Влияние карьерных вод Бородинского угольного разреза на зообентос малой реки Барги

4. Полонская, Д.Е. Микробиологический мониторинг состояния экосистем земледельческой части Красноярского края: автореф. дис. ... д-ра биол. наук / Д.Е. Полонская. - Красноярск, 2002. - 32 с.

5. Головко, Э.А. Физиология и биохимия культурных растений / Э.А. Головко, С.А. Горобец, А.И. Мазорчук.

- М., 1984. - Т. 16. - С. 273-279.

6. Гузев, В.С. Микроорганизмы как компоненты биогеоценоза / В.С. Гузев, И.О. Куличевская, Д.Г. Звягинцев. - М., 1984. - С. 92-107.

7. Кочунова, Т.А. Фитонциды как фактор регулирования состава микрофлоры здорового растения: автореф. дис. ... канд. биол. наук / Т.А. Кочунова. - Горький, 1968. - 27 с.

8. Делова, Г.В. Микрофлора растений и почв / Г.В. Делова, Т.Т. Кузнецова. - Новосибирск, 1973. - С. 32-45.

9. Егоров, Н.С. Практикум по микробиологии / Н.С. Егоров. - М., 1976. - 307 с.

10. Определитель бактерий Берджи (в 2-х т). Т.1 / Д. Холт [и др.]. - М., 1997. - 432 с.

11. Третьяков, Н.Н. Практикум по физиологии растений / Н.Н. Третьяков [и др.]. - М., 2003. - 288 с.

12. Лакин, Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. - М., 1990. - 352 с.

---------♦'----------

УДК 574.57 А.В. Андрианова, В.А. Заделёнов

ВЛИЯНИЕ КАРЬЕРНЫХ ВОД БОРОДИНСКОГО УГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА НА ЗООБЕНТОС МАЛОЙ реки БАРГИ*

В ходе исследований определены структурно-функциональные характеристики зообентоса малой реки, принимающей карьерные воды угольного разреза. Показано, что отрицательное воздействие карьерных вод на донное население более ярко выражено в верховье реки и проявляется в снижении большинства количественные показателей бентосных сообществ. По составу донных животных вода в реке характеризуется как «умеренно загрязненная» - «загрязненная».

Введение. Угледобывающая промышленность оказывает негативное воздействие как на водный, так и на гидрохимический режим территорий бассейнов рек. При этом уменьшаются запасы подземных вод. Происходит иссушение зоны горных работ, образуются депрессионные воронки. Это инициирует высыхание колодцев и водозаборных скважин, иссякание родников, ручьев и небольших речек, приводит к уменьшению запасов воды в поверхностных водах. Общее иссушение территорий проявляется, кроме того, в нарушениях цикличности функционирования биоценозов и процессах их деградации. Добыча угля остается до последнего времени водоемким производством [6].

Многие авторы отмечают в поверхностных водах повышение минерализации, концентрации сульфатов, хлоридов, фторидов, нефтепродуктов, тяжелых металлов в десятки и сотни раз. Высокая сорбционная способность многих загрязняющих веществ, в том числе тяжелых металлов, обусловливает их накопление в донных отложениях и гидробионтах [4].

При оценке техногенного воздействия на водный объект особое внимание должно быть обращено на малые водотоки (водоемы), обладающие небольшим потенциалом разбавляющей способности и буферной емкостью [4].

Материалы и методы. Материалом для подготовки настоящей публикации послужили исследования, проведенные в вегетационный период (июнь-сентябрь) 2007 года. Пробы донной фауны (в количестве 93 шт.) отбирали в соответствии с разработанной схемой горно-экологического мониторинга в р. Барге (левый приток р. Кана), принимающей карьерные воды Бородинского угольного разреза. Кроме того, исследовали два водоема, образованных путем зарегулирования р. Барги - пруд у села Глубоково и Баргинское водохранилище, вода которого используется для хозяйственно-бытовых и питьевых целей жителями г. Бородино. В реке было намечено 4 станции отбора проб (от верховья к низовью):

1-е - 300 м ниже по течению от места сброса карьерных вод;

2-е - 100 м выше впадения р. Барги в п. Глубоково;

* Работа поддержана грантом РФФИ № 07-04-01410-а.

