Особенности развития фитопланктона реки Кондурча в 2007-2008 годы

Зеленевская Н.А.

ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ФИТОПЛАНКТОНА РЕКИ КОНДУРЧА

В 2007-2008 ГОДЫ

Zelenevskaya N.A.

THE PECULIARITIES OF PHYTOPLANKTON DEVELOPMENT IN KONDURCHA RIVER 2007-2008

Ключевые слова: фитопланктон, частота встречаемости, численность, биомасса, индекс сапробности, индекс Шеннона, индекс Кноппа.

Key words: phytoplankton, frequency of occurence, size, biomass, saprobity index, Hennon's index, Knopp's index.

Аннотация

Представлены результаты исследования фитопланктона реки Кондурча в 2007-2008 годах. За исследуемый период в составе фитопланктона обнаружено 142 таксона водорослей рангом ниже рода. Ведущая роль принадлежала отделам: Bacillariophyta (68 видов) и Chlorophyta (54 вида). Приведена эколого-географическая характеристика видов. Выявлено преобладание: планктонных водорослей - по местообитанию, видов-индифферентов - по отношению к солености, алкалифилов - по отношению к рН, бета-мезосапробионтов - по отношению к органическому загрязнению. Отмечены закономерности развития фитопланктона в разные сезоны и годы исследования.

Summary

The article examines the results of investigation of the phytoplankton in Kondurcha River in 2007-2008. During the investigation period developed 142 algae taxons by rank below genus at phytoplankton was discovered. Species composition was mainly formed by Bacillariophyta (68 species) and Chlorophyta (54 species). The ecologo-geographical characteristic of species has been presented.

The following predominance of species has been found: planktonic water-plants by location, alkaliphyles with regard to pH, idifferentes with regard to salt, beta-mesosaprobionts with regard to organic pollution. The regularities of phytoplankton development in different seasons and years have been marked.

Река Кондурча - правый приток более крупной реки Сок. Берёт начало в 2,0 км к западу от с. Денискино Шенталинского района Самарской области, протекает по юго-западной окраине Бугульминско-Белебеевской возвышенности и впадает в р. Сок справа на 33 км от устья у с.Красный Яр. Длина реки 294 км, ширина реки 0,8-1,0 км в верховье и 3,5-6,5 км на остальном протяжении. Площадь водосбора - 4360 км [3].

Пробы по фитопланктону отобраны на трех станциях: против с.Тукай (ст.№1), против с. Мамыково (ст.№2) и в 1 км выше устья реки (ст.№3) весной, летом и осенью 2007-2008 годов. Материал обработан автором на базе лаборатории гидробиологии Филиала «Тольят-тинская СГМО» Самарского ЦГМС-Р по стандартной методике [4]. Данные по гидрологическому режиму реки предоставлены отделом гидрологии филиала.

За исследуемый период в составе фитопланктона реки Кондурча обнаружено 142 таксона водорослей рангом ниже рода. Ведущая роль принадлежала отделам: Bacillariophyta (68 видов) и Chlorophyta (54 вида). Водоросли других отделов представлены небольшим количеством видов: Euglenophyta - 9, Cyanophyta - 4, Cryptophyta - 3, Xanthophyta - 2, Dinophyta и Chrysophyta по 1 виду (Рис.1).

При проведении эколого-географического анализа для каждого вида водорослей были определены местообитание, распространение, галобность, отношение к рН по данным определителей и других литературных источников [1, 2].

