БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2008, № 1, с. 68-77
УДК 556.551+574.583(28):581
СОДЕРЖАНИЕ ХЛОРОФИЛЛА И ФАКТОРЫ ЕГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ВОДОХРАНИЛИЩАХ СРЕДНЕЙ ВОЛГИ
© 2008 г. Н. М. Минеева*, А. С. Литвинов*, И. Э. Степанова*, М. Ю. Кочеткова**
* Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузскийр-н, e-mail: mineeva@ibiw.yaroslavl.ru ** Центр лабораторного анализа и мониторинга Министерства природных ресурсов России
по Приволжскому федеральному округу, 603001 г. Нижний Новгород, ул. Рождественская, 38 Поступила в редакцию 20.06.2005 г.
По данным полевых наблюдений, выполненных в период летней межени 2001 г., рассмотрены особенности распределения хлорофилла и его связь с гидрологическими и гидрохимическими факторами в двух эвтрофных водохранилищах Средней Волги. Гидрологическая структура Горьковского водохранилища, в котором доминирует волжская водная масса, однородна, а в Чебоксарском водохранилище, наряду с эвтрофными волжскими, выделяются мезотрофные окские воды, сохраняющие на большом протяжении свои абиотические и биотические особенности. Фитопланктон двух сопредельных водохранилищ, различающихся проточностью и антропогенной нагрузкой, по-разному реагирует на внешнее воздействие. Автотрофное сообщество Горьковского водохранилища более устойчиво и мало зависит от абиотических факторов, с совокупностью которых связано ~63% объясненной вариации хлорофилла. В Чебоксарском водохранилище в условиях максимальных для волжского каскада проточности и антропогенной нагрузки развитие и распределение фитопланктона почти полностью (R2 = 0.93) контролируется этими факторами. Трофический статус водохранилищ не изменился по сравнению с началом 90-х гг. XX в.
ВВЕДЕНИЕ
Водоросли планктона продуцируют основной запас органического вещества в крупных озерах и водохранилищах, поэтому комплексный подход к оценке состояния водных экосистем включает обязательное изучение автотрофного звена. Приоритетное положение среди показателей обилия и функционирования фитопланктона занимают фотосинтетические пигменты. Содержание основного пигмента зеленых растений хлорофилла (Хл) а считается универсальной эколого-функци-ональной характеристикой, позволяющей оценивать обилие, временную и пространственную динамику водорослей, а также трофический статус водоема и качество воды.
В водохранилищах - крупных искусственных водоемах, формируются различные водные массы [4]. Их свойства влияют на развитие и распределение фитопланктона. В свою очередь фитопланктон играет средообразующую роль в экосистеме, оказывая влияние на подводный световой и газовый режимы, рН воды. Изучение взаимосвязей биотических и абиотических факторов необходимо для характеристики состояния водных экосистем, рассмотрения вопросов формирования биологической продуктивности и изменений трофического статуса водоемов.
Цель работы - на примере Горьковского и Чебоксарского водохранилищ выявить и проанализировать возможные взаимосвязи содержания хлорофилла с показателями, идентифицирующими различные водные массы в крупных искусственных водоемах. Данные, собранные по расширенной сетке станций, характеризуют особенности пространственного распределения фитопланктона и, дополняя наблюдения предыдущих лет [13-15], составляют основу многолетнего мониторинга экосистем водохранилищ.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Материал собирали в период с 31 июля по 14 августа 2001 г. на 31 станции Горьковского и 16 станциях Чебоксарского водохранилища. Большинство станций, перечень которых приведен в табл. 1, расположено на разрезах правый берег -центр (русло Волги) - левый берег (Горьковское) или у правого и левого берегов (Чебоксарское). Координаты станций устанавливали с помощью GPS 12 XL.
Пробы отбирали батометром длиной 1 м инте-грированно от поверхности до дна. Пигменты анализировали стандартным спектрофотометри-ческим методом [17, 19]. Абиотические показате-
Таблица 1. Содержание хлорофилла иа станциях Горьковского и Чебоксарского водохранилищ в августе 2001 г.
