Результаты исследований фитопланктона бассейна Р. Алазеи

УДК 582.26

Результаты исследований фитопланктона бассейна р. Алазеи

Л. И. Копырина

Даны таксономический, эколого-географический и санитарно-биологический анализы исследованных водоемов, которые позволили оценить состояние вод р. Алазеи. В фитопланктоне преобладали диатомовые, сине-зеленые и зеленые виды водорослей. Выявлено влияние изменения уровенного режима реки на показатели численности и биомассы фитопланктона.

The results of taxonomical, ecological-geographical and sanitary-biological analyses are given that allow to estimate the water condition of the Alazeya River. The phytoplankton is prevailed by the diatoms, blue-green and green algae. The effect of flood on quantity and biomass indices of phytoplankton has been revealed.

Ключевые слова: река Алазея, ручьи, паводок, уровенный режим, фитопланктон, видовой состав, численность, биомасса, сапробность, трансформация.

В последние годы участились случаи катастрофического наводнения на малых реках Якутии. Особенно большие проблемы возникли в населенных пунктах, расположенных в бассейне среднего течения р. Алазея. Предварительный анализ материалов гидрологических исследований показывает, что повышение уровня реки связано с происходящим в последние годы потеплением климата. В настоящее время на некоторых участках бассейна р. Алазея накапливается большой объем водной массы, формируются обширные разливы, которые из-за незначительности естественного уклона реки и небольшого естественного сечения ее русла не могут своевременно разгрузиться и выступают промежуточными гидрологическими подпорами по всей длине р. Алазея [1]. Такое изменение гидрологического режима реки, приобретающее местами явно застойный характер, влияет на состав группы споровых растений, в том числе водорослей. Поэтому состояние фитопланктона бассейна малых рек, находящихся под влиянием длительного затопления, приобретает определенную значимость, во многом определяющую структуру и функционирование водных экосистем в целом.

В составе комплексной научной экспедиции «Алазея-2008», сотрудниками Института биологических проблем криолитозоны СО РАН проведены гидробиологические исследования бассейна р. Алазея. Они заключались в отборе проб воды на гидрохимические и гидробиологические показатели, начиная от места в 120 км выше по течению от села Сватай до пункта Логашкино в низовьях реки. Сбор и обработка материала проводились по общепринятым в альгологии методам исследований [2, 3, 4, 5, 6]. Идентификация фитопланктона проведена автором в лаборатории растительных ресурсов ИБПК СО РАН с использованием отечественных и зарубежных определителей. Для количественного учета клеток водорослей использованы световая микроскопия (микроскоп Микмед-1) и счетная камера Нажотта объемом 0,05 см3. Расчет численности и биомассы проведен обычным счетно-объемным методом.

Всего отобрано 529 проб воды, в том числе 74 участков по основному руслу р. Алазея, остальные — из 4 озер и 16 притоков. При отборе проб учитывали фоновые и

контрольные разрезы по гидробиологическим показателям (правый и левый берег, фарватер). На всех точках измерялась температура воды, определялись прозрачность, цвет, вкус и запах воды, а также устанавливалось количество диоксида углерода (ТО^, растворенного кислорода ^^ а на пятые сутки — пробы на биохимическое потребление кислорода (БПК5).

По р. Алазея пробы воды отбирались примерно через каждые 43 км, что соответствует расстоянию, пройденному водной массой за одни сутки. Таким путем исследован фоновый показатель гидробиологического режима воды р. Алазея. В период отбора проб на всех исследованных пунктах был катастрофически высокий уровень воды.

Гидробиологический состав вод р. Алазея почти не изучен. Первые сведения о фитопланктоне имеются только в работе Л.Е.Комаренко с соавторами [7]. Впоследствии эти материалы были включены в раздел «Водоросли» монографии «Разнообразие растительного мира Якутии» [8] и в справочник «Реки и озера Якутии» [9].

По предварительным результатам обработки материалов фитопланктона нами составлен систематический список видов фитопланктона реки, насчитывающий 60 видов и разновидностей водорослей, относящихся к 33 родам, 28 семействам, 15 порядкам, 10 классам и 6 отделам. Ведущая роль принадлежат диатомовому отделу (BacШariophyta) — 35,0% (от общего числа таксонов), затем следуют сине-зеленые (Cyanophyta) — 23,0% и зеленые (Chlorophyta) — 21,6%. Наименьшим числом видов представлены желто-зеленые (Xanthophyta) — 13%, золотистые (Chrysophyta) — 5% и красные (Rhodophyta) — 1,6%. Нами обнаружены новые и редкие для альгофлоры Якутии виды из 2 отделов, в частности, отдел Rhodophyta (красные водоросли) впервые отмечен для р. Алазея.

