БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2012, № 4, с. 31-37
УДК 574.4+577.472
ПЕРВИЧНАЯ ПРОДУКЦИЯ ПЛАНКТОНА И ДЕСТРУКЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В СОЛЕНЫХ ОЗЕРАХ
КРЫМСКОГО ПОЛУОСТРОВА
© 2012 г. М. С. Голубков
Зоологический институт РАН, 199034 Санкт-Петербург, Университетская набережная, 1, e-mail: MikhailGolubkov@gmail.com Поступила в редакцию 21.12.2010 г.
По уровню первичной продукции исследованные водоемы отнесены к эвтрофному-гиперэвтроф-ному типу. Для озер характерны высокие концентрации сестона (до 7326 г/м3) и общего фосфора (до 5626 мг/м3). Величины первичной продукции планктона и деструкции органических веществ напрямую не зависели от абсолютной концентрации солей в воде. В отличие от деструкции органических веществ в наиболее соленых озерах в зимний период первичная продукция планктона была выше, чем в летний период. В результате в исследованных соленых озерах зимой происходило накопление органических веществ. Обнаружена отрицательная связь первичной продукции планктона и биомассы рачка артемии.
Ключевые слова: первичная продукция, деструкция органических веществ, соленые озера, биогенные элементы, ресуспензия, Крымский п-ов.
ВВЕДЕНИЕ
Гипергалинные водоемы широко распространены по всему миру и играют значительную роль в глобальном круговороте углерода. Это важный источник биологических и химических ресурсов, которые используются в различных областях хозяйственной деятельности человека [12, 14, 19], не только не уступая пресным и морским водам, но во многом превосходя их. В этих водоемах образуются донные отложения с высоким содержанием органического вещества, обладающие лечебными свойствами (лечебные грязи) и используемые в медицине [13]. Между тем закономерности их продуктивности и в первую очередь создание первичной продукции до сих пор остаются плохо изученными.
Цель работы — дать характеристику первичной продукции и деструкции органических веществ в мелководных озерах с соленостью воды >20%о в разные сезоны года, а также определить основные биотические и абиотические факторы среды, влияющие на колебание трофического статуса этих водоемов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В августе 2004 г. и в апреле, августе и декабре 2005 г. исследованы семь мелководных соленых озер. Пять озер расположены на юго-востоке Крымского п-ова — Керченском п-ове, одно озеро
находится в северо-западной и одно — в юго-западной частях Крымского п-ова (рис. 1). Все озера имели небольшую площадь водного зеркала: Хер-сонеское — 0.075 км2, Киркояшское — 1.25, Шима-ханское — 2.64, Марфовское — 2.65, Кояшское — 7.8, Бакальское — 8, Тобечикское — 20 км2. На озерах с площадью водного зеркала <3 км2 выбирали две станции наблюдений, <8 км2 — четыре станции, на самом крупном оз. Тобечикское — шесть станций. Станции находились в открытых частях озер на некотором удалении от берега. На каждой станции отбирали интегральные пробы воды. Работы проводили с надувной резиновой лодки, чтобы не взмучивать донные отложения.
Скорость фотосинтеза на оптимальной глубине (^опт) и деструкции органических веществ (Д) определяли кислородной модификацией скляночного метода [1, 2]. Глубину оптимального фотосинтеза находили согласно рекомендациям В.В. Бульона [2]. Склянки экспонировали в озере в течение 6 ч, только в оз. Марфовское экспозицию сократили до 0.5 ч, так как из-за высокой концентрации водорослей в склянке быстро наступало перенасыщение кислородом и появлялись пузыри. По полученным данным рассчитывали часовую скорость фотосинтеза, которую умножали на продолжительность светового дня для получения суточной величины. Для перехода от единиц кислорода к углероду использовали коэффициент 0.375 [2]. Пер-
Рис. 1. Карта-схема Крымского п-ова. Озера: 1 — Киркояшское, 2 — Шимаханское, 3 — Марфовское, 4 — Кояшское, 5 — Тобечикское, 6 — Бакальское, 7 — Херсонеское.
вичную продукцию в столбе воды (Аинт) рассчитывали перемножением Аопт и прозрачности [2].
