Экологическое состояние Р. Блява и Р. Кураганка (Оренбургская область) по показателям бентосных сообществ

Экологическое состояние р. Блява и р. Кураганка (Оренбургская область) по показателям бентосных сообществ

Н.Н.Жгарева, научный сотрудник, ИБВВ РАН; И.Ю.Иванова, аспирантка, ОрГМА; И.И. Томилина, к.б.н., В.А. Гре-мячих, научный сотрудник, ИБВВ РАН

Реки Блява и Кураганка испытывают сильный антропогенный пресс, находясь в зоне влияния Медногорского медно-серного комбината. Для оценки их экологического состояния были проведены полевые и экспериментальные работы. Пробы донных отложений (ДО) и макробентоса отбирали в июле-августе 2007 г. скребком по стандартной методике [1]. В ДО содержание биологически доступных форм металлов определяли атомно-абсорбционным методом в лаборатории ВНИИМС (Оренбург). В качестве тест-организмов в работе использованы культуры ветвистоусого рачка Ceriodaphnia affinis Lillijeborg и личинок комара Chironomus riparius Meigen, содержащиеся в стандартных условиях [2]. Статистическую обработку данных (определение средних значений и их ошибок (р = 0,05)) проводили с помощью пакета программ STATGRAPHICS Plus 2,1 и STATISTICA версия 6,0.

Фоновый участок р. Блява (ст. 37) расположен выше г. Медногорска, протекает под пологом леса, в межень разбивается на меандрирующие потоки, перекаты с сильным течением и отшну-рованные мелкие водоемы. Грунты представлены слабозаиленными песками с крупными камнями и щебнем. Глубины небольшие — на стрежне до 0,5—0,6 м. Высшая водная растительность не развита. Камни на отдельных участках обильно обрастают нитчатыми водорослями, на которых оседает мелкодисперсный ил, что указывает на возможную органическую нагрузку с близко расположенных дачных участков. Отмечено достаточно разнообразное население. Здесь встречается усатый голец Barbatula barbatula (Linne) — типичный представитель реофильной ихтиофауны малых водотоков. В бентосе обнаружено 38 видов беспозвоночных, среди которых наибольшим разнообразием отличались хирономиды и жуки. Следует указать, что ко времени исследования у некоторых видов насекомых (например, ручейников, поденок, веснянок, симулид и др.) прошел вылет имаго, т.к. встречено много их линочных экзувиев и пустых домиков ручейников. Это позволяет предположить еще более богатое видовое разнообразие этого биотопа. Численность и биомасса донного населения имели высокие величины — 5 тыс. экз./м2 и 19,5 г/м2 соответствен-

но. По численности доминировали личинки хи-рономид — 68% (по биомассе их доля 23%), по биомассе — личинка Sialis fuliginosa Pictet — 47,2% (по численности их доля 14,6%). Группа водяных жуков была субдоминантой (8,8% от численности и 12,8% — от биомассы). Индексы Шеннона, по численности (HN) и биомассе (HB) были достаточно высокими — 2,84 и 2,66 соответственно. Величина индекса сапробности по Пантле-Букк (1,88), рассчитанная по 19 индикаторным видам, характеризовала фоновый участок как умеренно загрязненный. В видовом списке 22% видов относятся к олигосапробам, 38,9% — олиго-в-мезо-сапробам, 27,8% — в-мезосапробам, 5,6% — в-а-мезосапробам и 5,6% — а-мезосапробам.

Химический анализ выявил превышение ПДК (санитарно-гигиенических для почв) [3] и допустимых уровней (по системе стандартов, принятой в США [4]) содержания меди и кадмия (табл. 1). Достоверных различий с контролем плодовитости рачков при 7-суточном экспонировании в водной вытяжке грунтов не обнаружено.