3-е - ниже плотины п. Глубоково;

4-е - ниже плотины Баргинского водохранилища.

Для отбора проб зообентоса использовали круговой скребок Дулькейта (площадь захвата 1/9 м2) и дночерпатель Петерсена (площадь захвата 1/40 м2). Сбор и обработка материала проводились по общепринятым методикам [7].

Для оценки качества воды по организмам зообентоса применялись индекс сапробности Пантле-Букка в модификации Сладечека (S), биотический индекс Вудивисса (БИ) и олигохетный индекс Гуднайта-Уитлея (G) [7]. Расчет составляющих энергетического бюджета (кал/м2'сут.) донных сообществ проводился на основе физиологического метода [1].

Результаты исследований и обсуждение. Исследованные станции характеризовались вариабельностью условий обитания зообентоса, поскольку отличались скоростью течения, глубиной, температурным режимом, характером грунта, степенью зарастаемости и составом макрофитов. Как следствие, качественное и количественное развитие донной фауны на исследованном участке реки носило крайне неоднородный характер, как во временном, так и в пространственном аспектах.

Всего в зообентосе реки выявлено 106 видов и форм беспозвоночных животных из 17 таксономических групп. Ведущее положение в качественном отношении занимали личинки хирономид - 55 видов; субдоминанты-ручейники (17 видов). Видовой состав хирономид на различных станциях и в течение сезона существенно варьировал. Наиболее массовыми видами являлись: Syndiamesa oríentalis, Diamesa baicalensis, Mi-cropsectra praecox, Krenopelopia binotata, Prodiamesa olivacea, D. baicalensis, Crícotopus гр. bicinctus, Rheocri-cotopus brunensis, Microtendipes pedellus, Glyptotedipes paripes и G. glaucus. Олигохеты представлены в основном тубифицидами Tubifex tubifex и Limnodrilus hoffmeisteri. Кроме того, только на станции 1 обитали крупные черви Eiseniella tetraedra, а на станции 4 - Nais communis. Среди ручейников наибольшей плотности достигали Hydropsyche pellucidula, H. angustipennis и Ceraclea excisa. Следует отметить часто встречаемых личинок двукрылых Tipula, а на станции 3 - еще и Simulium. Амфиподы Gammarus lacustris в массе отмечены лишь на этой станции.

В районе сброса карьерных вод (станция 1) сформировался литореофильный биоценоз донной фауны с элементами пелофильного комплекса в наиболее заиленных участках дна. Зообентос представлен 33 видами. Основу донного населения составляли хирономиды и олигохеты (табл. 1), которые вносили 40 и 32% общей численности соответственно. Биомассу в равных долях формировали крупные олигохеты, личинки двукрылых и ручейников.

Таблица 1

Численность

Водный объект Хиро- номиды Олиго- хеты Ручей- ники Поденки Мол- люски Пиявки Гам- марусы Про- чие

р. Барга 0,53 0,42 0,15 0,21

(станция 1) 0,50 2,84 3,15 2,53

р. Барга 0,50 1,72 0,09

(станция 2) 0,99 2,42 2,56

р. Барга 1,55 0,63 0,14 0,40 0,49 0,33

(станция 3) 2,25 10,2 8,40 8,82 7,32 1,70

р. Барга 3,40 2,43 0,48 0,28 0,21 0,22

(станция 4) 5,20 1,33 6,09 0,45 3,22 3,62

Пруд 2,65 4,65 0,26

у с. Глубоково 8,39 4,69 6,56

Баргинское 4,41 1,83 0,15 0,16 0,41 0,61

водохранилище 4,42 0,85 0,61 0,20 8,36 3,81

Примечание: прочерк - группа беспозвоночных отсутствует или малочисленна.

