БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2012, № 4, с. 25-30
УДК 574.583(574.55)
ПРОДУКЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФИТОПЛАНКТОНА В ПЕРВЫЕ ГОДЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЮМАГУЗИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА © 2012 г. В. Ф. Мухутдинов, Е. А. Бутакова
Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов,
620049 г. Екатеринбург, ул. Мира, 23, e-mail: muhutdinov1@rambler.ru Поступила в редакцию 16.01.2011 г.
Приведены данные о формировании фитопланктона и динамике его продукционных характеристик в первые годы существования Юмагузинского водохранилища, созданного на горном участке р. Белая. Дана оценка трофического статуса водоема.
Ключевые слова: Юмагузинское водохранилище, фитопланктон, хлорофилл а, первичная продукция, деструкция.
ВВЕДЕНИЕ
Юмагузинское водохранилище, созданное в 2004 г. в горной части Южного Урала на р. Белая, относится к русловому типу. Протяженность водохранилища 60 км, площадь акватории 18 км2. В зависимости от режима эксплуатации диапазон изменения уровня в разные годы составляет 11—32 м, средняя глубина 12—17 м, максимальная в припло-тинной части — 30—50 м. В пределах водохранилища выделяют озерный участок с постоянным наличием воды, простирающийся на 15 км от плотины; участок с временным отсутствием воды (от 15 до 45 км) и речной участок (от 45 до 60 км).
Значительные изменения уровня воды в течение сезона не способствуют укоренению макро-фитов, поэтому основной продуцент автотрофно-го органического вещества в Юмагузинском водохранилище — фитопланктон.
Цель работы — исследование динамики продуктивности фитопланктона в первые годы существования водохранилища и оценка состояния экосистемы водоема.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Материал собирали с 2004 по 2007 г. в характерные гидрологические периоды — паводок и летнюю межень. Станции наблюдения расположены по фарватеру (рис. 1), их выбор соответствует районированию водохранилища [8]. Пробы воды отбирали батометром Молчанова с поверхности и в зависимости от прозрачности воды по диску Сек-ки с глубин 0.5 S, 1 S, 2 S, 3 S. Биомассу фитопланктона определяли счетно-объемным методом
[2], содержание хлорофилла — спектрофотометри-чески [10, 11]. Первичную продукцию планктона определяли скляночным методом в кислородной модификации [3], склянки инкубировали 24 ч in situ на глубине отбора проб. Расчет интегральной первичной продукции (под 1 м2 поверхности водоема) проводили методом графического интегрирования [5]. Для пересчета показателей, измеренных в кислороде, в единицы углерода использовали коэффициент 0.32. На всех станциях проводили химический анализ воды и замеры температуры, прозрачности и электропроводности.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В годы исследования температура воды в водохранилище изменялась от 17.8 до 21.7°С в период паводка и от 19.6 до 23.8°С в межень. Наибольший летний прогрев отмечен в августе 2004 и 2007 гг. (табл. 1). Самой низкой была температура в речной части, в озерно-речной и озерной частях наблюдалось ее увеличение на 1—3°С, а в приплотинной части — понижение. На участках с большими глубинами формировалась температурная стратификация. На спаде паводка в приплотинной части температура поверхностных и придонных слоев различалась на 8—10°С, в межень — на 3—6°С. Прозрачность воды варьировала в пределах 1.2—5.2 м, снижалась летом в периоды заполнения водохранилища при обводнении новых площадей (2004 и 2006 гг.) и увеличивалась в периоды относительной стабильности при обводнении ранее затапливаемых площадей (2005 и 2007 гг.). Минерализация воды в фотическом слое изменялась от 102 до 240 мг/л и, как правило, снижалась от верховьев к
д. Максютово
Рис. 1. Карта-схема Юмагузинского водохранилища. Цифры — номера станций.
плотине. Более высокие показатели отмечены в межень. В 2004 и 2005 гг. в глубинных слоях нижнего участка водохранилища отмечено присутствие сероводорода. Содержание общего азота варьировало от 0.49 до 2.75 мг/л, увеличивалось в августе 2006 г., в остальные сроки составляло в среднем ~1.1 мг/л. Содержание общего фосфора (30— 80 мкг/л) также увеличивалось в 2006 г. (табл. 1).
