Воскресенье, 19.11.2017, 22:40
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту



Главная » Статьи » Сельское и приусадебное хозяйство

АЛЬГОМОНИТОРИНГ РАЗНОТИПНЫХ ВОДОЕМОВ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Е.А.Иванцова, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, А.С.Карабская

АЛЬГОМОНИТОРИНГ РАЗНОТИПНЫХ ВОДОЕМОВ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Аннотация. Важное место при проведении биомониторинга занимает изучение фитопланктона. Полученные данные отражают экологическое состояние водных бассейнов и могут быть использованы для проведения природоохранных мероприятий.

В задачу наших исследований входило изучение структурно-функциональных характеристик фитопланктона, выявление основных особенностей его развития в экосистемах различных по происхождению водоемов Волгоградской области.
Исследования проводили в районе поселка Волжанка Верхнепогроменского сельского поселения Среднеахтубинского района Волгоградской области. Пробы отбирались ежемесячно в период 2010-2014 гг. с апреля по октябрь включительно в следующих точках: полносистемное прудовое хозяйство ООО «Флора» (пруд № 1, пруд № 5, пруд № 7), залив Бирючий Волгоградского водохранилища, искусственно созданная балка, не имеющая связи с водохранилищем.

Отбор и анализ проб осуществляли по ГОСТ 17.1.4.02-90 [1]. Концентрацию хлорофиллов а, b и c вычисляли по Руководству (1983) согласно Г.Г. Винбергу [13]. В Исследования показывают, что в среднем уровень биомассы фитопланктона в воде постепенно возрастает начиная с апреля, достигает пика в августе, затем постеру пенно снижается и к концу октября имеет минимальные значения [4].

Средние значения уровня биомассы фитопланктона в исследуемых точках весной варьировались в пределах от 0,7644 до 2,7882 мк/л, летом - от 3,5923 до 53,9616 мк/л, осенью - от 3,5870 до 10,2592 мк/л.

Была отмечена положительная связь между уровнем биомассы и хлорофилла а: при увеличении значений хлорофилла а возрастал и уровень биомассы фитопланктона в исследуемой пробе.

В составе фитопланктона изученных объектов было обнаружено 46 видов и разновидностей, относящихся к пяти отделам: диатомовых - 17, сине-зеленых - 10, зеленых - 14, эвгленовых - 3, криптофитовых - 2.

Были определены доминирующие таксоны: диатомовые водоросли - Aulacosira granulata, Nitzschata angustata, зеленые - Chlorella vulgaris, Pandorina morum, сине-зеленые - Microcystis aeruginosa, Anabaena contorta.

Ключевые слова: фитопланктон, альгоценоз, хлорофилл, биомасса, альгомониторинг.

 
Особое место при проведении биомониторинга принадлежит исследованиям фитопланктона - первого звена трофической цепи, во многом определяющего функционирование водных экосистем. Фитопланктон является не только основным продуцентом органического вещества в водоемах, но и важным фактором формирования качества воды. Видовой состав, структура и обилие фитопланктона выступают важнейшими показателями, позволяющими оценить трофический уровень и санитарные характеристики водных объектов, определить их экологическое состояние в целом и выявить направление происходящих в них процессов.

Изучению состава и динамики планктонных водорослей посвящено значительное число работ, в том числе Л.Г. Корневой [7]. Процессы продукции фитопланктоном органического вещества, содержания хлорофилла и других фотосинтетических пигментов описаны в работах Л.Е. Сигаревой [14], Н.М. Минеевой [8; 9; 10] и других ученых.

Исследования особенностей альгоцено- зов актуальны, поскольку полученные при биомониторинге данные отражают экологическое состояние водных бассейнов и могут быть использованы для планирования и проведения природоохранных мероприятий [5].

Состав и экология отдельных представителей водорослевого фитопланктона в разных водоемах разнообразны [2, с. 92-98]. В каждом отдельном водоеме в зависимости от физических и химических особенностей режима и от сезона года преобладает одна или другая из перечисленных групп водорослей, а в периоды интенсивного развития господствует нередко всего один вид.