Во всех озерах определяли прозрачность воды по диску Секки (8ессЫ), концентрации взвешенного вещества (ВВ) — стандартным гравиметрическим методом [1], взвешенного органического вещества (ВОВ) — методом бихроматного окисления [9], Робщ (ТР) — методом сжигания нефильтрованной пробы воды с последующим определением Рмин молибдатным методом [17] и с использованием аскорбиновой кислоты в качестве восстанови-
Рис. 2. Зависимость доли органической взвеси от температуры воды в соленых озерах Крымского п-ова.
теля. Содержание минеральной взвеси (ВМВ) рассчитывали как разницу между ВВ и ВОВ. Все определения проводили в тройной повторности.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Основные морфометрические и физико-химические характеристики озер представлены в табл. 1. Все исследованные соленые озера имели высокие концентрации Робщ (табл. 1), соотвествующие эв-трофному и гиперэвтрофному классу вод по классификации Г. К. Нюрнберга [15]. В августе 2005 г. в оз. Марфовское зафиксирована экстремально высокая концентрация ТР (5625 мг/м3). В остальных озерах концентрации ТР были <900 мг/м3 (табл. 1).
Из-за небольшой глубины озер донные отложения постоянно взмучивались в толщу воды. Для всех исследованных озер характерна высокая концентрация взвешенных веществ в воде (табл. 2). Наибольшая концентрация ВВ (>7 тыс. г/м3) была в оз. Марфовское летом 2005 г.; самая низкая (4 г/м3) отмечена в оз. Тобечикское в декабре 2005 г. На значительную роль ресуспензированного материала в сестоне также указывала значительная доля минеральной взвеси (в среднем 65—80%). Получена отрицательная связь доли ВОВ в сестоне от температуры воды (рис. 2). В более холодные периоды (весной и зимой) в озерах Крымского п-ова доля органической фракции в сестоне в среднем
Таблица 1. Соленость температура воды (Т), средняя глубина (Н) и прозрачность воды по диску Секки в соленых озерах Крыма
Год Озеро
Показатель
месяц
Киркояшское Шимаханское Марфовское Кояшское Тобечикское Бакальское Херсонеское
Б, %о 2004, IX 24 30 95 275 57 29 -
2005, IV 30 37 97 184 58 25 -
IX 35 55 260 340 100 38 66
XII 37.5 61 131 235 86 - -
Т, °С 2004, IX 25.4 - - 29.2 22.7 29.0 -
2005, IV 17.0 17.2 22.0 19.7 17.9 17.3 -
IX 34.0 26.7 35.0 33.0 30.0 27.0 28.0
XII 4.9 4.7 4.5 3.5 5.1 - -
Н, м 2004, IX 1.17 1.20 - 0.48 0.83 0.66 -
2005, IV 1.53 1.25 0.35 0.50 1.45 0.70 -
IX 1.18 0.90 0.15 0.36 1.10 0.58 0.50
XII 1.03 0.70 0.22 0.40 0.88 - -
Прозрач- 2004, VIII 0.60 ± 0.05 0.39 ± 0.01 - 0.48 ± 0.04 0.48 ± 0.04 0.40 ± 0.00 -
ность, м
2005, IV 0.33 ± 0.04 0.28 ± 0.04 0.14 ± 0.02 0.10 ± 0.00 0.58 ± 0.04 0.70 ± 0.07 -
VIII 0.23 ± 0.04 0.55 ± 0.00 0.05 ± 0.00 0.22 ± 0.06 1.10 ± 0.07 0.58 ± 0.04 0.50 ± 0.0
XII 0.50 ± 0.00 0.06 ± 0.00 0.13 ± 0.03 0.20 ± 0.00 0.88 ± 0.10 - -
Таблица 2. Концентрации общей (ВВ), органической (ВОВ), минеральной (ВМВ) взвесей и общего фосфора (ТР) в соленых озерах Крыма
Кон- Год, месяц Озера
центрация, г/м3 Киркояшское Шимахан-ское Марфовское Кояшское Тобечикское Бакальское Херсо-неское
