БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2008, № 2, с. 49-56
УДК 574.57:524
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛАНКТОННЫХ РАКООБРАЗНЫХ ОЗЕРА БАЛХАШ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ФАКТОРОВ СРЕДЫ
© 2008 г. Е. Г. Крупа*, Т. С. Стуге*, Т. Я. Лопарева**, Д. С. Шаухарбаева**
*Институт зоологии Министерства образования и науки Республики Казахстан, 050060 г. Алматы, ул. Аль-Фараби, д. 93, Республика Казахстан, ** Балхашский филиал Республиканского государственного предприятия "Научный производственный центр рыбного хозяйства", 100300 г. Балхаш, Алматинской обл., Республика Казахстан, e-mail: ekrupa@nursat.kz, instzoo@nursat.kz Поступила в редакцию 12.09.2006 г.
Исследованы связи между численностью фоновых видов планктонных ракообразных оз. Балхаш и факторами среды: прозрачностью, величиной рН, минерализацией, абсолютным содержанием ионов и их отношениями, содержанием легкоокисляемого органического вещества, биогенных элементов и тяжелых металлов. Показано, что снижение численности животных в осолоненной части акватории озера обусловлено высокими концентрациями К+ при относительно небольшом количестве Ca24 и Na+. Зависимости количественного развития планктонных ракообразных от содержания биогенных элементов, минерализации, концентраций основных ионов (кроме щелочных металлов) и их отношений проявлялись не для всех видов. Загрязнение озера тяжелыми металлами вызывало резкое снижение или усиление размаха колебаний численности ракообразных.
ВВЕДЕНИЕ
Озеро Балхаш (Балхаш-Алакольская система озер) расположено в засушливой зоне Центральной Азии на юго-востоке Казахстана между 45°00' и 46°50' с. ш. и 73°20' и 79°30' в.д. Морфо-метрические особенности водоема обусловливают его деление на две части - западную, мелководную и широкую (Западный Балхаш), и восточную, более глубокую и узкую (Восточный Балхаш). В озеро впадают реки Или, Каратал, Аксу и Лепсы.
Отличительная особенность озера - постепенное возрастание минерализации воды от 0.50.9 г/дм3 в крайней точке Западного Балхаша до 5.6-6.5 г/дм3 в Восточном Балхаше. В соответствии с изменениями минерализации озеро делится на восемь гидрохимических районов [25]. Суммарное содержание солей в воде озера существенно изменяется и в межгодовом аспекте. Из-за многоводности последних лет средняя минерализация снизилась с 3.08 г/дм3 в 1998 г. [22] до 2.20 г/дм3 в 2004 г.
Озеро Балхаш располагается в районе залегания крупных месторождений полиметаллических руд, что определяет повышенный естественный уровень содержания в различных звеньях экосистемы таких тяжелых металлов (ТМ), как 2и, РЬ, Си, Сг и Со. Выбросы и стоки Балхашского медеплавильного и свинцово-цинкового комбинатов, разработка карьеров каменного угля и полиметаллических руд - причина техногенного загрязнения водоема [15].
Указанные особенности оз. Балхаш (неоднородность минерализации в сочетании с меняющимся во времени и пространстве уровнем загрязнения ТМ) представляют несомненный интерес при изучении воздействия на водных животных, в частности на планктонных ракообразных.
Зоопланктон озера исследовали неоднократно, начиная с 1929 г. Основное внимание при этом уделяли изучению таксономического разнообразия и динамике количественных показателей планктонных беспозвоночных [1, 8, 21, 24]. Известно две работы по влиянию минерализации на ракообразных оз. Балхаш [18, 23]. Имеются отдельные указания на связь показателей количественного развития зоопланктона с уровнем токсического загрязнения озера [29].
