ЭКОЛОГИЯ, 2004, № 2, с. 134-140
УДК 574.57:524; 504.064
ЗООПЛАНКТОН КАК ИНДИКАТОР СОСТОЯНИЯ ОЗЕРНЫХ ЭКОСИСТЕМ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА ПРИ ДЕЙСТВИИ СТОКОВ ГОРНО-ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
© 2004 г. О. И. Вандыш
Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН
184209 Апатиты, ул. Ферсмана, 14а Поступила в редакцию 03.02.2003 г.
Определены наиболее информативные показатели, характеризующие ответную реакцию зоо-планктонного сообщества на воздействие стоков горно-промышленных предприятий (на примере водоемов Кольского полуострова). Показано, что качественные и количественные характеристики зоопланктона проявляют определенную специфику в зависимости от степени техногенного загрязнения водоема и хорошо отражают различия в условиях существования зоопланктона как в водоеме в целом, так и в его отдельных участках. Оценена индикаторная роль зоопланктона и обоснована возможность включения его в систему мониторинга водных объектов.
Ключевые слова: зоопланктон, биомасса, видовое разнообразие, загрязнение водоемов, атмосферные выбросы, промышленные стоки, экологическое состояние.
Изменения водной среды, происходящие при антропогенном загрязнении, вызывают серьезную тревогу и требуют организации контроля за состоянием поверхностных вод и населяющих их гидробионтов. Контроль качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям является высокоприоритетным с точки зрения обеспечения возможности прямой оценки состояния водных экосистем, испытывающих вредное влияние антропогенных факторов. Зоопланктон-ное сообщество, тесно связанное со всеми остальными звеньями биоты (фито- и бактериопланкто-ном, рыбами, бентосом), является чувствительным индикатором состояния водной среды, что позволяет включить его в систему мониторинга водных объектов.
В диагностических целях чаще используются структурные, а не функциональные характеристики, что связано с методическими трудностями получения количественных оценок последних (Андроникова, 1993, 1988). В связи с увеличением числа типологических показателей очень важен выбор наиболее информативных из них. К последним относятся (Андроникова, 1996) следующие: число структурообразующих видов в сообществе, определенное с помощью функции рангового распределения r(i), в которой натуральным номерам i соответствуют относительные численности видов n/N в ранжированном по убыванию численности ряду (Федоров и др., 1977); информационный индекс видового (таксономического) разнообразия (Нбит) по численности за вегетационный
период: Ябит = -2N/N log2N /N, где N, - численность каждого i-го вида, N - общая численность всех организмов; процентное соотношение основных таксономических групп Rotatoria, Cladocera и Copepoda в общей численности и биомассе; отношение биомассы Cladocera к биомассе Rotatoria (ßCrust/BRot), биомассы Cyclopoida к биомассе Calanoida (BCycl/BCal) и численности Cladocera к численности Copepoda (NClad/NCop); средняя индивидуальная масса зоопланктона для сообщества в целом (w = B/N) за вегетационный период; общая численность и общая биомасса зоопланктона; внутригодовые колебания биомассы, выраженные отношением Вл/Вз; доля фильтраторов (в основном Cladocera) в общей биомассе; отношение биомассы хищных форм зоопланктона к биомассе фильтраторов (В3/В2); отношение биомасс зоо-и фитопланктона (В^В^), отражающее изменение межбиоценотических связей в экосистеме; продукция сообщества P в целом; P/В - коэффициент или скорость оборачиваемости биомассы; Я7/Вг - величина, характеризующая количество энергии, необходимой для поддержания структуры сообщества, т.е. энергии, заключенной в единице биомассы; PJRz - показатель, характеризующий затраты энергии, обеспечивающие функционирование сообщества. Наиболее полный перечень показателей, рекомендуемый для системы мониторинга, приведен в работах И.Н. Андрониковой (1988, 1996).
Оз. Сердцевидное Оз. Длинное
Рис. 1. Карта-схема района исследований.
Цель данной работы - определить ответную реакцию зоопланктона и выявить наиболее информативные структурные показатели сообщества, используемые в системе мониторинга, для оценки экологического состояния водоемов водосбора р. Белой, подверженных воздействию атмосферных выбросов и сточных вод горно-промышленных предприятий.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Водоемы водосбора р. Белой (озера Малый и Большой Вудъявр, Сердцевидное, Длинное, губа Белая оз. Имандра) испытывают уже почти полувековую комплексную антропогенную нагрузку, обусловленную концентрацией в Кировско-Апа-титском районе мощных предприятий Хибинского горно-промышленного комплекса (рис. 1).
