БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2010, № 3, с. 47-51
УДК 581.524:526
СВЯЗЬ ВИДОВОГО РАЗНООБРАЗИЯ СООБЩЕСТВ ВОДОРОСЛЕЙ С ПЛОЩАДЬЮ ВОДОСБОРА РЕК ЮГА ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ
© 2010 г. В. В. Богатов, Т. В. Никулина
Биолого-почвенный институт ДВО РАН, 690022 Владивосток, пр. 100-летия Владивостока, 159 e-mail: vibogatov@mail.ru Поступила в редакцию 30.12.2008 г.
Исследована связь видового разнообразия сообществ водорослей с площадью бассейна в реках юга Дальнего Востока России. Установлено, что в верховьях рек по мере возрастания водосборной площади до 80—100 км2 наблюдается заметное увеличение числа видов, разновидностей и форм водорослей. Затем темпы увеличения таксономического богатства альгоценозов резко снижаются. Зависимость числа таксонов водорослей (D) от площади речного бассейна (S, км2) описывается степенной функцией: D = 91.6S0194, R2 = 0.97.
Ключевые слова: водоросли, видовое разнообразие, река, площадь бассейна, юг Дальнего Востока России.
ВВЕДЕНИЕ
Юг Дальнего Востока России обладает уникальными природными комплексами, нигде больше в мире не встречающимися. Исключительным богатством биоты характеризуются леса и лососевые реки горной страны Сихотэ-Алинь и Восточно-Маньчжурских гор, сохранение которых призваны обеспечить существующие и планируемые особо охраняемые природные территории [3]. При разработке стратегии сохранения биоразнообразия в дальневосточном регионе значительное внимание уделяется верховьям рек — местам воспроизводства лососеобразных рыб и нагула их молоди [18].
Число видов флоры и фауны закономерно увеличивается с увеличением площади местообитаний [7, 20]. Так, с площадью озер тесно связано количество видов планктонных ракообразных [19] и бентоса [1], с площадью бассейнов отдельных рек — видовое богатство рыб в речных системах [16, 17]. В общем виде зависимость числа видов (Щ от площади местообитаний может быть аппроксимирована функцией N = а1п S + Ь, где а и Ь — константы уравнения [8]. Количественные выражения подобных связей в речных системах позволяют понять закономерности формирования биоразнообразия в речном континууме, а также могут быть полезными для оценки оптимальных территориальных выде-лов при организации системы особо охраняемых природных резерватов.
По отношению к верховьям рек в качестве тестовых организмов могут выступать пресноводные водоросли. Этому способствует их высокое таксономическое богатство, четкая приуроченность к опре-
деленным участкам речного русла, а также влияние альгоценозов на формирование сообществ консу-ментов [21, 23]. В 1980-1990 гг. проведено изучение таксономического разнообразия водорослей в бассейне р. Раздольная (юг Приморского края, Россия).
Цель работы — исследование связи видового богатства альгоценозов с площадью речного бассейна.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Материалом для работы послужили многолетние сборы водорослей на 52 станциях в бассейне р. Раздольная, в том числе на 29 станциях в бассейне ее левого притока р. Комаровка (рис. 1), а также опубликованные данные по другим рекам региона [9—13]. 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 г.
Река Раздольная образуется при слиянии двух небольших рек, бассейны которых расположены в восточной части Восточно-Маньчжурского нагорья на территории КНР. Длина реки 245 км (191 км на территории России), площадь водосбора 16 830 км2, общее падение ~880 м, средний уклон 2.13%о, на территории России 0.45%. Река протекает в зоне хвойно-широколиственных лесов, отделяя в среднем и нижнем течении юго-западную часть Сихотэ-Алиня от восточной части Восточно-Маньчжурских гор.
Река Комаровка образуется при слиянии рек Правая и Левая Комаровка (в 7 км от истока р. Правая Комаровка), которые берут начало на южных
48
БОГАТОВ, НИКУЛИНА
Рис. 1. Схема района исследований в бассейне р. Раздольная: 1 — станции отбора проб.
склонах хребта Пржевальского (юго-запад горной страны Сихотэ-Алинь). Длина 60 км, общее падение — 386 м, средний уклон 5.8%о. Река, включающая горный (площадь бассейна 217 км2), предгорный (428 км2) и равнинный (1490 км2) участки, представляет собой хорошую природную модель для изучения региональных особенностей распределения гидробионтов. Вся горная и частично предгорная части бассейна входят в состав Государственного природного заповедника "Уссурийский" и не испытывают антропогенного воздействия. Центральная часть бассейна относится к слабо освоенной территории и только недалеко от устья река принимает сточные воды г. Уссурийск.