Цель работы - исследовать степень зависимости количественного развития доминирующих видов планктонных ракообразных оз. Балхаш от физико-химических характеристик воды.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Зоопланктон отбирали в июле 2003 и 2004 гг. с помощью сети Джеди по постоянной сетке станций, охватывающей все гидрохимические районы озера (см. рисунок). В 2003 г. в Западном Балхаше отобрано 56 проб, в Восточном - 48, в 2004 г. - 33 и 38 соответственно. На станциях отбора проб измеряли глубину и прозрачность, отбирали воду для определения рН, анализа ионно-солевого состава, содержания биогенных элементов, органи-
Схема расположения станций отбора проб зоопланктона по гидрохимическим районам (1-8) оз. Балхаш в 2003 (1) и 2004 (2) гг.
ческого вещества, растворенных газов (всего 160 проб) и ТМ (110 проб).
Пробы зоопланктона обрабатывали стандартными методами [2, 11]. Химический анализ воды проводили по общепринятым методикам [17]. Раздельное определение К+ и Ка+ осуществляли методом пламенной фотометрии на ПФМ РЬЛРНРО-4. Анализ проб воды на содержание ТМ выполнен на спектрофотометре ЛЛБ-Ш (Германия).
С помощью программы '^айвИса 6" рассчитаны коэффициенты корреляции между предварительно логарифмированной численностью рачково-го планктона и факторами среды (прозрачностью, рН, минерализацией, абсолютным содержанием ионов и их отношениями, содержанием легкоокис-ляемого органического вещества, биогенных элементов, концентрациями в воде ТМ). Результаты представлены в виде средних значений с ошибками (х ± Ж). Достоверность значений коэффициента корреляции и различий средних значений оценивали по критерию Стьюдента при р < 0.05 [5].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В июле 2003 и 2004 гг. температура поверхностного слоя воды была 23.7...26.2°С. Прозрачность возрастала от 0.53 м в крайней точке Западного Балхаша до 4.40 м в Восточном Балхаше, величина рН - от 8.0-8.4 до 9.06-9.40, значения
перманганатной окисляемости - от 7.7-7.9 до 10.5-12.1 мг О/дм3. Биогенные элементы присутствовали в следующих концентрациях: NН+ -0.03.0.21 мг/дм3, N О- - 0.002.0.067 мг/дм3, NО3 - 0.12.0.49 мг/дм3, Робщ - 0.004.0.034 мг/дм3.
Минерализация воды постепенно увеличивалась от 460 мг/дм3 в первом гидрохимическом районе до 4 928-5 940 мг/дм3 - в восьмом (табл. 1). Одновременно с ростом минерализации существенно возрастали концентрации всех ионов, за исключением Са, содержание которого в указанном направлении снижалось. Средние значения минерализации и концентраций всех ионов (за исключением Са) в Восточном Балхаше в оба года исследований были достоверно выше, а Са - достоверно ниже, чем в Западном. При уменьшении минерализация воды от 2003 г. к 2004 г. по всему озеру значимо снизилось содержание М§, в Восточном Балхаше - № и К (р < 0.05).
По всей акватории озера регистрировали Сё, Си, 2п и РЬ. В 2003 г. загрязнение Восточного Балхаша ТМ было более интенсивным, чем Западного (табл. 2). В 2004 г. в западной части озера содержалось больше 2п и Си, в восточной - Сё и РЬ. В 2004 г., по сравнению с 2003 г., концентрации РЬ в восточной части озера и всех ТМ в западной части возросли в 1.5-2.2 раза, содержание 2п,
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛАНКТОННЫХ РАКООБРАЗНЫХ ОЗЕРА БАЛХАШ Таблица 1. Минерализация (М) и химический состав (мг/дм3) воды оз. Балхаш в 2003 и 2004 гг.