В составе фитопланктона в первый год существования водохранилища обнаружен 91 таксон водорослей из 6 отделов (табл. 2), лидирующее положение занимали зеленые (53% общего списка) и
диатомовые (31%). Наиболее многочисленными были представители порядка хлорококковых. В последующие годы общее число таксонов, относящихся к 7—8 отделам, увеличилось до 102—108. При этом доля зеленых водорослей в общем списке снизилась до 42%, а доля диатомовых возросла до 39%. Начиная с 2005 г. увеличилась доля синезе-леных водорослей от 2 до 7—11% общего числа таксонов, в 2006—2007 гг. в водохранилище отмечалось "цветение" воды. Общая численность фитопланктона колебалась от 3.5 до 19.0 млн кл./л, биомасса — от 1.3 до 25.6 мг/л, максимальные чис-
Таблица 1. Абиотические показатели водной среды Юмагузинского водохранилища (средние со стандартной ошибкой)
Год, месяц Температура воды, °С Прозрачность, м Сумма ионов, мг/л мг/л Ро^ мкг/л
2004, V 20.3 ± 0.2 3.0 ± 0.2 173 ± 3 1.07 ± 0.03 30 ± 1
VIII 22.1 ± 0.2 2.8 ± 0.3 231 ± 1 1.03 ± 0.035 50 ± 2
2005, V 20.4 ± 0.3 2.1 ± 0.1 170 ± 4 1.11 ± 0.08 30 ± 1
VIII 19.6 ± 0.5 3.6 ± 0.2 219 ± 2 1.09 ± 0.08 30 ± 1
2006, V 17.8 ± 0.2 2.6 ± 0.1 127 ± 24 1.10 ± 0.048 60 ± 2
VIII 20.8 ± 0.4 2.2 ± 0.2 187 ± 5 1.52 ± 0.20 80 ± 5
2007, V 21.7 ± 0.7 2.0 ± 0.1 - - -
VIII 23.8 ± 0.4 2.7 ± 0.2 - - -
ПРОДУКЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФИТОПЛАНКТОНА
27
Таблица 2. Таксономическая структура (число видов, разновидностей и форм) фитопланктона в первые годы существования Юмагузинского водохранилища
Отдел Годы
2004 2005 2006 2007
СуапорЬу1а 2 8 12 8
Еи§1епорЬу1а 7 8 3 4
Diпophyta 4 4 4 2
Сгур1орЬу1а - - 1 1
Chrysophyta 2 4 6 4
Baci11ariophyta 28 31 32 40
Xanthophyta - - 1 -
Ch1orophyta 48 53 47 43
Всего 91 108 106 102
Таблица 3. Количественные показатели развития фитопланктона в первые годы существования Юмагузин-ского водохранилища
Год, месяц Численность, млн кл./л Биомасса, мг/л
2004, VI 10.6 1.3
VIII 3.5 1.7
2005, V 5.9 4.3
VIII 4.6 4.7
2006, V 7.5 25.6
VIII 19.0 10.2
2007, V 6.1 7.0
VIII 13.1 13.7
Таблица 4. Содержание хлорофилла, первичная продукция и деструкция ОВ в первые годы существования Юма-гузинского водохранилища
Год, месяц Хл, мкг/л А ^тях' мг С/(л • сут) ЕА, г С/(м2 • сут) я, мг С/(л • сут) ЕЯ, г С/(м2 • сут) ЕА/ЕЯ
2004, V 1.0-3.7 (2.3 ± 0.4) 0.24-0.52 (0.35 ± 0.03) 0.23-2.47 (1.28 ± 0.75) 0.04-0.65 (0.25 ± 0.07) 0.15-5.37 (2.38 ± 1.92) 0.54
VIII 0.5-7.3 (4.3 ± 0.8) 0.17-0.58 (0.32 ± 0.07) 0.44-1.94 (0.90 ± 0.63) 0.03-0.51 (0.26 ± 0.07) 0.34-3.45 (2.17 ± 1.27) 0.42
2005, V 8.4-14.0 (11.3 ± 0.8) 0.32-0.9 (0.55 ± 0.07) 0.73-2.51 (1.21 ± 0.65) 0.32-0.57 (0.4 ± 0.03) 0.86-2.32 (1.56 ± 0.53) 0.78
VIII 3.2-8.3 (6.1 ± 0.8) 0.12-0.41 (0.26 ± 0.04) 0.19-1.23 (0.80 ± 0.34) 0.00-0.20 (0.12 ± 0.03) 0.29-1.55 (0.87 ± 0.48) 0.92
2006, V 3.8-12.0 (7.6 ± 1.4) 0.07-0.41 (0.22 ± 0.06) 0.3-0.5 (0.41 ± 0.03) 0.19-0.63 (0.32 ± 0.08) 0.64-2.02 (1.03 ± 0.57) 0.40
VIII 3.6-41.1 (18.8 ± 6.8) 0.25-1.05 (0.68 ± 0.17) 0.82-1.42 (1.08 ± 0.24) 0.06-0.42 (0.25 ± 0.06) 0.24-1.33 (0.89 ± 0.43) 1.21
2007, V 8.7-29.6 (18.5 ± 1.9) 0.4-0.84 (0.60 ± 0.09) 0.59-1.33 (0.96 ± 0.31) 0.10-0.57 (0.37 ± 0.08) 0.82-1.72 (1.17 ± 0.37) 0.82
VIII 3.0-12.8 (9.4 ± 1.4) 0.4-0.6 (0.5 ± 0.04) 0.66-1.4 (0.95 ± 0.29) 0.18-1.26 (0.47 ± 0.2) 0.25-4.92 (1.64 ± 1.95) 0.58
Примечание. Приведены пределы колебаний, в скобках — среднее со стандартной ошибкой.
