БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2013, № 2, с. 25-33
УДК 574.583(234.853)+574.51
ЗООПЛАНКТОН, ЗООБЕНТОС, ЗООПЕРИФИТОН
ЗООПЛАНКТОН АРГАЗИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА (ЮЖНЫЙ УРАЛ)
И ЕГО МНОГОЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ © 2013 г. А. Г.Рогозин
Ильменский государственный заповедник УрО РАН, 456317 г. Миасс, Челябинская обл.,
e-mail: rogozin57@gmail.com Поступила в редакцию 13.09.2011 г.
Исследовано старейшее на Южном Урале Аргазинское водохранилище на р. Миасс. Выявлено 49 видов и форм зоопланктона, в том числе новые и редкие для фауны Урала. По всему водохранилищу зоопланктон имеет высокое видовое разнообразие и значительную биомассу — до 11 г/м3. Коловратки — ведущая группа в планктоне водоема. По сравнению с началом 1960-х годов численность и биомасса зоопланктона выросли в 5—10 раз. Отмечено исчезновение ряда форм планктона и появление новых, увеличение на 1—2 порядка численности коловраток и некоторых ракообразных. Рассмотрено влияние трех основных факторов, которые могли привести к многолетним изменениям в зоопланктоне — эвтрофирование, загрязнение тяжелыми металлами и потепление климата. Последний фактор представляется наиболее существенным.
Ключевые слова: зоопланктон, водохранилище, Южный Урал, глобальное потепление, тяжелые металлы.
DOI: 10.7868/S0320965213020071
ВВЕДЕНИЕ
Аргазинское водохранилище на р. Миасс (рис. 1) — старейшее и крупнейшее гидротехническое сооружение на Южном Урале (создано в 1857 г., в 1980-х годах его объем увеличили до современного уровня). Оно играет ключевую роль в водоснабжении Челябинского промышленного узла и один из главных рекреационных и рыбохозяй-ственных объектов области. Водохранилище ~ 100 лет подвергается загрязнению отходами металлургического производства Карабашского медеплавильного завода (ныне ЗАО "Карабаш-медь"). В р. Миасс вблизи верхнего створа впадает р. Сак-Елга — коллектор стоков шламохранилищ комбината, в водохранилище поступают и воды р. Аткус, связанные с прудом-отстойником шахтных вод. Аргазинское водохранилище — единственный техногенно загрязненный водоем такого типа, лежащий в ландшафтно-климатической зоне восточных предгорий Урала. В связи с интенсивным рыбохозяйственным и рекреационным освоением в середине ХХ в. его обследовали специалисты УралГосНИОРХ. Их материалы [3] дают возможность проследить произошедшие за 45 лет изменения в зоопланктонном сообществе и выяснить, какие антропогенные и природные факторы могли привести к его существенной трансформации. Многолетняя динамика зоо-
планктона озер и водохранилищ рассмотрена в большом количестве работ и в качестве факторов, наиболее существенно влияющих на перестройку сообщества, отмечены антропогенное эвтрофи-рование, техногенное загрязнение, изменение климата [2, 4, 6, 7, 12].
Цель работы — охарактеризовать современное состояние зоопланктона, выявить изменения, произошедшие в его структуре и количественном развитии за 45 лет, оценить роль названных выше факторов в многолетней трансформации сообщества.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Площадь зеркала Аргазинского водохранилища 113 км2, объем вод 966.1 млн м3, максимальная глубина 14 м, средняя — 6.5 м [1]. Водоем стратифицированный, термоклин формируется на глубине ~5 м. В период летней стагнации вся толща эпилимниона равномерно насыщена кислородом, в гиполимнионе его содержание <50%. Значения рН колеблются от 7.0 до 8.2. Вода гидрокарбонатного класса, группы кальция ССап, минерализация вод в 2006 г. составила от 231.9 до 354.0 мг/дм3 (данные С.В. Гаврилкиной). С водами рек Миасс и Аткус в водохранилище постоянно поступают токсические соединения Си и Zn. В
Рис. 1. Схема расположения станций отбора проб на Аргазинском водохранилище: 1 — верховье, 2 — у плотины, 3 — центр, 4 — зал. Халитовская курья.
речного участка может достигать 0.110 мг/дм3 (110 ПДК для рыбохозяйственных водоемов), в среднем по акватории колеблется от 0.007 (7 ПДК) до 0.015 мг/дм3 (15 ПДК). Содержание Zn в верховье до 0.353 мг/дм3 (35 ПДК), в среднем по акватории <0.03 мг/дм3 (3 ПДК) (данные С.В. Гаврилкиной). Концентрация Zn и Си снижается с северо-запада на юго-восток по направлению стока (рис. 2).
Зоопланктон собирали с мая по ноябрь 2006 г. на трех станциях в речном и приплотинном участках, а также в зал. Халитовская курья с мая по ноябрь автоматическим батометром Паталаса емкостью 5 л методом интегральных проб с последующей фильтрацией через полиамидное сито с ячеей 43 мкм. Зоопланктон (С1аёоеега, Сорероёа, ЯоШега) концентрировали до объема 60 мл и изучали в живом виде или консервировали легким фиксатором (раствор Люголя с уксусно-кислым натрием). Биомассу зоопланктона рассчитывали по уравнениям изометрического роста [8]. Биологическое разнообразие оценивали информацион-
донных осадках северной части водоема накоплен огромный фонд токсикантов, которые переходят в водную толщу в условиях придонного дефицита кислорода. Концентрация Си в верховье
мг/л 0.04
0.02
\
□ 1 -*-2
мг/л 0.14
0.07
12 3 4
Номер станции
Рис. 2. Концентрация ионов меди (1, левая ось ординат) и цинка (2, правая ось ординат) в воде Аргазин-ского водохранилища по данным атомно-абсорбци-онной спектрофотометрии.
