научная статья по теме ТЕРМОИНДИКАТОРНЫЕ СВОЙСТВА ВИДОВ ФИТОПЛАНКТОНА (НА ПРИМЕРЕ ВОДОЕМОВ ЮЖНОГО УРАЛА) Биология

Текст научной статьи на тему «ТЕРМОИНДИКАТОРНЫЕ СВОЙСТВА ВИДОВ ФИТОПЛАНКТОНА (НА ПРИМЕРЕ ВОДОЕМОВ ЮЖНОГО УРАЛА)»

БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2015, № 2, с. 50-59

ФИТОПЛАНКТОН, ФИТОБЕНТОС, ФИТОПЕРИФИТОН

УДК 574.21:551.583

ТЕРМОИНДИКАТОРНЫЕ СВОЙСТВА ВИДОВ ФИТОПЛАНКТОНА (НА ПРИМЕРЕ ВОДОЕМОВ ЮЖНОГО УРАЛА) © 2015 г. Л. В. Снитько*, А. Г. Рогозин*, О. А. Тимошкин**

*Ильменский государственный заповедник Уральского отделения РАН, 456317Миасс, ул. Ильменский заповедник, д. 1, e-mail: snitko@ilmeny.ac.ru **Лимнологический институт Сибирского отделения РАН, 664033 Иркутск, ул. Улан-Баторская, д. 3 Поступила в редакцию 30.10.2013 г.

Определены термоиндикаторные свойства фитопланктона водоемов Южного Урала и составлен список видов-индикаторов температурных условий. Выделены группы стенотермных и эвритерм-ных видов, а также криобионтов, криофилов, термофилов и термобионтов. Проведено сравнение температурных индикаторов с таковыми в известных сводках. Представленный список видов-термоиндикаторов позволит анализировать изменения, проходящие в водоемах под воздействием глобального потепления.

Ключевые слова: биоиндикация, фитопланктон, виды-термоиндикаторы, водоемы Южного Урала. DOI: 10.7868/S0320965215020126

ВВЕДЕНИЕ

Классификации водных организмов по их отношению к различным факторам среды разрабатывают с начала прошлого века: система галобности Кольбе, системы сапробности Кольквитца-Марс-сона, Пантле и Букка и Зелинки—Марвана [14, 18]. При составлении систематических списков указывают отношение вида к внешним факторам (органическому загрязнению, рН, минерализации, экотопическим характеристикам, включая освещенность) [1, 6]. Отношение гидробионтов к температурным условиям характеризуют терминами "теплолюбивый", "холодолюбивый", "умеренный", "эвритермный". Однако точная количественная оценка границ толерантности видов отсутствует, что снижает возможность использования имеющихся данных в сравнительных исследованиях. Климатические тенденции, отмеченные в прошедшем десятилетии, приводят к изменению температурного режима водоемов. Изучение трансформации планктонных сообществ под влиянием температурного фактора требует разработки соответствующих индикаторных шкал.

Цель работы — на основе многолетних наблюдений на разнотипных водоемах Южного Урала определить термоиндикаторные свойства массовых видов фитопланктона и сравнить их с существующими литературными данными.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалом послужили 472 количественные пробы фитопланктона, собранные в период открытой воды 1998—2012 гг. на 52 водоемах Южного Урала и Зауральского пенеплена. Водоемы (табл. 1) расположены преимущественно в горнолесной, а также в лесостепной и степной зонах; имеют небольшие водосборные территории, покрытые сосново-березовыми лесами и подверженные антропогенной трансформации; различаются глубиной и термическими условиями. Материал собран на мелководных озерах и водохранилищах с неустойчивой температурной стратификацией, в литорали димиктических озер в период осенней и весенней гомотермии, послойно в глубоких озерах в периоды стратификации и в родниковых водоемах. Средняя глубина стратифицированных озер 9—14 м, мелководных — 2 м, максимальный прогрев поверхностного слоя воды 26.8°С. По минерализации воды озера относятся к ультрапресным, пресным, солоновато-водным; степные и лесостепные озера пенеплен-ной части характеризуются повышенной минерализацией.

