ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2008, том 35, № 4, с. 490-504
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
УДК 561.26(577.472+551.493);574.5;504.4
РЕКОНСТРУКЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА И СОПРЯЖЕННЫХ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПО ДИАТОМОВЫМ КОМПЛЕКСАМ ИЗ ОЗЕРА ГЛУБОКОГО1
© 2008 г. Л. В. Разумовский*, М. А. Гололобова**
*Институт водных проблем Российской академии наук 199333 Москва, ул. Губкина, 3 **Московский государственный университет 119991 Москва ГСП-1, Ленинские горы Поступила в редакцию 13.06.2007 г.
Проведен анализ диатомовых комплексов из верхнеголоценовых осадков оз. Глубокого (Московская обл.). Впервые при изучении озерных отложений на территории Подмосковья применена единая методика реконструкции по трем важнейшим гидрологическим характеристикам: температуре, катионо-анионному балансу, концентрации биогенных веществ. Изучен видовой состав диатомовых комплексов с учетом биоиндикационной значимости каждого вида по вышеперечисленным параметрам гидросреды. Применен метод графического сопоставления структуры диатомовых комплексов, разработанный одним из авторов. Выделена определенная цикличность температурного режима озера за последние столетия его существования. Отмечена сопряженность в динамике изменчивости всех анализируемых параметров в эпоху неоседиментогенеза.
На территории Европейской части России озера являются одним из важнейших звеньев гидрографической сети. В отличие от проточных водоемов, это гидроструктуры замедленного стока, в которых аккумулируются осадки различного состава и генезиса.
По происхождению первичный осадочный материал можно разделить на три основные группы: осадки, сформировавшиеся непосредственно в озерной толще воды; терригенный материал, поступивший с сопредельных водосборных территорий; осадочный материал, привнесенный из атмосферы. Створки диатомовых водорослей - постоянный компонент осадочного материала, поступающего на дно озерного бассейна. Диатомовые водоросли -микроскопические одноклеточные организмы, которые входят в большинство озерных экосистем, как их неотъемлемая часть и важнейшая составляющая. Они имеют широкое географическое распространение, обитают во всех основных экологических пространствах водных экосистем. Это одна из приоритетных биоиндикационных групп, так как качественный и количественный состав диатомовых водорослей тесно связан с химическим составом воды. Комплексные палеолимно-логические исследования с привлечением диатомового анализа позволяют получить наиболее достоверную картину эволюции озерных экосистем и оценить направленность изменения качественных
1 Исследования выполнены при финансовой поддержке
международной научно-исследовательской программы "ЕШОЫМРЛСТ".
характеристик озерных вод в эпоху неоседиментогенеза (за несколько последних столетий).
Малые озера, имеющие площадь водного зеркала <1 км2, обладают рядом дополнительных преимуществ при реконструкции палеоклиматических условий. Для многих из них характерна простота очертаний (округлое или эллипсоидное), отсутствие сложно-дифференцированного рельефа дна, замедленный сток или абсолютная непроточность.
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОЗЕРА И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Оз. Глубокое расположено в юго-западной части Подмосковья, в Рузском районе Московской обл. Его географические координаты: 55° 45' с.ш. и 36° 31' в.д. (рис. 1). Рельеф этой части Подмосковья представлен плоско-холмистой возвышенностью. Эта единая морфоструктура ограничена долинами рек Москвы, Рузы, Большой Истры и Озер-ны. В центре возвышенности расположена Глубоко-Истринская ложбина, вытянутая в меридиональном направлении. Оз. Глубокое находится в средней части этой сильно заболоченной структуры рельефа. Вся территория образована отложениями ледникового генезиса мощностью 35-85 м [19].
С точки зрения географического районирования, эта территория относится к северной части подзоны смешанных, елово-широколиственных лесов. Коренные породы деревьев представлены елью и дубом. Степень залесенности обрамляющих озеро территорий составляет 80%.
Рис. 1. Карта-схема района исследования. Черный ромб - расположение озера на карте Европейской части России; арабские цифры - изобаты глубин в оз. Глубоком; черные кружки и их нумерация - расположение отобранных колонок ДО в оз. Глубоком; черные прямоугольники - местоположение и строения биостанции.
Озеро имеет следующие морфометрические параметры: длину 1200, ширину 850, среднюю глубину 9.3, максимальную глубину 33 м, площадь зеркала 0.59 км2 (<1 км2, что позволяет отнести его к категории малых озер).
Вероятно, озеро имеет гляцио-карстовое происхождение. Об этом свидетельствуют очертания и рельеф озерной котловины, однако прямых доказательств не имеется. Акватория озера состоит из двух частей (рис. 1). Основная часть акватории имеет округлые очертания с максимальными глубинами в ее центре (основной плес). Профиль котловины озера имеет форму конусовидной воронки с развернутыми краями. С севера к озеру примыкает залив, максимальная глубина которого составляет 5 м.