В отшнурованном водоеме р. Блява (ст. 38) отсутствует течение, грунт — щебень, камни, скудные аллювиальные накопления и грубый растительный детрит (аллохтонная органика за счет листового опада). В половодье водоем промывается. В бентосе обнаружен 31 вид макробеспозвоночных. Таксономический состав существенно отличается от сообщества, развивающегося в текучей воде. Здесь преобладали двукрылые насекомые семейств Culicidae, Chi-ronomidae, Ceratopogonidae, Limoniidae. Плотность населения была несколько выше — 7,8 тыс. экз./м2, биомасса 14,8 г/м2. Основную долю численности (45,2%) и биомассы (23,5%) составляли личинки комаров родов Culex, Aedes, Anopheles. По численности доминировали комары-звонцы (14,7%), по биомассе — клопы (водяной скорпион, водомерки и кориксиды) (33,6%) и моллюски Limnaea intermedia Lamarck (17,3%). Высокие индексы Шеннона (HN — 3,5 и HB — 3,44) характеризуют сообщество как более сбалансированное по сравнению с бентосом в текучей воде. По величине индекса сапробности (1,80), рассчитанного по 17 индикаторным видам, участок характеризовался как умеренно загрязненный. Среди индикаторов 16,6% видов относятся к олигосапробам, 44,4% — олиго-в-мезо-сапробам, 33,3% — в-мезосапробам и 5,6% — а-мезосапробам.

Выявлено превышение ПДК и допустимых уровней по меди и кадмию (табл. 1). Отмечена самая высокая среди всех исследованных станций гибель личинок Chironomus riparius (100%).

Река Блява в черте г. Медногорска (ст. 36) находится вне зоны влияния медно-серного комбината. Близ реки расположены огороды и дома частного сектора, сток с которых поступает в воду. Исследованный участок реки расположен под пологом ивовых кустарников, в результате чего отсутствуют заросли макрофитов. Повышенная органическая нагрузка и уменьшение скорости течения способствуют накоплению детрита и черного ила, что сказывается на изменении структуры макрозообентоса. Из биоценоза выпадают реофильные, весьма чувствительные к изменению кислородного режима, веснянки, поденки р. Baеtis, некоторые виды водяных жуков, симулиды, появляются устойчивые к органическому загрязнению хирономиды Procladius ferrugineus Kieffer, Psectrotanypus varius (F.) и оли-гохеты Isochaethides michaelseni (Lastockin), Tubifex tubifex (O.F. Muller). На участке обнаружено 17 видов беспозвоночных. Численность и биомасса макрозообентоса, несмотря на большие запасы иловых отложений, также снизились — до 1,2 тыс. экз./м2 и 10,2 г/м2 соответственно. Основу численности (28,4%) и биомассы (39,6%) составляли личинки вислокрылки, высокую долю по биомассе имели крупные личинки стрекозы р. Aeschna (28,3%), ручейник Anabolia furcata Brauer (15,9%), моллюск Limnaea ovata (Draparnaud) (9,4%). Из-за доминирования немногочисленных, но крупных видов сообщество более сбалансировано по численности (HN = 2,63), чем по биомассе (HB = 2,11). Величина индекса сапробности повысилась до 2,2, изменилось соотношение 14 индикаторных видов: исчезли оли-госапробные виды, олиго^-мезосапробы составили 14,3%, доля ß-мезосапробов увеличилась до 50%, а-мезосапробов — до 21,4%, появились по-лисапробы — 14,3%. Однако численность этих видов была невелика, и величина индекса соответствовала умеренно загрязненным водам.

При проведении химического анализа выявлено превышение ПДК и допустимых уровней по меди и кадмию (табл. 1). Острой токсичности

грунтов не наблюдалось, однако гибель Chironomus riparius составила 43,4%, отмечалось достоверное по сравнению с контролем снижение темпов роста.

Приток р. Блява в черте г. Медногорска (ст. 31) — мелководный песчано-каменистый перекат с сильным течением без зарослей макрофитов. Камни обрастают нитчатыми водорослями Stigeoclonium tenue, развитие которых приурочено к местам с высокой органической нагрузкой. В макрозообентосе обнаружено всего три вида животных (Endochironomus tendens (F.), Notonecta glauca L. и Gerris argentatus Schummel), характерных для зарослевой фауны. В целом данный участок характеризуется как р—а-мезо-сапробная зона.

При проведении химического мониторинга выявлено превышение ПДК и допустимых уровней по кадмию (табл. 1). Плодовитость рачков при 7-суточном экспонировании в водной вытяжке грунтов составляла 9% от контроля, гибель тест-объектов — 83,4%, отмечено достоверное по сравнению с контролем снижение темпов роста.

Выше очистных сооружений по левому берегу р. Блява на окраине г. Медногорска (ст. 30) находятся отвалы отработанной породы. Наблюдается сильное течение, вода «купоросного» цвета, мутноватая, макрофиты отсутствуют. На заиленных камнях обильные обрастания Stigeoclonium tenue, в больших количествах развиваются поли-сапробные виды бактерий Sphaerotilus natans и серобактерии Beggiatoa, что при отсутствии бентоса характеризует качество вод как «очень грязные». Визуально река «мертвая». Бентосных организмов не обнаружено, есть кладки хирономид, которые вероятно заселяют этот водорослевый субстрат, однако дальнейшее их развитие неизвестно.