Собирали и обрабатывали материал по общепринятым гидробиологическим методикам [7, 14]. Пробы отбирали с помощью автоматического батометра Паталаса, фильтровали через полиамидное сито № 160 (размер ячеек 8—14 мкм) и/или мембранные фильтры Владипор (диаметр пор 1 мкм). Одновременно измеряли температуру

Таблица 1. Перечень и краткая характеристика исследованных водоемов

Водоем Термический тип Максимальные глубины, м Площади 2 акваторий, км2

Озера: Большой Ишкуль, Большой Кисегач, Большое Миассово, Иткуль, Малый Теренкуль, Терен-куль 2, Тургояк, Увильды Глубоководные стратифицированные 15.0—39.0 2.5—68.1

Водохранилища: Аргазинское, Шершневское Озера: Аракуль, Большой Еланчик, Малый Бугодак, Еловое, Чебаркуль С неустойчивой температурной стратификацией 12.0—14.0 39.2—113

Горно-лесные озера: Аргаяш, Бараус, Большой Тат-куль, Большой Теренкуль, Демидовские, Ильменское, Инышко, Карматкуль, Кошкуль, Малый Елан-чик, Малый Кисегач, Малое Миассово, Савелькуль, Серебры, Сириккуль, Табанкуль, Уфимское Мелководные перемешиваемые 2.0—10.0 0.2—4.6

Водохранилище: Иремельское

Пруды: Богородский, Карабашский, Миасский, Ми-ньярский, Пожарный, Поликарповский, Симской

Лесостепные озера: Карагайское, Кругленькое, Кундравинское, Мисяш, Сладкое, Смолино, Сугояк

Степные озера: Большой Бугодак, Большое Чебачье, Малое Чебачье

воды. Для определения видовой принадлежности водорослей использовали живой, а также фиксированный раствором Люголя материал. Количественный учет проводили в счетной камере объемом 0.01 мл под микроскопом Nikon Eclipse E600. Определены термоиндикаторные свойства 134 массовых видов фитопланктона. Бентосные и факультативно-бентосные формы Bacillariophyta не учитывали, поскольку в пробах часто присутствовали лишь их створки, попадающие в толщу воды при взмучивании донных отложений.

Для определения термоиндикаторных свойств рассчитывали распределение вероятности нахождения вида в четырех температурных диапазонах: а — от 0 до 8.0°С, b — от 8.1 до 13.0°С, с - от 13.1 до 18.0°С, d — >18.1°С. Такое разделение обусловлено особенностями термического режима континентальных водоемов умеренных широт [11]. Для каждого вида рассчитали показатель n, характеризующий его распределение в зонах a-d, по формуле

n =

NA

Е NA

х 10,

где N — средняя численность вида в /-той зоне (млн кл./м3), Б^ — его встречаемость в зоне. Затем, по аналогии с системой сапробности [18], оценивали индикаторную значимость или температурную валентность вида (?) и его индикаторный вес (I). Виды с величиной J > 3.5 отнесены к стено-термным, или "хорошим" индикаторам температурных условий, при I < 2.5 — к эвритермным, при I от 2.5 до 3.5 — к показателям средней степени то-

лерантности. Для построения температурной шкалы все виды разбили на четыре группы в зависимости от величины криобионты (? < 0.75), криофилы (0.75—1.5), термофилы (1.5—2.6), тер-мобионты (? > 2.6). Пограничная величина между термофилами и термобионтами выбрана непропорциональной интервалу значений ? для удобства сравнения с описательными характеристиками сводок водорослей [1, 9, 10]: прогрев водоемов в сравниваемых сводках значительно выше максимальных значений температуры воды, полученных авторами (до 40°С в работах [9, 10] против 26.8°С). Разделение шкалы температурной валентности ? на пропорциональные отрезки привело бы к сдвигу в "холодную" сторону выявленной группы термобионтов и сложностям при сравнении с литературными данными более теплых регионов [1, 9, 10]. Использованный подход неприменим для видов с низкой встречаемостью.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Из 134 массовых видов фитопланктона, включенных в список индикаторов (табл. 2), 47% общего числа относится к стенотермным. Среди них преобладают зеленые водоросли с высокой встречаемостью в пробах и низким обилием, относящиеся в основном к порядку СЫогососса1е8, родам Crucigenia, Б/^уозркаег/ит, Б/йутосузИз, К/гсНпепе11а и Quadrigula. К стенотермным видам с высоким индикаторным весом принадлежит и большинство массовых видов синезеленых водорослей, вызывающих "цветение" воды: 01оеоМ-сЫа есктиШа, Р1апШо1ущЪуа ИтпеИса и Жогот-