На станции 2 (район впадения в с. Глубоково) характер реки и, соответственно, зообентоса существенно изменился по сравнению со станцией 1. В условиях заболоченности окружающей местности и сильной заиленности грунта преимущество получил пелофильный биоценоз. Донная фауна состояла из 25 видов и весной носила хирономидный, а впоследствии - олигохетный характер. Олигохеты вносили 75% численно-

сти и 40% биомассы; доля хирономид составила 22 и 17% соответственно. Высокая биомасса группы «прочие» (табл. 1) обусловлена единичными личинками двукрылых, гаммарусами и моллюсками.

На выходе из с. Глубоково (станция 3) зообентос реки сформирован из двух смешанных биоценозов: фитофильного и литореофильного. Их развитию способствует быстрое течение реки, наличие каменистогалечного грунта и обилие нитчатых водорослей. Зообентос здесь значительно богаче (53 вида), чем в верховье реки, при этом наблюдалось отсутствие олигохет. Количественно преобладали хирономиды (см. табл. 1), внося 44% общей численности зообентоса. Основу биомассы в совокупности составляли ручейники, брюхоногие и двустворчатые моллюски, пиявки, гаммарусы; доля каждой группы колебалась от 20 до 26%. Группу «прочие» представляли постоянные обитатели дна - личинки поденок и двукрылых, не достигавшие, однако, высокой плотности.

На станции 4 (ниже Баргинского водохранилища) условия обитания зообентоса и характер биотопа аналогичны станции 3, однако увеличение заиленности грунта привело к появлению представителей пело-фильного биоценоза, в частности олигохет-тубифицид. Донная фауна насчитывала 49 видов. Вклад хирономид и олигохет в общую численность зообентоса составил 48 и 35% соответственно (см. табл. 1). Основу биомассы формировали ручейники (31) и хирономиды (26%).

Пруд у с. Глубоково - мелководный, слабопроточный водоем, заболоченный в зоне подпора р. Барги, где плотно произрастает разнотипная высшая водная растительность. Дно пруда покрыто сильно заиленным песком с большим количеством детрита, что благоприятно для развития олигохет - тубифицид. В донной фауне выявлено 54 вида беспозвоночных животных. Зообентос можно охарактеризовать как олигохетно-хирономидный (см. табл. 1), при этом первые преобладали численно (62%), а вторые вносили наибольшую долю биомассы (43%). Основным доминантом среди хирономид являлся Tanypuspunctípennís. Среди прочих животных часто, но единично, встречались вислокрылки, пиявки и ручейники, которые составили в среднем за сезон 33% общей биомассы.

Баргинское водохранилище - это мелководный водоем с глубинами 1-2 м, ямы глубиной до 6 м зафиксированы только в приплотинной зоне. Дно водоема илистое с большим количеством детрита. Вся акватория заселена макрофитами, что создает благоприятные условия для бурного развития фитофильного биоценоза. Всего в зообентосе определен 71 вид донных беспозвоночных. Хирономиды преобладали в течение сезона, составляя 58% общей численности; доля олигохет - 24% (см. табл. 1). Наибольший вклад в биомассу вносили брюхоногие моллюски - 46%, субдоминантами являлись хирономиды - 24%. Представители группы «прочие» (единичные и крупные организмы - стрекозы, пиявки и др.) обуславливали 21% общей биомассы. Постоянным обитателем глубинных участков являлись личинки перистоусого комара коретры. Пространственное распределение зообентоса в водоеме неоднородно. С увеличением глубины и в отсутствии макрофитов наблюдалось обеднение донных сообществ. Кроме того, в зоне подпора р. Барги плотность донной фауны (10,5 тыс. экз/м2) была выше, чем в остальных районах водоема (6,5 тыс. экз/м2), за счет массового развития разнообразных фитофилов. Олигохеты, напротив, в большем объеме распространились у плотины.