Среди девяти ведущих семейств, объединяющих 45 видов, преобладали 5 отделов: диатомовые — 12 видов (26,6%), сине-зеленые — 9 (20,0), зеленые — 6 (13,0), желто-зеленые — 5 видов (11,0%) и золотистые — 3 вида (6,6%). Первые ранговые места занимают семейства Fragilariaceae и OscШatoriaceae — по 6 видов, второе место Tribonemataceae — 5, и третье место заняли семейства Anabaenaceae, Dynobryonaceae, Aulocoseraceae, Dia-

КОПЫРИНА Любовь Иннокентьевна — к.б.н., лаб. растительных ресурсов ИБПК СО РАН.

tomaceae, Hydrodictyonaceae и Spirogyraceae — по 3 вида соответственно.

Из восьми ведущих родов, объединяющих 29 видов, преобладали 5 отделов: диатомовые — 10 видов (34,5%), сине-зеленые — 8 (27,6), желто-зеленые — 5 видов (17,5%), зеленые и золотистые — по 3 вида (10,3%). Среди них первые ранговые места занимают роды Tribonema и Oscillatoria — по 5 видов, второе место Fragilaria — 4 вида, и третье место заняли роды Anabaena, Dynobryon, Aulocoseira, Diatoma и Spirogyra — по 3 вида соответственно.

Разнообразие фитопланктона в целом определяют диатомовые водоросли. Они встречаются во всех иссле-

дованных водоемах. Среди них лидирующее положение занимают бентосно-планктонные реофильные виды Asterionella formosa, Aulacoseira granulata, Melosira va-rians, Fragilaria ulna с вариациями F.acus, F.capucina. Наряду с пресноводными видами в реке также выявлены пресноводно-солоновато-водные и солоновато-водные виды родов Surirella.

Максимальная численность диатомовых зарегистрирована в устье протоки Логашкино (917,00 тыс. кл/л) при очень высокой биомассе (3,47 мг/л) и в правом притоке Слобода (338,94 тыс. кл/л) при биомассе 1,00 мг/л (табл. 1).

Таблица 1

Показатели численности и биомассы фитопланктона р. Алазеи и некоторых прилегающих водоемов

Пункты отбора проб Численность (тыс. клеток/л) / биомасса (мг/л) Всего

сине-зеленые золотистые диатомовые желто-зеленые красные зеленые

р. Алазея в 100 км выше с. Сватай — — 7,50 0,050 — — 1,21 0,02 8,71 0,07

руч. Катерина-Сиэн 0,06 0,0005 — 5,70 0,012 — — — 5,76 0,012

оз. Сватай 138,90 0,15 0,89 0,003 4,22 0,07 0,86 0,008 — 144,90 0,23

р. Алазея под с. Сватай 0,05 0,0002 — 6,98 0,026 1,13 0,001 — — 8,16 0,027

р. Алазея в 3 км выше с. Аргахтах — 0,35 0,0010 1,14 0,078 — — — 1,51 0,09

р. Алазея в 7 км ниже с. Аргахтах 0,024 0,004 0,56 0,0002 10,35 0,077 1,56 1,24 4,80 0,13 1,40 0,30 18,17 1,75

руч. Билии-Сиэнэ — — 10,50 0,012 1,54 1,29 — 0,34 0,002 12,34 1,30

руч. Слобода — 0,35 0,010 338,94 1,00 0,07 0,06 — 8,21 1,66 347,60 2,70

р. Алазея под с. Андрюш-кино — — 14,90 0,034 131,92 2,71 — 0,70 0,003 147,52 2,75

р. Алазея в 1 км ниже от устья руч. Рассоха 0,11 0,005 0,35 0,010 40,30 0,28 0,46 0,21 — 2,13 0,10 43,35 0,41

р. Алазея уч. Таас-Харгы 0,072 0,0007 — 27,94 0,056 3,84 2,52 0,34 0,0007 33,0 2,52

