИА, 2004. 220 с.

3. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. 463 с.

Поступила в редакцию 3 июля 2014 г.

Isenalieva Z.N., Volkova I.V., Nguyen N. ON QUESTION OF BIOINDICATION OF SOME AQUATIC ECOSYSTEMS OF VOLGA RIVER DELTA

The article discusses research bioindicative some water objects of the Volga River delta. The composition of indicator species macrophyte communities of aquatic ecosystems of the

study area in accordance with the method R. Pantle and N. Buk-ka that gives an indication of their quality status is studied. Comparative description of the Volga River area, occurring on the territory of the urban agglomeration of existing protected areas that gives an indication of the extent of human impact on

the aquatic environment and the rate of self-cleaning water objects is conducted.

Key words: bioindication; Volga River delta; indicator species; total degree of contamination; total trophicity.

Исеналиева Жанна Нажимовна, Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань, Российская Федерация, магистр экологии, аспирант, кафедра гидробиологии и общей экологии, e-mail: zhanna.is@list.ru

Isenalieva Zhanna Nazhimovna, Astrakhan State Technical University, Astrakhan, Russian Federation, Master of Ecology, Post-graduate Student, Hydrobiology and general ecology Department, e-mail: zhanna.is@list.ru

Волкова Ирина Владимировна, Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань, Российская Федерация, доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры гидробиологии и общей экологии, e-mail: gridasova@mail.ru

Volkova Irina Vladimirovna, Astrakhan State Technical University, Astrakhan, Russian Federation, Doctor of Biology, Professor, Professor Hydrobiology and General Ecology Department, e-mail: gridasova@mail.ru

Нгуен Тхи Тхуи Ньунг, Астраханский государственный технический университет, г. Астрахань, Российская Федерация, магистрант по направлению подготовки «Экология», кафедра гидробиологии и общей экологии, e-mail: zhanna.is@list.ru

Nguyen Nhung, Astrakhan State Technical University, Astrakhan, Russian Federation, Candidate for Master’s Degree of Direction of Preparation “Ecology”, Hydrobiology and general ecology Department, e-mail: zhanna.is@list.ru