научная статья по теме ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВЫСОКОГОРНЫХ ОЗЕР ПРИЭЛЬБРУСЬЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДИАТОМОВОГО АНАЛИЗА Геология

Текст научной статьи на тему «ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВЫСОКОГОРНЫХ ОЗЕР ПРИЭЛЬБРУСЬЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДИАТОМОВОГО АНАЛИЗА»

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.

Показать целиком