Экология/6. Экологический мониторинг

К.б.н. Ташлыкова Н.А.

Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН, Россия

Фитопланктон как показатель качества вод

(на примере озера Кенон)

В последнее время в связи с негативным влиянием деятельности человека значительно ухудшается экологическое состояние многих природных объектов, в том числе и водоемов, находящихся в городской черте. Озера, оказавшиеся в городской черте, имеют большую эстетическую и рекреационную ценность и подвержены сильному рекреационному и промышленному воздействию. Проблема контроля состояния водоемов, расположенных в черте городов, начиная с середины прошлого столетия приобрела актуальность во многих станах Европы, Америки, России (Россолимо, 1977; Трифонова, 1990; Трифонова и др., 1984, 2003; Охапкин и др., 2000, 2002; Иванова и др., 2004; Павлова, 2002, 2004; Старцева и др., 2002, 2004; Anneville et al., 1999, 2002; Chorus et al., 1988; Frank et al., 1988; Sondergaard et al., 1999; Edmondson, 1969; Edmondson et al., 1981 и др.). Коснулся этот вопрос и отдельных регионов Росси, в том числе и Забайкалья.

Воздействие от предприятий и деятельности человека ощущается на всех компонентах экосистемы озера, прежде всего на составе и соотношении количеств различных видов растений и животных, обитающих в толще воды и на дне. Многие водные организмы являются хорошими индикаторами условий обитания. Одно из важнейших мест при биологическом мониторинге занимает фитопланктон, как первичный продуцент с одной стороны, и достаточно чуткий индикатор экологического состояния с другой стороны.

Для Забайкалья и, в частности для г. Читы, водоемом, несущим огромную промышленную и рекреационную нагрузку, является озеро Кенон (рис. 1). Оно расположено в черте города и относится к бассейну реки Ингода. Основные гидрографические характеристики озера приведены в таблице 1.

Рис. 1. Карта-схема оз. Кенон

На схеме точками показаны станции отбора проб: 1 – ТЭЦ, 2 – Центр, 3 – Нефтебаза

Озеро Кенон окружают жилые застройки, автотрассы, многие промышленные предприятия (нефтебаза и пр.), по берегу проходит Транссибирская железнодорожная магистраль, расположены сельхозугодия. С 1965 г. озеро используется Читинской ГРЭС (ныне ТЭЦ-1) в качестве водоема-охладителя. Оз. Кенон также служит местом отдыха горожан и используется для любительского лова рыбы.

Таблица 1

Гидрографические характеристики оз. Кенон

(таблица приведена по материалам работы Чечель и др., 1998)

Характеристика, ед. измерения	Величина
Площадь бассейна, км^2	227
Площадь зеркала, км^2	16
Глубина средняя, м	4,4
Глубина наибольшая, м	6,8
Длина, км	5,7
Ширина, км	2,8

Исследование фитопланктона озера Кенон проводятся, начиная с конца 60 гг. XX века. Первые сведения о фитопланктоне водоема связаны с именем М.И. Качаевой (1968). Впервые для озера Кенон ею был определен видовой состав, насчитывающий 42 вида, относящихся к 5 отделам, выделены доминирующие группы и виды, выявлена сезонная динамика количественных показателей и горизонтальное распределение фитопланктона по акватории озера. В 1969-1972 гг. исследования альгофлоры оз. Кенон были продолжены Г.Н. Спиглазовой (Шишкин и др., 1972; Спиглазова, 1973). Были расширенны видовые списки водорослей, включающие 159 видов и разновидностей, относящихся к 7 отделам, приведены данные по доминирующему комплексу и количественным показателям. Специальной оценки качества вод при исследованиях конца 60-х и начала 70-х. гг. не производилось. Однако исследователями в своих работах отмечалась гибель водорослей за счет сброса золошлака ГРЭС, перегрева и постоянного тока воды, поступающей на электростанцию, авторы также указывали на отрицательную роль Читинской ГРЭС, вызывающей эпизодическое цветение водорослей в водоеме.

По приведенным в литературе видовым спискам водорослей (Качаева, 1968; Шишкин и др., 1972; Спиглазова, 1973), можно ориентировочно оценить состав видов-индикаторов озера Кенон при исследованиях 60-70-х гг. Согласно им, в озере в конце 60-х и начале 70-х гг. преобладали индикаторы бета-мезосапробной зоны.

