ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2015, № 5, с. 552-560
= ЭКОЛОГИЯ =
УДК 574.52
ЗООПЛАНКТОН ВОДОЕМОВ ВЕРХНЕГО ТЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ РЕКИ КЕНТИ (СЕВЕРНАЯ КАРЕЛИЯ) В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
© 2015 г. Я. А. Кучко*, Н. В. Ильмаст*, Т. Ю. Кучко**
*Институт биологии КарНЦ РАН, 185910 Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11 **Петрозаводский государственный университет, 185910 Петрозаводск, просп. Ленина, 33 E-mail: kuchko@drevlanka.ru Поступила в редакцию 15.10.2014 г.
Дана оценка современного состояния сообщества зоопланктона водоемов верхнего течения системы р. Кенти в условиях длительного калийно-сульфатного промышленного загрязнения. Приведен ряд структурных показателей зоопланктонного сообщества, свидетельствующих об упрощении структуры, снижении видового разнообразия и исчезновении ряда систематических групп. Отмечено, что по мере удаления от источника загрязнения число таксонов зоопланктона возрастает (озера Костомукшское и Кенто), средние количественные показатели увеличиваются. Проведено сравнение с результатами, полученными ранее для водоемов изучаемой системы.
DOI: 10.7868/S0002332915040098
Известно, что деградация биотопов и экосистем в современный период непосредственно связана с различными формами антропогенного влияния (Решетников и др., 1982; Стерлигова и др., 2002; Дгебуадзе, 2003; Алимов и др., 2005). Существенные изменения в пресноводных экосистемах происходят в результате разнотипного промышленного загрязнения, гидростроительства, нерационального промысла, акклиматизации и саморасселения новых видов гидробионтов.
Республика Карелия имеет хорошо развитую гидрографическую сеть, относящуюся к бассейнам Белого и Балтийского морей. Специфика гидрографии региона обусловлена особенностями комплекса природных условий (геологического строения, рельефа, климата), а также географического положения региона. В Карелии насчитывается ~23.6 тыс. рек и >61.1 тыс. озер, что составляет 14.7% всей территории (Филатов и др. 2001; Литвиненко, Лозовик, 2003; Филатов, Литви-ненко, 2010). Химический состав поверхностных вод Карелии формируется в условиях труднорастворимых коренных пород Балтийского кристаллического щита, хорошо промытых четвертичных отложений и высокой заболоченности. Воды, как правило, маломинерализованные, высокоцветные, с большим содержанием железа. Средняя минерализация поверхностных вод республики составляет 22 мг/л (Литвиненко, Лозовик, 2003).
Один из факторов антропогенного влияния на водоемы республики — сброс сточных вод про-
мышленными центрами. Промышленные предприятия, несмотря на значительный спад объемов производства в середине 1990—начале 2000-х гг., по-прежнему оказывают заметное воздействие на состояние биологических ресурсов пресноводных экосистем. Костомукшский горно-обогатительный комбинат, построенный в 1982 г., — одно из крупнейших на северо-западе России предприятий, проектные возможности которого рассчитаны на ежегодную добычу 24 млн т железной руды, получение до 9750 тыс. т железного концентрата и 8520 тыс. т окатышей. Отходы производства поступают в искусственный водоем (бывшее оз. Костомукшское), верхний в озерно-речной системе р. Кенти и отделенный от нижележащих озер дамбой. Далее загрязненные воды через обводные каналы распространяются по другим водоемам системы р. Кенти. При функционировании промышленных комплексов такого масштаба важное значение приобретает мониторинг состояния окружающей среды для принятия адекватных решений по ее охране и рациональному природопользованию. Изменения в составе и функционировании сообщества зоопланктона сказываются на состоянии экосистемы в целом, а по состоянию планктонной фауны можно судить о "здоровье" водной экосистемы (Науменко, 2009).
Цель работы — изучение динамики количественных показателей и видового разнообразия зоопланктона водоемов верхнего и среднего тече-
Схема озер системы р. Кенти.
ния р. Кенти в условиях длительного техногенного загрязнения.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводились на четырех водоемах системы р. Кенти (бассейн Белого моря), расположенных в ее верхней и средней частях — Ко-стомукшском водохранилище ("хвостохранили-ще"), озерах Окуневое, Койвас и Кенто. Общая длина озерно-речной системы составляет 75 км, она представляет собой каскад из 10 озер, чередующихся с порожистыми участками (рисунок).
Основные гидрологические показатели исследуемых водоемов приведены в табл. 1.
Костомукшское водохранилище — верхний водоем системы р. Кенти, после строительства плотины и зарегулирования стока его гидрологические показатели существенно изменились. Так, его площадь увеличилась с 5.18 (1978 г.) до 34.2 км2 (1991 г.), объем воды — с 0.017 до 0.43 км3. (Пальшин и др., 1994). Водоем служит для захоронения мелкодисперсной взвеси и оборотного водоснабжения, в результате чего литоральная зона практически лишена высшей водной растительности. До строительства комбината воды озера относились к маломинерализованным (17—30 мг/л) гидрокарбо-
Таблица 1. Гидрологические показатели озер системы р. Кенти
Озера
Костомукшское Окуневое Койвас Кенто
Площадь зеркала, км2 34.2 0.3 21.4 30.8
Площадь водосбора, км2 68.4 51 356 676.6
Средняя глубина, м - 2.6 4.1 3.8
Максимальная глубина, м 25 5.6 21 23.5
Объем водной массы, млн м3 430 0.86 89.6 103.1
Период условного водообмена, сут - 15 285 198
Примечание. "—" — нет данных.
