БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2007, № 1, с. 55-60
УДК 582.232.275:574.586:556.52.55(470.2)
ВЛИЯНИЕ ЛАНДШАФТА НА ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ ФИТОПЕРИФИТОНА МАЛЫХ РЕК ВОСТОЧНОЙ ФЕННОСКАНДИИ
© 2007 г. С. Ф. Комулайнен
Институт биологии Карельского НЦ РАН, 185910 Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11 Поступила в редакцию 21.12.2004 г.
На основе многолетних исследований охарактеризованы особенности структуры и функционирования фитоперифитона 66 рек Восточной Фенноскандии. Рассмотрены закономерности пространственной динамики фитоперифитона, связанные с озерностью и заболоченностью водосборов.
ВВЕДЕНИЕ
Гидрографическая сеть Восточной Фенноскандии включает >100 тыс. малых рек. Объединяя различные ландшафты, малые реки поддерживают экологическую стабильность территории. В то же время небольшие размеры, открытость экосистем малых рек определяют их быстрый отклик на изменения на водосборе при увеличении антропогенной нагрузки.
Успешное проведение экологического мониторинга требует выбора организмов и их сообществ, характерных для данного типа водоемов и адекватно реагирующих на происходящие изменения. Для малых рек предпочтение отдается автотрофному компоненту перифитона - фито-перифитону [10, 14, 15]. Однако, чтобы оценить направленность процессов, протекающих в трансформированных системах, необходимы данные о структуре и функционировании альгоценозов обрастаний в водотоках, не затронутых хозяйственной деятельностью.
При анализе временной и пространственной динамики сообществ водных организмов основное внимание уделяют либо влиянию климатических особенностей территории, либо роли гидрологического и гидрохимического режимов конкретного водотока или его участка. Значительно реже анализируют влияние ландшафтных особенностей водосборов, хотя именно с ними связаны локальные (региональные) проявления климата и ими же определяется скорость формирования фитоперифитона на конкретных участках в результате изменения морфометрии русла рек и прилегающей территории.
Цель работы - выявить основные черты структурной организации фитоперифитона и его функционирования в реках различных природно-климатических зон Восточной Фенноскандии в зависимости от особенностей ландшафта.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Пробы перифитона отобраны по отработанной методике [6, 9] в период с 1985 по 2003 г. на 66 реках, расположенных на территории от северного побережья Ладожского озера до Баренцева моря. Продольный профиль рек представляет собой ряд порожистых участков со сосредоточенным падением, чередующихся с плесами, озерами и озеро-видными расширениями. Большое количество озер обусловливает высокий процент озерности речных бассейнов (табл. 1), а многие реки представляют собой озерно-речные системы.
Вторая особенность водосборов рек - их высокая заболоченность, поэтому особенности ландшафта исследованных рек Восточной Фенноскандии обусловлены соотношением озерности и заболоченности водосборов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Региональные особенности таксономического состава. Сравнительный анализ структуры фитоперифитона исследованных рек позволил выделить ряд особенностей, связанных с географическим положением их водосборов. На фоне общего доминирования диатомей отмечено постепенное повышение к югу общего видового богатства аль-гофлоры. В составе альгоценозов перифитона в реках Карелии появляются эвгленовые, перидини-евые и харовые водоросли [7], отсутствующие в реках Кольского п-ова. Нитчатые зигнемовые водоросли замещаются хетофоровыми, как правило, редкими, малочисленными видами, присутствие которых не отражается на значениях индексов разнообразия. В целом таксономическая однородность альгофлоры к югу заметно снижается, а роль небольшого числа ведущих семейств, на долю которых в реках Кольского п-ова приходится >70% видов [4], становится менее выраженной.
Таблица 1. Основные характеристики водосборов исследованных рек
Характеристика водосбора Среднее Медиана Минимум Максимум
Площадь, км2 166.6 837.0 30.0 11165.0
Озерность, % 6.2 5.1 0.1 20.4
Заболочен- 17.8 12.5 2.0 86.0
ность, %
При продвижении с севера на юг не обнаружено закономерной [1] смены альгофлор, что можно объяснить выровненностью климата и гидрологического режима благодаря влиянию трех крупных водоемов (Онежского и Ладожского озер и Белого моря) и многочисленных более мелких озер. Вторая причина отсутствия четкой географической (климатической) зональности - заболоченность водосборов большинства рек и азональное распространение болот на исследованной территории. Следствие высокой заболоченности и озерности водосборов рек - специфичность экологической структуры фитоперифитона. На фоне общего доминирования евперифитонных видов в альгоцено-зах разнообразно представлены планктонные, а наряду с индифферентными по отношению к рН -ацидофильные формы (табл. 2). Все это указывает на заметный вклад аллохтонных (болотного и озерного) комплексов в формирование фитоперифитона малых рек.
