ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2015, том 42, № 1, с. 85-91
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 574.21:551.583
ТЕРМОИНДИКАТОРНЫЕ СВОЙСТВА ВИДОВ ЗООПЛАНКТОНА И ИХ ИЗМЕРЕНИЕ1 © 2015 г. А. Г. Рогозин*, Л. В. Снитько*, О. А. Тимошкин**
*Ильменский государственный заповедник УрО РАН 456317 Миасс, ул. Ильменский заповедник, 1 **Лимнологический инстиут СО РАН 664033 Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3 E-mail: rogozin57@gmail.com Поступила в редакцию 01.10.2012 г.
На методической основе системы Зелинки—Марвана разработан способ измерения термоиндикаторных свойств видов зоопланктона, включающий в себя определение термовалентности и индикаторного веса. Составлен список видов-индикаторов термических условий в водоеме, выделены основные группы видов по отношению к предпочитаемой температуре воды: криобионты, криофилы, термофилы, термобионты. Предложен термоиндекс сообщества, позволяющий оценить его "тепло-любивость", данный показатель позволяет характеризовать сезонные изменения в сообществе, связанные с потеплением и охлаждением водоема. Знание динамики термоиндекса может оказать существенную помощь в мониторинге изменений зоопланктонного сообщества при тепловом воздействии на водные экосистемы. Система термоиндикации может быть полезной при анализе влияния глобального потепления на биоту водоемов и при прогнозе ее дальнейшей трансформации.
Ключевые слова: биоиндикация, зоопланктон, глобальное потепление.
Б01: 10.7868/80321059615010125
Методы биологической индикации экологического состояния водоемов интенсивно развивались в ХХ в., став одной из приоритетных задач гидробиологии [4]. Создано большое число индикационных систем, позволяющих количественно охарактеризовать загрязнение среды обитания водных организмов (качество воды). Все они основаны на том, что особи гидробионтов могут существовать только в некоторых интервалах изменчивости внешней среды, т.е. обладают определенной экологической валентностью [9]. Широко известны шкалы сапробности и токсоб-ности различных модификаций, в которых каждому виду-индикатору присваивается определенная индикаторная значимость. Она служит точным числовым выражением экологических свойств вида, касающихся загрязнения воды растворенным органическим веществом или токсикантами. Однако в отношении таких важных параметров среды, как минерализация, рН, температура, освещенность и др., экологические свойства видов получают только вербальную характеристику. Для температуры — это обычно
1 Работа выполнена в рамках программы фундаментальных исследований УрО РАН (проект № 12-С-5-1009).
"теплолюбивый" (или "термофильный"), "холо-долюбивый", "умеренный", "эвритермный". Такие описательные оценки не позволяют сравнивать экологические свойства видов и однозначно их классифицировать. Что касается определения экологии сообществ, то точно оценить, к примеру, их "холодолюбивость", проследить ее сезонную динамику или сравнить с другим сообществом при данной системе оценок практически невозможно. Тем не менее даже в работах, посвященных индикации теплового воздействия на гидробиоту, используются такие определения [3].
В альгологии классификация организмов по отношению к различным факторам среды разработана подробнее, чем в зоопланктологии. В частности, предпринимались попытки создать способ температурной биоиндикации на методической базе системы сапробности Кольквитца— Марссона и реконструировать температуру воды по индикаторной значимости диатомовых водорослей в донных отложениях озер. Предложенный в [6, 7] метод, на взгляд авторов настоящей статьи, имеет ряд недостатков, связанных с особенностями расчетов. Во-первых, он основан на подходе Пантле—Букка, а не на его позднейшей модификации Зелинки—Марвана [11], следова-
тельно — не учитываются валентность видов и их индикаторные веса, что в целом будет давать результаты, смещенные в сторону индифферентных видов и нейтральных условий среды [9]. Кроме того, все индикаторные организмы будут иметь одинаковое значение для итоговой оценки, что, очевидно, неправильно, так как их индикаторные свойства не могут быть одинаковы. Во-вторых, индикаторная значимость присваивается видам с учетом различных условий и допущений, т.е. весьма субъективно. На взгляд авторов настоящей статьи, система биологической термоиндикации может и должна быть усовершенствована.
Такая система в гидробиологии давно стала насущной потребностью по двум основным причинам. Первая — это интенсивные исследования биоты водоемов-охладителей различных промышленных объектов, преимущественно АЭС и ТЭЦ [2, 5]. Вторая — потепление климата, активное изучение его влияния на водные экосистемы, в том числе на структурно-функциональные характеристики биоты [1, 10]. В этих исследованиях для оценки теплового воздействия на зоопланктон используются самые разнообразные показатели — от морфологических до структурно-функциональных. Структурным показателям отдается предпочтение в связи с более легким получением количественных оценок, однако наиболее употребляемые из них (индекс видового разнообразия, соотношение численности и биомассы основных групп планктона, внутригодовые колебания биомассы и др.) зависят от множества факторов, помимо температурного, и поэтому очень непросты в интерпретации. Непосредственное измерение термофильности сообществ, возможность отслеживать ее многолетнюю динамику и проводить точное количественное сравнение разных водоемов по данному показателю, ясная картина изменений видового состава биоты при потеплении среды — все это дает новые возможности при изучении данного вопроса и требует разработки системы биологической термоиндикации.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ
Материалом для исследования послужили 485 проб зоопланктона, отобранных в 1987—2012 гг. в разнотипных димиктических водоемах Южного Урала (табл. 1). Отбор и обработка проб осуществлялись общепринятыми гидробиологическими методами, одновременно проводились замеры температуры воды.
