Воскресенье, 11.12.2016, 16:43
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту


Главная » Статьи » Экология

ОСОБЕННОСТИ ЭКОСИСТЕМ СОЛЕНЫХ ВОДОЕМОВ КАЛМЫКИИ

ОСОБЕННОСТИ ЭКОСИСТЕМ СОЛЕНЫХ ВОДОЕМОВ КАЛМЫКИИ
 

А.С.Овчинников1, член-корреспондент РАН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
В.В.Бородычев2, член-корреспондент РАН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Э.Б.Дедова2, доктор сельскохозяйственных наук, доцент
В.И. Иванова2, кандидат биологических наук
1Волгоградский государственный аграрный университет
2Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова (Волгоградский филиал)

В статье обсуждаются результаты исследований, проведенных на соленых водоемах Республики Калмыкия. Минерализация воды в озерах меняется под действием гидрометеорологических условий и варьирует от 78 до 441 г/л. Единственным представителем фауны является Artemia salina. Установлено, что повышенное содержание солей в водоемах обуславливает своеобразие видового состава водорослей. Обнаружено 25 видов, из которых 24 – представители диатомовых (род Nitzschia – 8; род Navicula – 3; род Surirella – 2, остальные 11 представлены одним видом каждый) и
1 – зеленых водорослей (Dunaliella salina Teod.). Выявлена положительная взаимосвязь средней силы между минерализацией воды и средней длиной тела рачков в оз. Б. Яшалтинское r=0,64, в оз. Джама – r=0,65. При этом средняя плодовитость самок в оз. Б. Яшалтинское находится в пределах 46,0-91,5 экз. яиц, в оз. Джама более низкая – 9,0-45,2 экз. яиц, диаметр цист составляет 0,300-0,345±0,04 мм. В гипергалинных водоемах биомасса артемий (57,7-91,8 г/м3) зависит от минерализации воды (78,2-148,2 г/л) и численности фитопланктона (8,8-14,1 млн кл./л). Оптимальные условия для высоких показателей продуктивности и биомассы биоты соленых озер находятся в диапазоне минерализации воды от 80 до 200 г/л. Оценено состояние запасов цист рачка Artemia salina и определены общие допустимые уловы, не несущие опасности истощить этот ценный ресурс. Результаты оценок запасов цист артемии показали, что в оз. Б. Яшалтинское общий запас цист рачка составляет от 45,2 до 84,0 т, в оз. Джама – от 7,3 до 15,2 т. Прогнозируемый объем допустимых уловов цист артемий при 40 % изъятии квоты в гипергалинных озерах находится в пределах от 3,0 до 40 т. Полученные результаты вносят существенный вклад в познание природы реликтовых соленых озер Калмыкии: Большое Яшалтинское и Джама.

Ключевые слова: гипергалинные водоемы, минерализация, гидрологический режим, артемия, прибрежная растительность.
Key words: hyperhaline pools, mineralization, hydrological regime, Artemia, riparian vegetation.

 

Республика Калмыкия является самым засушливым регионом на юге европейской части России. Для территории республики, в большей части расположенной в зоне степей, одним из типичных и распространенных элементов ландшафта являются солончаки, временные пересыхающие водотоки, солоноватые и соленые озера [12, 1, 10]. По происхождению и положению озера делятся на пойменные, лиманные и водораздельно-западинные или степные. Лиманные озера приурочены к Манычской впадине и являются наиболее распространенными, основными из них являются Маныч-Гудило, Джама, Царык, Большое и Малое Яшалтинское и др.

Водоемы с повышенной минерализацией традиционно рассматриваются как местообитания с экстремальными условиями существования. Лимитирующее влияние высокой солености способствует формированию специфического биоценоза, структура которого значительно отличается от пресноводной биоты. Экологические особенности этих водоемов в последнее время активно изучаются, и проводится их сравнительное описание. Необходимым условием для понимания механизмов функционирования сообществ водоемов в условиях лимитирующего влияния солености является определение качественного и количественного состава гидробионтов.

Материал и методика. Материалом для работы послужили результаты гидрохимических, гидробиологических и флористических исследований, проведенных на соленых озерах Калмыкии. Гидрохимический анализ, отбор гидробиологических проб, измерения факторов среды, сбор гербарного материала прибрежных водных растений и описание растительности проводили по стандартным методикам [14, 13, 9, 4].

Для климата республики характерно преобладание восточных ветров, часто принимающих характер суховеев. Сумма температур воздуха выше 10 °С увеличивается с северо-запада на юго-восток и составляет 3400-3600 °С.