Таблица 2. Гидрохимические показатели исследуемых водоемов
Показатель, мг/л Озера
Костомукшское Окуневое Койвас Кенто
Са2+ 40.1 36.7 21.9 11.4
Mg2+ 17.8 14.7 9.3 1.8
К+ 154.5 155.9 91.4 36.4
Na+ 17.9 20.8 11.7 5.7
HCO- 124.8 103.4 61.8 28.6
so; 270.4 305.6 198.6 37
Cl- 6.9 5.6 3.2 1.8
£ ионов 632.4 642.7 397.9 122.7
рН 7.6-7.7 7.42 7.05 6.1
натного класса группы кальция, рН 6.3—6.9. В настоящее время вода высокоминерализованная (>600 мг/л) со слабощелочной реакцией среды, сульфатного класса группы калия с низким содержанием органического вещества и железа (Лозовик, Калмыков, 2007). Химический состав поступающей в водоем взвеси вследствие выщелачивания различных компонентов непосредственно влияет на химические показатели воды Костомукшского водохранилища и озер, расположенных ниже. Начиная с 1994 г. в них регулярно проводятся попуски воды из водохранилища, ежегодный объем сбрасываемых техногенных вод в 1998—2004 гг. в среднем составил 15.7 млн м3. Основной воздействующий фактор — загрязнение минеральными веществами, главным образом сульфатами и калием. В результате произошли существенные изменения ионного состава воды и ряда других гидрохимических показателей (табл. 2). Сток органических и биогенных веществ был незначительным.
Изучение зоопланктона проводилось в рамках комплексной программы биологического мониторинга водных объектов Республики Карелия с
2009 г. по 2013 г. Пробы отбирались в конце июня—начале июля на 5—7 станциях в каждом водоеме. Для отбора проб применялся планктоба-тометр объемом 2 л, причем облавливались все слои воды с интервалом 1 м с двукратной по-вторностью. Интегрированные пробы (поверхность—дно) процеживали через планктонную сеть (диаметр ячеи 100 мкм), концентрировали до 100 мм3 и фиксировали 4%-ным формалином. Данные по численности и биомассе зоопланктона для каждого водоема усредняли. Обработку проб проводили согласно общепринятым методикам гидробиологического мониторинга (Руководство..., 1992). Биомассу зоопланктона определяли расчетным методом (Ruttner-Kolisko, 1977; Балушки-на, Винберг, 1979). Структурообразующими видами считали представителей с относительной численностью >5%. Индекс видового разнообразия рассчитывали по формуле Шеннона—Уивера (Shannon, Weaver, 1963). Трофический статус водоемов оценивали по шкале трофности для зоопланктона по методике Китаева (2007). Систематика низших ракообразных и коловраток приведе-
на согласно современным представлениям о таксономии планктонных беспозвоночных (Определитель..., 2010).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
По результатам наблюдений, проведенных с 2009 по 2013 г., в составе зоопланктона исследуемых водоемов было отмечено 40 таксонов ракообразных и коловраток, в том числе Cladocera — 19, Copepoda — 9, Rotifera — 12 (табл. 3). Планктонный комплекс был представлен обычными обитателями северных водоемов (Куликова, 2010).
В хвостохранилище (оз. Костомукшское) число видов по годам колебалось от 6 до 15. Из общего числа (17 видов) 8 были отмечены только в качественных пробах большого объема, что указывает на их редкую встречаемость. Зоопланктон хвостохранилища характеризуется низкими количественными показателями (табл. 4). Биомасса создается за счет ограниченного числа эвритоп-ных структурообразующих видов: Daphnia longispina (Muller), Bosmina longirostris (Muller), Cyclops strenuus Fischer, Mesocyclops leuckarti (Claus). Межгодовые колебания биомассы зоопланктона незначительны (0.012—0.082 г/м3) и связаны с динамикой численности указанных видов. В целом можно отметить численное преобладание цикло-пид, которые представлены науплиальными и младшими копеподитными стадиями, более половины биомассы (в среднем ~70%) формируют кладоцеры. Коловратки представлены тремя видами, их вклад в формировании общей биомассы не превышает 1%. На основании количественных показателей зоопланктона оз. Костомукшское можно отнести к ультраолиготрофному типу водоемов по шкале трофности Китаева (2007).
Зоопланктон оз. Окуневое был представлен 17 видами, из них Cladocera — 11, Copepoda — 3, Rotifera — 3. По численности преобладали циклопы (83%) на ранних стадиях развития, представленные главным образом С. strenuus — эври-бионтным видом, который встречается в условиях сильной минерализации воды. Среди кладоцер доминировала B. longirostris. В незначительном количестве (4.6% численности) присутствовали коловратки, в их составе был отмечен Euchlanis di-latata Ehrenberg, индикатор загрязненных вод. Биомасса формировалась за счет C. strenuus, B. longirostris и Ceriodaphnia quadrangula (Muller). По уровню количественного развития зоопланктона водоем также относится к ультраолиготроф-ному типу со среднелетней биомассой 0.064 г/м3.
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.