БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2015, № 2, с. 39-49
^ ВОДНАЯ
МИКРОБИОЛОГИЯ
УДК 574.583(285.2:47):579.68+598.2/.9
БАКТЕРИОПЛАНКТОН РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА В ЗОНЕ КОЛОНИАЛЬНЫХ ПОСЕЛЕНИЙ ПТИЦ СЕМ. ЧАЙКОВЫХ (Laridae)
© 2015 г. Е. В. Румянцева*, Д. Б. Косолапов*, Н. Г. Косолапова*, Ю. В. Леванова**
* Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: elivic.rum@gmail.com **Ивановский государственный университет, 153025 г. Иваново, ул. Ермака, 39 Поступила в редакцию 13.08.2013 г.
Изучено влияние колониального поселения гидрофильных птиц сем. Чайковых на динамику бак-териопланктона, гетеротрофных нанофлагеллят и внеклеточных вирусных частиц в защищенной зарастающей литорали Рыбинского водохранилища. Количественные показатели микроорганизмов и вирусов в прибрежных водах водохранилища достигают высоких значений. По сравнению с фоновыми участками на участке, заселенном птицами, отмечены значительно большее варьирование биомассы бактериопланктона, а также увеличение других количественных показателей планктонного микробного сообщества в период интенсивной орнитогенной нагрузки.
Ключевые слова: бактериопланктон, гетеротрофные нанофлагелляты, вириопланктон, литораль водохранилища, влияние гидрофильных птиц.
Б01: 10.7868/80320965215020114
ВВЕДЕНИЕ
Рыбинское водохранилище характеризуется хорошо развитой литоральной зоной, занимающей в зависимости от колебаний его уровня 11—41% площади водоема [1]. Литораль представляет собой экотонную зону между водой и сушей, характеризующуюся резкими колебаниями физико-химических характеристик и высокой активностью микроорганизмов. Бактерии — многочисленный, активный, метаболически и таксономически разнообразный компонент планктонных сообществ. Они служат связующим звеном между растворенным органическим веществом и организмами, находящимися на более высоких трофических уровнях водных экосистем. Абиотические и биотические факторы среды, которые регулируют количество, активность и структуру бактериальных сообществ, в значительной мере определяют функционирование водной экосистемы в целом [2].
Ранее установлено [6], что жизнедеятельность видов-средопреобразователей, в частности водных и околоводных птиц, способствует изменению абиотических и биотических условий существования организмов и структурно-функциональной организации растительных и животных сообществ наземных и водных экосистем. Чайки, выделяя экскременты, оказывают существенное влияние на сообщества гидробионтов.
Предыдущие микробиологические исследования водоемов в местах формирования птичьих колоний были направлены главным образом на оценку санитарного качества воды, поскольку с фекалиями птиц в водоемы попадает множество патогенных микроорганизмов [8, 11]. В то же время продукты жизнедеятельности птиц содержат легкоокисляемые органические вещества, потребляемые гетеротрофными бактериями — основными пищевыми объектами гетеротрофных нанофлагеллят, и мишенями бактериофагов.
Цель работы — количественная оценка влияния гнездовых поселений птиц сем. Чайковых на численность и биомассу бактериопланктона, гетеротрофных нанофлагеллят и количество вирусов в прибрежных водах Рыбинского водохранилища.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Пробы воды отбирали с апреля по август 2009— 2011 гг. в защищенной зарастающей литорали Рыбинского водохранилища (58°02' с.ш., 38°15' в.д.) среди гнездовий птиц сем. Чайковых (Ьайёае) (ст. Ч) и на фоновом участке (ст. ЧФ), расположенном на удалении ~200 м от колониального поселения чаек. Гнезда располагались в зарослях макрофитов на расстоянии 40—120 м от берега.
Количество макрофитов на ст. Ч и ЧФ было одинаковым. В колонии доминировала озерная чайка (Larus ridibundus L.). В непосредственной близости от ее гнезд гнездились также черная (Chli-donias niger L.) и речная (Sterna hirundo L.) крачки. Колония насчитывала ~300 птиц и ~ 150 жилых гнезд (на площади ~20 тыс. м2), в которые птицы откладывали по 2—4 яйца. Эти гидрофильные птицы и их местообитания подробно описаны в работе [6].
Пробы воды отбирали 1 раз в неделю с учетом сроков гнездования птиц с середины мая до середины июля в период максимальной орнитоген-ной нагрузки, когда вылуплялись и активно выкармливались птенцы. До и после этого пробы отбирали ~1 раз в 2 нед, в 2011 г. чаще — каждые 3—6 сут.
Концентрацию растворенного кислорода, температуру и электропроводность воды определяли на месте с помощью портативного зонда YSI Model 55 (США). Концентрации растворимого органического и неорганического углерода и общего связанного азота анализировали в лаборатории методом высокотемпературного каталитического сжигания [7] на автоматическом анализаторе Liqui TOC II ("Elementar", Германия), оснащенного инфракрасным детектором для определения углерода и хемилюминесцентным детектором — для определения азота.
Интегральную пробу получали, отбирая в пластиковое ведро воду из поверхностного горизонта на разных участках одного биотопа. Воду наливали в стерильные пластиковые флаконы и сразу же фиксировали формалином до конечной концентрации 2%, хранили в темноте при температуре 4°С и обрабатывали в течение 1 мес. Численность и размеры гетеротрофных нанофлагеллят, клеток бактерий планктона в его размерно-морфологических группах (одиночных, агрегированных и нитевидных бактерий), количество делящихся и нуклеоидсодержащих бактерий, а также вирио-планктона определяли методом эпифлуоресцент-ной микроскопии с использованием различных флуорохромов и процедур [9, 10, 12—14]. Микроорганизмы, осажденные на фильтрах, просматривали под эпифлуоресцентным микроскопом Olympus BX51 (Япония), снабженным цифровой камерой и системой компьютерного анализа изображений Cell-F.
