БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2007, № 4, с. 25-33
== ВОДНАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ :
УДК 579.68(571.62)
БАКТЕРИОПЛАНКТОН РЕЧНЫХ ЭКОСИСТЕМ ГОРНО-ТАЕЖНОЙ ЗОНЫ
© 2007 г. Л. А. Гаретова, С. И. Левшина
Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, 680000 Хабаровск, ул. Ким-Ю-Чена, 65, e-mail: micro@ivep.as.khb.ru Поступила в редакцию 13.07.2006 г.
Изложены данные многолетних наблюдений за динамикой численности гетеротрофного бактерио-планктона горных водотоков бассейнов рек Амур и Тумнин. Показано, что величина численности и соотношения эколого-трофических групп микроорганизмов в водотоках зависят от природных и антропогенных факторов, среди которых существенное значение имеют возрастание поверхностного стока при паводках, повреждение водосборов пожарами и разработкой грунта при золотодобыче. Интенсивность деструкции анадромного органического вещества лососей в нерестовых реках зависит от температуры воды, скорости течения, глубины и проявляется в увеличении индекса тро-фии и коэффициента микробной минерализации. Оценка содержания азотсодержащих биогенных веществ и микроорганизмов цикла азота в воде исследуемых водотоков показала значительные биоиндикационные возможности водных микроорганизмов для оценки качества вод горно-таежных рек.
ВВЕДЕНИЕ
Изучение малых водотоков занимает важное место в проблеме оценки экологического состояния крупных рек, поскольку они в значительной степени определяют гидрологический и гидрохимический режимы крупных водотоков, оказывают заметное влияние на формирование их биоты. Водотоки горно-таежной зоны участвуют в формировании качества воды в равнинных реках, снижая негативные последствия антропогенного влияния за счет разбавления. Это поставщики лег-коокисляемых (листовой опад, отмерший перифи-тон) и трудноминерализуемых органических веществ (гумус, лигносодержащие растительные остатки), а также растворенных минеральных веществ и взвесей.
В Хабаровском крае насчитывается ~50 тыс. горных рек. Среди них притоки рек Амур и Тумнин сохранили свое значение для нереста тихоокеанских лососей и служат местами обитания ценных видов рыб (ленка, хариуса, тайменя, молоди проходных лососей). Находясь в малодоступных местностях, реки фактически не загрязняются, что позволяет рассматривать их в качестве фоновых при проведении мониторинга гидроэкосистем Дальнего Востока. Тем не менее, строительство и эксплуатация дорог и связанное с ними усиление антропогенного пресса, хозяйственная деятельность на территориях водосборов не могут не отразиться на экологическом состоянии этой группы водотоков. При антропогенном воздействии проявлению процесса эвтро-фирования в горных реках препятствуют такие
факторы, как низкие температуры, быстрое течение и слабое развитие планктонных ценозов (фито- и зоопланктона). Последнее обстоятельство может служить причиной быстрого угнетения большинства групп гидробионтов токсической частью поллютантов. В результате, минуя выраженную эвтрофную стадию, экосистемы водотоков могут переходить в дистрофную стадию, что затрудняет диагностику их экологического состояния [5]. Доля микробных сообществ в суммарной биомассе планктона горных рек может составлять от 52 до 84% [4], что указывает на важную роль бактериопланктона в функционировании трофической сети. Кроме того, микроорганизмы вследствие своих физиологических особенностей гораздо быстрее по сравнению с другими компонентами водных биоценозов реагируют на изменение физико-химических условий в водотоках, поступление органических веществ автохтонной и аллохтонной природы изменением численности определенных эколого-трофических групп. Преимущество микробиологической индикации уровня трофии водотоков по сравнению с другими методами биотестирования состоит в том, что численность микроорганизмов не изменяется так существенно в течение сезона, как численность фито- и зообентоса. Не вызывает сомнения факт, что бактериопланктон в специфических условиях горных рек имеет свои особенности. По-видимому, в его составе присутствуют и терригенная аллохтонная микрофлора, и подвижные стадии кренофильных микроорганизмов. Тем не менее, наблюдение за динамикой численности жизнеспособных (растущих на пита-
Таблица 1. Характеристика водных объектов
Градация водотоков (длина русла, км) Бассейн р. Анюй Притоки Нижнего Амура Бассейн р. Тумнин
Водоток Порядок притока Водоток Порядок притока Водоток Порядок притока
Средние(300-500) Анюй 1 - - - -
(101-300) Манома Гобилли 2 2 - - - -
Малые (26-100) Куптурку 2 Писуй 1 Хича 2
Большой Эртукули 3 - - Бута 2
Малый Эртукули 3 - - Аджаломи 3
Таунга 3 - - Большой Икчу 4
(10-25) Забытый 3 Малый Ады Большая Тучка Ухта 1 1 1 - -
(<10) Горелый-2 3 - - - -
тельных средах) микроорганизмов в воде может стать одной из форм контроля экологического состояния горных водотоков и обеспечить раннюю диагностику и необходимый прогноз.
Цель работы - исследование динамики численности эколого-трофических групп бактериопланк-тона водотоков горно-таежной зоны, принадлежащих бассейнам рек Амур и Тумнин, в зависимости от природных и антропогенных факторов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В период открытой воды 1999-2005 гг. обследованы три группы водотоков: водотоки бассейна р. Анюй (правобережный приток Амура), нерестовые притоки Нижнего Амура и притоки р. Тумнин. На каждом из водотоков проведено от 7 до 25 наблюдений.