Съемка зоопланктона в губе Белой была проведена в летние периоды 1994-2001 гг., в остальных водоемах (объектах исследований) - в июне-августе 2001 г. Количественные пробы отбирали батометром (объем 2 л) от поверхности до дна через 1 м с выделением слоев: поверхность - 2 м; 2-5 м, 5-10 м, 10 м - дно. Интегральные пробы с каждого слоя профильтровывали через качественную сеть Апштейна в бутылки с плотными резиновыми пробками. Для установления видового
состава зоопланктона производили тотальный лов качественной сетью Апштейна, для фиксации использовали 4%-ный формалин. Обработку проб и необходимые расчеты проводили согласно общепринятым методикам гидробиологического мониторинга ("Руководство...", 1992). Число структурообразующих видов выделено на основе функции рангового распределения численности видов н/И (Федоров, 1977). Расчет индивидуальной массы организмов выполнен на основе уравнений зависимости между длиной и массой тела планктонных ракообразных и коловраток (Балуш-кина, Винберг, 1979; кийпег-КоШко, 1977). Весь цифровой материал обработан статистически.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В водоемах водосбора р. Белой (за исключением губы Белой) зарегистрированы бедный видовой состав и низкие количественные показатели зоопланктонного сообщества (табл. 1, рис. 2). Ретроспективный анализ данных оз. Малый Вудъявр показал, что в летний период 1939 г. в составе зоопланктона в массовом количестве присутствовали О. longispina, В. оЫш1го8Тг1з и С. з^впыш (Ка-ныгина, 1939). В оз. Большой Вудъявр в 1930 г. в конце июля доминировали ветвистоусые ракообразные О. longispina, В. obtusirostris и веслоногий
Таблица 1. Видовой состав зоопланктона в озерах водосбора р. Белой (Малый и Большой Вудъявр, Сердцевидное, Длинное, губа Белая оз. Имандра) в летний период исследований (июнь-август 2001 г.)
Озеро
ВИД Малый Вудъявр Большой Вудъявр Сердцевидное Длинное Имандра (губа Белая)
Rotatoria
Synhaeta sp. X
Bipalpus hudsoni (Imhof) X X
Asplanhna priodonta Gosse X X X
Euchlanis dilatata Ehrenberg X
Keratella cochlearis (Gosse) X
K. quadrata (Muller) X
Kellicottia longispina (Kellicott) X X
Notholca sp. Cladocera X
Daphnia longispina Muller X X
Daphnia cristata Sars X
Daphnia sp. X
Alonopsis elongata Sars X
Chydorus sphaericus (Muller) X
Bosmina obtusirostris Sars X X Copepoda X X
Eudiaptomus gracilis (Sars) X
Eudiaptomus graciloides (Lilljeborg) X
Cyclops strenuus Fischer X X X
Cyclops sp. X X X
Acanthocyclops viridis (Jurine) X X X
Mesocyclops leuckarti (Claus) X X X X
Всего 6 8 2 7 14
рачок Ä. viridis (Александров, 1930). В 1939 г. из коловраток были обнаружены P. platyptera, K. co-chlearis, E. dilatata, из ветвистоусых - D. longispina и Chydorus sp. Преобладали ювенильные стадии циклопоид. Отсутствие в пробах рачка B. obtu-sirostris, по данным А.В. Каныгиной (1939), было связано с загрязнением озера, на что указывало и массовое развитие коловратки E. dilatata, которая характерна для вод средней степени загрязнения.
В 2001 г. в оз. Малый Вудъявр доминировали K. longispina и D. longispina, в оз. Большой Вудъявр - веслоногий рачок C. strenuus. Следует отметить, что в видовом составе организмов зоопланктона этих озер присутствуют виды, выявленные ранее другими исследователями. В оз. Сердцевидное зарегистрировано только два вида копепод (E. graciloides и Cyclops sр.), в оз. Длинное превалировал веслоногий рачок E. gracilis.
Из предложенного для диагностических целей перечня типологических показателей зоопланк-
тона за период исследований в качестве наиболее информативных оказались показатели, приведенные в табл. 2. Следует отметить, что для каждого случая их выбор определялся конкретной ситуацией - задачами работы, целью исследований, технической и методической обеспеченностью и иными условиями (Андроникова, 1996). В нашем случае предложенные показатели отражают состояние зоопланктонного сообщества исследованных холодноводных олиготрофных водоемов при воздействии атмосферных выбросов и сточных вод предприятий Хибинского горно-промышленного комплекса: процентное соотношение основных таксономических групп Я^аШйа, С1а-ёоеега и Сорероёа в величине общей численности и биомассы свидетельствует о преобладании группы Сорероёа (за исключением оз. М. Вудъявр, где по численности преобладали К. longispina и О. longispina); индекс видового разнообразия Шеннона невысок, что отражает не только сокра-
N, тыс. экз/м3 16 14 12 10
(a)
Lfl
3
I Rotatoria
4
5
B, г/м3 0.30
0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0
□ Cladocera
(6)
3
4
□ Cyclopoida
5
Calanoida
Рис. 2. Пространственное распределение численности (а) и биомассы (б) зоопланктона (июнь-август 2001 г.) в озерах водосбора р. Белой:
1 - Малый Вудъявр; 2 - Большой Вудъявр; 3 - Сердцевидное; 4 - Длинное; 5 - губа Белая оз. Имандра.
щение числа видов в сообществе, но и усиление доминантности отдельных видов, устойчивых к воздействию токсикантов; отношение ^Сы/^Сор < 1, что также характеризует преобладание копепод (за исключением оз. Малый Вудъявр); отношение ВСус1/ВСа1 < 1 (за исключением оз. Сердцевидное), что свидетельствует о преимущественном развитии каланоид; отношение В3/В2 > 1, что отражает превалирование хищников над мирными; величины средней индивидуальной массы зоопланктона сообщества (м>) относительно высоки, что характерно для холодноводных олиготроф-ных горных озер Севера.
По "шкале трофности" (Китаев, 1984) озера с биомассой <0.5 г
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.