Гидробиологические исследования

Введение

Высшие водные растения являются неотъемлемой частью и имеют огромное значение в функционировании водных экосистем (макрофиты – надводные и подводные растения сравнительно больших размеров, крупные многоклетчатые водоросли) [1, 2]. Макрофиты играют как положительную, так и отрицательную роль в формировании качества воды. Их обильное развитие снижает скорость течения реки, что приводит к заилению и заболачиванию [1], увеличению продуктивности фитопланктона и эвтрофикация водоема. Разлагаясь в осенне-зимний период, макрофиты служат источником дополнительного загрязнения реки. Массовое зарастание водоемов макрофитами, «цветение» воды цианопрокариотами, «зеленые приливы» нитчатых водорослей снижают рекреационные свойства водных объектов и создает проблемы для судоходства.

Интенсивное «цветение» воды и массовое развитие макрофитов наблюдается в р. Енисей в черте г. Красноярска, где русло имеет сложную гидроморфологию, изобилует островами, протоками и заводями. Погруженные макрофиты составляют основу водной растительности среднего участка р. Енисей от плотины Красноярской ГЭС до устья р. Ангары [2]. Снижение проточности и многогранная антропогенная нагрузка от деятельности промышленного мегаполиса создают благоприятные условия для эвтрофирования, зарастаемости и увеличения продуктивности реки.

После строительства Красноярской ГЭС поток биогенов увеличился более чем в 2 раза [4], что стимулировало развитие фитопланктона, фитоперифитона и зообентоса [5]. В городе наблюдается острая нехватка мест пляжного отдыха, в связи с чем региональные власти, предпринимают меры по ликвидации данной проблемы. После разностороннего исследования [3] выполнены работы по очистке Абаканской протоки, расположенной в центре г. Красноярска и имеющей рекреационное значение. Цель данной работы – исследование сообществ макрозообентоса и фитопланктона, экотопически связанных с высшей водной растительностью в р. Енисей в черте г. Красноярска.

1. Материалы и методы исследования

Материалом для настоящего исследования послужили результаты полевых наблюдений, выполненных в июле-сентябре 2022 г. на трёх станциях (ст.) в р. Енисей в черте г. Красноярска (от верховья к низовью):
      ст. 1 – протока Удачная,
      ст. 2 – основное русло р. Енисей в районе Успенского монастыря,
      ст. 3 – протока Татышева.

Станция 2 характеризуется отсутствием макрофитов, поэтому она выбрана в качестве фоновой. Всего в ходе четырёх биосъёмок собрано и обработано 12 проб фитопланктона и 36 проб зообентоса. Процедура сбора и обработки гидробиологического материала соответствовала общепринятым унифицированным методикам [6]. Зообентос собирали круговым скребком Дулькейта (площадь захвата 1/8 м2) на глубине до 0,5 м. Индекс видового разнообразия Шеннона (Н) рассчитывали по биомассе водорослей и численности донных беспозвоночных. Для оценки качества воды использовали комплексный подход, включающий анализ нескольких биоиндикационных показателей, рекомендованных российским нормативным документом [7]: индекс сапробности (S) по Пантле и Букку в модификации Сладачека, биотический индекс Вудивисса (TBI), олигохетный индекс Гуднайта (G).

2. Результаты исследования

2.1. Фитопланктон

За период наблюдений в составе фитопланктона р. Енисей выявлен 61 вид, разновидность и форма водорослей из 8 отделов, 13 классов, 24 порядков, 33 семейств, 45 родов. Наибольшим богатством отличался отдел Bacillariophyta – 38 видов, на втором месте отдел Chlorophyta – 11 видов, далее следуют представители отдела Cyanobacteria – 4 вида. В видовом составе водорослей преобладали виды-космополиты, по местообитанию – планкто-бентосные формы. Наименьшее количество видов n (29) зафиксировано в основном русле реки (ст. 2); наименьший индекс видового разнообразия Шеннона H отмечался в протоке на ст. 1 (табл. 1).

Таблица 1. Показатели сообществ фитопланктона (перед чертой) и зообентоса (после черты) в р. Енисей.

№ станции n H S TBI G
ст. 1 40 / 26   2,1 / 1,8   1,7 / 2,4   4,0  23 
ст. 2 29 / 28   3,1 / 2,3   1,6 / 2,4   4,6  17 
ст. 3 46 / 30   3,3 / 2,3   1,7 / 2,7   4,1  53 

Основной фон фитопланктона составляли диатомовые водоросли, помимо них сообщества формировали синезеленые и зеленые водоросли, роль которых особенно значима в протоке на ст. 1.

 

Рисунок 1. Структурообразующие таксоны фитопланктона р. Енисей.

Доминирующие комплексы существенно варьировали как в пространственном, так и во временном аспектах. В протоке на ст. 1 основу численности в различные периоды исследования составляли Koliella longiseta (Vischer) Hindák, Ulothrix zonata (Web. Et Mohr) Kutz., Aphanizomenon flos-aquae Ralfs ex Bornet & Flahault, Anabaena sp.; биомассу формировали U. zonata, Cryptomonas erosa Ehrenberg, Tribonema minus (Wille) Hazen. В протоке на ст. 3 количественное превосходство имели Lindavia radiosa (Grunow) De Toni & Forti, Cryptomonas marssonii Skuja, C. erosa, Phormidium sp.; в биомассе доминировали Gyrosigma acuminatum (Kützing) Rabenhorst, C. erosa, Navicula radiosa Kützing, L. radiosa, Didymosphenia geminata (Lyngbye) Mart.Schmidt. В открытом русле Енисея на ст. 2 доминирующий комплекс численно представляли L. radiosa, Phormidium sp., Oscillatoria limosa C.Agardh ex Gomont; биомассу обусловили C. erosa, L.radiosa, D. geminata, G.acuminatum, N. radiosa.