Дальнейшие исследования фитопланктона озера Кенон были продолжены З.П. Оглы совместно с аспирантами и соискателями в 1985-1987, 1995, 2000 и 2004-2007 гг. (Оглы, 1989, 1991, 1998, 2003; Локоть и др., 1991; Итигилова и др., 1994; Оглы и др., 2005 а,б, 2009). В результате проведенных работ в составе фитопланктона оз. Кенон было обнаружено 126 форм водорослей (8 отделов), впервые проанализирована эколого-географическая структура фитопланктона, выявлены сезонные и годовые изменения, прослежена сезонная и межгодовая динамика, впервые определено качество вод озера. По полученным данным воды оз. Кенон в 1985-1986 гг. были охарактеризованы как загрязненные (IV класс качества вод). В 2004 г. – как грязные (VII класс качества), в 2005 г. – как предельно грязные (IХ класс качества), в 2006-2007 гг. – как загрязненные (VI класс качества) (Оглы и др., 2009).

В период проводимых нами исследований (июнь, август-сентябрь 2010 г.) в составе летнего фитопланктона было обнаружено 68 разновидностей и форм водорослей, относящихся к 6 отделам. Сравнение видового состава летнего планктона 2010 г. с данными предыдущих исследований (август-сентябрь 1988 г.) (Оглы, 1998) показало, что коэффициент сходства видового состава фитопланктона по Серенсену за два эти периода невысок и изменяется от 0,1 до 1. Наибольшим сходством характеризовалась флора синезеленых водорослей (1), наименьшим – диатомовых (0,1).

Сопоставление данных по составу доминирующих форм водорослей за четыре периода исследования (1966-1967 гг. (Качаева, 1968); 1969-1972 гг. (Шишкин и др., 1972, Спиглазова, 1973); 1985-1987 гг. (Оглы, 1998) и 2010-2011 гг.) позволил выявить таксоны общие для всех периодов. У синезеленых водорослей – это Gomphospheria lacustris Chod., у диатомовых – Puncticulatа radiosa (Lemmermann) Hảkansson (ранее Cyclotella comta), у зеленых – Tetraëdron minimum (A. Br.) Hansg. Коэффициент сходства (по Серенсену) ведущих форм водорослей разных периодов с полученными нами данными изменялся от 0,4 до 0,6. Наибольшее сходство отмечалось для периода: 1966-1968 гг. и 2010-2011 гг., наименьшее – для 1985-1987 гг. и 2010-2011 гг.

Из общего числа обнаруженных в фитопланктоне озера Кенон форм водорослей только 51% являются показателями сапробности. Большая часть видов – 43% относится к показателям бета-мезосапробной зоны, около 14,3% являются индикаторами переходной зоны между бета- и олиго-мезосапробной (табл. 2).

Таблица 2

Распределение индикаторных видов по зонам сапробности в озере Кенон

Зона сапробности	Процент, от общего числа видов и разновидностей
c	2,9
c-o	2,9
o	8,6
o-b	11,4
b-o	2,9
o-a	22,9
b	42,9
b-a	2,9
a	2,9
Всего	100

Оценка сапробности, проведенная методом Пантле-Букка в модификации Сладечека по численности фитопланктона, позволила выявить сравнительно небольшие различия между отдельными участками озера в течение исследуемого периода. В июне индексы сапробности изменялись – от 1,37 до 1,70, в августе – от 1,80 до 2,00, в сентябре – от 1,48 до 2,00 (рис. 2). Такие изменения показателей сапробности воды озера Кенон соответствуют бета-мезасапробной зоне загрязнения, и, согласно классификации чистоты вод по Сладечеку, относится к разряду удовлетворительно чистая (III класс). По комплексной классификации, предложенной Институтом гидробиологии АН Украины (Оксиюк и др., 1993) на основе гидробиологических показателей (биомассы фитопланктона), воды озера Кенон соответствуют классу 3 – удовлетворительно чистые, разряду 3а (достаточно чистая) – 3б (слабо загрязненная).