Таблица 2. Термоиндикаторные характеристики фитопланктона водоемов Южного Урала

Вид t J

Криобионты

*Cyclotella bodanica Eulenst. in Grunow var. bodanica 0.3 3.5

*C. ocellata Pant. 0.7 3.7

*C. radiosa (Grunow) Lemmerm. 0.3 4.5

*Peridinium aciculiferum Lemmerm. f. aciculiferum 0.7 4.6

Криофилы

*Achnanthes clevei Grunow in Cleve et Grunow 1.0 5.0

A. exigua Grunow in Cleve et Grunow 1.4 3.2

*Achnanthidium minutissima (Kütz.) Czarn. var. minutissimum (Achnanthes 1.0 3.5

minutissima Kütz.)

Aphanizomenon flos-aquae (Lemmerm.) Ralfs 1.3 3.4

*Aphanothece clathrata W. et G.S. West f. clathrata 1.1 4.7

*Aulacoseira ambigua (Grunow) Simonsen 1.4 3.5

A. islandica (O. Müll.) Simonsen f. islandica 1.4 2.3

Chlamydomonas reinhardii Dang. 1.0 3.0

*Closterium aciculare T. West var. aciculare 1.1 4.1

Cocconeipediculus Ehrenb. var. pediculus 1.4 2.2

*Cryptomonas marssonii Skuja (C. erosa var. reflexa Marsson., C. reflexa I. Kiss.) 0.9 4.7

*C. obovata Skuja 1.0 5.0

*Dinobryon bavaricum O.E. Imhof (D. stipitatum Stein) 1.3 4.1

*D. pediforme (Lemmerm.) Steinecke (D. protuberans Lemmerm. pp.) 1.2 4.2

D. sociale var. americanum (Brunnth.) Bachm. 1.4 2.9

*Eucapsis minor (Skuja) Hollerb. 1.0 4.9

*Euglena ehrenbergii Klebs. 1.0 5.0

E. gracilis Klebs f. gracilis 1.2 4.4

*Fragilaria acus (Kütz.) Lange-Bertalot (Synedra acus Kütz.) 1.0 4.7

*F. berolinensis (Lemmerm.) Lange-Bertalot (Synedra berolinensis Lemmerm.) 1.1 4.9

F. capucina Desm. var. capucina 1.4 2.2

*Navicula placentula Ehrenb. (Placoneisplacentula (Ehrenb.) Mereschk. var. placentula) 1.2 4.2

Peridinium willei Hustf.-Kaas 1.3 3.2

*Phacus costatus Pochm. (Monomorphina pyrum var. costata (Conrad.) Popova) 1.0 4.9

P. longicauda (Ehrenb.) Duj. var. longicauda 1.0 5.0

Staurastrum gracile var. bulbosum West 1.4 2.3

*Woronichinia naegeliana (Ung.) Elenkin 1.0 5.0

*Uroglena americana Calk. (Uroglenopsis americana (Calk.) Lemmerm.) 1.0 4.8

Термофилы

Achnanthes lanceolata Bréb. in Kütz. (Planothidium lanceolata (Breb. in Kütz.) Round. et 1.5 3.2

Bukht.)

*Actinastrum hantzschii Lagerh. var. hantzschii 2.5 3.6

*Anabaena circinalis Rabenh. (A. circinalis (Kütz.) Hansg) 2.0 5.0

*A. lemmermannii P. Richt f. lemmermannii 2.6 3.6

*A. spiroides Kleb. f. spiroides 2.3 3.5

*Ankistrodesmus falcatus (Corda) Ralfs var. falcatus (Micrasterias falcate Corda) 2.4 3.6

*Aphanocapsa conferta (W. et G.S. West) Kom.-Legn. et Cronb. 1.6 3.6

*A. elachista W. et G.S. West 2.1 4.9

Asterionella formosa Hassal 2.1 2.1

Aulacoseira granulata (Ehrenb.) Simonsen f. granulata 2.6 2.5

Таблица 2. Продолжение

Вид t J

*Botryosphaere

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.

Показать целиком