Наибольшая плотность фитопланктона выявлена на ст. 1 (рис. 1) за счет массового развития зеленой водоросли U. zonata, а присутствие цианобактерий обусловило слабое «цветение» воды. Согласно значению индекса сапробности по фитопланктону (табл. 1) качество воды в Енисее соответствует II классу категории «слабо загрязнённая».  

2.2. Зообентос

Донные сообщества по типу преобладающего грунта характеризуются как пелофильные в протоке на ст. 1, пелолитореофильные в протоке на ст. 3 и псаммолитореофильные в основном русле реки на ст. 2. В зообентосе выявлено 52 вида и таксона более высокого ранга, широко распространенных в Палеарктике и Голарктике. Наибольшее количество видов (25) относится к хирономидам. Количество видов между станциями существенно не различалось, тогда как наименьшее значение индекса Шеннона зафиксировано на в протоке на ст. 1 (табл. 1).

Доминирующие комплексы в зообентосе представлены в основном амфиподами байкальского происхождения, хирономидами и олигохетами (рис. 2), что соответствует более ранним исследованиям [5]. При этом наибольшая плотность олигохет выявлена в обоих протоках, а хирономид – в протоке на ст. 1. Олигохеты в протоках представлены видами Tubifex tubifex (O.F.Muller, 1773), Limnodrilus hoffmeisteri (Claparede, 1862), Lumbriculus variegatus (O.F.Muller, 1773), Stylodrilus heringianus (Claparede, 1862). Амфиподы Gmelinoides fasciatus (Stebbing, 1899) в массе обитали в протоках, тогда как в основном русле доминировали Philolimnogammarus viridis (Dybowsky, 1874) и Ph. cyaneus (Dybowsky, 1874). Среди хирономид на ст. 1 приоритет в развитии получили Chironomus sp. и Sergentia гр. coracina, а в основном русле на ст. 2 – Diamesa baicalensis (Tshernovskij, 1949) и Pagastia orientalis (Tshernovskyi, 1949).

 

Рисунок 2. Структурообразующие таксоны зообентоса р. Енисей.

 

Наибольшая плотность зообентоса выявлена в протоке на ст. 1, тогда как основное русло реки характеризовалось наименьшей численностью, но достаточно высокой биомассой за счет крупных амфипод (рис. 2).

Качество воды, оцененное по состоянию сообществ зообентоса, ухудшалось в протоках. Обилие олигохет-тубифицид в протоке на ст. 3 указывает на органическое загрязнение и характеризует воду как «загрязнённая» III класса качества согласно индексам сапробности, Гуднайта и Вудивисса (табл.1). На станциях 1 и 2 по индексу Гуднайта вода соответствует I классу качества «условно чистая», по индексу сапробности – II классу качества «слабо загрязненная». Индекс Вудивисса оценивал воду на ст. 2 как «слабо загрязненная» II класса качества, на ст. 1 – «загрязнённая» III класса.

Заключение

В протоках р. Енисей в черте г. Красноярска в условиях снижения скоростного режима, заиливания грунтов и распространения высшей водной растительности наблюдалась смена структурообразующих комплексов фитопланктона и зообентоса по сравнению с основным руслом реки. В протоке на ст. 1 в фитопланктоне увеличилась роль зеленых и синезеленых водорослей. В зообентосе в обоих протоках наблюдалось массовое развитие олигохет, а в протоке на ст. 1 – еще и хирономид. Качество воды по фитопланктону соответствует II классу категории «слабо загрязнённая». По зообентосу качество воды в протоках оценивается как «загрязнённая» III класса, в основном русле – «слабо загрязненная» II класса.

Работа выполнена при финансовой поддержке грантового конкурса экологических проектов Эн+.

Список источников информации

  1. Капитонова, О. А., Каргапольцева, И. А., Мельников, Д. Г. (2011). Особенности формирования растительного покрова и пространственная структура макрозообентоса в условиях нарушения гидрологического режима водоема (на примере Березовского залива Воткинского пруда) // Известия Самарского научного центра РАН. Т. 13, № 1. С. 167-173.
  2. Зотина, Т. А. (2014). Фитомасса и видовое разнообразие макрофитной растительности в среднем течении р. Енисей // Журнал Сибирского Федерального университета. Биология. Т. 7, № 1. С. 73-86.
  3. Е.С. Кравчук, Е. С., Дубовская, О. П., Шулепина и др. (2021). Влияние антропогенных факторов на экосистему протоки р. Енисей в черте города Красноярска // Журнал Сибирского Федерального университета. Биология. Т. 14, № 2. С. 208-237. DOI: http:/dx.doi.org/10.17516/1997-1389-0331.
  4. Сороковикова, Л. М, Башенхаева, Н. В. (2000). Евтрофирование и качество воды Енисея // Водные ресурсы. Т. 27, № 4. С. 498-503.
  5. Андрианова, А. В. (2013). Динамика развития енисейского зообентоса в нижнем бъефе Красноярской ГЭС // Вестник Томского государственного университета. Биология. № 1 (21). С. 74-88.
  6. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. СПб.: Гидрометеоиздат. 1992. 318 с.
  7. РД 52.24.309-2016. Руководящий документ. «Организация и проведение режимных наблюдений за состоянием и загрязнением поверхностных вод суши" (утв. Росгидрометом 8.12.2016). 2016. 104 с.