Первостепенное значение из физических факторов, влияющих на распределение фитопланктона и его распределение в пределах одного водоема, имеют световой режим, температура воды, а для глубоких водоемов - вертикальная устойчивость водных масс. Из химических факторов основное значение имеют соленость воды и содержание в ней питательных веществ, в первую очередь солей фосфора, азота, а для некоторых видов также железа и кремния [2, с. 92-98].

Для оценки обилия фитопланктона используется содержание хлорофилла, которое позволяет выражать биомассу водорослей в единицах важнейшего компонента растительной клетки [3; 15].

Все растительные фотосинтезирующие клетки содержат хлорофилл а, присутствие остальных фотосинтетических пигментов специфично для различных систематических групп. Примерно треть от общего количества хлорофилла у высших растений и зеленых водорослей составляет хлорофилл b; в клетках диатомовых, золотистых, динофитовых, криптофитовых и бурых водорослей содержится хлорофилл с [9, с. 156].

Интенсивность фотосинтеза и первичная продукция зависят от многих факторов. При этом существует связь между количеством пигментов фитопланктона и планктона и величиной его продукции [6].

В задачу наших исследований входило изучение структурно-функциональных характеристик фитопланктона, выявление основных особенностей его развития в экосистемах различных по происхождению водоемов Волгоградской области.
Исследования проводили в районе поселка Волжанка Верхнепогроменского сельского поселения Среднеахтубинского района Волгоградской области. Пробы отбирались ежемесячно в период 2010-2013 гг. с апреля по октябрь включительно в следующих точках: полносистемное прудовое хозяйство ООО «Флора» (пруд № 1, пруд № 5, пруд № 7), залив Бирючий Волгоградского водохранилища, искусственно созданная балка, не имеющая связи с водохранилищем.

Отбор и анализ проб осуществляли по ГОСТ 17.1.4.02-90 «Вода. Методика спектро- фотометрического определения хлорофилла a» [1]. Отобранный из поверхностного слоя воды фитопланктон сразу же отфильтровывали через бумажные фильтры и подвергали высушиванию. Масштабы и характер «цветения» определялся визуально, а также на основании результатов, полученных в ходе лабораторных исследований в экологической учебной лаборатории Волжского гуманитарного института (филиала) федерального государственного автономного образовательного учреждения «Волгоградский государственный университет».

Хлорофилл извлекали ацетоном, оптическую плотность вытяжки определяли на фото- электрокалориметре КФК-3 по ГОСТ 17.1.4.02-90 (1999). Концентрацию (С, мкг/л) хлорофиллов а, b и c вычисляли согласно Руководству (1983) [13]. Содержание хлорофилла а определялось методом фотоколориметрии по ГОСТ 17.1.4.02-90. Уровень цветения определяли путем определения сухой биомассы методом расчета по содержанию хлорофилла а согласно Г.Г. Винбергу [13].

 

Рис. 1. Средние значения уровня биомассы фитопланктона в весенний, летний и осенний периоды 2010-2013 гг.

Примечание. Составлено авторами.

Ориентировочный расчет биомассы фитопланктона по концентрации хлорофилла а проводили исходя из того, что, согласно Г.Г. Винбергу [13], хлорофилл а составляет 2,5 % сухой биомассы или 6,75 % содержания органического углерода. Поэтому при пересчете хлорофилла а в биомассу, выраженную в единицах углерода (мкгС/л), использовали формулу:


где Вс - биомасса, выраженная в единицах углерода;

ChlA - концентрация хлорофилла а в пробе, мкг/л.

Для определения сходства объектов применяли формулу Серенсена:

где c - число видов, общих для двух сравниваемых группировок; a - число видов в первой группировке; b - число видов во второй группировке.

Проведенные исследования показывают, что в среднем за годы исследований уровень биомассы фитопланктона в воде постепенно возрастает начиная с апреля, достигает пика в августе, затем постепенно снижается и к концу октября имеет минимальные значения (см. рис. 1) [4].

