ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2013, том 40, № 5, с. 488-495
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 574.21:574.587(282.247.211)
БИОИНДИКАЦИЯ СОСТОЯНИЯ ГЛУБОКОВОДНЫХ УЧАСТКОВ ПЕТРОЗАВОДСКОЙ ГУБЫ ОНЕЖСКОГО ОЗЕРА ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ МАКРОЗООБЕНТОСА
© 2013 г. Н. М. Калинкина, Н. А. Белкина, Т. Н. Полякова, М. Т. Сярки
Институт водных проблем Севера КарНЦРАН 185030 Петрозаводск, просп. А. Невского, 50 E-mail: kalina@nwpi.krc.karelia.ru Поступила в редакцию 24.03.2011 г.
Разработан амфиподно-олигохетный индекс для оценки состояния макрозообентоса глубоководных районов Онежского оз. По величине индекса участки дна Петрозаводской губы, находящиеся под влиянием коммунально-бытовых сточных вод, нефтебазы, рек в черте города, а также крупного притока Онежского оз. (р. Шуи), характеризуются высокой степенью трансформации сообщества зообентоса и наибольшим загрязнением. В центральной части Петрозаводской губы и на ее северном берегу сохраняется естественное соотношение основных групп зообентоса (амфипод и олиго-хет), но их численность увеличена в десятки раз по сравнению с фоновыми участками Онежского оз. Обнаружена достоверная связь между значениями амфиподно-олигохетного индекса и величиной окислительно-восстановительного потенциала верхнего слоя донных отложений.
Ключевые слова: биоиндикация, Онежское озеро, макрозообентос, амфиподно-олигохетный индекс, химический состав, донные отложения
Б01: 10.7868/80321059613050040
Онежское оз. представляет собой второй по величине пресноводный водоем в Европе. До настоящего времени олиготрофный статус Онежского оз. и чистота его вод сохраняются на большей части акватории [11]. Однако северозападные заливы, в том числе Петрозаводская губа, подвержены заметному антропогенному воздействию. На западном берегу залива расположен г. Петрозаводск с населением более 260 тыс. человек. В губу впадает один из самых крупных притоков Онежского оз. — р. Шуя, цветность воды которой достигает 160 град. (платиново-кобальто-вой шкалы), содержание фосфора — 0.038 мг Р/л [14]. Поступление речных, промышленных и коммунально-бытовых сточных вод приводит к накоплению загрязняющих веществ (ЗВ) на дне залива [5]. Поскольку Петрозаводская губа служит источником для водоснабжения г. Петрозаводска, весьма актуальной является оценка ее состояния.
Важнейшие индикаторы трансформации водоемов — организмы макрозообентоса, поскольку они отражают эффекты накопления ЗВ в экосистеме [4]. Глубоководные сообщества зообентоса Петрозаводской губы, как и всего Онежского оз.,
в основном представлены реликтовыми ракообразными (Monoporeia affinis Lindstr., Pallasiola quadrispinosa Sars, Mysis relicta Loven) и олигохе-тами. Хирономиды и двустворчатые моллюски составляют небольшую долю численности и биомассы всего бентоса [8, 13].
В связи с антропогенным воздействием на Онежское оз. (особенно на его глубоководные участки) требуются постоянные наблюдения и оценки состояния биоты. В мониторинговых исследованиях используются разнообразные биотические индексы, большинство из них разработано в основном для небольших озер и рек. К условиям Онежского оз. они малопригодны. Так, по отношению численности олигохет к общей численности бентоса [12] все Онежское оз. можно отнести к умеренно загрязненным водоемам.
Другой важный аспект исследований заключается в разработке экспрессных методов оценки состояния биоты. Для условий Онежского оз. необходимо определить индекс, учитывающий структуру бентоса, особенно — крупных таксономических рангов. В настоящей работе ситуация в Петрозаводской губе оценена на основе данных именно по крупным таксонам (Amphipoda, Oligochaeta и
СЫгопош1ёае), составляющим более 90% общей численности сообществ макрозообентоса.
Цель настоящих исследований заключалась в оценке состояния сообществ макрозообентоса глубоководных участков Петрозаводской губы Онежского оз. Для этого решались следующие задачи: разработка индекса на основе структурных показателей макрозообентоса, выполнение зонирования дна Петрозаводской губы по величине нового индекса, анализ пространственной динамики физико-химических показателей донных отложений (ДО) Петрозаводской губы и оценка их связи с гидробиологическими показателями.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Петрозаводская губа Онежского оз. вдается в сушу на 19 км (рис. 1). Площадь водной поверхности составляет 125 км2, средняя глубина — 18.2 м [9]. В центральной части глубины достигают 32 м. Петрозаводская губа характеризуется высокой проточностью, что связано с поступлением вод р. Шуи (среднемноголетний расход воды — 95 м3/с). В период открытой воды водообмен залива составляет всего 14—20 сут. В южной части губы располагаются крупная нефтебаза и городские очистные сооружения. Объем коммунально-бытовых сточных вод, поступающих в залив, составляет 49—52 млн м3/год, ливневого стока с территории города — 10 млн м3/год [14].