р. Алазея уч. Улово 2,02 0,01 — 18,84 0,04 0,04 0,032 — 1,72 0,015 22,62 0,10

устье протоки Логашкино 0,04 0,0003 — 917,00 3,47 — — 0,70 0,003 917,74 3,50

В видовом разнообразии фитопланктона второе место после диатомовых занимают сине-зеленые водоросли. Наибольшие показатели их численности и биомассы зафиксированы в оз. Сватай. Общая численность составляет 138,90 тыс. кл/л, а биомасса — 0,15 мг/л. В этих образцах в основном превалируют Anabaena flos-aquae, A.lem-mermannii, A.hassalii, Aphanizomenon flos-aquae и Nostoc coeruleum, обитающие в почве и в других субстратах.

В устье протоки Логашкино встречались солоновато-водные виды Oscillatoria chalybea; в 1 км ниже р. Рассохи — вид O.irrigua, а в 7 км ниже с. Аргахтах — O.limosa.

Теплолюбивая и крупная по размерам Oscillatoria princes найдена на участке Улово (участок 12) при температуре воды 5°С.

На некоторых участках часто встречались планктонные виды из родов Coelosphaerium pusillum и Oscillatoria planctonica и почвенный вид из рода Microcystis. На участке Харгы-Таас р. Алазея обнаружен редкий вид Borzia trilocularis, местообитание которого описывается как в стоячем водоеме, так и в почве.

В среднем течении р. Алазея большую роль в формировании численности и биомассы играют зеленые виды

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ФИТОПЛАНКТОНА БАССЕЙНА р. АЛАЗЕИ

с нитчатои структурой таллома, которые, в свою очередь, способствуют формированию вторичной эпифлоры из диатомовых и желто-зеленых водорослей. Среди них часто встречались виды родов Spirogyra condensa-ta, S.fluviatilis, S.mirabilis, Zygnema pectinalis и Oedogonium upsaliense, численность которых составляет 8,21 тыс. кл/л при относительно высокой биомассе — 1,66 мг/л (ручей Слобода).

Следует отметить, что большинство из доминирующих нитчатых зеленых водорослей относятся к повсеместно распространенным таксонам, типичным для слабозагрязненных водоемов бореальной и арктической зоны.

По всей длине реки часто встречаются хлорококковые виды Pediastrum boryanum, P. duplex и Sphaerocystis planctonica. Из дес-мидиевых выявлены виды родов Clos te rium, Staurastrum, распространенные в мелководных озерах и болотистых местах, занятых мхами.

Из желто-зеленых водорослей часто присутствовал род Tribonema, развитие которого также характерно для альгофлоры болот и озер в позднелетнем планктоне. Вид Actidesmium hookeri, известный из озер среднего течения реки Лены и болот Среднеколымского района, обнаружен ниже по течению, начиная с населенного пункта Аргахтах до участка Улово. Самое высокое развитие отмечено под с. Андрюшкино, где численность составила 131,92 тыс. кл/л, биомасса — 2,71 мг/ л.

Представители отдела золотистых водорослей, широко распространенных в холодных водоемах Арктики и Субарктики, нами зафиксированы в оз. Сватай, районе с. Аргахтах, в устьях ручьев Рассоха и в Слободе.

Из красных водорослей обнаружен редкий для аль-гофлоры Якутии и новый для бассейна р. Алазея вид Chantransia chalybea (в 7 км ниже с. Аргахтах).

Из графиков, показывающих динамику численности и биомассы фитопланктона р. Алазея, видно, что по экологическому состоянию биоценозов фитопланктона выделяются несколько зон (рис. 2, 3). Относительно более «загрязненными» являются участки 3, 8, 9, 13 — это зоны активной трансформации, разбавления и биологического преобразования источника загрязнения. Самые высокие показатели численности отмечены в устье протоки Логашкино, в правом притоке Слобода, и в 3 км ниже с. Андрюшкино по реке Алазея. В остальных участках