Продолжительность теплого периода выше 0°С составляет 240-275 дней. Абсолютный максимум температуры в жаркие годы достигают 40...44°С. Количество выпавших осадков в 2005 г. превышало многолетнюю норму на 179,8 мм или 63,3 %, в 2006 г. - на 58,4 мм или на 20,6 %, в 2009 г. - на 60,2 мм или на 21,2%. В 2007 и 2010 гг. - на 69,6-72,6 мм или на 24,525,6 % ниже среднемноголетних значений. В 2008 г. количество осадков было на уровне среднемноголетних значений (292,4 мм) (рисунок 1).
 
Климадиаграмма по показателям метеостанции
Рисунок 1 - Климадиаграмма по показателям метеостанции г. Городовиковск
1S0
Почвенный покров комплексный: на вершинах водоразделов и увалообразных повышениях располагаются солонцы каштановые средние солончаковые в комплексе с каштановыми солонцеватыми почвами [1, 2, 5, 3]. Почвы - засоленные с хлоридно- сульфатным типом засоления и суммой легкорастворимых солей в слое 0-1,0 м - 2,68 %. По гранулометрическому составу, согласно классификации Н.А. Качинского, пахотный слой почвы относится к тяжелым суглинкам с содержанием физической глины 44,9-58,0 %. Содержание гумуса в слое 0-0,4 м 2,76 % (низкое); содержание азота в пахотном слое низкое (65,0 мг/кг), подвижного фосфора очень низкое (7,3 мг/кг), обменного калия среднее (282 мг/кг) (таблица 1).

Таблица 1 - Химические показатели солонцов каштановых почв
Химические показатели солонцов каштановых почв

Результаты и обсуждение. Соленые озера имеют четко выраженные крутые берега и совершенно плоское дно с едва заметным понижением к центру. Основное питание осуществляется за счет талых снеговых вод, атмосферных осадков и грунтовых вод. Уровень озер подвержен значительным колебаниям, вода (рапа) озер меняется от соленой до горько-соленой. Под влиянием испарения из нее происходит выпадение солей. К ним относятся озера Манычской группы: Маныч-Гудило, Большое и Малое Яшалтинское, Джама и др. [7, 8, 6]. Общая минерализация воды в исследованных водоемах варьировала от 41,1 г/л (оз. Маныч-Гудило) до 252,5 г/л (оз. Колтан-Нур). Кислотность воды большинства водоемов слабощелочная (таблица 2).

Озеро Малое Яшалтинское в годы проведения исследований было полностью пересохшее, покрытое слоем соли. По сумме ионов озера Большое Яшалтинское, Джама и Колтан-Нур относятся к гипергалинным водоемам (минерализация воды в озерах составляла 156-252 г/л) [12, 3, 8].

Таблица 2 - Химический состав воды соленых озер Калмыкии
Химический состав воды соленых озер Калмыкии

За многолетний период наблюдений наибольшие значения температуры воды в соленых озерах наблюдались в 2003 и 2007 гг. Температура рапы в начале вегетационного периода была выше по сравнению с другими годами на 2,2...3,6 °С (таблица 3).

Таблица 3 - Динамика температуры воды в соленых озерах, °С
Динамика температуры воды в соленых озерах

Водоросли встречаются в озерах при любой концентрации солей воды, вплоть до самосадочных озер включительно. Они представляют группу скорее экологическую, объединенную водным образом жизни; общее для всех них - наличие хлорофилла и обусловленное этим автотрофное питание - способность синтезировать на свету органические вещества из неорганических.

Видовой состав водорослей является отражением всех процессов, происходящих в водном объекте, его экосистеме. В гипергалинных озерах Калмыкии основную биомассу составила зеленая водоросль Dunaliella salina Teod. (таблица 4). Из диатомовых водорослей род Nitzschia - 8 таксонов, род Navicula представлен тремя видами, из рода Surirella в озере отмечено два вида, остальные роды диатомовых представлены одним
видом каждый [3].

Таблица 4 - Видовой состав водорослей соленых озер
Видовой состав водорослей соленых озер

Из-за периодически изменяющегося уровня воды в озерах изменяется характер околоводной растительности. Кроме того, на формирование растительного покрова существенное влияние оказывает сложность рельефа, недостаток атмосферных осадков, высокая минерализация почв, гигроскопическая сеть и высокая температура воздуха в вегетационный период.