Оз. Глубокое - модельный мезотрофный водоем, на берегу которого расположена старейшая в
России биологическая станция (основана в 1891 г. Н.Ю. Зографом). Это одно из наиболее изученных озер в Европе, что существенно облегчает любые палеоэкологические и палеогеографические исследования, так как имеется обширная и разносторонняя база данных для сопоставления.
Для оз. Глубокого составлен подробный систематический список современных диатомовых водорослей, детально изучены планктонные и перифи-тонные комплексы, сезонная динамика их изменчивости [4, 15]. Вместе с тем, диатомовые комплексы из донных отложений (ДО) озера не изучались. В немалой степени это связано с большими глубинами в центральной части озера и трудоемкостью отбора колонок ДО.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
Цель исследований - разработать новый методологический подход при анализе первичной базы данных (определенное множество идентифицированных таксонов и их количественные соотношения, т.е. комплекс диатомовых водорослей, а так же иные количественные характеристики, полученные при помощи других методов анализа).
Для осуществления этой цели необходимо решить ряд задач
унифицировать имеющиеся методы реконструкции параметров гидросреды с целью оптимизации сопоставления полученных результатов;
проанализировать динамику изменения во времени каждого из рассчитанных параметров и выявить (если она имеется) степень их взаимозависимости;
сравнить результаты метода графического сопоставления с результатами реконструкции параметров гидросреды для наиболее достоверной интерпретации циклических изменений природно-климатических обстановок в новейшее время;
проанализировать полученную информацию (если необходимо) при помощи методов математической статистики.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Структуру и объем первичного материала составили четыре колонки ДО, длиной от 95 до 120 см. Колонки ДО были отобраны 31 июля и 1 августа 2003 г. ударной колонкой (ГОИН-1.5), с лодки, в центральной части озера. Колонка длиной 120 см была отобрана с глубины 29, а остальные три - с глубины 30 м. Следует отметить, что отбор колонок предварялся промером глубин, а сам отбор проводился при фиксированном положении лодки (рис. 1).
Отобранные колонки представляют собой серо-оливковый ил глинистой консистенции с примесью песчаной фракции. Верхние 10-12 см отобранных колонок заметно обводнены и имеют полужидкую консистенцию. Начиная с глубины в 30-40 см, осадки приобретают более плотную консистенцию из-за уменьшения их влажности. В нижней половине ДО отмечены участки тональной слоистости, которая не имеет видимой регулярности. Колонки ДО были разрезаны с интервалом в 1 см, за исключением их верхней части, где отбор проводился с интервалом в 1.5 см. Полученные пробы были помещены в пластиковые бюксы. Одна из колонок (№ 3), длиной 106 см, была проанализирована на содержание диатомовых комплексов (104 пробы). Обработка проб для проведения диатомового анализа, изготовление и просмотр постоянных препаратов осуществлялись по стандартным методикам [5-7].
Всего в пробах из озерных осадков было идентифицировано 134 таксона видового и внутривидо-
вого рангов (далее - таксонов). Расчет индекса са-пробности 5 проводился методом Пантле и Букка в модификации Сладечека [21]. Данный метод учитывает относительную частоту встречаемости гидробионтов к и их индикаторную значимость 5. Значение 5 определяется для каждого вида по спискам сапробных организмов, приведенным в приложении к [16], и в более поздних сводках [1-3, 16]
5
= X s Х к = •
где 5, - индивидуальное численное значение для каждого таксона-индикатора, а к указывает на индикаторную значимость, рассчитанную по ше-стиступенчатой шкале [14].
При расчете рН и х, озерных вод был применен аналогичный метод, что и при расчете численных значений 5
pH =
XPh х k
X k ;
х° =
X tj Х k Xk ,
где phi и xt - индивидуальное численное значение для каждого таксона-индикатора.
Математическая обработка полученных результатов проводилась методом парной корреляции на основе стандартного пакета программ Mi -crosoft Excel 2003.
Исходной информационной базой данных для расчета численных значений параметров гидросреды (рН и х, °C,) послужили коллективные монографии, содержащие обобщающие сводки данных по индикационной приуроченности современных диатомовых водорослей [1-3].
По отношению к рН в водоеме все таксоны диатомовых водорослей разделяются на пять категорий или групп [5, 9]
ацидобионты - оптимальное развитие при рН < 5.6;
ацидофилы - широкое (диффузное) распространение при рН < 7.0;
индифференты (циркумнейтралы) - равномерное развитие при рН = 7.0;
алкалифилы - широкое (диффузное) распространение при рН выше >7.0;
алкалобионты - оптимальное развитие только при рН выше >7.0.
Для получения более точных результатов и привлечения наиболее широкого спектра таксонов при реконструкции уровня рН в озере для каждого таксона из этих категорий (групп) были предложены следующие расчетные операции
при наличии данных, представленных в виде численного интервала, рассчитывалось его среднее значение;
при отсутствии числ
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.