ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2014, том 41, № 2, с. 200-205
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 574.5;561.26
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВЫСОКОГОРНЫХ ОЗЕР ПРИЭЛЬБРУСЬЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДИАТОМОВОГО АНАЛИЗА
© 2014 г. В. Л. Разумовский
Институт водных проблем РАН 119333 Москва, ул. Губкина, 3 E-mail: razum@aqua.laser.ru Поступила в редакцию 22.04.2013 г.
Изучены современные диатомовые комплексы из пяти высокогорных озер Приэльбрусья (Республика Кабардино-Балкария). Исследования проводились в 2009 г. Для оценки экологического состояния озер применен метод графического анализа таксономических пропорций в диатомовых комплексах. Результаты исследований не выявили значимого негативного антропогенного воздействия. Оз. Донгуз-Орун рекомендовано для проведения дальнейших палеогеографических реконструкций новейших климатических событий по осадкам донных отложений.
Ключевые слова: горные озера, диатомовые комплексы, графический анализ.
DOI: 10.7868/S0321059614020114
Диатомовые водоросли — микроскопические одноклеточные организмы, важнейшая и неотъемлемая составляющая большинства озерных экосистем. Качественный и количественный состав пресноводных диатомовых водорослей тесно связан с составом воды. Отмершие створки диатомовых водорослей обычно хорошо сохраняются в озерных осадках, формируя диатомовые комплексы, характерные для природно-климатической обстановки в этом регионе.
На сегодняшний день информация о состоянии озерных экосистем Кавказа как индикаторов глобальных изменений климата и окружающей среды крайне ограничена. Это явилось основой для начального этапа исследований, результаты которого изложены в этой работе.
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
Приэльбрусье расположено в горной области Центрального Кавказа, состоящей из линейных (среднегорных и высокогорных) хребтов. Выделяется несколько основных морфологических форм его рельефа.
Высокогорно-ледниковая (альпийский) часть Приэльбрусья представлена комплексом отдельных хребтов — Главного и Бокового. Значительную площадь территории Приэльбрусья занимают ледники (>15%). Долины рек врезаны на глу-
бину 250—450 м и имеют отроговый характер, обусловленный ледниковой деятельностью и эрозионными процессами.
Средневысотный горный рельеф исследуемой территории характеризуется относительными превышениями, достигающими 1300 м, пологими и плоскими водоразделами, широким развитием скальных форм, осыпей и застывших лавовых потоков.
Озерно-котловинный рельеф развит на небольших участках в верховьях р. Малки. На описываемой территории имеются небольшие озерки.
Основные реки территории Приэльбрусья — Малка и ее правый приток Баксан. К притокам Баксана относятся реки Терскол, Донгуз-Орун, Адыл-Су и др. Большинство рек имеет снежно-ледниковое питание. В верховьях рек Приэльбрусья много озер, в основном гляциального типа, в том числе непосредственно примыкающих к языкам ледников.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
Основная цель исследований — оценка экологического состояния высокогорных озер Приэль-брусья на основе нового методологического подхода в диатомовом анализе.
Для осуществления этой цели необходимо разрешить ряд задач:
Рис. 1. Карта-схема расположения исследованных озер.
выделить высокогорные озера с хорошей сохранностью диатомовых комплексов;
в обнаруженных диатомовых комплексах идентифицировать таксоны низшего ранга (виды, ва-риететы, формы) и определить их количественные соотношения;
провести графический анализ полученной информации по диатомовым комплексам.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
Оз. Донгуз-Орун (43°13'48" с.ш., 42°29'63" в.д.) расположено на высоте 2290 м над уровнем моря (рис. 1). Озеро имеет неправильные, выпукло-вогнутые очертания. К середине августа 2/3 его акватории пересыхает и образует протяженные песчан-но-травянистые марши. Максимальная глубина озера в этот сезон — 10—12 м. Питание озера ледниковое — выше озера располагается одноименный ледник.
Были отобраны две колонки очень мелкого песчано-глинистого осадка с отчетливой слоистостью (начиная с верхних 5—6 см). Длина коло-
нок составила 10 и 14 см. Обе колонки были разрезаны с интервалом 0.5 см.
Оз. Комсомольское (43°19'56" с.ш., 42°48'35" в.д.) расположено на высоте 1 460 м над уровнем моря в 30 км от турбазы Кабардино-Балкарского университета по направлению к пос. Тырнауз (рис. 1). Ширина озера ~300 м; длина ~400 м. Это искусственный водоем, созданный 50 лет назад. Озеро используется преимущественно для отдыха местными жителями и не входит в состав ни одного из заказников или ландшафтных заповедников. Были отобраны две колонки донных отложений (6 и 10 см) с глубины 5 м. Обе колонки были разрезаны с интервалом 1 см. Все образцы оказались сильно заиленными и пронизанными полусгнившими остатками водных растений.