Исследования выполнены на четырех постоянных станциях р. Правая Комаровка, расположенных в 0.5, 1, 2 и 4 км от ее истока; на 10 станциях р. Комаровка, расположенных соответственно в 7, 9, 11.5, 16, 23.5, 31, 37, 54, 56 и 66 км от истока р. Правая Комаровка; восьми притоках р. Комаровка (рис. 1). При сборе водорослей с гравийно-га-лечного грунта на каждой станции из воды извлекали несколько камней, с которых обрастания счищали с помощью скальпеля и щетки с жесткой
щетиной. С поверхности мягких грунтов водоросли собирали медицинской пипеткой, из моховых обрастаний — отжиманием моховых подушек [15]. Фитопланктон на равнинных участках рек отбирали планктонной сетью Апштейна и батометром Рутнера. Пробы фиксировали 4%-ным раствором формальдегида. Определение водорослей проведено Т.В. Никулиной по общепринятой методике [6]. Для идентификации диатомовых готовили постоянные препараты, прокаливая створки в перекиси водорода [22] и помещая в канадский и кедровый бальзамы. Всего в бассейне р. Раздольная отобрано 784 альгологические пробы, из них 234 в бассейне р. Комаровка.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Всего в водотоках бассейна р. Раздольная выявлено 614 видов, 753 разновидности и формы водорослей, подробное таксономическое описание которых приведено ранее [14]. В бассейне р. Комаровка обнаружено ~54.7% всех выявленных таксонов, в то время как площадь ее водосбора занимает <9% общей площади бассейна р. Раздольная. В р. Правая Комаровка при небольшой площади водосбора
СВЯЗЬ ВИДОВОГО РАЗНООБРАЗИЯ СООБЩЕСТВ ВОДОРОСЛЕЙ
49
1 2
Рис. 2. Зависимость между числом (ось ординат) таксонов водорослей и площадью (ось абсцисс) бассейна р. Комаровка.
(2.4% площади бассейна р. Комаровка) насчитывается около половины всего числа таксонов, встреченных в водотоках бассейна р. Комаровка. Такая диспропорция объясняется тем, что в верховьях рек по мере удаления от истоков отмечается быстрое нарастание таксономического разнообразия фито-бентоса. В результате уже в верхней части бассейна происходит заметное насыщение речной системы таксонами. Так, наиболее высокий рост разнообразия водорослей в р. Комаровка сохраняется в той части речной сети, которая занимает до 80 км2 (5.4%) площади бассейна. В водотоках этой территории, ограниченной створом в 11.5 км ниже истока реки и охватывающей области кренали, эпи- и ме-таритрали основного русла [5], выявлено 262 формы водорослей. В их число входит подавляющее большинство таксонов всего горного участка реки (97.4%), а также горного и предгорного участков (90%). С дальнейшим увеличением площади бассейна темпы роста таксономического богатства резко снижаются (рис. 2).
Связь числа таксонов водорослей (В) с водосборной площадью р. Комаровка (£, км2) описывается уравнением
В = 92.76°Л99; Я2 = 0.98. (1)
Полученная зависимость сохраняется при анализе связи таксономического разнообразия водорослей с площадями других речных бассейнов региона, флора которых хорошо изучена (рис. 3). Так, в горной части р. Кедровая (площадь бассейна участка 45.8 км2) обнаружено 162 таксона водорослей [11], в р. Фроловка (площадь бассейна 125 км2) — 251 [12], в р. Зева (1451 км2) - 266 [9], в р. Бикин выше пос. Красный Яр (площадь бассейна 13100 км2) — 437 [10], в основном русле и пойменных озерах нижнего течения р. Амур (площадь бассейна ~250 тыс. км2) — 941 таксон [13]. Для всех пе-
Рис. 3. Зависимость между числом (ось ординат) таксонов водорослей и площадью (ось абсцисс) бассейна рек юга Дальнего Востока: Бикин, Зева, Кедровая, Комаровка, Нижний Амур, Раздольная и Фроловка. Масштаб логарифмический.
речисленных водотоков уравнение (1) принимает следующий вид:
В = 91.66°194; Я2 = 0.97. (2)
Константы в уравнениях (1) и (2) оказались близкими, что указывает на универсальный характер полученной зависимости.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Зависимость между таксономическим богатством водорослей и площадью водосбора, по-видимому, сохраняется в средних широтах и для остальных речных бассейнов горно-лесной зоны. В то же время материалы по оценке такой взаимосвязи в других биомах земного шара находятся в стадии накопления. Очевидно, что соотношение числа таксонов водорослей с площадью речных бассейнов носит фундаментальный характер и не противоречит известным зависимостям таксономического разнообразия флоры и фауны от площади местообитания. В этом плане полезно отметить полученную А. Ф. Алимовым [16] по данным Аллана [17] связь числа видов рыб в речных системах почти всех континентов Земли с площадью бассейнов рек, которая также выражена степенным уравнением:
N = 0.134^544; Я2 = 0.967. (3)
Показатель степени в уравнении (3) заметно превышает аналогичный показатель, полученный для водорослевых сообществ, что указывает на более равномерное возрастание видового разнообразия рыб по мере увеличения площади бассейна. Данное положение подтверждается и отдельными частными наблюдениями [24].
Количественная зависимость таксономического разнообразия водорослей от площади водосбора речных систем юга Дальнего Востока России имеет не только теоретическое, но и природоохранное значение. В частности, из уравнений (1) и (2) следует, что если принять минимальную для образования
50
БОГАТОВ, НИКУЛИНА
природного резервата площадь бассейна за 100 км2, то ее увеличение в 2 и 10 раз приведет к увеличению таксономического разнообразия водорослей всего в 1.1 и 1.5 раза соответственно. Таким образом, при организации особо охраняемых природных территорий в верховьях рек в качестве минимального земельного выдела
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.