Фитопланктон озера тургояк в конце многоводного гидрологического цикла

Вестник Челябинского государственного университета. 2010. № 8 (189). Экология. Природопользование. Вып. 4. С. 77-81.

Л. В. Снитько

фитопланктон озера тургояк в конце многоводного гидрологического цикла

Рассмотрена сезонная динамика численности и биомассы фитопланктона оз. Тургояк в 2005 и 2006 гг. Выявлено, что в озере продолжалось массовое развитие Cyanophyta, к концу многоводного цикла наблюдалась общая тенденция понижения средней за сезон биомассы фитопланктона в озере.

Ключевые слова: фитопланктон, сезонная динамика, гидрологический цикл.

Глубоководное южноуральское оз. Тургояк находится в горно-лесной зоне на территории, прилегающей к г. Миассу. Площадь озера 26,4 км2, общая площадь водосбора 76,0 км2. Чаша озера находится в гранитах, которые изолируют его от процесса загрязнения грунтовыми водами. Озеро испытывает большие рекреационные нагрузки: в летние дни на побережье отдыхает до 10 000 человек ежедневно. Площадь водосбора мала 49,0 км2, питание озера происходит преимущественно за счёт подземного стока многочисленных родников, также в озеро впадает шесть речек и пять ручьёв с общим суммарным расходом около 35 л/с. В период исследований озеро являлось бессточным — был перегорожен плотиной сток в р. Миасс, осуществляется водохозяйственный забор вод для нужд города. Амплитуда колебаний уровня 1951-1970 гг. составила 0,96 м [1]. В период снижения уровня воды в 1985-1997 гг. обнажилась прибрежная часть мелководий на площади 200 га [10], на 10-15 % этой территории возникла древеснокустарниковая растительность, которая в последующий многоводный гидрологический период оказалась затопленной. На основании наблюдений 1990-х гг. отмечено, что общая минерализация воды озера не превышала 100 мг/л [10]. В период 1998-2003 гг., по данным гидрологического поста при доме отдыха «Тургояк», подъём уровня воды составил 1,97 м. Общий подъём в период многоводного цикла 1998-2008 гг. на озере составил около 2,5 м. В 2007 г. начаты и закончены в 2008 г. гидротехнические работы, в результате которых был восстановлен естественный сток в р. Миасс, существовавший до 1959 г. Но в 2009 г. начался маловодный цикл и произошло естественное снижение уровня озера с почти полным прекращением стока.

Тургояк имеет устойчивую стратификацию температуры, прогрев воды ранее был не характерен, в годы многоводного цикла температура воды достигает 24 °С у поверхности и 11-12 °С

у дна (в 1990-х гг. не превышала 9 °С). В период летней стагнации вся толща эпилимниона равномерно насыщена кислородом, относительные величины которого колеблются в пределах 89-141 %, наблюдается пресыщение воды кислородом от 118 до 200 %. Также увеличивается значение рН в эпилимнионе при прогреве воды от 7,60 до 8,16. В гиполимнионе в течение всего периода стагнации содержание кислорода ниже: от 52,6 до 94,0 %. Осеннее снижение температуры поверхностных слоёв воды сопровождается ветровым воздействием и приводит к быстрому разрушению термоклина и гомотермии, она устанавливается в середине октября и начинается формирование зимней обратной стратификации. Ледостав происходит в конце ноября — середине декабря. По химическому составу вода

оз. Тургояк относится к пресным гидрокарбонатного класса кальциевой группы [8].

Мониторинг состояния фитопланктона глубокого стратифицированного оз. Тургояк и его пространственно-временных характеристик в начальный период многоводного цикла 1999-2002 гг. показал резкое увеличение количественного развития сине-зелёных водорослей [6]. В 1983 г. основу фитопланктона составляли диатомовые и зелёные водоросли [10], в 1994 г.— диатомовые, золотистые и пирофи-товые, в 1996 г.— диатомовые и эвгленовые, с 1999 г.— диатомовые и сине-зелёные водоросли. Причём в абсолютном выражении рост развития Cyanophyta (Cyanoprocaryotes) перекрывает общие количественные показатели всех групп водорослей фитопланктона в предыдущие годы.

Наблюдения продолжились в последующие годы с разной периодичностью и различными программами обследования. В статье приводится характеристика фитопланктона озера в сезонах 2005-2006 гг., оказавшихся последними для озера в многоводном цикле. В 2007 г. были начаты гидротехнические работы по изменению режима проточности водоёма, и к 2008 г. через

городской пляж был прорыт канал, соединяющий озеро с р. Миасс. Таким образом, озеро резко изменило гидрологический режим, вновь стало сточным: протока, соединяющая озеро с рекой существовала до 1959 г. С естественным снижением уровня озёр региона, начавшимся в 2009 г., протоку через насыпную дамбу городского пляжа на оз. Тургояк углубили, чтобы сток не прекратился. Новый уровенный и проточный режим приведёт к изменению в фитопланктонном сообществе озера.