Химический анализ выявил превышение ПДК и допустимых уровней по меди и кадмию (табл. 1). Плодовитость Ceriodaphnia affinis при 7-суточном экспонировании в водной вытяжке грунтов составляла 42,5% от контроля, гибель Chironomus riparius составила 96,7%, отмечалось достоверное по сравнению с контролем снижение темпов их роста.

Участок р. Блява ниже очистных сооружений и до впадения в р. Кураганка (ст. 28) представ-

1. Показатели химического анализа донных отложений рек Блява и Кураганка (2007 г.) в мг/кг

Станция Медь Цинк Свинец Кадмий Железо

37 р. Блявa 54,5 7б,5 39,0 1,б 1250,0

38 р. Блявa 207,5 78,0 54,0 2,4 875,0

Зб р. Блявa 1б5,5 51,0 б9,0 4,0 1371,4

31 р. Блявa 2б,0 б9,0 б,0 2,0 1200,0

30 р. Блявa 757,5 7б,5 24,0 7,2 1457,2

28 р. Блявa 519,3 75,0 11,9 8,4 1400,0

29 р. Курaгaнкa 20,4 17,12 1,0 1,0 1342,8

2б р. Курaгaнкa 152,5 б1,5 4,0 2,0 1314,3

35 р. Курaгaнкa 1187,5 7б,5 14,б 17,7 1342,8

ляет собой перекат с сильным течением. Грунт песчаный, с камнями и щебнем, хорошо промытый. Накопление ила только у кромки берега, в затонах, макрофиты не развиваются. Водоток испытывает дополнительную органическую нагрузку (водоплавающая птица и крупный рогатый скот). На перекате в песчаном грунте и у берега в черном иле с большим количеством грубого растительного детрита не обнаружено ни одного живого организма. Более того, не встречены даже останки мертвых животных (хитин личинок насекомых, раковины моллюсков). Если выше по течению река была мертвой, то восстановление фауны, по крайней мере на этом участке, еще проблематично.

При проведении химического анализа выявлено превышение ПДК и допустимых уровней по меди и кадмию (табл. 1). Наблюдалась хроническая токсичность грунтов, смертность личинок достигала 56,7%, отмечалось достоверное по сравнению с контролем снижение темпов роста.

Верховье р. Кураганка (ст. 29) характеризуется высокой скоростью течения, каменистым грунтом, практически не зарастает макрофитами. Население отличается большим разнообразием: обнаружены обыкновенный гольян Phoxinus phoxinus (Linne), предпочитающий холодные и чистые ручьи с песчаным, каменистым и галечным дном, и обыкновенная верховка Leucaspius delineatus (Heckel), встречающаяся в некоторых малых реках. В макрозообентосе отмечено 39 видов беспозвоночных, среди которых наиболее разнообразно представлены моллюски (10 видов), поденки (6), хирономиды (6) и стрекозы (3). В составе фауны много реофильных видов: Ancylus fluviatilis O. F. Muller, Amesoda scaldiana (Nordmand), Unio tumidus Philipsson, Ephoron virgo (Olivier), Ecdyonurus sp., Laccophylus sp., Potamophilus acuminatus (F.), Calopteryx splendens (Harris), Platycnemis pennipes (Pallas), Gomphus vulgatissimus (Linne), Simulidae, Stempelinella minor (Edwards), три вида р. Baеtis. Наряду с большим видовым богатством, плотность населения невелика — около 2,5 тыс. экз./м2. Наиболее многочисленны поденки (33,6%), моллюски (19,1%), хирономиды (16,4%) и мелкие клопы Micronecta (14,5%). Биомасса сообщества составляла 16,7 г/м2, доминировали моллюски (59,7%) и стрекозы (29,7%). Индексы видового разнообразия Шеннона достаточно высоки (HN = 3,92 и HB = 2,32), что свидетельствует о хорошей сбалансированности сообщества. Индекс сапробности данного участка, рассчитанный по 26 индикаторным видам, составил 1,83, что характеризует его как умеренно загрязненный. В видовом списке 36,4% олиго^-мезосапробов, 45,5% — ß-мезосапробов и 18,2% — ß-a-мезосапробов.