Год
Количество проб
M
K+
Na+
Ca
2+
Mg:
.2+
HCO-
so:
Cl-
Западный Балхаш
2003
2004
2003
2004
26 21
25 20
1150±86 460-2385
1146±93 460-1982
4230 ± 258
2800-5940 3805 ± 216
2306-4928
16 ± 1 5 -31
10 ± 1 5 -20
7 3 ± 5 41-10 0
56 ± 4 31 - 82
183 ± 16 5 4 -368
213 ± 23 4 1 -361
9 4 5 ± 67 448- 1 506
7 6 0 ± 47 430- 1 049
45 ± 1 40- 5 4
43 ± 1 32- 5 3
63 ± 5 34-98
33 ± 2 20 -49
Восточный Балхаш
33 ± 2 24- 5 3
32 ± 1 24-- 4 5
227 ± 13 138 -299
108 ± 6 62-1 3 5
2 6 7 ± 9 207-3 8 8
268 ± 10 195-3 7 6
613 ± 31 407-7 7 8
616 ± 30 432-8 6 9
361 ± 34 8 7 -576
374 ± 36 196 --710
1503 ± 92
1028-2083
1403 ± 89 823- 1816
188 ± 18 5 1 -443
188 ± 19 3 6 -376
83 3 ± 49 437- 1 188
8 6 8 ± 54 482- 1 195
Примечание. Здесь и в табл. 2, 3: над чертой - средние значения с ошибкой, под чертой - размах колебаний. Таблица 2. Содержание тяжелых металлов (мкг/дм3) в воде оз. Балхаш в 2003 и 2004 гг.
Год Количество проб Zn Cu Cd Pb
2003 2004 30 20 19.7 ± 3.1 5 .6-99.3 42.4 ± 15.3 13. 0 -264.0 Западны 14. 2 ± 1.8 2 .4-36.4 21. 5 ± 0.4 5 .4-66.3 Восточны й Балхаш 3. 3 ± 0.2 1 .1-5.7 2. 9 ± 0.01 0.9-3.8 й Балхаш 9.6 ± 1.1 4. 4 -24. 7 21. 3 ± 0.1 13. 3 -36.2
2003
2004
21
20
ПДКВр [10, 19]
23. 1 ± 3.5 4.4-52.5
15.0 ± 0.1 6 .1-24.2
10.0
21. 3 ± 2.0 4 .1-42.3
12. 0 ± 0.2 4 .0-27.2
1.0-5.0
11.6 ± 2.3 4 .2-56.0
4. 0 ± 0.03 0. 9 -6.8
0.5-5.0
23. 3 ± 2.5 3 .5-45.6
41. 0 ± 0.4 6 .9-74.3
10.0
Cu и Cd в восточной части снизилось в 1.5-2.9 раза. В межгодовом аспекте изменения среднего содержания всех ТМ в Восточном Балхаше, Cu и Pb в Западном Балхаше были достоверны (p < 0.05).
В составе зоопланктона озера выявлено 70 таксонов ракообразных (Cladocera - 39, Cyclopoida - 19, Calanoida - 2, Harpacticoida - 6, Copepoda parasitica - 2, Ostracoda - 1, Anostraca - 1).
По всему озеру расселились четыре вида: Arc-todiaptomus salinus (Daday), Thermocyclops crassus (Fischer), Mesocyclops leuckarti (Claus) и Diaphano-soma lacustris Korinek. В пелагиали Восточного Балхаша указанный набор расширялся за счет Daphnia galeata Sars, Leptodora kindtii (Focke), Ceri-odaphnia reticulata (Jurine) и Polyphemus pediculus (Linne), однако последние три вида встречались редко. В заливах и приустьевых участках рек разнообразие ракообразных возрастало до 9-20 наименований в основном за счет малочисленных видов из семейств Chydoridae и Macrothricidae, родов Eucyclops, Microcyclops и Macrocyclops.
В 2003 г. численность рачкового планктона Западного Балхаша достигала в среднем 34.7 тыс. экз./м3, в 2004 г. - 59.6, Восточного Балхаша -50.8 и 62.9 тыс. экз./м3 соответственно. По всему озеру доминировали Arctodiaptomus salinus, Ther-mocyclops crassus, Mesocyclops leuckarti и Diapha-nosoma lacustris. В Восточном Балхаше в доминирующий комплекс входила также Daphnia galeata.
Средние значения численности арктодиапто-муса, диафанозомы и циклопов в западной и восточной частях озера значимо не различались. Численность дафнии в оба года исследований была достоверно выше в Восточном Балхаше по сравнению с таковой в Западном (табл. 3). Для арктодиаптомуса в 2003 г. и дафнии в оба года исследований выявлена значимая положительная корреляция между численностью животных и химическим составом воды (табл. 4). Распределение диафанозомы и циклопов по акватории озера не зависело о
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.