В ходе исследований было выявлено, что донное население каждой станции р. Барга представляет собой отдельные сообщества, различающиеся видовым составом, доминирующими группами и количественными характеристиками. Коэффициент общности видового состава Серенсена-Чекановского (Кэо) [5] между исследованными станциями не превышал 0,35, что свидетельствует о низком качественном сходстве зообентоса. Наибольшее сходство видового состава (Кво=0,62) зафиксировано между водохранилищем и рекой ниже него (станция 4). В данном случае донное население водоема и водотока идентично в части фи-тофильной фауны.

Сезонная динамика зообентоса в исследованных водоемах характеризовалась в целом увеличением количественных показателей к осени, за исключением станции 1, где численность и биомасса донного сообщества оставались на одном уровне в течение сезона. В пространственном аспекте выявлено, что по мере удаления от места сброса карьерных вод численность и биомасса зообентоса возрастали (рис.). Наибольшей численности (около 7,5 тыс. экз/м2) зообентос достигал в пруду, водохранилище и в реке на станции 4. Максимум биомассы отмечен в реке ниже пруда (станция 3) - около 40 г/м2.

На важность использования характеристик донных сообществ при оценке качества вод указывали многие исследователи. В достаточно чистых водоемах донные сообщества в хорошо аэрируемых участках дна характеризуются высоким видовым разнообразием. По мере увеличения загрязнения или евтрофирова-ния водоема происходит снижение видового разнообразия. Модификация индекса видового разнообразия Шеннона (Н), предложенная Вильмом и Доррисом, используется в качестве показателя степени загрязнения вод. Считается, что Н>3 соответствует чистым, Н от 1 до 3 - загрязненным, Н<1 - грязным водам [8].

Пространственная динамика численности и биомассы зообентоса в р. Барге, в пруду Гпубоково и в Баргинском водохранилище

Максимальные значения Н = 3,1, указывающие на категорию «чистых» вод, выявлены в р. Барге на станциях 3 и 4, т.е. ниже плотин пруда и водохранилища. Для них же характерно и более высокое число видов зообентоса (табл. 2). На остальных участках реки и в водоемах Н соответствует «загрязненным» водам.

Таблица 2

Некоторые количественные характеристики донных сообществ и оценка качества воды исследованных водных объектов

Водные объекты Число видов Н, бит S БИ, балл G, % Р/И

р. Барга (ст. 1) 33 2,8 2,50 (III) 5 (III) 27 (II) 0,35

р. Барга (ст. 2) 25 1,9 3,23 (IV) 3 (V) 55 (IV) 0,4

р. Барга (ст. 3) 53 3,1 2,28 (III) 6 (III) — 0,1

р. Барга (ст. 4) 49 3,1 2,42 (III) 6 (III) 45 (III) 0,3

Пруд у с. Глубоково 54 2,2 3,04 (IV) 59 (IV) 0,3

Баргинское водохранилище. 71 2,4 2,50 (III) — 24 (II) 0,3

Примечание: прочерк - индекс не рассчитывался; римскими цифрами в скобках указан класс качества вод согласно [3].

Интегральная оценка степени загрязнения вод по составу донных сообществ выявила наихудшее качество воды в пруду у с. Глубоково и в реке выше него (станция 2), вода здесь относится к категории «загрязненных» IV класса (табл. 2). На остальных участках реки и в Баргинском водохранилище вода в целом соответствует III классу качества «умеренно загрязненная».

Известно, что антропогенное воздействие сказывается не только на структурных, но и функциональных, в том числе продукционных показателях гидробионтов. Для оценки этого влияния в качестве обобщающей функциональной характеристики донных сообществ принято использовать отношение продукции сообщества к суммарным тратам на обменные процессы организмов (Р/Н), или показатель изменения количества энергии, рассеиваемой донным сообществом. Наиболее стабильными являются сообщества чистого участка, для них же характерны и более низкие значения Р/Н При стрессовых воздействиях на экосистему величина РЯ увеличивается [2].