Турьи озера (43°15'58" с.ш., 42°35'28" в.д.) расположены в 5—6 км от пос. Эльбрус по направлению к леднику Ирик вверх по долине (рис. 1). Самое большое озеро — Уу-Кёль (2535 м над у. м.). Все три озера образуют единый каскад: из первого — самого большого озера вытекает родник, который втекает во второе (меньшее), а затем — в самое маленькое (нижнее). Озера по площади очень малы:
202
РАЗУМОВСКИЙ
20 м х 18 м; 15 м х 12 м; 10 м х 6 м соответственно. Озера мелководные; самое глубокое — верхнее (1.5—2.0 м). Осадок в озерах представлен песчано-глинистыми отложениями с большим количеством мелкообломочных, слабо отсортированных включений. Были отобраны перифитонные пробы (обрастания). Пробы осадка не отбирались.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Структуру и объем первичного материала составили 20 перфитонных проб (обрастаний) и образцов из поверхностных осадков исследованных озер. Первоначально отбор проб осуществлялся стратометром ударно-замыкающего типа. При наличии большого количества обломочного материала, скопившегося на дне водоема, проводился сбор перифитонных проб.
Обработка проб для проведения диатомового анализа, изготовление и просмотр постоянных препаратов осуществлялись по стандартным методикам [1, 3, 4, 9]. Всего в пробах был идентифицирован 71 таксон видового и внутривидового рангов (далее в тексте — таксонов). При описании диатомовых комплексов основное внимание уделялось общей численности таксонов в подсчитанной выборке (т.е. таксономическому разнообразию) и относительной численности доминирующих и сопутствующих таксонов.
В основе исследований — метод графического анализа таксономических пропорций в диатомовых комплексах [5—7].
Метод графического анализа заключается в следующем: при построении графиков по оси абсцисс откладывается число идентифицированных таксонов, а по оси ординат — их относительная численность. Таксоны ранжируются по показателю относительной численности в сторону его уменьшения. По относительной численности таксоны разделяют на группы: доминирующие (>8—10% комплекса), сопутствующие (>1—2%) и редкие (<1%). Исходный график или гистограмма строится в линейной системе координат.
С применением разработанной методики озера были разделены по размерности на две категории: с площадью водного зеркала <1 км2 (малые) и 1—4 км2 (средние).
В линейной системе координат было выделено два типа распределения таксономических пропорций (экспоненциальный и логистический) [8]. Они соответствуют прижизненным таксономическим пропорциям, которые объективно отражают естественную экологическую обстановку в пресноводных водоемах [7].
Для малых озер характерен экспоненциальный тип распределения таксономических пропорций, а для озер среднего размера — логистический тип или промежуточный между экспоненциальным и логистическим [6].
Анализ полученных графиков (гистограмм) проводился в линейной и логарифмической системах координат. В логарифмической системе координат анализируются не сами графики, а их тренды, представленные результирующими прямыми линиями.
Графический анализ проводится последовательно в несколько этапов (рис. 2). На рис. 2а представлена исходная диаграмма, построенная для малого озера (<1 км2) при отсутствии негативной нагрузки на его экосистему. Этот же график в линейной системе координат можно представить в виде графика или диаграммы (рис. 2б). Если придать шкале измерений по оси у логарифмическую форму, то очертания графика изменятся (рис. 2в). Значения относительной численности таксонов будут преобразованы в логарифмической системе координат. Линия тренда (усредненных значений) будет представлена в виде вогнутой кривой (рис. 2г). Если обеим шкалам придать логарифмическую форму, то линия усредненных значений (результирующая) станет прямой (рис. 2д). В этом случае анализируются только результирующие линии (рис. 2е).
Кроме того, в линейной системе координат у полученных графиков или гистограмм образовывался "хвост", состоящий из редких и случайных таксонов, имеющих незначительную относительную численность в комплексе (рис. 2а, 2б).
В отличие от доминирующих и сопутствующих таксонов, представляющих собой некую устойчивую, экологически адаптированную совокупность, в хвостовой части гистограммы располагается "ха-отизированная" часть диатомового комплекса. Это — представители таксонов, присутствие или отсутствие которых в каждом биотопе имеет спорадический или случайный характер. Общая совокупность этих таксонов полностью попадает под определение "статистический шум".
Доминирующие и сопутствующие таксоны составляют ~2/3 общей относительной численности в комплексе [2]. Это соответствует приблизительно 2а (а — стандартное отклонение при нормальном распределении).
Поэтому в логарифмической системе координат результирующие линии строились двумя способами: с учетом всего спектра таксонов (чтобы не потерять часть информации) и только с учетом доминирующих и сопутствующих таксонов. В по-
(а)
%
35 30 25 20 15 10 5
1 9 17 25 33 41 49 5 13 21 29 37 45 Порядок таксонов
%
100 10 1 0.1
(в)
Порядок таксонов
%
35 30 25 20 15 10 5 0
(б)
0 20 40
Порядок таксонов
%
100 10 1 0.1
(г)
0 20 Порядок таксонов
60
0
% 100 г
10 -
(д)
1 10 100 Порядок таксонов
% 100 г
10 -
(е)
1 10 100 Порядок таксонов
Рис. 2. Методика графического
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.