Химический анализ не выявил превышения ПДК и допустимых уровней по меди, кадмию,

свинцу, цинку (табл. 1). Гибель Chironomus riparius не превышала допустимый методикой 20%-ный уровень. Достоверное по сравнению с контролем снижение темпов роста тест-организмов отмечено при биотестировании грунтов.

Участок р. Кураганка ниже впадения р. Блява и в 7 км от г. Медногорска (ст. 26) характеризуется проточностью, затененностью и отсутствием макрофитов. Грунты — заиленный песок с галечником. После приема притока происходили существенные изменения в структуре зообентоса: сократилось число видов (до 11), исчезли поденки, веснянки, реофильные виды жуков, моллюски, оксифильные виды двукрылых, симулиды и хирономиды, появились представители семейств Ceratopogonidae, Psychodidae, Sciomyzidae, более толерантные к загрязнению. Плотность населения составила всего 720 экз./м2, биомасса — 1,79 г/м2. В доминирующий комплекс вошли Sialis fuliginosa (31% численности и 67,6% биомассы), хирономиды Procladius ferrugineus и Apsectrotanypus trifascipennis (Zetterstedt) (33,3% и 9,6% соответственно) и вновь появившиеся двукрылые (26,6% и 12,1% соответственно). Снизились величины индекса Шеннона (HN = 1,47, HB =1,27), что характеризует недостаточную сбалансированность сообщества. Индекс сап-робности характеризовал воды участка как умеренно загрязненные, хотя абсолютная его величина повысилась (до 2,24).

На р. Кураганка ниже г. Медногорска, в 2-х км от с. Рысаево [5], наблюдается сильное течение с водоворотом. Грунт — крупные камни, заиленный песок, черный ил. Участок не зарастает макрофитами, но видовой состав прибрежной растительности указывает на выход грунтовых вод. Макрозообентос формируется в донных отложениях черного ила с большим количеством грубого детрита растительного происхождения. Видовое богатство невелико — обнаружено 8 видов, из которых 4 — хирономиды из сем. Tanypodinae, 1 вид — олигохет Tubifex tubifex, 1 вид личинок вислокрылки и 1 вид личинок жука-пузанчика Hyphydrus ovatus. Плотность населения довольно высокая — 5,5 тыс. экз./м2, биомасса — 16,7 г/м2. Невысокие индексы Шеннона (HN = 0,56, HB = 0,75) указывают на разбалансированность сообщества. Основу численности и биомассы составляли хирономиды (92% и 74,5% соответственно) за счет Procladius (Holotanypus) sp. (87,7% и 70,2% соответственно). Личинки вислокрылки Sialis fuliginosa занимали 6% численности и 24% всей биомассы, остальные виды были представлены единичными особями. Индекс сапробности 2,78 характеризует данный участок как загрязненный (а-мезосапробная зона).

Химический анализ выявил значительное превышение ПДК и допустимых уровней по меди и кадмию (табл. 1). Вытяжка пробы грунта обла-

дала наибольшим токсическим эффектом: зарегистрирована 80%-ная гибель животных за 48 часов, 80%-ная гибель животных за 7 суток и снижение плодовитости на 95%.

Вывод. Выявлено превышение ПДК и допустимых уровней содержания меди и кадмия на 80% исследованных станций; острая токсичность грунтов отмечена на р. Кураганка ниже г. Мед-ногорска, хроническая токсичность грунтов наблюдалась на 60% станций; в зоне влияния медно-серного комбината происходило угнетение макрозообентоса, вплоть до полной его гибели, что свидетельствует о неблагополучном экологическом состоянии исследованных рек.

Работа выполнена при финансировании Экологического проекта, согласно распоряжению Президента РФ № 628.

Литература

1. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. М.: Наука, 1975. 240 с.

2. Методическое руководство по биотестированию. РД-118-

02-90. М., 1991. 46 с.

3. ГН 2.1.7.2042-06.

4. Ingersoll, C.G., Nelson, M.K. Testing sediment toxicity with Hyalella azteca (Amphipoda) and Chironomus riparius (Diptera) // Aquatic Toxicology and Risk Assessment: Thirteen Volume, American Society for Testing and Materials STP 1096. Philadelphia, 1990. Р. 93-109.

5. Томилина, И.И. Оценка токсичности грунтов озер Дарвинского заповедника / И.И. Томилина, В.Т. Комов // Информ. бюлл. Биология внутренних вод. 1996. № 100. С. 62-65.