Степная растительность представлена в основном дерновинными злаками, к ним относятся разные виды ковыля (Stipa), тонконог (Koeleria), житняк (Agropyron), а также джузгун безлистный (Calligonum aphyllum (Pall.) Guerke), терескен серый (Ceratoides papposa L), колосняк гигантский (Leymus racemosus (Lam.) Tzvel.); лекарственные травы - солодка голая (Glycyrrhiza glabra L.), зверобой продырявленный (Hypericum perforatum L.), цмин песчаный (бессмертник) (Helichrysum arenarium L.), шалфей эфиопский (Salvia aethiopis L.) и др. В составе степного сообщества значительную роль играют луковичные: разные виды тюльпанов (Tulipa), мятлик луковичный (Poa bulbosa L.), гусиный лук (Gagea). Характерной особенностью является то, что растительный покров не сплошной и не однородный, а, как и почвенный, имеет комплексный характер.

Жаброногие раки рода артемия (Artemia sp.) являются одним из важнейших ресурсных видов водных беспозвоночных. Вегетационный период рачка в гипергалинных водоемах Калмыкии длится с начала апреля до конца августа - начала сентября. Длительность жизненного цикла первой генерации артемий, по нашим данным, составляет 60-65 дней, и также зависит от солености, температуры, пищи и др. В среднем длительность периода вегетации составляет 120-135 дней. Вторая генерация появлялась в начале - середине июня и продолжалась до середины - конца июля. Начало третьей генерации приходилось на конец июля - начало августа и в наибольшей степени зависело от абиотических и биотических факторов (рисунок 2).

Проведенный статистический анализ количественных показателей зоопланктона гипергалинных озер свидетельствует о прямой зависимости от температуры и минерализации воды.

Структура популяции жаброногого рачка A. salina L.
Рисунок 2 - Структура популяции жаброногого рачка A. salina L. в оз. Б. Яшалтинское в среднем по годам исследований

Длина тела взрослых рачков в исследуемый период колебалась от 8,10 до 17,00 мм, большая часть особей имела размеры в пределах 9,25.. .13,50 мм. Средние размеры половозрелых рачков A. salina L. в оз. Б. Яшалтинское (соленость воды - 143 г/л) отличаются от показателей длины рачков в оз. Джама (соленость воды - 174 г/л) на 1,1-9,3 %, что свидетельствует о влиянии минерализации воды на рост артемий (рисунок 3).
 
Средняя длина тела половозрелых рачков A. salina L.
Рисунок 3 - Средняя длина тела половозрелых рачков A. salina L.

В практическом рыбоводстве часто пользуются весовыми категориями. Определение средней массы предварительно очищенных и высушенных в термостате цист осуществляли взвешиванием проб цист в трех повторностях на аналитических весах и подсчетом числа цист в пробах. Средняя масса цист составляла 0,007.0,013 мг (таблица 5).

Таблица 5 - Размер и масса артемий на разных стадиях развития
Размер и масса артемий на разных стадиях развития    

Диаметр цист артемий сильно варьировал и находился в пределах от 0,250 до 0,400 мм, который измеряли с помощью бинокуляра, используя шкалу окуляр-микрометра. Масса взрослых рачков колебалась от 2,900 до 7,450 мг и в среднем составляла 4,883±1,10 мг. Индивидуальная масса половозрелых самцов в исследованном озере была приблизительно в 1,3 раза ниже массы самок и составляла в среднем 3,650±0,95 мг. Масса науплиусов находилась в пределах 0,170.0,310 мг (в среднем 0,243 мг).

Как известно, подсчет численности артемий значительно затруднен, так как распределение рачков и его цист зависит от многих факторов (направление ветра, течений, освещенности и др.). В то же время известно, что численность и биомасса артемий в соленых озерах может варьировать в значительной степени год от года. При этом многие факторы приводят к снижению численности рачков в водоемах, в частности - распреснение, загрязнение, снижение концентрации кислорода и др.

Индивидуальная плодовитость самок артемий варьирует в широких пределах: 3156 экз. яиц. Средняя плодовитость самок за вегетационный период изменялась в мае - 4,6-53,0 экз. яиц, в июне - 15,1-63,7 экз. яиц, в июле - 7,3-91,5 экз. яиц, в августе - 11,274,6 экз. яиц. Плодовитость самок в 2002, 2003, 2010 гг. была ниже показателей 2004 и 2005 гг. на 23-42 %.
Средние размеры яйцевой сумки самок рачков колебались от 0,70х0,50 до 1,50х1,25 мм. Весенние генерации самок, наряду с цистами, производили тонкоскорлуповые яйца и науплиусов. На 10 половозрелых самок, как правило, приходилось 7-8 с цистами, 1-2 - с науплиусами.