Рис. 2. Изменение индекса сапробности, определенного методом Пантле-Букка в модификации Сладечека, на станциях озера Кенон в исследуемый период

Сравнение классов качества вод в разные периоды исследований показало, что в настоящее время качество воды улучшилось по сравнению с концом 90-х и началом 2000-х гг. Анализ сапробности водоема показал, что воды озера Кенон соответствуют периоду запуска Читинской ГРЭС. По всей видимости, это связано с высокой естественной водностью периода, предшествующего нашим исследованиям, адаптацией биоценоза к химическим нагрузкам.

Таким образом, фитопланктон является хорошим индикатором качества вод, который на протяжении нескольких десятилетий, используется альгологами для проведения биоиндикации озера Кенон. Проведенные в 2010 г. исследования летнего фитопланктона позволили выявить, что озеро в настоящее время является бета-мезасапробным водоемом, его воды характеризуются как умеренно загрязненные, а качество воды оценивается III классом. Это свидетельствует о том, что данный водный объект недостаточно эффективно справляется с антропогенной нагрузкой. Однако, по сравнению с концом 90-х и началом 2000-х годов, качество вод по биологическим показателям улучшилось, что связано с высокой естественной водностью периода и адаптацией биоценоза к химическим нагрузкам.

Работа выполнена при поддержке проекта № 11-04-98064-р_сибирь_а «Оценка конкурентных отношений чужеродного вида Elodea canadensis Mich. c аборигенными сообществами гидробионтов оз. Кенон (Восточное Забайкалье)».

Литература.

1. Иванова Е.А., Кравчук Е.С., Колмакова О.В. Таксономический состав фитопланктона малых рекреационных водоемов г. Красноярска // КрасГАУ, 2004, № 7. – с. 98-105.

2. Итигилова М.Ц. Современная гидробиологическая характеристика оз. Кенон / М.Ц. Итигилова, З.П. Оглы, О.К. Клишко и др. // География и экология Забайкалья. – Чита, 1994. – С.53-56.

3. Качаева М.И. Фитопланктон озера Кенон // Изв. Заб. фил. геогр. об-ва СССР. – 1968, Т.4., вып. 6. – С. 48-53.

4. Локоть Л.И. Опыт наблюдения процессов формирования водохранилища в бассейне реки Амур / Л.И. Локоть, Е.П. Горлачева, М.Ц. Итигилова и др. // Тез. Межд.конф. «Геоэкология и природные ресурсы бассейна Верхнего Амура: Проблемы изучения и освоения». – Чита, 1991. – С.90-94.

5. Оглы З.П. Снижение уровня эвтрофирования оз. Кенон как один из путей его спасения // Проблемы природопользования в Забайкалье: тез. докл. обл. конф. – Чита, 1989. – с. 87-88.

6. Оглы З.П. Фитопланктон водоема-охладителя ТЭС // Геоэкология и природные ресурсы бассейна верхнего Амура: проблемы изучения и освоения: тез. Междунар. конф. – Чита: ЧИПР СО РАН, 1991. – С. 96-98.

7. Оглы З.П. Фитопланктон и первичная продукция // Экология городского водоема – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. – с.44-68.

8. Оглы З.П. Фитопланктон как показатель экологического состояния антропогенно измененного водоема // Водные ресурсы и водопользование: сб. науч. тр. – Екатеринбург: Изд-во РосНИИВХ, 2003. – С. 57-63.

9. Оглы З.П. Анисимова Е.Г. «Цветение» воды в озере Кенон (Забайкалье) // Мат. 5 Всерос. науч.-практич. конф. – Чита, ЧитГУ, 2005а. – С. 19-23.

10. Оглы З.П., Анисимова Е.Г., Щербатюк А.П. Альгологические исследования озера Кенон (Забайкалье) // Мат. 5 Всерос. науч.-практич. конф. – Чита, ЧитГУ, 2005б. – С.23-26.

11. Оглы З.П. Анисимова Е.Г. Оценка качества вод внутриконтинентальных водных экосистем по фитопланктону (Забайкальский край) // Известия СамНЦ РАН. – 2009. – Т. 11. - № 1 (3). – С.279-283.

12. Оксиюк О.П. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши / О.П. Оксиюк, В.Н. Жукинский, Л.П. Брагинский и др. // Гидробиол. журн. – 1993. – Т. 29. - № 4. – С.62-76.

13. Охапкин А.Г., Юлова Г.А., Старцева H.A. Состав и эколого-флористическая характеристика фитопланктона малых водоемов урбанизированных территорий (на примере города Нижнего Новгорода) // Ботан. журн., 2002., Т. 87., № 2. – С. 78-88.