По местообитанию большая часть видов фитопланктона (51%) принадлежала к планктонному сообществу, большинство представителей относились к отделам Chlorophyta и Bacillariophyta. Из зеленых наиболее часто отмечались Chlamydomonas monadina Stein.var.monadina, Pediastrum duplex Meyen.var.duplex, Tetraedron minimum(A.Br.)Hansg., Scenedesmus quadricauda(Turp.)Bred.var.quadricauda, из диатомовых - Stephanodiscus hantz-schii var.hantzschii Grun.in Cl. et Grun., Synedra acus var.radians (Kutz)Hust., Nitzschia acicula-ris (Kutz)W.Sm. Существенно меньше было бентосных водорослей (22%), представленных исключительно диатомовыми. Из них частота встречаемости была высока у таких видов, как Gyrosigma acuminatum (Kutz)Rabenh., Navicula cryptocephala(Kutz), N. tripunctata var.szchisonemoides (Van.Heurck.)Patr., Nitzschia sublinearis Hust., N.kuetzingiana Hilse. Третье место по относительному числу видов занимали представители литорали (17%), из которых обычными были Navicula viridula (Kutz)Ehr., Nitzschia palea (Kutz)W.Sm.var.palea, N.recta Hantzsch. - из диатомовых, Closterium acutum var.acutum Breb. - из зеленых, Euglena viridis Ehrb. - из эвгленовых водорослей. Процент видов, принадлежащих остальным местообитаниям, был невысок: бентосно-планктонные составляли 6%, обрастатели - 3% и обрастатель-но-бентосные -1%. Наиболее широко распространены практически во всех местообитаниях представители отделов Bacillariophyta и Chlorophyta. У представителей остальных отделов фитопланктона (Cyanophyta, Euglenophyta, Cryptophyta, Xantophyta, Dynophyta и Crysophyta) спектр местообитания достаточно узок (Табл.1).

Таблица 1 - Распределение водорослей разных эколого-географических групп

по отделам

Отдел Местообитание Распрост- ранение Галобность Отношение к pH

П Б-П Л О О-Б Б к б Ог И Гл Гб Мг Ал Ин Ац

Cyanophyta Bacillariophyta Chlorophyta Euglenophyta Xanthophyta Dinophyta Cryptophyta Crysophyta З 1 4 4

11 4 1З 4 1 29 55 4 б 30 13 б Зб 1G 1

42 2 4 4З 5 З7 1 2 1б

4 4 В 7 1 2 5

2 2 2 2

2 1 З 3 1

1 1 1 1 1

Всего б5 В 22 4 1 29 11б 4 1З 82 14 1 б 4G 35 1

Сокращения: Местообитание: П - планктонный; Б - П - бентосно-планктонный; Л -литоральный; О - обитатель обрастаний; О - Б - обрастательно-бентосный; Б-бентосный. Распространение: к - космополит; б - бореальный. Галобность: Ог - олигогалоб; И - индиф-ферент; Гл - галофил; Гб - галофоб; Мг - мезогалоб. Отношение к pH: Ал - алкалифил + ал-калибионт; Ин - индифферент; Ац - ацидофил + ацидобионт.

По отношению к солености воды в фитопланктоне реки Кондурча преобладали виды -индифференты. К их числу относилось 82 таксона рангом ниже рода, что составляло 71 % от общего числа видов, для которых известно отношение к солености воды (Табл. 2). Галофобы

в фитопланктоне Кондурчи большого значения не имели и были представлены одним видом Closterium acutum(1%), численность которого незначительна. Так же небольшим количеством видов представлена группа мезогалобов (5% от общего числа видов, для которых определена галобность) с частой встречаемостью Nitzschia longissima(Breb.et Kutz.)Grun. Практически в равных количествах в видовом составе представлены группы галофилов (12%) и оли-гогалобов (11%), основная часть которых - диатомовые и зелёные водоросли. Из галофилов наиболее высока встречаемость Stephanodiscus rotula (Kutz)Hendey, Nitzschia kuetzingiana, Trachelomonas volvocina Ehrb., из олигогалобов - Nitzschia recta, P.boryanum var.boryanum(Turp.)Menegh., Scenedesmus quadricauda.

