ЭКОЛОГИЯ, 2013, № 6, с. 428-435
УДК 574.5(571.63)
РОЛЬ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ФОРМИРОВАНИИ ВИДОВОГО РАЗНООБРАЗИЯ СООБЩЕСТВ ВОДОРОСЛЕЙ (НА ПРИМЕРЕ РЕКИ КОМАРОВКИ, ПРИМОРСКИЙ КРАЙ, РОССИЯ)
© 2013 г. В. В. Богатов*, А. С. Федоровский**, Т. В. Никулина*
*Биолого-почвенный институт ДВО РАН 690022 Владивосток, просп. 100-летия Владивостока, 159 e-mail: vibogatov@rambler.ru **Дальневосточный федеральный университет 690950 Владивосток, ул. Суханова, 8 e-mail: fedor@geo.dvgu.ru Поступила в редакцию 23.08.2012 г.
Показано, что в р. Комаровке, протекающей в зоне хвойно-широколиственных лесов на юго-западе горной страны Сихотэ-Алинь (Приморский край, Россия), основное формирование водного стока и многовидовых фитобентосных сообществ происходит в пределах 60—70 км2 водосборной площади. Модуль летне-осеннего стока и таксономический состав водорослей на данном участке реки тесно связаны с площадью водосбора. При дальнейшем продвижении вниз по течению относительная водность реки снижается в связи с уменьшением количества малых рек, а изменения таксономического разнообразия водорослей зависят от изменений скоростного и температурного режимов воды.
Ключевые слова: река, водоросли, таксономическое разнообразие, площадь водосбора, порядок реки, уклон тальвега русла, модуль стока.
DOI: 10.7868/S0367059713060036
Оценка речных экосистем в контексте особенностей окружающего ландшафта — относительно новое и быстро развивающееся направление в речной экологии. Хотя взаимосвязь между ландшафтом, физико-химическими и биологическими особенностями рек давно признавалась гидробиологами, развитие концептуальных подходов и инструментов для оценки значимости таких взаимосвязей состоялось лишь в последние два—три десятилетия (Hughes et al., 2006). Например, были предложены известные модели речного континуума (Vannote et al., 1980), дисконтинуума (Perry, Schaeffer, 1987; Townsend, 1989), четырехмерной структуры речных экосистем (Ward, 1989), прибрежного наземного влияния (riparian influence) (Cummins et al., 1989; Gregory et al., 1991; Cummins, 2002)и др.
В. В. Богатов и Т.В. Никулина (2010) для рек горно-лесной зоны юга Дальнего Востока установили количественную связь видового разнообразия сообществ водорослей (nalg) с площадью водосбора (s), которую они описали уравнением степенной функции: nalg = 92.72 s0199; R2 = 0.98. Показано, что в верховьях рек по мере возрастания водосборной площади до 80 км2 заметно уве-
личивается число видов, разновидностей и форм водорослей, затем темпы увеличения таксономического богатства альгосообществ снижаются. Было выдвинуто предположение, что причины такого резкого изменения таксономического богатства следует искать в особенностях формирования климатических и ландшафтно-гидрологи-ческих условий верхних частей водосборных бассейнов.
Цель настоящей работы заключалась в исследовании роли гидрологических факторов в формировании таксономического богатства сообществ водорослей в верховьях модельной горной реки Комаровки, которая берет начало на южных склонах хребта Пржевальского (юго-запад горной страны Сихотэ-Алинь) и впадает в р. Раздольная близ г. Уссурийска. Выбор р. Комаровки в качестве модельного объекта объясняется следующими обстоятельствами. Во-первых, вся верхняя часть бассейна реки входит в состав Государственного природного заповедника "Уссурийский" им. В.Л. Комарова Дальневосточного отделения РАН и не испытывает значительного антропогенного воздействия. Во-вторых, здесь накоплены уникальные материалы наблюдений
Рис. 1. Схема района исследований: точки с цифрами — постоянные альгологические станции; точки без цифр — временные альгологические станции; треугольники с цифрами — посты наблюдательной сети ПВБС.
за гидрологическим режимом территории, так как река входит в состав наблюдательной сети Приморской воднобалансовой станции (ПВБС) Приморгидромета, причем материалы наблюдений с 1957 по 1988 г. опубликованы в виде справочников и общедоступны (Материалы..., 1957— 1988). В-третьих, в бассейне реки специалистами Биолого-почвенного института ДВО РАН ведутся многолетние гидробиологические мониторинговые исследования (Никулина, 2005; Богатов, Никулина, 2009, 2010; Богатов и др., 2010; и др.). По местоположению и доступности, характеристике природных условий река представляет собой идеальный полигон для изучения взаимосвязи гидрологических и гидробиологических факторов, в том числе и особенностей пространственного распределения гидробионтов.
ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
Река Комаровка (левый приток р. Раздольной) образуется слиянием рек Правой и Левой Кома-ровки в 7 км от истока Правой Комаровки (рис. 1). Обе реки берут начало на южных склонах хребта Пржевальского. Длина р. Комаровки от истока Правой Комаровки составляет 67 км, общее падение — 386 м, средняя высота над уровнем моря — 210 м, средний уклон — 5.8%о, площадь бассейна — 1490 км2. Река имеет горный, предгорный и равнинный участки.