Влияние заболоченности водосборов на структуру фитоперифитона. Ацидофильные виды, доминирующие в фитоперифитоне, несмотря на высокую экологическую специализацию, в большинстве своем относятся к широко распространенным и космополитам, что заметно снижает географическую специфичность альгофлоры отдельных водотоков. При обработке данных с помощью кластерного анализа выделяется группа рек со сходной заболоченностью и озерностью водосборов, а также сходным составом аллохтонного комплекса видов. Наиболее четко это обнаруживается при сравнении перифитона рек, относящихся к одной климатической зоне. Примером могут слу-
■(7.0) -
-(1.6)-
■(11.1)-
-(12.1) (17.4)
-(10.9) -
- (2.5) ■
- (4.2) ■
[56.0]
[86.0]
6
8
Рис. 1. Дендрограмма сходства фитоперифитона рек Карельского побережья Белого моря: цифры в круглых скобках - озерность водосборов рек, %, в квадратных - заболоченность, %; по оси ординат - реки: 1 -Шуя (Беломорская), 2 - Летняя (Беломорская), 3 -Поньгома, 4 - Кузема, 5 - Кереть, 6 - Пулоньга (Беломорская), 7 - Ундукса, 8 - Хлебная, по оси абсцисс - евклидово расстояние.
жить реки Карельского побережья Белого моря (рис. 1).
Особенность многих исследованных водотоков - очень высокое даже для Карелии содержание органических веществ природного происхождения (фулевые и гуминовые кислоты). Цветность часто достигает 630 град., перманганатная окис-ляемость - 39 мг Ог/л, что обусловлено высокой заболоченностью водосборов. Сходство химического состава вод определяет таксономическую однородность группировок водорослей. Набор руководящих форм и выявленных комплексов почти идентичен во всех водотоках, сходно и соотношение экологических групп водорослей. Обращает на себя внимание разнообразие ацидофильных, а также широко распространенных видов, что можно объяснить поступлением с заболоченных водосборов кислых низкопродуктивных вод. Комплекс, включающий Tabellaría flocculosa (Roth.)
Таблица 2. Относительная численность (%) фитоперифитона различных экологических групп
Экологическая группа Среднее Медиана Минимум Максимум
По местообитанию: эвперифитонные 85.5 86.9 37.3 100.0
бентосные 2.8 0.9 0.0 48.7
планктонные 11.6 9.8 0.0 42.4
По отношению к pH: алкалифилы 19.1 10.3 0.0 98.9
ацидофилы 37.3 34.9 0.0 87.6
индифференты 43.6 45.2 1.0 98.8
мг/м2
• % • ф •
m ф Ф
ф ф
и»
• •
60
65
70
град с.ш.
%
40
20
%
Рис. 2. Изменение средних значений биомассы (ось ординат) фитоперифитона исследованных рек.
Kütz., Frustulia rhomboïdes (Ehr.) D.T. и Eunotia spp., - определяющий для альгофлоры расположенных здесь водотоков, что подчеркивает однородность альгофлоры. Распространение многих видов в исследованных водоемах ограничено, что заметно нивелирует различия в структуре альгоценозов. В этих условиях выделяются две группы рек, различия структуры фитоперифитона в которых определяются озерностью и заболоченностью водосборов (рис. 1). Планктонные и бентос-ные формы не играют большой роли в формировании суммарной биомассы фитоперифитона, но их постоянное присутствие определяет таксономическую специфичность альгоценозов обрастаний.
Увеличение содержания взвешенного органического вещества и рост цветности воды в реках с высокой заболоченностью водосборов приводит не только к изменениям таксономической и экологической структуры альгоценозов, но и к снижению освещенности [8]. Как результат, в водоемах, расположенных между 64° и 66° с.ш., отмечено снижение средних значений биомассы, что объясняется высокой заболоченностью расположенной здесь Прибеломорской низменности (рис. 2).
Возможно, что увеличение цветности приводит не только к уменьшению освещенности, но и к изменению спектрального состава света. Гуминизи-рованные воды преимущественно поглощают коротковолновую часть спектра [11], в результате снижается эффективность использования света зелеными и синезелеными водорослями, обилие которых уменьшается. Большее распространение при этом получают красные водоросли, в первую очередь из рода Batrachospermum Roth, требова-
65
60
Рис. 3. Зависимость числа планктонных форм (ось ординат) в фитоперифитоне от озерности (ось абсцисс) и географического положения водосборов (ось аппликат).
тельные к наличию достигающего дна красного света [19].
Влияние озерности водосборов на структуру фитоперифитона. Наиболее заметные изменения в пространственной структуре фитоперифитона в реках Восточной Фенноскандии связаны с наличием озер, которые регулируют термический режим и расход воды, оказывая влияние на состав и обилие видов-иммигрантов.
Увеличение планктонных и донных форм в пе-рифитоне отмечено в реках с более сложной структурой: озерностью, числом притоков, частотой чередования плесовых и порожистых участков [12]. Особенно заметное влияние увеличения озерности на формирование структуры речного фитоперифитона наблюдается в южной части исследованной территории (рис. 3), где расположены высоко-трофные проточные озера с более высоким разнообразием и обилием водорослей.
Особый интерес при анализе пространственной динамики перифитона в реках представляют зоны экотонов, сочетающие лотические и лентические условия. В обрастан
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.