По отношению к рН в фитопланктоне Кондурчи преобладали алкалифилы (53%), из которых чаще других встречались диатомовые Stephanodiscus hantzschii, S. rotula, Synedra acus var.acus Kutz., S.acus var.radians, Gyrosigma acuminatum, Navicula cryptocephala, N.viridula, Nitzschia palea и индифференты (46%), среди которых по частоте встречаемости лидировали зеленые Coelastrum asrtroideum De-Not., C. microporum Nag., Crucigenia tetrape-dia (Kirhn.)W.et G.S.West, Scenedesmus quadricauda, S. acuminatus (Lagerh.)Chod., диатомовые Nitzschia holsatica Hust., N. kuetzingiana. Ацидофилы (1%) представлены всего одним видом, обнаруженным лишь однажды (Neidiumproductum (W.Sm.)Cleve.).

Наряду с этим была проведена классификация водорослей по степени сапробности (Табл. 2).

Таблица 2 - Классификация водорослей-индикаторов

Отдел Зона сапробности

о - p в - 0 в в - а а - в а р - а

Cyanophyta 1 2 1

Bacillariophyta 3 2 16 5 1 7

Chlorophyta 1 16 1

Euglenophyta 1 4 1

Xanthophyta

Dinophyta

Cryptophyta 1 1

Crysophyta 1

Всего б 3 39 7 1 8 1

Сокращения: о-в - олиго-бетамезосапробы; в-о - бета-олигосапробы; в - бета-мезосапробы; в-a - бета-альфамезосапробы; a-в - альфа-бетамезосапробы; a - альфа-мезосапробы; p-a - поли-альфасапробы.

За исследуемый период было обнаружено 65 видов-индикаторов сапробности. Состав водорослей-индикаторов на 59% представлен бета-мезосапробионтами, подавляющее большинство которых относились к диатомовым (Басіїїагіоркуіа - 34 вида) и зелёным (СМоторкуіа - 18 видов) водорослям. Низкосапробные виды представлены олиго-бетасапробионтами - 9% и бета-олигосапробионтами - 5%. Из высокосапробных отмечены бета-альфамезосапробионты - 11%, альфа-бетамезосапробионты - 2%, альфа-

мезосапробионты - 12%, поли-альфа-сапробионты - 2%. В целом обнаружено 9 низкоса-

пробных видов, 39 видов со средним уровнем сапробности и 17 - высокосапробных видов водорослей (Табл.2).

Особенности развития сообщества фитопланктона определялись сезоном и годом исследования.

Весной 2007 года температура воды была относительно высокой (14,8-15,3°), уровень воды в реке - выше среднего многолетнего показателя. Период отбора проб совпал с периодом перестройки сообщества и началом развития представителей летнего фитопланктона. Большой процент численности составляли зеленые водоросли при доминировании Coelastrum astroideum (20,9-35%), Pediastrum boryanum (17,5%), лишь в районе устья реки преобладали диатомеи Stephanodiscus hantzschii (25,6%) и S. dubius (20,7%). Значения общей численности составляли 2,74-6,13 млн кл./л, биомассы - 2,01-6,16 мг/л, числа видов - 32-41. Значения индекса Шеннона, рассчитанного по численности, были устойчивыми и относительно высокими (3,47-3,81). Размах значений этого индекса, рассчитанного по биомассе, был более широк (2,45-4,33). Минимум отмечен на приустьевом участке. На этой же станции был зарегистрирован максимальный индекс сапробности при его варьировании от 2,05 (III класс) до 2,29 (Ш-ГУкласс).

Несколько иная ситуация отмечалась весной 2008 года, когда температура в период отбора проб была более низкой (10,1-13,4°), чем в 2007 году, а уровень воды - несколько ниже нормы. Доминировали диатомовые водоросли Stephanodiscus hantzschii (14,7-50,2%), S. dubius (Fricke)Hust.(11,6 - 21,3%), Navicula viridula (16,2 - 20,8%), что в большей степени соответствовало весеннему комплексу фитопланктона, чем в прошлом году. Значения численности и биомассы водорослей были более высокими по сравнению с таковыми в 2007 году и составляли соответственно 3,7-15,8 млн кл./л и 13,6-16,5 мг/л; число видов, напротив,- более низким (23-34). Индекс сапробности достигал максимального значения на приустьевой станции при варьировании от 2,27(Ш-ГУкласс) до 2,62(ГУкласс). Значения индекса Шеннона были для сообщества этой станции минимальными и по численности (1,81-3,80), и по биомассе (1,09-2,51). Кроме того, здесь же очень низким было значение индекса относительной чистоты Кноппа (0.17).

