БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2013, № 4, с. 21-29
^ ВОДНАЯ
МИКРОБИОЛОГИЯ
УДК 574.583(285.2:47):598.2/9+579.68
ДИНАМИКА ПЛАНКТОННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ И ВИРУСОВ В ЛИТОРАЛИ РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА: ВЛИЯНИЕ КОЛОНИАЛЬНЫХ ПОСЕЛЕНИЙ ПТИЦ
© 2013 г. Е. В. Румянцева, Д. Б. Косолапов, Н. Г. Косолапова, Д. В. Кулаков
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: elivic.rum@gmail.com Поступила в редакцию 25.04.2012 г.
В прибрежных водах Рыбинского водохранилища исследовано влияние колониальных поселений чаек и цапель на динамику гетеротрофных бактерий, жгутиконосцев и вирусов. Установлено, что литораль водохранилища характеризуется высоким уровнем количественного развития микроорганизмов и вириопланктона. Выявлены особенности сезонной динамики этих компонентов микробного сообщества на участках, заселенных птицами. В открытом прибрежье около поселения цапель обнаружено увеличение численности и биомассы бактерий, отсутствовавшее в фоновом биотопе. Максимальные значения этих параметров зарегистрированы в защищенном прибрежье вблизи гнездования чаек. В период интенсивной орнитогенной нагрузки количество микроорганизмов и вирусов было выше на участках, расположенных около птичьих колоний. Показано, что наиболее сильное влияние на планктонное микробное сообщество оказывают чайки в защищенной литорали, обособленной от открытой части водохранилища и характеризующейся высокими концентрациями растворимых органических веществ и азота.
Ключевые слова: бактериопланктон, вириопланктон, гетеротрофные жгутиконосцы, литораль водохранилища, влияние гидрофильных птиц.
Б01: 10.7868/80320965213040141
ВВЕДЕНИЕ
Бактерии выполняют ключевые функции в круговоротах элементов, играют важную роль в продукции и минерализации органических веществ и вместе с другими микроорганизмами формируют "микробную петлю" в трофических сетях водных экосистем [1]. Один из факторов, оказывающих существенное воздействие на водные экосистемы и сообщества гидробионтов, — колониальные поселения гидрофильных птиц [5], среди которых выделяют две экологические группы: водные (водоплавающие) и околоводные (голенастые бродные). Это воздействие связано с поступлением в водоемы органических и неорганических веществ с экскрементами, яйцами и трупами птиц, гнездовым материалом и т.д. Кроме того, перелетные птицы накапливают загрязняющие вещества (гексахлорбензол, дихлорди-фенилтрихлорэтан, пестициды, ртуть) и играют важную роль в их переносе между водными и наземными экосистемами [7].
Предшествующие микробиологические исследования направлены в основном на изучение влияния поселений птиц на качество воды. С фекалиями птиц в водоемы попадает огромное ко-
личество патогенных бактерий (сальмонелл, кам-пилобактеров и др.), а также соединений биогенных элементов и органических субстратов, которые могут вызывать эвтрофирование и ухудшение качества вод [9, 10, 13]. Изменения, происходящие в микробных сообществах под влиянием колониальных поселений птиц, не изучались.
Цель работы — количественная оценка влияния колониальных поселений чаек и цапель на гетеротрофных бактерий, жгутиконосцев и вирусов в прибрежных водах Рыбинского водохранилища.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проводили в защищенной заросшей литорали Рыбинского водохранилища среди гнездовий птиц сем. Чайковых (Laridae) (ст. Ч) и в открытой литорали вблизи поселений серой цапли (Ardea cinerea L.) (ст. Ц). Параллельно отбирали пробы на фоновых участках, расположенных на удалении ~200 м от колониальных поселений чаек и цапель (ст. ЧФ и ст. ЦФ соответственно). Пробы воды отбирали с 24 апреля по 16 августа 2010 г. С конца мая до середины июля, когда орнитогенная нагрузка была максимальной
°C
■-1 -я-2 3
20 10
мг/л
10
24 IV
8 22 V
5 19 VI
3 17 VII
Дата
Рис. 1. Динамика температуры (а), растворенного органического углерода (б) и общего азота (в) в воде мелководных участков Рыбинского водохранилища:
1 — защищенная литораль, фоновый биотоп (ст. ЧФ),
2 — защищенная литораль вблизи колониального поселения чаек (ст. Ч), 3 — открытая литораль, фоновый биотоп (ст. ЦФ), 4 — открытая литораль вблизи колониального поселения цапель (ст. Ц).