Исследуемая территория входит в область умеренного климата средних широт с интенсивной циклонической активностью и выраженными признаками муссонной тенденции (Хромов, 1956; Федоровский, 1985). Для региона характерны выходы ослабленных форм тропических циклонов-тайфунов, вызывающих катастрофические паводки — чаще всего во второй половине лета — начале осени. В теплый период года здесь выпадает более 80% осадков в виде дождей. Доля стока, вызванная исключительно снеготаянием, оценивается А.М. Горчаковым (1983) на уровне 18% и 7% от годового стока соответственно для горных и предгорных территорий. Весеннее половодье в нижнем течении Комаровки начинается в марте и длится до начала апреля. В горах половодье начинается в апреле и заканчивается в мае.
На водосборе р. Комаровки произрастает хвойно-широколиственная древесная, разнообразная кустарниковая и травяная растительность. Верхняя часть бассейна в пределах Уссурийского заповедника покрыта смешанными широколиственно-кедровыми и широколиственно-пихтово-еловыми лесами. Сомкнутость полога 0.8—0.9. В нижней части бассейна произрастают редкие дубовые леса, значительная часть пологих склонов распахана.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Основным гидробиологическим материалом послужили многолетние сборы водорослей на
Морфометрические характеристики рек в бассейне р. Комаровки (по материалам ПВБС)
№ поста Река Наименование поста Площадь водосбора, км2 Средняя высота, м абс. Уклон тальвега, %% Порядок реки по Хортону
1 Комаровка Комаровский 60.3 320 10.6 3
2 Комаровка Центральный 157 300 7.2 4
3 Комаровка Садовый 395 260 5.2 5
4 Комаровка Сахарный завод 616 210 2.4 5
5 Каменка Каменский 31.2 340 17 3
6 Комаровская падь Егерьский 24 300 17.8 3
7 Волха Верхний 17.6 270 19.7 3
8 Волха Нижний 69.5 300 14.8 4
9 Учхозный ключ Дальний 36.2 320 16.8 3
10 Семеновская падь Доковский 5.64 200 38.5 2
11 Барсуковка Лесничий 36.8 300 20.5 3
12 Лог Медвежий Медвежий 0.14 216 73 1
13 Ключ Студеный Пионерский 2.24 241 52.4 1
р. Комаровке и ее притоках: Левая Комаровка, Каменка, Каменушка, Турова Падь, в нескольких ключах и в периодически пересыхаемом истоке р. Правой Комаровки (см. рис. 1). Исследования проводили в марте—июле 1984 г., октябре 1989 г., июне 1990 и 1992 гг., сентябре 1994 г., июне и сентябре 1999 г. и июле 2000, 2008 и 2011 гг. Основные работы в бассейне Комаровки осуществляли на 4 постоянных станциях р. Правой Комаровки, расположенных в 0.5, 1, 2 и 4 км от ее истока, а также на 10 станциях р. Комаровки, расположенных соответственно в 7, 9, 11.5, 16, 23.5, 31, 37, 54, 56 и 66 км от истока Правой Комаровки (см. рис. 1). Всего в бассейне Комаровки было отобрано 417 альгологических проб.
На гравийно-галечном грунте при сборе водорослей с каждого участка реки извлекали по несколько камней, которые затем помещали в кювету с небольшим количеством воды. Водорослевые обрастания счищали при помощи скальпеля и щетки с жесткой щетиной. С поверхности мягких грунтов водоросли отбирали медицинской пипеткой, из моховых обрастаний — путем отжимания моховых подушек. Сборы планктонных водорослей осуществляли с помощью планктонной сети Апштейна и батометра Рутнера. Полученные пробы фиксировали 4%-ным раствором формальдегида.
Определение водорослей из отделов Cyano-prokaryota, Euglenophyta, Dinophyta, Chrysophyta, Xanthophyta, Rhodophyta и Chlorophyta проводили по общепринятой методике (Голлербах, Полянский, 1951; Водоросли, 1989). Диатомовые водоросли перед просмотром прокаливали в перекиси водорода (Swift, 1967) и помещали в канадский и кедровый бальзамы. Всего было приготовлено
более тысячи постоянных препаратов диатомей. При таксономической идентификации водорослей использовали микроскопы "Amplival" и "Nikon" с увеличением до 1200 раз. Определение водорослей проведено ТВ. Никулиной.
Для анализа гидрологических условий в бассейне Комаровки использовали 13 постов наблюдений за стоком (см. рис. 1). Названия постов наблюдений и их основные морфометрические характеристики приведены в таблице. На этих постах, кроме регистрации речного стока, фиксировали атмосферные осадки и ряд других характеристик.
В качестве независимой переменной в изучении стока и других гидрологических величин в работе использована площадь водосбора, которая представляет собой участок территории, ограниченный линией, проходящей по наиболее высоким точкам водораздела и отделяющей данную реку от смежных. Площадь водосбора определяли по топографической карте масштаба 1 : 100000 (в 1 см — 1 км) и справочным материалам. Использование площади водосбора в исследовании в значительной степени было обусловлено простотой ее определения и присутствием во всех гидрологических справочниках. Особенно важна оценка площади водосбора в условиях, когда инструментальных наблюдений за стоком мало или они отсутствуют. Связь речного стока с размером площади водосбора играет роль инструмента для распространения характеристик стока на неизученные территории.
Водосборы рек могут включать водосборы притоков низшего порядка. При выделении рек различных порядков применяли иерархическую схему американского геоморфол
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.