14. Охапкин А.Г., Юлова Г.А., Старцева H.A. Фитопланктон малых водоемов г. Нижнего Новгорода как показатель их экологического состояния // Микология и криптогамная ботаника в России: традиции и современность. Труды междун. Конф. СПб., 2000. – С. 451-452.

15. Павлова O.A Структура фитопланктона малых озер в условиях урбанизированного ландшафта: на примере Суздальских озер г. Санкт-Петербурга // Автореф. на соис. уч. ст. к.б.н. – СПб, 2004; – 19 с.

16. Павлова O.A. Фитопланктон // Водные объекты Санкт-Петербурга. – СПб.: Символ, 2002. – С. 131-136.

17. Россолимо Л.Л. Изменение лимнических экосистем под воздействием антропогенного фактора. M.: Наука., 1977. – 143 с.

18. Спиглазова Г.Н. К эколого-систематической характеристике фитопланктона озера Кенон / Лимнологические исследования в Забайкалье, Чита, 1973. – С. 88-96.

19. Старцева H.A., Охапкин А.Г. Особенности динамики биомассы фитопланктона малых городских озер // Биология внутренних вод: проблемы экологии и биоразнообразия: тез. докл. XII конф. молодых ученых. Борок. 2002. – С. 49.

20. СтарцеваН.А., Охапкин А.Г., Юлова Г.А. Состав и структура фитопланктона некоторых малых водоемов г. Нижнего Новгорода как показатели качества воды // Вестник ННГУ, Сер. Биологическая, 2001. – № 1. – С. 82-90.

21. Трифонова И.С. Экология и сукцессия озерного фитопланктона. Л.: Наука. 1990. – 184с.

22. Трифонова И.С., Генкал С.И., Павлова O.A. Состав и сукцессия диатомовых водорослей в планктоне городских водоемов Санкт-Петербурга// Ботанический журнал. 2003. – Т. 88. – №11. – С. 43-53.

23. Трифонова И.С., Сенатская Н.Ю. Фитопланктон и первичная продукция // Сохранение природной экосистемы водоема в урбанизированном ландшафте. – Л.: Наука, 1984. – С. 43-58.

24. Чечель А.П. Физико-географические условия и уровневый режим оз. Кенон / Экология городского водоема – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. – с.5-13.

25. Шишкин Б.А., Спиглазова Г.И., Локоть Л.И. Первичная продукция озера Кенон / Термический режим и биология озера Кенон (Водоема-охладителя Читинской ГРЭС). – Чита, 1972. – С. 24-38.

26. Anneville O., Ginot V., Angeli N. Restoration of Lake Geneva: Expectcd versus observed responses of phytoplankton to decreases in phosphorus// Lakes & Reservoirs: Research and Management. – 2002. – № 7. – P. 67-80.

27. Anneville O., Pelletier J.P. Restoration of Lake Geneva: a nutrient-phytoplankton paradox? // Sustainable Lake Management. Proc. 8th Int. Conf. on the Conservation and Management of lakes. – Copenhagen. 1999., V. 1. – S. 1-5.

28. Chorus I., Wesseler E. Response of the phytoplankton community to therapy measures in a highly eutrophic urban lake (Schlachtensee,Berlin) //Verh. Internat. Vereinig. Limnol. – 1988. – Vol.23. – P.719-728.

29. Edmondson W.T. Eutrophication in North America // Eutrophication: causes, consequences, correctives. – Washington., 1969. – P. 124-149.

30. Edmondson W.T., Lehman J.T. The effect of changes in the nutrient income on the condition of Lake Wachington // Limnol. Oceonogr. – 1981. – V. 26. – P. 1-29.

31. Frank C.A.P., Wolf H.-U. Assessment of causes, frequency and toxicological significance of toxic cyanobacteria blooms in recreational waters in south-west Germany // Verh. Internat. Verein. Limnol. V. 28., P. 4. – P. 1775-1778.

32. Sondergaard M., Jeppesen E., Jensen J.P. Lakes restoration in Denmark // Sustainable Lake Management. Proc. 8th Int. Conf. on the Conservation and Management of lakes. – Copenhagen. 1999. – V. 1. – S. 54.