В статье приведены средние значения, стандартные ошибки средних и коэффициенты вариации определяемых параметров. Достоверность различий оценивали с помощью рангового Т-критерия Уилкоксона. Сопряженность параметров между собой определяли по непараметрическому ранговому коэффициенту корреляции Спирмена. Кроме этого, применяли кросс-корреляционный анализ.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2010 г. характеризовался более низким уровнем водохранилища. В вегетационный период 2010 г. температура воды в литорали Рыбинского водохранилища была выше, чем в 2009 и 2011 гг. (рис. 1а). Во второй половине июля—августе 2010 г. зарегистрированы аномально высокие средние значения этого параметра (23.8—26.9°С). Однако в конце мая—начале июня 2009 и 2011 гг. мелководья водохранилища прогревались более быстрыми темпами, чем в 2010 г. Но в конце июня 2009 г. температура воды мелководий не достигла среднемноголетнего абсолютного максимума.
В защищенной литорали водохранилища концентрация растворенного органического углерода (Сорг) увеличивалась до начала июля, затем снижалась (рис. 1б, 1в). Она была выше на участке, заселенном чайками, где в 2010 и 2011 гг. составляла в среднем 9.67 ± 0.54 и 10.27 ± 0.24 мг С/л, на фоновом участке - 8.84 ± 0.32 и 9.89 ± 0.16 мг С/л соответственно.
Характер сезонных колебаний концентрации общего азота ^общ) на заселенном и незаселенном чайками участках литорали существенно различался: на ст. Ч в 2010-2011 гг. наблюдались пики этого показателя в мае и в конце июня-начале июля, в то время как на ст. ЧФ они отсутствовали (рис. 1г, 1д). Во второй половине июня и первой половине июля 2010 г. отмечено относительно высокое содержание азота в воде фонового биотопа — до 2.93 мг/л, однако вблизи гнездований чаек значение этого параметра было выше -4.65 мг/л.
Численность и биомасса ^ь) бактерио-планктона в защищенной литорали водохранилища были высокими, особенно в месте поселения чаек, где в жаркий и маловодный 2010 г. средние за сезон значения этих параметров составили (11.9 ± 1.3) х 106 кл./мл и 890 ± 134 мг/м3 соответственно. Минимальные средние значения численности ((7.8 ± 0.8) х 106 кл./мл) и биомассы (539 ± 60 мг/м3) бактерий были выявлены в фоновом биотопе в 2009 и 2011 гг. Сезонная динамика численности и биомассы бактериопланктона характеризовалась двумя основными пиками: первый из них наблюдался в конце мая-начале июня, второй — в июле или августе (рис. 2).
Размеры клеток бактериопланктона вблизи колонии чаек и в фоновом биотопе различались мало. На ст. ЧФ средний объем клеток (Уь) в течение трех лет изменялся от 0.035 до 0.119 (в среднем 0.077) мкм3 (рис. 2в), на ст. Ч — в пределах 0.039— 0.114 (в среднем 0.072) мкм3 (рис. 2г). За три года исследований постепенно уменьшались размеры бактерий: в 2009 г. средний объем клеток бактерио-планктона в литорали водохранилища составил 0.083, в 2010 г. — 0.075, в 2011 г. — 0.066 мкм3.
°С 30
—♦-- 1
2 3
20
231231231231 V VI VII VIII IX
мг/мл
13 -
7| г
4 -
24.IV 15.V 5.У! 26.VI 17.VII 24.IV 15.V 5.VI
26.VI 17.VII
Дата
2
Рис. 1. Динамика температуры (а), концентрации растворенного органического углерода (б, в) и общего азота (г, д) в защищенной литорали Рыбинского водохранилища вблизи колониального поселения чаек (б, г) и на фоновом участке (в, д): 1 - 2009, 2 - 2010, 3 - 2011 г.
106 кл./мл 18
а 4
10 -
3
мкм3
г/м3
24.IV 15.V 5.VI 26.VI 17.VII VIII
24.IV 15.V 5.VI 26.VI 17.VII VIII
Дата
Рис. 2. Динамика общей численности (а, б), среднего объема клеток (в, г) и биомассы (д, е) бактериопланктона вблизи колониального поселения чаек (а, в, д) и на фоновом участке (б, г, е). Остальные обозначения, как на рис. 1.
Численность гетеротрофных нанофлагеллят (WHNF) в литорали водохранилища колебалась в пределах (0.48...9.93) х 103 (в среднем 2.12 х 103) кл./мл, биомасса (BHNF) — 31.1.434 (в среднем 173) мг/м3. На ст. ЧФ в 2009 г. наблюдали несколько пиков численности жгутиконосцев, тогда как в 2010 и 2011 гг. зарегистрировано по одному пику — в
июле и мае соответственно (рис. 3). На ст. Ч отмечены те же пики численности и биомассы флагел-лят. в воде у колонии чаек в среднем ежегодно было ниже, чем в фоновом биотопе, а — наоборот, выше (табл. 1).
Численность вириопланктона изменялась в пределах (37.225) х 106 частиц/мл и возрастала от
г/м3
Дата
Рис. 3. Динамика общей численности (а, б) и
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.