ленность и биомасса наблюдались в меженный период на третий и четвертый годы существования водохранилища (табл. 3).
Содержание хлорофилла а в 2004 г. изменялось в пределах 0.5—7.3 мкг/л, средние величины были одинаковыми весной и летом (табл. 4). В последующие годы минимальные показатели возросли до 3—8 мкг/л, максимальные — до 30—40 мкг/л, средние различались в 2—2.5 раза. В 2005 и 2007 гг. мак-
симум отмечен в период половодья, в 2006 г. — в межень. Четкой тенденции в распределении хлорофилла по акватории водохранилища не прослеживается (рис. 2).
Скорость фотосинтеза на глубине максимума (Атах) изменялась от 0.22 до 0.68 мг С/(л • сут), интегральная первичная продукция (ЕА) — от 0.41 до 1.28 г С/(м2 • сут) (рис. 2, табл. 4). Наиболее высокие величины Атах (0.58—1.05 мг С/(л • сут)) полу-
гС/(м2 ■ сут) 4
2 -
А а 2 Б
мкг/л гС/(м2 ■ сут)
4 4
мкг/л
38 20 15 13 9 6 1 б 24 20 15 6 3 1
12
8 1.5
- 8
= 4
26 25 20 16 15 9 3
26 25 20 16 15 9 3
1 = 1 =
26 25
в
12 2
30 15
26 25 15 9 3
р = 1 = = 1 =
= 1 % = 1 У/, = 1 =
I ул
15
15
26 25 15 9 3
26 25 15 9 3
Номера станций
3
Рис. 2. Первичная продукция и деструкция ОВ (1, 2, г С/(м2 ■ сут)), содержание хлорофилла (3, мкг/л) в период паводка (А) и межени (Б) в Юмагузинском водохранилище в 2004—2007 гг. (а—г соответственно).
2
2
1
1
4
г
4
4
2
2
5
5
чены в основном в озерно-речной части водохранилища. В 2004—2007 гг. наблюдалось постепенное увеличение средних величин Атах, составивших 0.33, 0.40, 0.45 и 0.55 мг С/(л • сут) соответственно. Максимальные величины (ЕА = ~2.5 г С/(м2 • сут)) отмечены в период половодья 2004 и 2005 гг. Скорость деструкции органического вещества (К) составляла 0.12—0.47 мг С/(л • сут). Она была ниже, чем скорость фотосинтеза в трофогенном слое и превосходила ее ниже компенсационной точки. Деструкция ОВ в столбе воды (ЕК) составляла
0.15—5.37 г С/(м2 • сут) и была наиболее высокой в первый год существования водохранилища. Баланс органического вещества, как правило, был отрицательным (отношение ЕА/ЕК <1) и только в августе 2006 г. — положительным (табл. 4).
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Полученные результаты позволяют проследить динамику абиотических факторов и становление
ПРОДУКЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФИТОПЛАНКТОНА
29
сообщества водорослей во вновь созданном водохранилище.
Зарегулирование привело к более раннему прогреву водных масс и более позднему их охлаждению. Температура воды в водохранилище в паводковый период в среднем стала на 5.8°С выше, чем в реке, а летом в ме
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.