Отношение между средней плодовитостью артемии и температурой воды за вегетационный период составило 0,66 и выражается обратно пропорциональной зависимостью: У= —11,3657+2,4214-Х. Между средней плодовитостью и минерализацией воды выявлена положительная достоверная связь (r=0,42) (рисунок 4).

Зависимость средней плодовитости артемий от минерализации воды
Рисунок 4 – Зависимость средней плодовитости артемий от минерализации воды

При анализе коэффициентов корреляции выявлена достоверная отрицательная связь между минерализацией воды и количеством рачков (r=-0,44) с уравнением регрессии: У=31,3118-0,0756-Х. Плотность рачков сопряжена с температурой воды и характеризуется низким коэффициентом корреляции - r=-0,25. Зависимость температуры воды за вегетационный период и средней плодовитости артемий выражается прямо- пропорциональной зависимостью: У=58,2964-0,2276-Х с коэффициентом, равным -0,16.

За период исследований биомасса артемий находилась в пределах 17,39100,52 мг/м3, лишь в июне 2002 г. наблюдалась рекордная биомасса артемий - 154,27 мг/м3. В 2003 г. уменьшились общая численность (на 80,3%) и биомасса (на 77,2 %) рачков по сравнению с предыдущим годом. В дальнейшие годы исследований произошло увеличение общей численности 58,79-61,14 тыс. экз./м3 и биомассы рачка 87,42-91,80 мг/м3 (рисунок 5, таблица 6).

Высокая способность к воспроизводству, а также большая устойчивость к воздействиям неблагоприятных факторов окружающей среды позволяют успешно разводить и получать большую биомассу с единицы площади. Особенная ценность артемии заключается еще и в том, что ее покоящиеся яйца остаются жизнеспособными в течение длительного времени [11].

Результаты оценок запасов цист в оз. Б. Яшалтинское показали, что среднемно- голетняя численность цист A. salina L. характеризуется высоким показателем - 101 тыс. экз./м3.

Таблица 6 - Расхождение фактических и модельных данных биомассы A. salina L.
Расхождение фактических и модельных данных биомассы A. salina L.


Зависимость биомассы A. salina L. от минерализации воды и численности фитопланктона в соленых озерах 
Рисунок 5 - Зависимость биомассы A. salina L. от минерализации воды и численности фитопланктона в соленых озерах
 
Z = 29,4087 + 4,4305·Х – 0,0845·У,
где Z – биомасса артемий, г/м3; Х – численность фитопланктона, млн кл./л; У – минерализация воды, г/л.

Подсчитаны также сравнительные запасы цист в оз. Джама с площадью водной поверхности не более 5 км , где их численность не превышает 37 тыс. экз./м . Общий запас цист определяется методом гидробиологической оценки численных показателей состояния артемии в промысловом водоеме: учитывались цисты, находящиеся в толще воды, на дне, в овисаках самок, а также в береговых выбросах. Прогнозируемый объем допустимых уловов цист A. salina L. в оз. Б. Яшалтинское за исследуемый период находился в пределах от 20 до 40 т (рисунок 6).

Прогнозируемый объем допустимых уловов цист A. salina L. 
Рисунок 6 - Прогнозируемый объем допустимых уловов цист A. salina L. в озере Большое Яшалтинское, т

Выводы. Как показали исследования, часть водоемов представляют собой полностью пересохшие соляные плато (оз. Малое Яшалтинское) или мелководные, покрытые соляной коркой с глубиной не более 5 см (оз. Колтан-Нур). Фонд артемиевых озер на территории республики представлен двумя озерами: Большое Яшалтинское и Джама.

Повышенная минерализация воды, а также особенности температурного режима соленых водоемов сформировали условия для размножения ракообразных и обусловили своеобразие видового состава водорослей. Микроводоросли, как фотоавтотрофные организмы, в процессе фотосинтеза выделяют молекулярный кислород, необходимый для жизнедеятельности водных организмов, в том числе и артемии. В свою очередь, рачки, многократно фильтруя воду, просветляют ее и способствуют коагуляции слизи, осаждению органических и неорганических веществ на дно водоема, в результате чего происходит интенсивное развитие микроводорослей.

Численность популяции артемий по водоемам различается: в оз. Джама, с неустойчивым физико-химическим режимом, артемия присутствует с небольшой плотностью, на уровне десятков тыс. экз./м3; в оз. Б. Яшалтинское, с более устойчивым гидрологическим и гидрохимическим режимом - численность рачка достигает сотен тыс. экз./м3. Выявлена зависимость средней длины половозрелых особей рачка от гидрологического режима водоемов, формирующихся в различные годы при изменении объемов воды.