Для зообентоса р. Барги минимальная величина Р/Н=0,1 (см. табл. 2) отмечена на станции 3 (ниже плотины пруда) и характерна для чистых водоемов. Тогда как выше пруда донная фауна реки испытывает стрессовые воздействия (Р/Н=0,4), что подтверждается и низким видовым разнообразием (Н=1,9).

Заключение. Отрицательное воздействие поступающих в реку карьерных вод угольного разреза на донную фауну наиболее сильно выражено выше пруда у с. Глубоково. Ниже пруда структурнофункциональные характеристики донных сообществ (число видов в пробах, общее число видов в зообентосе, видовое разнообразие, значения численности, биомассы, продукции и деструкции) увеличивались. Можно предположить, что пруд является накопителем привнесенных рекой загрязняющих веществ с карьера. Очевидно, массовое развитие олигохет в водоеме способствует естественному процессу самоочищения, вследствие чего качество воды ниже пруда улучшается.

Литература

1. Алимов, А.Ф. Введение в продукционную гидробиологию / А.Ф. Алимов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. -152 с.

2. Биоиндикация экологического состояния равнинных рек / под ред. О.В. Бухарина, Г.С. Розенберга. - М.: Наука, 2007. - 403 с.

3. ГОСТ 17.1.3.07-82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 14 с.

4. Никаноров, А.М. Научные основы мониторинга качества вод / А.М. Никаноров. - СПб.: Гидрометеоиздат, 2005. - 576 с.

5. Песенко, Ю.А. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях / Ю.А. Песенко. - М.: Наука, 1982. - 287 с.

6. Геоэкология угледобывающих районов Кузбасса / В.П. Потапов [и др.]. - Новосибирск: Наука, 2005. -660 с.

7. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений / под ред. В.А. Абакумова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 240 с.

8. Финогенова, Н.П. Оценка степени загрязнения вод по составу донных животных / Н.П. Финогенова, А.Ф. Алимов // Методы биологического анализа пресных вод. - Л.: Изд-во Зоолог. ин-та АН СССР, 1976.

- С. 95-106.

--------♦-----------

УДК 581.522.61 А.С. Коляда, Н.А. Коляда

О ПУТЯХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ДИАСПОР ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ ПРИМОРСКОГО КРАЯ

В статье представлены материалы по изучению распространения (расселения) древесных растений путем зоохории, анемохории, автохории и гидрохории. Основными агентами зоохории являются птицы, рамсеплоды и семена, расселяющиеся млекопитающимися.

Представление о путях распространения диаспор растений имеет не только чисто теоретический интерес [1, 2], но и весьма ощутимое практическое значение. Изучение расселения древесных растений позволяет оптимизировать пути восстановления растительности на гарях и вырубках, уточнить консортивные связи растений, повысить эффективность их искусственного размножения.

Литература, касающаяся как особенностей морфологии диаспор дальневосточных растений [3-5], так и экологии их распространения [6-12 и др.], в целом немногочисленна. При этом большая часть публикаций по зоохории посвящена скорее пищевым связям животных и растений, нежели собственно путям распространения диаспор животными.

В Приморском крае произрастают около 260 видов древесных растений [13]. По способу расселения их можно распределить на 4 группы: зоохоры, анемохоры, автохоры, гидрохоры (табл.).

Распространение диаспор человеком может происходить либо случайно (при сборе в пищевых целях, при этом часть плодов может теряться), либо целенаправленно, например, в целях лесовосстановления.

Следует отметить, что для ряда растений характерно комбинирование способов распространения плодов и семян, что повышает вероятность удаления диаспор на максимально возможное расстояние от материнского растения.