(вылуплялись и активно выкармливались птенцы), пробы отбирали еженедельно. В конце апреля — начале мая и во второй половине лета, когда нагрузка была минимальной или отсутствовала, пробы отбирали с большим временным интервалом.
Концентрацию растворенного кислорода, температуру и электропроводность воды определяли с использованием портативного зонда YSI Model 55 (США). Концентрации растворимого органического и неорганического углерода и общего связанного азота анализировали методом высокотемпературного каталитического сжигания [6] с помощью автоматического анализатора углерода LiquiTOC II компании "Elementar" (Германия).
Интегральные пробы воды для микроскопического анализа помещали в стерильные пластиковые флаконы объемом 60 мл и сразу фиксировали формалином до конечной концентрации 2%. До анализа в лаборатории пробы хранили в темноте при температуре 4°С. Численность и размеры гетеротрофных нанофлагеллят, бактериопланкто-на и его размерно-морфологических групп (одиночных, агрегированных и нитевидных бактерий), а также количество вириопланктона определяли методом эпифлуоресцентной микроскопии с использованием различных флуоро-хромов [8, 11, 15, 16]. Фильтры просматривали под эпифлуоресцентным микроскопом Olympus BX51 (Япония), снабженным системой компьютерного анализа изображений. Продукцию бакте-риопланктона и скорость его выедания протестами определяли "методом разбавления" [14].
Статистическую обработку результатов проводили с использованием программ Excel и Statist^a 8. В статье приведены средние значения, стандартные ошибки средних и коэффициенты вариации определяемых параметров. Достоверность различий оценивали с помощью рангового ¿-критерия Уилкоксона. Сопряженность параметров между собой определяли по непараметрическому ранговому коэффициенту корреляции Спирмена.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Температура воды в прибрежье Рыбинского водохранилища в конце апреля составляла 9.5— 12.3°С, постепенно увеличивалась в июле — августе до 25—27°С (рис. 1а). За весь период наблюдений глубина воды на станциях отбора проб была <1.2 м, причем в августе исследуемые участки в защищенной литорали полностью обмелели. Концентрация растворенного кислорода изменялась от 4.62 до 11.00 мг/л, уменьшаясь от весны к лету, и в среднем была ниже в зонах влияния птиц по сравнению с фоновыми участками. Электропроводность воды 198—222 мкСм/см.
В конце мая и июне в местах гнездования птиц наблюдалось увеличение концентрации общего связанного азота ^общ), тогда как на фоновых участках его содержание снижалось (рис. 1в), причем в июне значение этого параметра достигало максимума как на ст. Ч (4.7 мг/л), так и на ст. Ц (3.4 мг/л). Концентрация растворенного органического углерода (Сорг) увеличивалась в течение периода наблюдений на всех участках (рис. 1б), во второй половине июня отмечалась максимальная концентрация Сорг на ст. Ц и Ч (10.5 и 12.3 мг/л соответственно), тогда как в фоновых биотопах пиков этого параметра не наблюдалось. В среднем концентрация углерода и азота была выше в зонах влияния птиц по сравнению с фоновыми биотопами (табл. 1). Концентрация Сорг и была