ной мерой Шеннона Н, вычисленной по численности:
H = - £ «Clog (N)
1 / 2
m (n
1/2
2 (N)1/2
где N — численность 1-го вида, N — общая численность в пробе. В качестве мер рассеяния нормально распределенных признаков в выборках использованы доверительные интервалы (ДИ), рассчитанные по известной формуле
ДИ = ± ш,
где t—значение критерия Стьюдента, ш — стандартная ошибка среднего, вычисляемая по формуле
m = sn
-1/2
где s — стандартное отклонение, п — число наблюдений. Для выявления группировок в зоопланктоне использовали методы многомерной статистики — кластерный анализ и многомерное шкалирование, реализованные в пакете прикладных программ Sta-йяНеа 6.0.2. Расчет термофильности видов и в целом сообщества зоопланктона выполнен по методике автора [10]:
I
k
T =
I hkJk
k=1
где Т — термоиндекс сообщества, h — численность k-го вида, t — термовалентность k-го вида, J — индикаторная масса k-го вида.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В водохранилище обнаружено 49 видов и форм зоопланктона, среди них 32 вида и формы коловраток, 7 видов веслоногих и 10 — ветвистоусых ракообразных. Стабильные доминанты в течение периода открытой воды — коловратки Asplanchna priodonta Gosse и Keratella cochlearis (Gosse), копе-поды Mesocyclops leuckarti (Claus), Thermocyclops oithonoides (Sars) и Eudiaptomus graciloides (Lillje-borg) и кладоцеры Bosmina longispina Leydig и Daphnia cucullata Sars.
Среди планктонных коловраток встречено несколько редких и новых для региона видов. Так, впервые на Урале обнаружена Asplanchna henrietta Langhans. Вид регистрировали в мае и июне по всему водохранилищу, позже его замещала более распространенная A. priodonta. Численность A. henrietta достигала 38.5 тыс. экз./м3 при высокой для коловраток биомассе (>7.5 г/м3 в конце июня, зал. Халитовская курья). A. henrietta иногда рассматривают как синоним A. priodonta [16] либо считают морфой A. priodonta. Автор встречал как типичную A. priodonta, так и коловратку, полно-
стью соответствующую описанию A. henrietta без переходных вариаций.
В крупных слабоэвтрофированных озерах Южного Урала распространена Keratella irregularis (Lauterborn), которая обычно немногочисленна. В водохранилище найдена форма wartmanni (Asper et Heuscher), очень редкая на Урале. На Южном Урале она обнаружена впервые.
За последние 70 лет на Южном Урале впервые найдена Trichocerca porcellus (Gosse). Коловратка встречалась с июля по ноябрь по всему водохранилищу, численность достигала 10 тыс. экз./м3.
T. tenuior (Gosse) впервые обнаружена на Южном Урале. Встречена только однажды в верхнем бьефе водохранилища, численность 1200 экз./м3.
Впервые найдена в водоемах Южного Урала Filinia terminalis (Plate). Не исключено, что прежними исследователями она смешивалась с более распространенным видом F. longiseta (Ehrenberg).
Численность и биомасса зоопланктона приведены в табл. 1. Максимальная численность сообщества превосходит 750 тыс. экз./м3 за счет массового развития мелких коловраток и науплиусов копепод, средние значения (май—ноябрь) варьируют в пределах 200—350 тыс. экз./м3. Коловратки во время майского пика численности на севере водохранилища достигают плотности >760 тыс. экз./м3. Численность копепод в период летнего максимума >290 тыс. экз./м3, преобладают науплиальные и копеподитные стадии развития. Максимум (17—40 тыс. экз./м3) численности кладоцер приходится на июнь—июль. Наибольшая биомасса зоопланктона достигала 11.5 г/м3 в Халитовской курье. В середине лета существенный вклад (иногда >7 г/м3) в биомассу вносили коловратки Asplanchna, что нехарактерно для водоемов региона. Тогда же максимума обилия достигали копе-поды, их биомасса невелика (0.5—1.0 г/м3), биомасса кладоцер в июле была >6 г/м3.
Сезонная динамика количественных показателей зоопланктона в разных частях водохранилища различна. В верховье речного участка отмечены два пика численности и один — биомассы, образованные колебаниями обилия коловраток и, в меньшей степени, кладоцер. В приплотин-ном участке наблюдался весенний пик численности, который создавали коловратки. Июльский пик образовывали молодь копепод (численность), копеподы и кладоцеры (биомасса). В обособленном плесе — Халитовской курье, наблюдали июньский подъем численности зоопланктона за счет коловраток и растянутый июньско-июльский пик биомассы, сформированный коловратками и кладоцерами.
В мае—июне наблюдалась низкая биомасса сообщества с преобладанием коловраток как по численности (60—99%), так и по биомассе (50—
k=1
Таблица 1. Количественные характеристики зоопланктона Аргазинского водохранилища
Таксоценоз Месяцы
V VI VII VIII Х XI
Коловратки Веслоногие Ветвистоусые Весь зоопланктон
Коловратки Веслоногие Ветвистоусые Весь зоопланктон
376. 9 0.27
1 .4
0. 16
1 .9 0. 12
390. 2 0.55
323. 7 0.23
6 .5 0. 05
0
330. 2 0.28
3 1 2. 2 4.60
97.0
0 . 55
28.6
1 . 31
437. 8 6 .46
Речной участок
67.8 0 .06
29.6
0 .30
5 0.8 4.77
1 48.
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.