Состояние экосистемы гипергалинных водоемов Калмыкии зависит от уровня минерализации воды и метеорологических условий года. Нерациональное использование соленых озер республики ведет к нарушению естественного состояния экосистемы и губительно влияет на развитие и жизнедеятельность биоты. В связи с этим, необходима разработка комплексных мероприятий по охране и сохранению водных и биологических ресурсов гипергалинных водоемов.

 

Библиографический список

1. Адьяев, С.Б. Комплексное использование водных ресурсов Республики Калмыкия [Текст]: монография / С.Б. Адьяев, Э.Б. Дедова, М.А. Сазанов. - Элиста: ЗАОр «НПП «Джан- гар», 2006. - 200 с.
2. Бакинова, Т.И. Почвы Республики Калмыкия [Текст]/ Т.И. Бакинова, Н.П. Воробьева, Е.А. Зеленская. - Элиста: СКНЦ ВШ, 1999. - 116 с.
3. Бамбеева, В.И. Комплексная характеристика биоценоза гипергалинного водоема Калмыкии [Текст] / В.И. Бамбеева, Н.М. Бакташева, Э.Б. Дедова // Вестник МГОУ. Серия «Естественные науки». - 2009. - № 3. - С. 20-24.
4. Безднина, С.Я. Экологические основы водоиспользования [Текст] : монография /С.Я. Безднина. - М.: Изд. ВНИИА, 2005. - 224 с.
5. Богун, Н.М. Изучение степных экосистем заповедной зоны озера Маныч-Гудило [Текст]/ Н.М. Богун // Роль особо охраняемых природных территорий в сохранении биоразнообразия: материалы Международ. научно-практ. конф., посвященной 10-летию Государственного природного заповедника «Ростовский». - Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. университета, 2006. - С. 174-176.
6. Бородычев, В.В. Водные ресурсы Республики Калмыкия и мероприятия по совершенствованию водохозяйственного комплекса [Текст]/ В.В. Бородычев, Э.Б. Дедова, М.А. Сазанов // Доклады РАСХН. - 2015. - № 4. - С. 41-45.
7. Дедова, Э.Б. Проблемы водного хозяйства Республики Калмыкия в связи с развитием мелиорации [Текст]/ Э.Б. Дедова, М.А. Сазанов // Современное состояние и перспективы развития водохозяйственного комплекса Западно-Каспийского бассейнового округа: сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф. - Махачкала: АЛЕФ, 2013. - С. 25-29.
8. Иванова, В.И. Современное состояние солёных водоёмов Калмыкии [Текст] / В.И. Иванова //Современное состояние и перспективы развития мелиоративного, лесомелиоративного и водохозяйственного комплексов юга России (Шумаковские чтения): материалы науч.-практ. конф. - Новочеркасск: «Лик», 2012.
9. Ипатов, В.С. Описание фитоценоза [Текст]: методические рекомендации /В.С. Ипа- тов, Д.М. Мирин. - СПб.: СПбГУ, 2008. - 71 с.
10. Концепция развития мелиорации сельскохозяйственных земель на период до 2020 года [Текст] /Б.М. Кизяев, В.В. Бородычев, Э.Б. Дедова, М.А Сазанов и др. - М.: Изд. ВНИИА, 2012. - 64 с.
11. Литвиненко, Л.И. Количественное развитие артемии основного стартового корма для объектов аквакультуры - в озерах Западной Сибири [Текст]/ Л.И. Литвиненко // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки.- 2008. - №10. - С. 74-81.
12. Мониторинг водных ресурсов Республики Калмыкия и проблемы экосистемного водопользования в агропромышленном комплексе [Текст]/ А.С. Овчинников, В.В. Бородычев, Э.Б. Дедова, М.А. Сазанов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2015. - № 3(39). - С. 9-19.
13. Полевые методы исследования [Текст]/ Под общ. ред. А.С. Лупатина. - Саранск: Мордовский гос. ун-т, 2005. - 160 с.
14. Шишкина, Л.А. Гидрохимия [Текст] / Л.А. Шишкина. - Ленинград: Гидрометиздат, 1974. - 287 с.
 

Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование № 4 (40), 2015

Категория: Экология | Добавил: x5443 (04.02.2016)
Просмотров: 417 | Теги: водоем, экосистема | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2016