Координаты Хлорофилл, мкг/л
Разрез с.ш. в.д. Правый берег Русло Левый берег Среднее
Горьковское водохранилище
Нижний бьеф Рыбинской ГЭС 58°02' 38°57' - 12.7 (1) - -
Ниже г. Рыбинска - 5.9 (2) - -
Выше г. Ярославля 57°41' 39°51' 12.4 11.6 (3) 14.4 12.8
Ниже г. Ярославля 57°33' 39°59' - 10.3 (4) 13.0 11.7
Против пос. Красный Профинтерн 57°45' 40°28' 16.4 16.7 (5) 28.0 20.4
Выше г. Костромы 57°46' 40°53' 13.9 20.6 (6) 18.8 17.8
Ниже г. Костромы 57°44' 40°58' 12.9 11.9 (7) 15.6 13.5
Ниже г. Плес 57°28' 41°32' 23.2 7.6 (8) 15.4 15.4
Выше г. Кинешма 57°29' 42°05' 6.3 8.9 (9) 14.8 10.0
Ниже г. Кинешма 57°27' 42°17' 10.5 8.6 (10) 10.8 10.0
Ниже г. Юрьевец 57°17' 43°07' 12.0 (11) - 19.5 (12) 15.7
Верхний бьеф Горьковской ГЭС 56°43' 43°18' 9.7 (15) 10.1 (14) 16.5 (13) 12.1
Чебоксарское водохранилище
Нижний бьеф Горьковской ГЭС 56°37' 43°28' - 9.5 (1) - -
Ниже пос. Балахна 56°28' 43°38' - 4.2 (2) - -
Сормовский промышленный узел 56°21' 43°57' - 34.0 (3) - -
Выход очистных сооружений 56°17' 44°08' 72.4 (4) - 27.4 (5) 49.9
г. Нижнего Новгорода
Ниже г. Кстово 56°10' 44°16' 41.7 (6) - 24.5 (7) 33.1
Ниже с. Безводное 56°09' 44°23' 31.0 (8) - 22.5 (9) 26.7
Ниже пос. Васильсурск 56°08' 46°01' 6.2(10) - 6.2 (11) 6.2
Ниже г. Козмодемьянск 56°21' 46°38' 5.8 (12) - 5.8 (13) 5.8
Ниже пос. Ильинка 56°09' 47°15' 7.8 (14) - -
Верхний бьеф Чебоксарской ГЭС 56°11' 46°51' - 6.1 (15) - -
Нижний бьеф Чебоксарской ГЭС 56°07' 47°35' - 5.8 (16) - -
Примечание. В скобках - номера станций на дендрограммах, см. рисунок.
ли (температуру воды, прозрачность, цветность, электропроводность, рН, содержание взвешенного вещества (ВВ), растворенного кислорода и биогенов, скорость течения) определяли принятыми методами [2, 3, 5]. При обработке данных использовали стандартные статистические компьютерные программы. Вариабельность признаков оценивали с помощью коэффициента вариации (СV), значения которого (<0.3, 0.3-0.7 и >0.7) отражали соответственно слабую, умеренную или сильную степень изменчивости. Для характеристики тесноты связи между показателями использовали корреляционный анализ. В Горьков-ском водохранилище содержание общего азота и общего фосфора было определено на 15 станциях, расположенных в основном на русле Волги (табл. 1), эту выборку использовали для кластерного анализа. Кластеризацию станций проводили
по содержанию хлорофилла и совокупности абиотических параметров.