Рис. 2. Изменение численности фитопланктона реки Алазеи по участкам от 100 км выше с. Сватай и до устья протоки Логашкино. Номера пунктов отбора проб: 1 — река Алазея в 100 км выше с. Сватай; 2 — руч. Катерина-Сиэн; 3 — оз. Сватай; 4 — р. Алазея под с. Сватай; 5 — р. Алазея в 3 км выше с. Аргахтах; 6 — р. Алазея в 7 км ниже с. Аргахтах; 7 — руч. Билии-Сиэнэ; 8 — руч. Слобода; 9 — р. Алазея под с. Андрюшкино; 10 — р. Алазея в 1 км ниже устья Рассохи; 11 — р. Алазея на уч. Таас-Харгы; 12 — река Алазея на уч. Улово; 13 — устье протоки Логашкино

численность фитопланктона приближена к фоновой. На рис. 2 четко выделяются зоны по показателям численности фитопланктона, которые, как правило, приурочены к участкам формирования разливов. На рис. 3 также достаточно четко выделяются участки, резко отличающиеся по биомассе, т.е. высокие по продуктивности: №6 — река в 7 км ниже с. Аргахтах, биомасса — 1,75 мг/л; №7 — руч. Билии-Сиэнэ — 1,3; №8 — руч. Слобода — 2,70; №9 — река под с. Андрюшкино — 2,75; № 11 — уч. Таас-Харгы — 2,52; №13 — протока Логашкино — 3,50 мг/л.

Менее «загрязненными» местами по течению реки являются участки №№ 1, 2, 4—7, 10—12, в которых значения численности фитопланктона низкие или приближенные к фоновой зоне. Участки №№3, 8, 9, 13 — зоны, доминирующие в развитии численности, активной трансформации источника загрязнения, независимо от степени его естественной или антропогенной эвтрофированности.

Самые высокие показатели численности отмечены в устье протоки Логашкино — 917,74 тыс. кл/л, в правом притоке Слобода — 347,6 тыс. кл/л, под с. Андрюшкино — 147,52 тыс. кл/л. В проточном озере Сватай, при прогреве воды до 12оС численность фитопланктона составила 144,9 тыс. кл/л, тогда как на некоторых участках реки при прогреве воды до 8оС зарегистрированы более низкие показатели численности от 8,1 до 43,4 тыс. кл/л при биомассе от 0,07 до 1,7 мг/л. Такое явление часто наблюдается в местах смешения водных масс различного происхождения — это могут быть последствия спущен-

Рис. 3. Изменение биомассы фитопланктона реки Алазеи по участкам от 100 км выше с. Сватай до устья протоки Логашкино

Схема расположения участков отбора проб

на гидробиологический анализ.

Участки:

1 — в 100 км выше с. Сватай;

2 — руч. Катерина-Сиэн;

3 — оз. Сватай;

4 — р. Алазея под с. Сватай;

5 — р. Алазея в 3 км выше с. Аргахтах;

6 — р. Алазея в 7 км ниже с. Аргахтах;

7 — Билии-Сиэн;

8 — Слобода;

9 — Андрюшкино;

10 — р. Алазея в 1 км ниже устья Рассохи;

11 — Таас-Харгы;

12 — Улово;

13 — Логашкино

Таблица 2

Эколого-географическая характеристика фитопланктона водоемов реки Алазея

Характеристика Число видов Характеристика Число видов

Местообитание Отношение к pH среде

Планктонные 22 Индифференты 10

Бентосные 11 Алкалифилы 8

Обрастатели 3 Алкалибионты 4

Эврибионтные 8 Ацидофилы 2

Распространение Малоизученные 21

Космополитные 30 Сапробность

Бореальные 5 ß-мезосапробы 12

Северо-альпийские 5 Олиго-Р-мезосапробы 2

Малоизученные 5 Олигосапробы 3

Галобность-соленость а-мезосапробы 2

Индифференты 30 ß-а-мезосапробы 1

Олигогалобы 2 Х-олигосапробы 1

Галофилы 5 Х-сапробы 1

Галофобы 3 X-ß-мезосапробы 1

Малоизученные 7 олиго-а-мезосапробы 1

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ФИТ

ных озер и образования «водохранилищ» (Билии-Сиэн, Слобода). Оно зависит в значительной степени от гидрологического режима и морфометрии русла реки. Это подтверждается присутствием лимнофлоры из сине-зеленых и зеленых водорослей в видовом составе реки. Т.е. происходит обогащение речной флоры за счет озерной и почвенной из размывов берегов и поймы реки.