Средние значения уровня биомассы фитопланктона в исследуемых точках весной варьировались в пределах от 0,7644 до 2,7882 мк/л, летом - от 3,5923 до 53,9616 мк/л, осенью - от 3,5870 до 10,2592 мк/л.

Минимальное значение уровня сухой биомассы фитопланктона было зафиксировано в октябре 2010 г. в пруду № 1 и составило 0,012 мк/л, максимальное было отмечено в августе 2012 г. в заливе Бирючем и составило 82,3552 мк/л.

Была отмечена положительная связь между уровнем биомассы и хлорофилла а в исследованных пробах воды. При увеличении значений хлорофилла а возрастал и уровень биомассы фитопланктона в исследуемой пробе (рис. 2).

Основу видового состава фитопланктона экосистемы исследуемых объектов составляли диатомовые, зеленые и сине-зеленые водоросли. В пробах воды, взятых в объектах полносистемного прудового хозяйства ООО «Флора», было отмечено большое содержание зоопланктона - коловраток, ветвистоусых рачков, веслоногих рачков.

В составе фитопланктона изученных объектов в период 2010-2014 гг. было обнаружено 46 видов и разновидностей, относящихся к пяти отделам: диатомовых - 17, сине-зеленых - 10, зеленых - 14, эвгленовых - 3, криптофитовых - 2.

В ходе исследования были определены следующие доминирующие таксоны: диатомовые водоросли - Aulacosira granulata, Nitzschata angustata, зеленые - Chlorella vulgaris, Pandorina morum, сине-зеленые - Microcystis aeruginosa, Anabaena contorta. Доминирующими считали виды, плотность которых составляла не менее 30 % от общей плотности остальных видов в сообществе (см. рис. 3).

Установлено, что в весенний период в исследуемых точках водоемов доминировали диатомовые водоросли. Летний пик достигался за счет интенсивного развития в прудах и в искусственно созданной балке сине-зеленых водорослей, в заливе Бирючем - диатомовых. Осенью в прудах доминирующим видом оставались сине-зеленые водоросли, в искусственно созданной балке и в заливе Бирючем преобладали сине-зеленые и диатомовые водоросли, соотношение которых оказывалось примерно на одном уровне.

В сезонном аспекте изменения видового состава наблюдалась тенденция максимального количества видов летом и обеднения видового состава в осенний период. Максимальное количество таксонов (35) отмечалось в июле, и минимальное в октябре - 8 видов.

В распределении числа видов по исследуемым объектам существенных различий не отмечалось (см. таблицу).
Значение коэффициента видового сходства сообществ фитопланктона (по формуле Серен- сена) между объектами было довольно высоким. Его колебания составляли значения от 0,6 до 0,86. Сходство между объектами полносистемного прудового хозяйства ООО «Флора» и искусственно созданной балкой составило 77 %, между балкой и заливом Бирючий - 75 %, между прудами и заливом - 68 %.

 
Рис. 2. Связь биомассы и хлорофилла а в воде (2010-2013 гг.)

Примечание. Составлено авторами.


 

Рис 3. Соотношение таксонов различных видов водорослей в исследуемых объектах (2013 г.)

Примечание. Составлено авторами.

Таблица
Распределение видов водорослей в фитопланктоне исследуемых объектов, 2010-2014 гг.

 
Примечание. Составлено авторами.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Сезонная динамика фитопланктона в исследованных объектах характеризуется летним подъемом уровня биомассы.

2. Значения уровней биомассы и хлорофилла а в исследованных пробах воды имеют положительную связь и являются прямо пропорциональными.

3. Таксономический состав изученных объектов отличается разнообразием. Основу видового состава составляют диатомовые, зеленые и сине-зеленые водоросли.

