БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2007, № 4, с. 3-8
СТРУКТУРА И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ВОДНЫХ
ЭКОСИСТЕМ
УДК 574.583(285.2):579+574.587(285.2):579
КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕЛКОВОДИЙ РЫБИНСКОГО И ГОРЬКОВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩ
© 2007 г. А. Н. Дзшбан, Д. Б. Косолапое, Л. Г. Корнева, В. Н. Столбунова
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: microb@ibiw.yaroslavl.ru
Поступила в редакцию 05.03.2007 г.
По данным трехлетних микробиологических и гидробиологических исследований дана характеристика экологического состояния прибрежных мелководий Рыбинского и Горьковского водохранилищ. Воды большей части литоральной зоны относятся к Р-мезосапробному типу. Вблизи городов мелководья испытывают повышенную антропогенную нагрузку, их воды характеризуются как Р-а- или а-Р-мезосапробные. Показана необходимость комплексного подхода в оценке экологического состояния мелководной части водоемов, подверженных загрязнению разного характера и степени.
ВВЕДЕНИЕ
Особенность морфологии равнинных водохранилищ - образование обширных мелководных участков. Нижней границей литоральной зоны принято считать границу расселения высшей водной растительности [10], которая в большинстве водохранилищ умеренных широт доходит до глубины 2.0-2.5 м. Уровень водохранилищ р. Волги в течение года существенно колеблется и значительная часть их мелководий периодически осушается. В Рыбинском водохранилище мелководные участки с глубинами до 2 м занимают около трети, а в определенные периоды - половину акватории водоема [11]. Литоральная зона составляет также значительную часть Горьковского водохранилища [12].
Мелководные прибрежные участки - специфическая пограничная зона между водой и сушей, где происходят важнейшие для функционирования всей водной экосистемы процессы [15]. Литораль принимает с водосборной площади поток аллох-тонных веществ, трансформация, транспорт и накопление которых во многом зависят от экологического состояния обитающих здесь специфических сообществ гидробионтов. Здесь же благодаря ряду гидролого-гидрохимических особенностей происходит энергичная микробная деструкция органических соединений, играющая главную роль в самоочищении водоемов [11, 12]. Прибрежные мелководья при благоприятных условиях служат местом нереста и нагула рыб.
На большей части акватории водохранилищ Верхней Волги основные факторы антропогенного воздействия - бытовые и сельскохозяйственные отходы. Однако имеются локальные зоны вблизи городов, где решающее влияние оказывают сточные воды промышленных предприятий. При этом
главный "разрушающий удар" принимают на себя прибрежные мелководья.
Комплексные экологические исследования литоральной зоны волжских водохранилищ проводились редко, хотя их актуальность в связи с усиливающимся загрязнением очевидна. В работе дана комплексная оценка экологического состояния мелководных участков Рыбинского и Горьковского водохранилищ, испытывающих антропогенное влияние разного характера и интенсивности.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для решения поставленной задачи применены подходы, позволяющие на основе определения ограниченного комплекса биотических и абиотических параметров судить о функциональном состоянии основных сообществ гидробионтов на момент исследований и об их реакции на антропогенное воздействие [2-5, 12,13].
Для сезонных наблюдений на Рыбинском водохранилище в 1994-1996 гг. выбраны четыре мелководных участка и один глубоководный. Два из них (станции 1 и 2) расположены в Волжском плесе водохранилища вблизи пос. Борок в зоне слабого антропогенного воздействия, два других (ст. 3 и 4) - в Главном плесе у пос. Брейтово, где антропогенный пресс можно оценить как умеренный. Станция 1 - не зарастающая высшей водной растительностью литораль вблизи пос. Борок. От основной части водохранилища она отделена грядой островов и в подледный период не осушается. Станция 2 находится в этой же зоне и представляет собой зарастающее прибрежье, обсыхающее и промерзающее при падении уровня воды в зимний период. Станция 3 - защищенное необсыхающее мелководье, расположенное в портовой зоне
Таблица 1. Характеристики бактериоплаиктона разнотипных мелководий Рыбинского водохранилища в 1994 г.
Номер станции Численность бактериопланктона Индекс трофности, ГБ/СБ Санитарный показатель (СБ/ОКБ), %
Общее количество (ОКБ), 106 кл./мл Активно-дышащие, % ОКБ Сапрофиты (СБ) Гетеротрофы (ГБ)
103 кл./мл
23-31.Ш
1 3.73 54 0.2 5.0 25.0 0.005
3 2.93 48 12.3 24.8 2.0 0.420
26-29^П
1 4.32 48 0.8 4.3 5.4 0.019
2 4.01 54 1.3 5.6 4.3 0.032
3 5.55 52 0.2 1.2 6.0 0.003
4 4.08 63 21.0 24.2 1.2 0.515
10-29.1Х
1 3.54 54 0.9 2.3 2.6 0.025
2 4.51 55 0.8 2.4 3.0 0.018
3 3.68 56 0.3 4.6 15.3 0.008
4 3.85 49 0.8 4.5 5.6 0.021
5 3.01 67 1.5 3.3 2.2 0.049
Примечание. Здесь и в табл. 2-4: 1 - закрытое мелководье вблизи пос. Борок, 2 - там же, зарастающее прибрежье, 3 - защищенное мелководье у пос. Брейтово, 4 - там же, открытый залив, 5 - русловая часть Волжского плеса водохранилища.
пос. Брейтово. Станция 4 - мелководный открытый залив около пос. Брейтово с типичным песчаным биотопом, слабо зарастающим высшей водной растительностью. Станция 5 расположена на русловом участке Волжского плеса водохранилища.