В основу методики определения термоиндикаторных свойств видов авторами статьи была положена система оценки сапробности в модификации Зелинки—Марвана. Для каждого вида зоопланктона первоначально определялось распределение
вероятности нахождения вида в четырех температурных зонах: а — от 0 до 8.0°С, Ь — от 8.1 до 13.0°С, с — от 13.1 до 18.0°С, А — свыше 18.1°С. Зона а соответствует обычному для стратифицированных озер умеренного климата пределу колебаний температур в гиполимнионе, а также температуре водной толщи после осенней и перед весенней гомотермией, когда водоем наиболее равномерно охлажден. Зона Ь характерна для температурных условий в период прогрева до установления устойчивой летней стратификации, а также для термоклина. Зона с — это интервал температур, обычно наблюдаемых в эпилимнионе в прохладные годы, а также при разрушении летней стратификации. Зона d характеризует максимальный прогрев воды в летние месяцы в эпилимнионе, а также во всей водной толще в мелководных водоемах. В качестве меры относительной численности индикаторных видов в температурных зонах использовано произведение плотности вида на его встречаемость, применение этого показателя было обосновано ранее [8, 9]. Таким образом, видовые списки зоопланктона в пробах были соотнесены с определенными температурными зонами, после чего для каждого вида была получена оценка п его распределения в
ЫБ-
зонах а, Ь, с, d по формуле: п, = х 10, где N—
' ^ЫБ '
средняя плотность вида в ''-й зоне, экз/м3; — его встречаемость в этой же зоне, определяемая как отношение количества появлений вида к общему числу проб, взятых в этой зоне. Сумма п по всем зонам всегда равна 10. Пример расчета для одного из представителей зоопланктона показан в табл. 2. После вычислений получаем таблицу распределения п для исследованных видов зоопланктона (табл. 3), на основе которой рассчитываются индикаторная значимость (температурная валентность) I и индикаторный вес /. Первоначально все зоны получают балльные оценки от 0 (зона а) до 3 (зона А). Для определения I находится зона с максимальным значением п, для Асгорегге Иаграе — это зона с (п = 7.0). Соответственно баллу зоны вид-индикатор первоначально получает индикаторную значимость (термовалентность) I = 2.0. Поскольку он встречается также в других зонах, I подлежит корректировке следующим образом: из исходного значения I вычитается или к нему прибавляется по 0.1 балла на каждую единицу значения п (с учетом округления) в соседних зонах; по 0.2 или 0.3 балла — если вид встречался в соответственно более удаленных от основной зонах. Вычитание делается при нахождении вида в более "холодных" зонах, чем основная, прибавление — в противоположном случае. Асгорегш Иаграе (табл. 3) был обнаружен также в соседней более "теплой" зоне А с п = 2.2, поэтому к I = 2.0 прибавляем 2.2 х х 0.1 = 0.2 балла; кроме того, он встречен в зоне Ь
Таблица 1. Исследованные водоемы Южного Урала и Южного Зауралья (ВП — восточные предгорья Южного Урала, ЗП — западные предгорья Южного Урала, ПЛЗ — предлесостепное Зауралье, ЛС — зауральская лесостепь, С — степь)
Водоем Ландшафтная зона Устойчивая летняя стратификация Минерализованность
Название Тип
Аргазинское Водохранилище ВП + Пресный
Аракуль Озеро » + »
Аргаяш » » - »
Бараус » » + »
Демидовское » » - »
Большой Еланчик » » + »
Еловое » » + »
Ильменское » » - »
Иткуль » » + »
Большой Ишкуль » » + »
Большая Караганка Река С - »
Киалим » ВП - »
Малый Кизил » С - »
Большой Кисегач Озеро ВП + »
Кундравинское » ПЛЗ - Солоноватый
Кысыкуль » ВП - Пресный
Большое Миассово » » + »
Малое Миассово » ПЛЗ - »
Мисяш » » - Солоноватый
Миньярский пруд Водохранилище ЗП - Пресный
Няшевский прудок » ВП - »
Савелькуль Озеро » + »
Симский пруд Водохранилище ЗП - »
Смолино Озеро ЛС - Солоноватый
Сугояк » » - »
Табанкуль » ВП - Пресный
Большой Таткуль » » - »
Малый Теренкуль » » + »
Тургояк » » + »
Увильды » » + »
Утяганка Река С - »
Большое Чебачье Озеро » - Солоноватый
Малое Чебачье » » - »
Шершневское Водохранилище ПЛЗ - Пресный
(п = 0.7, округляем до 1), следовательно — из нового значения I = 2.2 вычитаем 1 х 0.1 =
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.