Углеводная часть бытовых стоков, воды притоков, озер являются хорошей питательной средой для мелких микроорганизмов, в частности, планктонных фильтрато-ров. Их деятельность определяет наиболее интенсивный процесс самоочищения вод от стоков, за счет разнообразия видов и численности фитопланктона.

Спад биомассы на участке №10 — в 1 км ниже устья ручья Рассоха — до 0,41 мг/л, происходит, вероятно, из-за разбавления водами крупного притока Рассохи. Низкие показатели зарегистрированы также на участках в 100 км выше с. Сватай, ниже с. Аргахтах и на участке Улово.

Распределение количества таксонов по отношению к отдельным эколого-географическим характеристикам представлено в табл. 2. Из табл. 2 следует, что фитопланктон р. Алазея представлен планктонно-бентосными, кос-мополитными видами, индифферентами по отношению к солености, индифферентами и алкалифилами (рН) среды, распространенные в водах от слабокислых до слабощелочных значений рН.

По предварительным данным, среди видов индикаторов органического загрязнения преобладают р-мезосаиро-бы и олигосапробы. В р-мезосаиробных водах процессы самоочищения протекают менее интенсивно, чем в а-ме-зосапробных. В них доминируют окислительные процессы за счет кислорода, выделяемого хлорофиллоносными растениями, нередко наблюдается пересыщение кислородом, преобладают такие продукты минерализации белка, как аммонийные соединения (нитраты и нитриты). В нем принимают участие сине-зеленые, диатомовые и зеленые водоросли. Воды реки Алазеи чистые, свободные от органического загрязнения, от 100 км выше и до с. Сватай относятся к ксено- и олигосапробным зонам, I и II классам чистоты вод. Вода прозрачна и богата растворенным кислородом, биохимическая потребность в кислороде (БПК5) незначительна, встречается множество взвешенных веществ. Незначительное ухудшение качества воды происходит в зоне влияния ниже сел Сватай, Аргахтах, Андрюшкино и в зоне рассеивания до устья протоки Ло-

1ЛАНКТОНА БАССЕЙНА р. АЛАЗЕИ

гашкино — индекс сапробности повышается от 1,54 до 1,71, что соответствует III классу чистоты, за счет влияния термоэрозионных процессов по ее берегам, приводящих к поступлению большого объема взвешенной массы в водную экосистему.

Таким образом, по результатам гидробиологических исследований бассейна р. Алазея установлено, что фитопланктон реки представлен, в основном, планктонно-бентосными, космополитными видами. Уточнен таксономический состав фитопланктона, составлен список доминирующих видов и закономерности их распределения в различных зонах реки. Выявлено влияние изменения уровненного режима реки на показатели численности и биомассы фитопланктона. Присутствие в составе аль-гофлоры реки озерных видов (сине-зеленых, зеленых и желто-зеленых водорослей) свидетельствует о поступлении в реку озерных вод с прилегающих территорий.

Литература

1. Готовцев С.П., Находкин Н.А., Барышев Е.В., Копыри-на Л.И. О причинах подтопления населенных пунктов в бассейне р. Алазеи. // Наука и техника в Якутии. — 2008. — №2 (15). — С. 23—26.

2. Водоросли: Справочник. — Киев: Наукова думка, 1989. — 608 с.

3. ГоллербахМ.М., Полянский В.И. Пресноводные водоросли и их изучение. — М.: Сов. наука, 1951. — Вып. 1. — 178 с.

4. Прошкина-Лавренко А.И. Диатомовые водоросли — показатели солености воды // Диатомовый сборник. — Л.: Изд-во ЛГУ, 1953. — С. 186—205.

5. Руководство по гидробиологическому мониторингу поверхностных экосистем / Под ред. В.А.Абакумова. — СПб.: Ги-дрометеоиздат, 1992. — 318 с.

6. Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова О.В. Водоросли — индикаторы в оценке качества окружающей среды. — М.: ВНИИприроды, 2000. — 150 с.

7. Комаренко Л.Е., Васильева И.И. Пресноводные диатомовые и сине-зеленые водоросли водоемов Якутии. — М.: Наука, 1975. — 424 с.

8. Водоросли: Разнообразие растительного мира Якутии. / Отв. ред. Н.С.Данилова. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. — С. 150—272.

9. Реки и озера Якутии. Краткий справочник. / Отв. ред. В.И.Агеев. — Якутск: Бичик, 2007. — 136 с.