Таким образом, несмотря на указанные различия в качественных и количественных показателях развития фитопланктона реки при сравнении данных двух лет, в весенний период и 2007, и 2008 года прослеживались некоторые общие черты: а) преобладание диатомовых по числу видов и по биомассе; б) ухудшение экологической ситуации на приустьевом участке реки, о чем свидетельствовали соответствующие изменения индексов сапробности Пантле и Букка, Шеннона, Кноппа.

Летом 2007 года температура воды в период отбора проб достигала 22,4-23,'7°С при повышенном уровне воды. Развивался летний комплекс фитопланктона при массовом развитии синезеленых и зеленых водорослей, из которых в качестве доминантов по численности выступали только два вида Aphanizomenon flos-aquae fflos-aquae (L.)Ralfs (16,7-21,6%) и Coelastrum astroideum (19,4 - 21,1%). Значения общей численности фитопланктона варьировали от 1,2 до 10,3 млн кл./л, биомассы - от 1,33 до 3,01 мг/л с минимальными значениями в районе устья. Число видов (39-40) было стабильным. Размах значений индексов был также неширок. Индекс сапробности (2,07-2,08) соответствовал III классу чистоты вод. Индексы Шеннона были достаточно высокими и составляли: по численности - 3,89-4,55; по биомассе - 3,87-4,33.

В летний период 2008 года температура воды была несколько ниже, чем летом 2007 года (21,4-22,2°), уровень воды незначительно превышал среднее многолетнее значение. Среди доминирующих видов были отмечены Aphanizomenon flos-aquae (12-29%) - из синезеленых; Coelastrum astroideum (31%), Crucigenia tetrapedia (19%) - из зеленых; Cocconeis placentula var. euglypta(Ehrb.)Grun. - из диатомовых. Общая численность варьировала в пределах 0,28-12,56 млн кл./л, биомасса - 0,32-6,73 мг/л, число видов - 15-33. Индекс сапробности составлял 1,91-2,26; индекс Шеннона по численности 3,03-4,53; по биомассе 2,99-4,09. В отличие от ситуации прошлого года можно отметить более выраженные колебания количественных показателей между сообществами фитопланктона разных станций, а также относи-

тельно низкое значение индекса Кноппа (0,66) и незначительное повышение индекса сапроб-ности (до 2,26) в районе устья.

Осенью 2007 года температура воды в период отбора проб составляла 10,5-12,2°, отмеченный уровень воды был выше нормы. Доминировали в сообществе фитопланктона Aphanizomenon flos-aquae (2б-31%, Coelastrum astroideum (21 - 24%), Crucigenia tetrapedia (11-1б%), Navicula cryptocephala (17%). Зеленые и диатомовые водоросли преобладали и по численности, и по биомассе, и по числу видов. Количественные показатели составляли: общая численность 0,28-19,3 биомасса 1,15-6,59 число видов 15-43. Минимальные значения всех указанных показателей отмечены в районе устья. Значения индексов варьировали: сапробности - от 2,08 до 2,28; Кноппа от 0,61 до 0,98; Шеннона по численности от 3,23 до 3,71; по биомассе от 2,81 до 4,32. При этом в районе устья отмечены минимальные значения индексов Кноппа и Шеннона по биомассе, а также максимальное значение индекса сапробности.