а
4
в
4
2
Таблица 1. Количественные показатели планктонных гетеротрофных бактерий, жгутиконосцев и вирусов, концентрация растворенного органического углерода и общего азота в литорали Рыбинского водохранилища вблизи колониальных поселений птиц и на фоновых участках
Параметр Защищенная литораль Открытая литораль
ч ЧФ ц ЦФ
Ыь, 106 кл./мл 5 . 2- 1 7.9 ( 34.9) 11. 9 ± 1 . 3 4 . 7 - 1 6.0 ( 3 6.7 ) 9 .5 ± 1.1 2 .8 - 1 1 .1 ( 3 5.8 ) 73. ± 0.8 3 . 9 - 1 5.3 ( 4 1.9 ) 7.6 ± 1. 0
Уь, мкм3 0 . 046- 0. 105 (29.1 ) 0. 046 - 0. 105 (25.9) 0 . 063-0.1 07 ( 16 . 0) 0 .047- 0. 118 (3 0.8 )
0.073 ± 0.0 06 0.079 ± 0.006 0 .078 ± 0 .004 0.078 ± 0.007
Вь, мг/м3 249 -1 879 (5 0.1 ) 331 -1 195 (37.1 ) 241 -872 (3 2.8 ) 228 -1 217 (5 2.0 )
890± 134 727 ± 8 1 558 ± 55 586 ± 9 2
МШР, 103 кл./мл 0 .61 - 3 .8 5 ( 57. 3 ) 0 .48 - 9.93 ( 116 .8 ) 0 . 32 - 3.20 ( 60. 2) 0. 32 - 4.1 7 ( 89. 9 )
1.9 5 ± 0 . 34 2. 5 9 ± 0 .91 1.5 4 ± 0 . 28 1.3 8 ± 0 . 37
Вит, мг/м3 3 1 .1 - 346 . 2 ( 58 .9 ) 49.0 - 429 .1 ( 65 .7 ) 40.0 - 363 .0 ( 68 .3 ) 2 1 .2 - 516 . 1 ( 103.7)
18 4. ± 3 2.7 163 .4 ± 32. 4 186 .5 ± 38. 4 15 6 .2 ± 48. 8
4 - 16 (43.4) 8 4 -1 9 ( 48.5 ) 10 3 - 14 ( 44.5 ) 8 4 -2 1 ( 52 .9) 1 0
Ы1Г, 106 частиц/мл 67.5 -224. 5 (4 1.1 ) 1 29. 0 ± 1 6.0 72.5 -1 93. 0 (3 8.2 ) 1 12. 0 ± 1 2.9 5 3.5 - 141 .5 ( 35 .2 ) 76 .0 ± 8.0 45.5 - 138 .0 ( 40 .6 ) 70 .0 ± 8.5
^/Мь 6 . 5- 20 .5 (43.6 ) 11. 7 ± 3 .1 8 . 1 - 22.3 ( 3 9.4) 12. 6 ± 3 . 0 4. 8- 23 .0 (43.4) 11. 5 ± 3 .0 5 . 6 - 1 2.8 ( 25.8 ) 9.6 ± 1. 5
Сорг, мг/мл 6 . 79 -1 2.3 ( 17 .6 ) 9 .67 ± 0. 54 6 . 87 -1 0.26 (1 1.4) 8.8 4 ± 0 . 32 5 . 92 - 10. 46 ( 15 .9 ) 8.1 6 ± 0 .41 5 . 80 - 9.03 ( 13. 1) 7.72 ± 0 . 32
^бщ, мг/мл 1. 43 - 4.65 ( 35. 2 ) 1 . 25 - 2.5 8 ( 22. 8 ) 1 . 73 - 3 .44 ( 22. 2) 1 . 18 -2 .31 ( 20 .9)
2.6 0 ± 0 .29 1.98 ± 0 . 14 2.3 9 ± 0 . 17 1 .81 ± 0. 12
Примечание. Здесь и в табл. 2—4: М — численность, V, — объем и Вь - биомасса бактериопланктона; Мимг - численность, Виш — биомасса и 8иш - число видов гетеротрофных нанофлагеллят, - количество внеклеточных вирусных частиц; над чертой — минимальное и максимальное значения, под чертой — среднее значение, в скобках — Сч, %.
наибольшей в воде защищенной зарастающей литорали в месте гнездования чаек (ст. Ч) (в среднем 9.7 ± 1.70 и 2.6 ± 0.91 мг/л соответственно). В открытой литорали около колонии цапель (ст. Ц) средние значения этих параметров оказались равными 8.2 ± 1.30 и 2.4 ± 0.53 мг/л соответственно.
В защищенной литорали водохранилища вблизи колонии чаек и на фоновом участке в сезонной динамике численности бактериопланкто-на выделено четыре пика: в середине апреля, в мае, во второй половине июня и в августе (рис. 2а). Однако если на ст. Ч кол
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.