Разовые наблюдения проводили в Шекснин-ском плесе вблизи г. Череповца, где мелководная зона испытывает мощное антропогенное воздействие, а также в южной части Главного плеса в районе верхнего бьефа Рыбинской ГЭС. Мелководья речного участка Горьковского водохранилища исследовали в июле-августе 1992 г.
На этих мелководьях определяли стандартные гидрологические (температура, прозрачность, рН) и гидрохимические параметры (концентрация растворенного кислорода, карбонатов, сульфатов, метана, соединений азота и фосфора, нефтепродуктов и тяжелых металлов). О состоянии биоты обследованных участков мелководий судили по следующим характеристикам. Проводили анализ общего количества бактериопланктона в воде и его активности по ассимиляции №Н14С03, численности сапрофитных и гетеротрофных микроорганизмов, концентрации активнодышащих бактерий, интенсивности процессов продукции и деструкции органического вещества, обилия и видового состава фитопланктона и зоопланктона, выявление видов-индикаторов. В донных отложениях определяли общее количество и активность
бактериобентоса, численность специфических групп микроорганизмов (сапрофитных, нефте-окисляющих и сульфатвосстанавливающих), интенсивность сульфатредукции и метаногенеза, обилие и видовое разнообразие зообентоса. При этом основное внимание уделялось интегральным характеристикам, таким как ценотическое разнообразие, доминирование, сапробиологические показатели сообщества [1, 6-10, 14].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Анализируя обширный ряд полученных структурных и функциональных характеристик бактериопланктона, бактериобентоса, фитопланктона и зоопланктона (табл. 1-4), приходится констатировать, что однозначных решений в оценке состояния водных экосистем фактически не бывает. Особенность комплексного подхода состояла в разновалентном отношении к отдельным характеристикам, в вычленении наиболее информативных и чувствительных из них, отражающих интегральный ответ биоты на антропогенное воздействие.
Сравнение характеристик полузащищенного мелководья Рыбинского водохранилища вблизи пос. Борок, где отсутствует промышленное и мощное бытовое загрязнение, с аналогичными характеристиками открытого и закрытого прибрежья около пос. Брейтово (умеренно загрязняемая зо-
Таблица 2. Характеристики бактериобентоса мелководий Рыбинского водохранилища в 1994 г.
Номер станции ТА, мг С/(л • сут) УАБ, нг С/ (кл. • сут) СН4, мл/л МГ, мл СН4/(л • сут)
23-31.Ш
1 1.32 10.4 7.39 6.34
3 0.16 7.4 1.92 0.71
26-29^П
1 0.51 13.7 3.84 6.48
2 0.34 10.7 0.02 0.005
3 0.86 23.9 0.023 0.001
4 0.41 23.9 0.006 0.001
10-29.1Х
1 0.44 9.7 1.06 1.26
2 0.86 18.5 0.01 0.001
3 1.08 51.9 0.003 0.001
4 0.38 19.3 0.01 0.001
5 0.62 10.4 0.83 0.46
Примечание. ТА - темновая ассимиляция СО2, УАБ - удельная активность бактерий, МГ - интенсивность метаногенеза.
Таблица 3. Фитоценотические характеристики планктонных сообществ мелководных участков Рыбинского водохранилища
Станция Количество видов Нв Фитофлагелляты, % общего числа видов С/Р Сапробность по биомассе
12-28^П 1989 г.
У пос. Переборы 72 4.26 7(10)* 2.0 1.99
У г. Череповца 56 3.36 20 (3) 0.4 1.99
Устье р. Кошта 84 4.42 16 (6) 1.6 1.98
23-31.Ш 1994 г.
1 24 1.59 20 (5) 0.3 1.74
3 9 1.47 77 (97) 0 1.47
26-29^П 1994 г.
1 64 3.79 22 (15) 0.9 2.00
2 76 4.39 15 (11) 1.2 1.75
3 51 4.08 20 (28) 1.0 1.98
4 60 3.61 17 (7) 0.5 2.13
10-29.1Х 1994 г.
1 58 2.84 33 (14) 1.0 1.83
2 53 2.96 25 (6) 0.7 1.81
3 52 3.09 21 (13) 1.0 1.45
4 46 4.05 28 (21) 1.4 2.57
Примечание. Ив - индекс Шеннона-Уивера по биомассе, С/Р - отношение центрических (С) и пеннатных (Р) диатомовых водорослей. * % биомассы.
на) не выявило четких различий экологического состояния этих участков летом и осенью. Химические показатели примерно одинаковы, индексы сапробности сходны, что позволяет оценить воды обеих зон как Р-мезосапробные [2, 9]. Однако ин-
тегральные характеристики, такие как ценотиче-ское разнообразие фитопланктона и удельная активность бактериопланктона, свидетельствуют о поступлении на участке у пос. Брейтово не только бытовых, но и технических стоков, которые дей-
Таблица 4. Показатели биоразнообразия зоопланктона на мелководных участках Рыбинского водохранилища в 1994 г.
Номер Количество видов ^тд Н ё ^Симп
станции Rotatoria Copepoda СМосега
23-31.Ш
1 1 3 0 0.40 1.18 0.64 0.52
3 6 0 0 0.44 26-29^П 0.63 0.89 0.81
1 7 6 10 1.55 1.21 0.76 0.61
2 7 4 8 1.38 2.95 0.28 0.17
3 7 5 11 1.81 3.18 0.30 0.16
4 7 2 6 1.15 10-29.1Х 2.48 0.48 0.28
1 8 5 13 2.05 2.83 0.42 0.23
2 9 5 8 1.60 1.28 0.82 0.68
3 6 1 7 1.00 2.62 0.32 0.19
4 6 3 7 1.19 3.02 0.24 0.15
5 8 5 7 1.86 3.52 0.18 0.11
Примечание. Втд - индекс разнообразия Маргалефа, Н - ин
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.