Горьковское и Чебоксарское водохранилища, занимающие внутрикаскадное положение, по классификации А.Б. Авакяна с соавт. [1], относятся к очень крупным (соответственно площадь зеркала 1591 и 1270 км2, объем 8.70 и 12.60 км3) и неглубоким (средняя глубина 3-6 м). Водную массу Горьковского водохранилища в основном формируют волжские воды, поступающие из вышележащего Рыбинского, лишь в нижней части они трансформируются под влиянием притоков. В Чебоксарском водохранилище на большом протяжении ниже впадения р. Оки прослеживается не смешивающийся с волжским более минерализованный окский поток, который прижат к правому берегу [9]. Трофический статус обоих водохранилищ оценивается как эвтрофный, из всех
Таблица 2. Абиотические характеристики вод Горьковского и Чебоксарского водохранилищ в августе 2001 г.
Показатель Водохранилища
Горьковское Чебоксарское
Пределы Среднее Пределы Среднее
Температура воды, °С 19.7-21.9 20.7 ± 0.1 (3.4) 19.9-24.0 22.1 ± 0.3 (5.0)
Прозрачность, см 100-170 137 ± 4 (14.7) 65-170 113 ± 7 (26.8)
Цветность, град 40-55 47 ± 1 (13.0) 30-60 42 ± 2 (19.0)
Электропроводность, мкСим/см 184-198 190 ± 1 (2.3) 195-502 298 ± 23 (31.3)
ВВ, мг/л 3.2-11.3 6.2 ± 0.5 (39.8) 3.0-18.3 7.6 ± 0.9 (49.5)
рН 7.8-8.2 8.0 ± 0.02 (1.6) 7.6-8.4 8.0 ± 0.05 (2.5)
О2, мг/л 7.2-10.8 8.9 ± 0.2 (11.6) 6.3-9.2 7.5 ± 0.2 (9.4)
Мобщ, мкг/л 760-1020 860 ± 10 (8.2) 860-1650 1070 ± 50 (20.3)
Робщ, мкг/л 40-70 60 ± 2 (16.9) 50-190 100 ± 10 (41.1)
Мобщ/Робщ 12-19 15 ± 0.4 (13.9) 7-21 12 ± 1 (37.3)
Скорость течения, м/с 0.00-0.68 0.19 ± 0.03 (90.7) 0.13-0.62 0.29 ± 0.04 (56.5)
Примечание. Здесь и в табл. 3 и 6: среднее со стандартной ошибкой. В скобках - коэффициент вариации.
волжских водохранилищ Чебоксарское испытывает наибольшую антропогенную нагрузку [10].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В период исследований, проводимых в разгар лета, гидрологические и гидрохимические характеристики вод Горьковского и Чебоксарского водохранилищ существенно различались (табл. 2). Температура воды была выше в Горьковском водохранилище. Увеличение прозрачности отмечено на русловых станциях, снижение - ниже крупных городов, на пойменных участках, а также в районах, испытывающих наибольший антропогенный пресс. Цветность изменялась в близких пределах и, судя по средним показателям, была несколько выше в Горьковском водохранилище, рН ~8.0, содержание растворенного кислорода было ниже в Чебоксарском водохранилище. Величины электропроводности, характеризующие минерализацию вод, были довольно стабильными в Горьковском водохранилище, но изменялись в широком диапазоне в Чебоксарском. Наиболее изменчивым показателем было содержание взвешенного вещества.
Максимальные скорости течения в обоих водоемах близки, однако средние для водоема скорости в Чебоксарском водохранилище значительно выше, чем в Горьковском (табл. 2).
Распределение общего азота (Кобщ) и общего фосфора (Робщ) по акватории Горьковского водохранилища было довольно равномерным, однако в верхней части, принимающей воды Рыбинского водохранилища, содержание Кобщ и Робщ несколько ниже, чем на остальных участках. В Чебоксарском водохранилище концентрации обоих эле-
ментов изменялись в более широком диапазоне и были выше, чем в Горьковском: максимальные в 1.6 и 2.7 раза, средние - в 1.2 и 1.6 раза, среднее отношение Кобщ/Робщ в обоих водохранилищах 12-15 (табл. 2).
Содержание Хл а в Горьковском водохранилище было изменчивым (табл. 1). Различия между минимальными и максимальными для отдельных створов величинами в основном колебались в пределах 20-70%, и тольк
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.