Пробы макрозообентоса (всего 107) отбирали в 2001—2007 гг. на 24 станциях, равномерно распределенных по акватории (рис. 1). Исследования проводили в летний период (июнь—август), в отдельные годы — и в сентябре. Пробы макрозообентоса отбирали на глубинах 6—32 м дночерпа-телем Экмана—Берджи (площадь захвата 225 см2) и обрабатывали по стандартным методикам [10]. Отбор проб илов (количество 95) на химический анализ проводился поршневой трубкой оригинальной конструкции [16]. В верхнем слое ДО (0— 2 см) определяли окислительно-восстановительный потенциал (ЕЙ), содержание нефтепродуктов, С, Мп, Fe. Анализы выполняли по методикам Е.В. Аринушкиной [3].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На дне Петрозаводской губы распределение макрозообентоса оказалось неравномерным (табл. 1). В центральном глубоководном районе (район 1) средняя численность бентоса была минимальной, в то время как биомасса — максимальной (табл. 1), что связано с доминированием реликто-
Рис. 1. Карта-схема расположения станций отбора проб макрозообентоса в Петрозаводской губе Онежского оз. 1, 2и 3 — станции, соответствующие классам проб 1, 2 и 3, выделенным по значениям амфиподно-олигохетного индекса.
вых ракообразных (табл. 2). По общим показателям развития и соотношению основных групп бентоса ближе всех к центральному району — станции отбора проб у северного берега (район 2), не испытывающего антропогенного воздействия.
В сравнении с центральным районом область водозабора (район 3) характеризуется близкими показателями численности, пониженной биомассой и резко сниженной долей амфипод. Однако здесь возрастает доля хирономид, видовой состав которых указывает на накопление взвесей, богатых органическим веществом (ОВ). Наблюдаемые изменения связаны с влиянием вод р. Шуи, которые распределяются вблизи западного берега залива.
Городское прибрежье Петрозаводской губы (районы 4, 5) характеризуется наибольшими показателями численности олигохет, в то время как численность амфипод здесь заметно ниже (табл. 1, 2). Наиболее неблагоприятная ситуация сложилась в зоне расположения нефтебазы (район 6) и поступления коммунально-бытовых сточных вод г. Петрозаводска (район 7).
По сравнению с наиболее чистым центральным районом Онежского оз., еще сохраняющим свой олиготрофный статус, вся Петрозаводская губа характеризуется в десятки раз более высокими показателями развития бентоса. Так, в Центральном Онего (глубины 37—85 м) средние пока-
Таблица 1. Численность, тыс. экз/м2 (числитель), и биомасса, г/м2 (знаменатель), основных групп макрозообенто-са в глубоководных районах Петрозаводской губы в 2001—2007 гг. (здесь и в табл. 2: A — Amphipoda; O — Oligocha-eta; C — Chironomidae; районы исследования: 1 — центр залива, 2 — северо-западный берег, 3 — водозабор, 4 — место впадения р. Шуи, 5 — место впадения р. Лососинки, 6 — нефтебаза, 7 — место поступления коммунальных сточных вод; здесь и в табл. 5: M — среднее значение, min — минимальное, max — максимальное)
Район исследования (верхняя строка); глубина (нижняя строка), м
Численность/биомасса 1 2 3 4 5 6 7
25-32 18-21 14-18 18-19 16-21 6-21 6-14
Общие M 4.78/13.6 5.57/9.4 3.51/3.4 8.74/8.1 6.19/8.2 10.20/6.3 18.39/6.2
min 1.64/4.9 2.04/2.3 0.36/1.11 4.47/4.7 3.67/2.6 0.38/0.3 1.69/0.4
max 8.67/33.5 14.1/17.0 9.80/6.8 17.4/12.6 10.2/15.1 43.04/17.5 69.49/16.5
AM 2.48/10.4 2.90/7.7 0.45/0.5 0.24/1.1 0.08/0.5 0.10/0.6 0
min 0.49/2.3 0.42/0.7 0 0.09/0.01 0.02/0.01 0 -
max 7.09/31.8 11.09/14.3 3.67/3.2 0.60/2.9 0.18/1.6 0.53/3.8 -
OM 2.02/3.2 2.03/1.3 1.13/0.7 5.95/3.6 4.69/6.4 9.37/4.9 17.75/5.5
min 0.44/1.2 1.16/0.5 0.13/0.1 1.96/1.6 1.58/1.3 0.20/0.2 1.47/0.3
max 4.49/8.9 3.00/2.3 2.49/1.9 14.11/6.5 8.84/13.6 41.09/15.8 68.71/16.4
CM 0.27/0.2 0.62/0.4 1.73/2.1 1.93/2.8 1.24/1.1 0.36/0.3 0.46/0.5
min 0 0.33/0.2 0.22/0.8 1.04/1.7 0.71/0.6 0.02/0.01 0.04/0.01
max 1.56/0.9 1.31/0.8 2.89/4.5 2.80/4.2 2.02/1.3 1.51/1.3 2.18/1.6
Таблица 2. Доли основных групп макрозообентоса, %, в общих численности и биомассе в глубоководных районах Петрозаводской губы в 2001—2007 гг.
Показатель Группа Район исследования
1 2 3 4 5 6 7
Численность A 52 52 13 3 1 1 0
O 42 36 32 68 76 92 97
C 6 11 49 22 20 4 3
Биомасса A 76 82 13 13 7 9 0
O 23 14 21 45 78 77 90
C 2 5 62 35 13 5 8
затели общей численности в 2001—2007 гг. составляли 0.93 тыс. экз/м2, биомассы — 2.06 г/м2. Доля амфипод в общей численности и биомассе бентоса чистых районов озера варьирует в пределах 47— 52, олигохет — 33—46, хирономид — 7—15%. Таким образом, по показателям развития бентоса Петрозаводская губа относится к мезотрофным водоемам. Глубоководная часть Петрозаводской губы и северный берег еще сохраняют соотношение основных групп, близкое к естественному для озера, в то время как на большей части дна залива структура бентического сообщества существенно нарушена.
В целях зонирования дна Петрозаводской губы пробы макрозообентоса были классифицированы
методом главных компонент [6]. В предварительных исследованиях установлено, что показатели численности амфипод, олигохет и хирономид распределяются по логнормальному закону. По результатам преобразований (вычисления корня степени 0.5 и ло
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.