4. Значение коэффициента видового сходства сообществ фитопланктона (по формуле Серенсена) между объектами было довольно высоким (0,6-0,86), что указывает на то, что в акватории изученных участков складывается единый фитоценоз.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 17.1.4.02-90 «Вода. Методика спект- рофотометрического определения хлорофилла а». - 1999.
2. Гусева, К. А. Формирование фитопланктона и высшей водной растительности в равнинных водохранилищах / К. А. Гусева, В. И. Экзерцев // Экология в организации. - М. : Наука, 1996. - С. 92-98.
3. Карабская, А. С. Динамика сухой биомассы фитопланктона на различных участках Волгоградского водохранилища / А. С. Карабская, Е. А. Иванцова // Научно-производственное обеспечение социально-экономической и экологической деятельности в АПК. Современные проблемы повышения продуктивности аридных территорий : материалы Междунар. науч.-практ. конф. (1416 мая 2014 г.) / под ред В. П. Зволинского. - М. : Вестник РАСХН, 2014. - С. 226-229.
4. Карабская, А. С. Особенности формирования фитопланктона различных по происхождению водных экосистем на примере водоемов Волгоградской области / А. С. Карабская, Е. А. Иванцова // Научный альманах. - 2015. - №> 6 (8). - С. 153-156.
5. Карабская, А. С. Процессы эвтрофикации в Волгоградском водохранилище и пути их предотвращения / А. С. Карабская, Е. А. Иванцова // Научно- производственное обеспечение социально-экономической и экологической деятельности в АПК. Современные проблемы повышения продуктивности аридных территорий : материалы Междунар. науч.-практ. конф. (14-16 мая 2014 г.) / под ред В. П. Зволинского. - М. : Вестник РАСХН, 2014. - С. 170-173.
6. Карабская, А. С. Структура и биомасса фитопланктона Волгоградского водохранилища / А. С. Ка- рабская, Е. А. Иванцова // Северная Пальмира : сб. научн. тр. по материалам VI Молодеж. экологич. конгресса (г. Санкт-Петербург, 3-4 дек. 2014 г.). - СПб. : НИЦЭБ РАН, 2015. - С. 203-205.
7. Корнева, Л. Г. Формирование фитопланктона водоемов бассейна Волги под влиянием природных и антропогенных факторов : автореф. дис. ... д-ра биол. наук / Корнева Людмила Генриховна. - СПб., 2009. - 47 с.
8. Минеева, Н. М. Закономерности формирования первичной продукции фитопланктона водоемов разного типа : автореф. дис. ... канд. биол. наук / Минеева Наталия Михайловна. - Киев, 1987. - 48 с.
9. Минеева, Н. М. Растительные пигменты в воде волжских водохранилищ / Н. М. Минеева. - М. : Наука, 2004. - 156 с.
10. Минеева, Н. М. Эколого-физиологические аспекты формирования первичной продукции планктона водохранилищ Волги : автореф. дис. ... д-ра биол. наук / Минеева Наталия Михайловна. - Н. Новгород, 2003. - 42 с.
11. Паутова, В. Н. Динамика фитопланктона нижней Волги - от реки к каскаду / В. Н. Паутова, В. И. Номоконова. - Тольятти : Изд-во Самар. науч. центра РАН, 2001. - 279 с.
12. Романенко, В. И. Микробиологические процессы продукции и деструкции органического вещества во внутренних водоемах / В. И. Романенко. - Л. : Наука, 1985. - 295 с.
13. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. - Л. : Гидрометеоиздат, 1983. - 240 с.
14. Сигарева, Л. Е. Содержание и фотосинтетическая активность хлорофилла фитопланктона Верхней Волги : автореф. дис. ... канд. биол. наук / Сигарева Любовь Евгеньевна. - Киев, 1984. - 19 с.
15. Экологическая оценка Волгоградского водохранилища по состоянию макрофитов и фитопланктона / А. С. Карабская [и др.] // Вестник Российского университета Дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. - 2014.- №> 4. - С. 120-132.

Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 3. "Экономика. Экология. 2016. № 1 (34)

Категория: Сельское и приусадебное хозяйство | Добавил: x5443x (02.11.2017)
Просмотров: 20 | Теги: альгоценоз, фитопланктон | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2017 Обратная связь