В сезонной динамике численности фитопланктона оз. Тургояк в конце многоводного цикла в период 2005-2006 гг. продолжали отмечать ежегодное массовое развитие одного и того же вида — АпаЬаепа flos-aquae ^у^Ь.) ВгеЬ. В 2005 г. произошёл максимальный всплеск в ряду многолетних наблюдений этого вида (табл. 1) — численность 24-28 июля 2005 г. в южной части акватории достигла 12 миллионов клеток в литре, наблюдалось это явление кратковременно, фитопланктон был монодоминант-

ным, биомасса вида достигала 11 мг/л. Это свидетельствует о подавлении развития других групп водорослей одним видом Cyanophyta.

Максимальная численность вида в 2006 г. приходилась на август, далее в сезоне происходил спад развития (табл. 2).

Сезонная динамика общей численности клеток фитопланктона в разных частях акватории озера и структура фитопланктона по численности представлена на рисунке.

Сезонная динамика общей численности клеток фитопланктона в разных частях акватории озера (вверху); и соотношение долей участия сине-зелёных водорослей (Cyanophyta) и остальных групп водорослей по численности в оз. Тургояк в период открытой воды 2006 г.

В 2006 г. в доминирующий комплекс фитопланктона, вместе с константными диатомеями, входили три вида цианобактерий — три анабэны: АпаЬаепа соМо^а, А. flos-aquae, А. scheremetievi. Во все годы многоводного цикла в озере регистрировались нехарактерные для чистых горных

Таблица 1

Соотношение общей численности фитопланктона и численности Cyanophyta (Cyanoprocaryotes) в оз. тургояк, 2005 г.

Показатель биологического загрязнения Контрольная станция

Южный плёс Глубинный западный плёс Мелководный залив

Численность ^,ь Cyanophyta / Численность фитопланктона, (тыс. кл./л) Май 0 / 0,055 0 / 0,181 0 / 0,277

Июнь 0,220 /11,080 0 / 1,890 1,630 / 4,390

Июль 12 000,000 / 12 000,160 450,160 / 450,420 956,720 / 959,550

Август 0,860 / 0,915 0,688 / 4,098 0,496 / 4,504

Сентябрь 1,100 / 36,427 1140,000 / 1194,455 6,500 / 47,228

Октябрь 0 / 68,190 0 / 49,900 0,454 / 111,140

Ноябрь 0 / 11,040 0 / 113,500 0 / 8,226

Таблица 2

Соотношение общей численности фитопланктона и численности Cyanophyta (Cyanoprocaryotes) в оз. тургояк, 2006 г.

Показатель биологического загрязнения Контрольная станция

Южный плёс Глубинный западный плёс

Численность ^,ь Cyanophyta / Численность фитопланктона, (тыс. кл./л) Май 0 / 0,482 0 / 0,412

Июнь 0 / 31,945 0 / 12,564

Июль 0 / 24,500 0 / 77,500

Август 36,250 / 71,550 74,500 / 104,520

Сентябрь 16,550 / 29,655 12,460 / 18,465

Октябрь 0 / 192,422 0 / 202,352

Ноябрь 0 / 12,850 0 / 45,660

Численность, тыс. кл. / дм3

Месяц

X Южный плес —й— Западный плес у пос. Тургояк

Рис. 1. Сезонная динамика общей численности клеток фитопланктона в разных частях акватории оз. Тургояк в период открытой воды 2006 г.

озёр пропорции фитопланктона, в которых доля сине-зелёных по численности достигала 50 % (28 июля 2005 г. свыше 98 %). Сезонная динамика соотношения Cyanophyta остальных групп водорослей в оз. Тургояк в 2006 г. показана на рис. 2. Происходило кратковременное массовое развитие, которое визуально наблюдалось от двух недель до месяца в период наибольшего прогрева воды.

В озере накоплен большой банк спор ЛпаЬавпа flos-aquae, дающий при благоприятных температурных условиях вспышку развития. Распределение по акватории не зависит от источников загрязнения и определяется ветровыми, гидродинамическими воздействиями.

Наличие визуального «цветения» обусловлено высокой конгломерацией клеток сине-зелёных водорослей и образованием крупных колоний (до 2-3 мм в поперечном размере), прозрачность при таком явлении оставалась высокой и составляла в среднем 9,1 м. Численность сине-зелёной водоросли в средневзвешенных пробах после пика массового развития оставалась невысокой.

Особенности и отличия сезонной динамики численности 2005 г. от предыдущих лет состояли, кроме июльского гиперразвития синезелёных, наличием третьего в сезоне осеннего развития золотистых водорослей, обусловленного тёплой затяжной осенью. В сезонной динамике численности фитопланктона 2006 г. прослеживались три пика численности, обусловленные Chrysophyta (первый), Cyanophyta

(второй) и Chlorophyta + Bacillariophyta (третий). Существенных изменений по сравнению с начальным периодом многоводного цикла 1999-2003 гг. в сезонной динамике численности не произошло, численность определялась теми же видами. Но третий, осенний всплеск численности был обусловлен Chlorophyta Volvocales — развивался мелкоклеточный колониальный вид Goniumpectorale O. Mull. В живых пробах колонии часто были прикреплены колониальной слизью к доминирующей диатомовой Asterionella formosa. Встречался по акватории единичными колониями другой вид вольвоксовых водорослей — Pyrobotrys casinoensis (Playf.) Silva. Это явление, как и наличие летнего всплеска численности сине-зелёных, свидетельствовало о неблагоприятных трофических процессах, протекающих в озере в период повышения уровня воды.