ВВ 2004, VIII 24.9 ± 2.37 32.6 ± 2.4 1117 ± 437 33.7 ± 1.7 58.5 ± 46.1 88.0 ± 12.1 -
2005, IV 173 ± 14.1 194 ± 12.9 1327 ± 31.9 891 ± 0.3 39.2 ± 5.5 18.6 ± 1.9 -
307 ± 25.9 137 ± 101 7326 ± 412 796 ± 279 31.0 ± 4.9 12.4 ± 0.2 97.4 ± 0.0
29.8 ± 1.1 14.0 ± 1.0 135 ± 7.1 78.6 ± 9.3 4.91 ± 2.0 - -
ВОВ 2004, VIII 6.13 ± 2.3 12.5 ± 2.0 231 ± 0.2 4.97 ± 0.5 10.7 ± 1.9 25.2 ± 1.3 -
2005, IV 72.5 ± 9.1 66.0 ± 14.3 231 ± 15.6 39.4 ± 15.6 8.20 ± 2.7 3.41 ± 0.2 -
VIII 48.7 ± 7.0 15.7 ± 3.8 664 ± 94.1 14.9 ± 7.3 3.19 ± 0.2 1.38 ± 0.3 13.2 ± 1.7
XII 16.2 ± 1.7 8.70 ± 0.1 124 ± 20.6 19.6 ± 5.7 2.70 ± 1.3 - -
ВМВ 2004, VIII 18.8 ± 3.9 20.1 ± 1.6 887 ± 437 28.7 ± 2.3 50.8 ± 43.8 62.7 ± 13.4 -
2005, IV 100.8 ± 5.0 128.8 ± 27.2 1097 ± 42.5 851 ± 15.3 31.0 ± 8.2 15.1 ± 2.2 -
VIII 258 ± 18.9 121 ± 106 6662 ± 318 781 ± 272 27.9 ± 5.2 11.1 ± 0.1 84.2 ± 1.6
XII 13.6 ± 0.5 5.35 ± 0.9 11.1 ± 13.5 59.0 ± 3.7 2.21 ± 0.7 - -
ТР, мг/м3 2004, IX 238 ± 28.4 685 ± 21.2 1090 ± 0.0 302 ± 50.5 240 ± 42.4 175 ± 21.2 -
2005, IV 460 ± 99.0 825 ± 7.1 2200 ± 0.0 705 ± 162 190 ± 14.1 130 ± 70.7 -
IX 510 ± 156 510 ± 42.4 5625 ± 0.0 293 ± 55.1 80.0 ± 0.0 25.0 ± 0.0 530 ± 0.0
XII 200 ± 70.7 190 ± 14.1 3100 ± 0.0 290 ± 56.6 32.5 ± 10.6 - -
щей взвеси (Я2 = 0.77, п = 23, где п — количество наблюдений), которая показывает, что увеличение концентрации В В приводило к снижению прозрачности. Самой низкой она была в наиболее соленых озерах Марфовское и Кояшское (табл. 2).
Во всех исследованных озерах наблюдалась высокая скорость фотосинтеза планктона. Наибольшая Аопт была весной 2005 г. в оз. Киркояшское, самая низкая — летом 2004 г. в оз. Кояшское (табл. 3), в этом озере более высокие значения данного показателя наблюдались в зимний и весенний периоды. Скорость фотосинтеза планктона в исследованных озерах показала тесную связь с концентрацией Робщ в воде (рис. 4). Обнаружена отрицательная связь величины первичной продукции планктона и биомассы рачков ЛЬет1а 8р. (рис. 5). Благодаря высокой Аопт в исследованных озерах в толще воды создавалось большое количество первичной продукции. Наибольшая Аинт была в оз. Киркояшское летом 2005 г., наименьшая — в оз. Кояшское летом 2004 г. (табл. 3). По величинам Аопт и Аинт большинство озер относятся к эвтрофному-гиперэв-трофному классу вод по классификации В.В. Бульона [2].
Деструкция органических веществ в объеме воды была максимальной в оз. Киркояшское в августе 2005 г., минимальной — в оз. Кояшское в августе 2004 г. Деструкция органического вещества, рассчитанная на столб воды, была максимальной в оз. Киркояшское летом 2005 г., минимальной — в оз. Бакальское весной 2005 г. (табл. 3). Суточная
Таблица 3. Средние значения скорости фотосинтеза фитопланктона на оптимальной глубине, интегральной первичной продукции и деструкции органических веществ в соленых озерах Крыма
Год, месяц Озера
Показатель Киркояш-ское Шимахан-ское Марфов-ское Кояшское Тобечик-ское Бакальское Херсоне-ское
Л 2004, VIII 3.45 ± 1.5 11.8 ± 2.5 14.9 ± 0.2 0.31 ± 0.2 6.87 ± 1.1 6.12 ± 0.4 -
г С/(м
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.