Температура воды в осенний период 2008 года составляла всего 3,0-3,4°, при этом уровень воды был значительно ниже среднего многолетнего показателя. Это в значительной степени повлияло на качественный состав сообщества. Среди доминантов обнаруживались преимущественно диатомовые водоросли Stephanodiscus hantzschii (17-42%), S.rotula(14%), S.dubius(19-26%), лишь однажды в качестве доминантов отмечались Aphanizomenon flos-aquae (18%) из синезеленых и Coelastrum astroideum (26%) из зеленых. Диатомовые водоросли преобладали на всех трех станциях и по численности, и по биомассе, и по числу видов. В целом количественные показатели варьировали в широких пределах: общая численность от 1,65 до 32,78 млн кл./л, общая биомасса от 1,73 до 55,79 мг/л, число видов от 29 до 49. Минимальные их значения отмечались в районе устья. Индекс сапробности изменялся от 2,05 до 2,48, индекс Кноппа - от 0,41 от 0,75. Значения индексов Шеннона колебались незначительно и составляли: по численности 3,14-3,91; по биомассе 2,37-2,89. Максимальное значения индекса сапробности и минимальное индекса Кноппа - в районе устья. По сравнению с параметрами развития осеннего фитопланктона прошлого года в 2008 году отмечались относительно высокие значения количественных показателей (численности, биомассы, числа видов), более низкие значения индекса Шеннона по биомассе, более выраженное повышение индекса сапробности в районе устья реки.

В целом относительно пространственного распределения фитопланктона можно сказать следующее. Весной отмечалось возрастание общей численности фитопланктона в устье реки, летом и осенью в этом районе она, как правило, убывала. Значение общей биомассы здесь независимо от сезона было наименьшим за исключением весны 2007года, когда оно достигало максимума. По числу видов закономерности в пространственной динамике не выявлены. В течение всего периода исследования индекс сапробности принимал максимальные значения на станции №3, расположенной в районе устья реки, и наиболее высокими его значения были в 2008 году (Рис.2).

Рисунок 2 - Динамика индекса сапробности

Индекс Кноппа на указанной станции, как правило, был минимальным, индекс Шеннона по биомассе также часто принимал здесь наиболее низкие значения (Рис.3).

Рисунок 3 - Динамика индекса Шеннона

Таким образом, в районе устья реки в исследуемый период складывалась напряженная экологическая ситуация, обусловленная скоплением здесь органических загрязняющих веществ.

При сравнении фитопланктонного сообщества реки Кондурча в разные годы исследования отмечалось более интенсивное его развитие в 2008 году, при этом выявлено отличие и качественного состава фитопланктона: В 2007 году преимущественно лидировали зеленые водоросли, в 2008 - диатомовые, за некоторым исключением. Это было обусловлено значительным различием гидрологических параметров реки в разные годы исследования.

Выводы

1. За исследуемый период в составе фитопланктона реки Кондурча обнаружено 142 таксона водорослей рангом ниже рода при лидировании Bacillariophyta (68 видов) и Chlorophyta (54 вида).

2. По эколого-географической принадлежности видов выявлено преобладание: планктонных водорослей - по местообитанию, видов-индифферентов - по отношению к солености, алкалифилов - по отношению к рН, бета-мезосапробионтов - по отношению к органическому загрязнению.

3. Особенности развития фитопланктона реки Кондурча в разные годы исследования в значительной степени определялись гидрологическими параметрами (температурой и уровнем воды в реке).

4. При отмеченных различиях в развитии фитопланктона реки разных сезонов и разных лет исследования всегда отмечалось ухудшение экологической ситуации на приустьевом участке реки, о чем свидетельствовали соответствующие значения индексов сапробности Пантле и Букка, Шеннона, Кноппа.

Библиографический список

1. Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова О.В. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. - Тель-Авив, 2006. - 356 с.

2. Попченко И.И. Видовой состав и динамика фитопланктона Саратовского водохранилища / под ред. В.Н. Паутовой, Г.С. Розенберга: Тольятти, 2001. - 290 с.

3. Ресурсы поверхностных вод СССР. Описание рек. Т.12, вып.1. Бассейн р. Волги ниже г.Чебоксары. - Куйбышев, 1971. С.156-164.

4. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем /под ред. д-ра биол. наук В.А. Абакумова /. - Санкт-Петербург, Гидрометеоиздат, 1992. С.151 - 163.