Сезонная динамика биомассы фитопланктона приведена по данным 2006 г. Первый июньский всплеск численности и биомассы определялся развитием крупных водорослей Chrysophyta — развивались виды рода Dinobryon, вклад немногочисленных диатомей в биомассу был небольшим. В августе, при малой численности, определяющий вклад в биомассу вносил Ceratium hi-rundinella — 0,11 мг/л. (табл. 3).

Сезонная динамика биомассы фитопланктона в разных частях акватории имела олиготрофный характер — с одним максимумом численности и биомассы в сезоне, облик фитопланктона был

20

0%------------,-----------,----------,-----------,-----------,----------,-----------

V VI VII VIII IX X XI

Месяц

Общая численность фитопланктона В Численность С^уеи:10Р)11У'г1;;^.

Рис. 2. Соотношение долей участия сине-зелёных водорослей (Cyanophyta) и остальных групп водорослей по численности в оз. Тургояк в период открытой воды 2006 г.

Таблица 3

Динамика биомассы (г/м3) фитопланктона оз. тургояк в разных частях акватории в 2006 г.

Месяц V VI VII VIII IX X XI

Южный плёс («Волна») < 0,01 2,58 0,09 0,19 0,23 0,25 0,12

Г лубинный западный плёс (у пос. Тургояк) < 0,01 1,14 0,21 0,26 0,26 0,28 0,21

Таблица 4

Динамика биомассы (г/м3) фитопланктона оз. тургояк в 2006 г.

Год / месяц V VI VII VIII IX X XI В средн

2004 Н/о Н/о 0,67 0,51 1,23 0,64 Н/о 0,76

2005 Н/о 0,37 8,12 Н/о Н/о 0,34 0,42 2,31

2006 0,01 1,86 0,15 0,23 0,24 0,27 0,16 0,42

«Н/о» — не определялась.

диатомово-хризофитовый, что также характерно для олиготрофии.

Таким образом, к 2006 г. сезонная динамика общей биомассы фитопланктона приняла олиготрофный облик [7] — стабилизировалась по сравнению с состоянием 1999-2003 гг., когда в начальный период резкой смены гидрологического режима озера был установлен мезотроф-ный тип сезонной динамики биомассы [6].

Общая среднесезонная биомасса фитопланктона в оз. Тургояк за начальный период многоводного цикла 1999-2003 гг. составляла 2,43 мг/л. В последующие годы по различным программам обследования биомассу фитопланктона определяли по разным месяцам в сезоне (табл. 4).

Среднесезонная многолетняя биомасса в 2004-2006 гг. была ниже соответствующего по-

казателя в 1999-2003 гг. и составляла 1,23 г/м3, несмотря на зафиксированное гиперразвитие сине-зелёных водорослей в конце июля 2005 г.

Динамика общей среднесезонной биомассы фитопланктона в оз. Тургояк позволяет предположить наличие тенденции снижения общей численности клеток фитопланктона в разных частях акватории озера к концу многоводного гидрологического цикла.

Список литературы

1. Андреева, М. А. Озера Среднего и Южного Урала / М. А. Андреева. Челябинск : ЮУКИ, 1973. 235 с.

2. Временные методические указания по прогнозированию состояния фитопланктона в малых водохранилищах и проточных озёрах Южного

Урала / УралНИИВХ, Челябинская опытно-мелиоративная станция. Челябинск, 1985. 29 с.

3. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоёмах / под ред. Г. Г. Винберг // Фитопланктон и его продукция. Л. : ГосНИОРХ, 1984. 31 с.

4. Оксиюк, О. П. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши / О. П. Оксиюк [и др.] // Гидробиол. журн. 1993. Т. 29, № 4. С. 62-76.

5. Определитель пресноводных водорослей СССР / под ред. М. М. Голлербах. Т. 1-14. М. ; Л. : Изд-во АН СССР, 1951-1986 гг.

6. Снитько, Л. В. Многолетний мониторинг фитопланктонных сообществ озера Тургояк /

Л. В. Снисько // Изв. Челяб. науч. центра РАН. 2002. Вып. 1 (14). С. 67-71.

7. Трифонова, И. С. Экология и сукцессия озёрного фитопланктона / И. С. Трифонова. Л. : Наука, 1990. 179 с.

8. Черняева, Л. Е. Гидрохимия озёр (Урал и Приуралье) / Л. Е. Черняева, А. М. Черняев, Т. Н. Еремеева. Л., 1977. 216 с.

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

10. Экология озера Тургояк / под ред. В. А. Ткачёва, А. Г. Рогозина. Миасс : ИГЗ УрО РАН, 1998. 153 с.