Водосборы рек Анюй и Тумнин расположены на противоположных склонах хребта Сихотэ-Алинь и различаются по степени облесенности водотоков. Территория водосбора р. Анюй занимает западный склон хребта. Здесь в 1998 г. лесными пожарами была охвачена левобережная часть водосбора р. Гобилли (приток р. Анюй), включая ручьи Горелый-2 и Забытый. Склон восточной экспозиции, с которого стекают притоки р. Тумнин, в 70-х годах опустошен пожарами. Лесной полог на исследуемых участках этих водотоков фактически отсутствует. Приустьевые участки четырех нерестовых притоков Нижнего Амура различаются по морфометрическим характеристикам и температуре воды.
Исследуемые водотоки находятся в горных и предгорных районах, истоки всех рек - в горных районах. В зависимости от длины русловой сети они входят в группы малых и средних водотоков
[11] (табл. 1). Бассейны исследуемых рек находятся в зоне избыточного увлажнения, и режим выпадения осадков определяется муссонным климатом территории в сочетании с горным характером местности. Среднегодовая сумма осадков достигает 900 мм, что существенно выше, чем на равнинной части (750 мм), за 3 мес (с июля по сентябрь) выпадает 433 мм осадков, что определяет водный режим рек. Летом устойчивая длительная и низкая межень наблюдается крайне редко [15]. Большинство исследуемых водотоков характеризуется низкой температурой воды: в самые жаркие месяцы (июль и август) она не поднималась выше 12°С. Это вызвано небольшой длиной водотоков и увеличением доли подземного питания в летний меженный период. Более высокие значения температуры воды в это время отмечаются в приустьевых участках притоков Нижнего Амура первого порядка: Писуй и Малый Ады (до 24°С). В реках Анюй и Манома температура воды в среднем течении в конце июля достигает 17°С, в нижнем - 22°С. Низкие температуры воды и полугорный характер рек (наличие завалов и перекатов), обусловливающий турбулентное перемешивание водных масс, приводят к насыщению их кислородом, поэтому концентрация растворенного в воде 02 не опускается ниже 10 мг/дм3 (90% насыщения) [16].
Пробы воды для микробиологических анализов отбирали в стерильные емкости объемом 350 мл. Посевы проводили в полевых условиях не позднее чем через 1 ч после отбора проб [12]. Посевы инкубировали при температуре 20-22°С. Численность сапрофитных бактерий (СБ) определяли на стандартном рыбопептонном агаре (РПА), гетеротрофных бактерий (ГБ) - на обедненной среде (РПА:10), бактерий, усваивающих минеральный азот (УМА), учитывали на крахма-
Таблица 2. Численность гетеротрофных бактерий и содержание органического вещества в водотоках горно-та-
ежной зоны в летнюю межень (8^Ш 2005 г.)
Водоток Температура, °С ГБ, КОЕ/мл Цветность, град ПО, мг О2/л БО, мг О2/л
Бассейн р. Амур
Анюй 12.0 2200 30 7.0 8.0
Манома 17.5 11800 77 12.0 13.0
Гобилли 10.5 1000 42 6.9 30
Куптурку 6.5 1200 34 3.4 10
Горелый-2 5.5 500 20 2.0 8.0
Забытый 5.5 450 30 1.9 12.0
Бассейн р. Тумнин
Хича 7.0 2000 42 7.2 -
Бута 10.0 3000 38 9.6 31.0
Аджаломи 12.0 1600 37 5.9 29.0
Большой Икчу 12.0 3100 61 11.0 18.0
ло-аммиачном агаре. Фенолрезистентных (ФРБ), аммонифицирующих (АБ) и нитрифицирующих (НБ) бактерий учитывали на специальных питательных средах [6, 9].
Показатели численности микроорганизмов на агаризованных средах выражали в количестве колониеобразующих единиц в 1 мл воды (КОЕ/мл), на жидких - в клетках в 1 мл.
Для оценки интенсивности процессов минерализации органического вещества в воде исследуемых водотоков рассчитывали коэффициенты микробной минерализации (КММ) по соотношению численности групп микроорганизмов УМА/СБ [8]. При сравнительной оценке трофического уровня водотоков использовали индексы трофии (ИТ), которые рассчитывали как отношение ГБ к СБ [7]. Среди гидрохимических показателей определяли цветность, перманганатную окисляемость (ПО), бихроматную окисляемость (БО), содержание аммонийного и нитратного азота [14].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Оценка содержания растворенного органического вещества (РОВ) и ГБ в исследуемых водотоках показала, что бактериальное население рек горно-таежной зоны достаточно отчетливо реагирует на присутствие в воде легкоокисляемых органических веществ (табл. 2). В летнюю межень самые высокие показатели ГБ и содержания легкоокисляемого органического вещества (ОВ), определяемого по ПО, выявлены в р. Мано-ма, что позволяет судить о более высоком уровне ее трофности по сравнению с другими водотоками бассейна р. Анюй. Самые низкие значения этих показателей отмечены для олиготрофных ручьев Горелый-2 и Забытый, воды которых ха-
рактеризуются малой цветностью и самыми низкими температурами воды. Содержание ОВ, определяемого по показателю БО, в исследуемых водо
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.