Экологический мониторинг различных вариантов рыбохозяйственной деятельности применительно к экосистемам малых водоемов. Комплексная оценка состояния зоопланктона малых озер, активно эксплуатируемых в рыбохозяйственной отрасли Курганской области.
Аннотация к работе
В связи с усиливающимся антропогенным воздействием на экосистемы малых водоемов, обладающих достаточно нестабильным равновесием между отдельными компонентами биоценозов, легко нарушаемым при регулируемом хозяйственном воздействии на них, особое значение приобретает мониторинг различных вариантов рыбохозяйственной деятельности применительно к подобным экосистемам. Любая водная экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, имеет сложную систему подвижных биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Влияние антропогенных факторов, и в частности, загрязнения, прежде всего отражается на видовом составе водных сообществ и соотношении численности формирующих их видов. Оценка степени загрязнения водоема по составу гидробионтов позволяет быстро установить его санитарное состояние, определить степень и характер загрязнения и пути его распространения в водоеме, а также дать количественную характеристику протекания процессов естественного самоочищения.Исследованные нами озера Щучье (51,2 км2), Большое Бутырино (8,3 км2) и Алакуль (14,9 км2) возникли в западинах, образованных ветровой и водной эрозией, выщелачиванием грунтов подземными водами с последующим оседанием и уплотнением их. В целом водоем можно охарактеризовать как бета-мезосапробный, что соответствует эвтрофному уровню природной трофии. В предыдущие годы в водоеме превышалось значение ПДК для рыбохозяйственных водоемов по аммонию солевому, нитритам, РН, что обусловлено естественными условиями формирования ионного состава воды в лесостепной и степной ландшафтных зонах умеренного пояса. Класс сапробности по различным показателям качества воды в водоеме в отдельные годы изменялся от ксеносапробного до полисапробного. Общая численность гидробионтов в озере Щучье измерялась по станциям от 37,1 до 146 тыс. экз/м3 (при средней по водоему 107,5 тыс. экз/ м3), биомасса зоопланктона составила от 0,9 до 2,04 г/ м3 (при средней по водоему 1,55 г/м3).Это обусловлено сходством химического состава вод исследуемых озер. Все исследуемые озера можно отнести к бета-мезосапробным экосистемам, что соответствует 3-му классу качества вод как умеренно загрязненных.
Вывод
Курганская область расположена к востоку от Урала, в юго-западной части Западно-Сибирской равнины. Территория области представляет собой плоскую равнину с небольшими западинами и увалами. Абсолютные отметки высот не превышают 120-200 м над уровнем моря. Регион отличается резко-континентальным климатом, характеризующимся жарким летом и холодной продолжительной зимой. Температурный режим неустойчив: в январе температура воздуха может повышаться до 3.40С, а летом (июнь-июль) понижаться до 0.50С. Минимальные зимние температуры достигают - 45. - 480С, максимальные летние до 39.400С. Величина среднегодовых осадков не превышает 350-400 мм. Устойчивый снежный покров устанавливается в первой половине октября и сходит в начале апреля. Глубина промерзания почвы 120-180 см.
Исследованные нами озера Щучье (51,2 км2), Большое Бутырино (8,3 км2) и Алакуль (14,9 км2) возникли в западинах, образованных ветровой и водной эрозией, выщелачиванием грунтов подземными водами с последующим оседанием и уплотнением их. Это типичные мелководные озера (глубины не превышают 4,5 м) с заиленным дном и сильно заросшими тростником Phragmites australis берегами. В последние годы происходит обмеление озер в связи с цикличностью климатических изменений, что является дополнительным фактором, уменьшающим стабильность экосистем малых озер. В подледный период газовый режим напряженный, однако дефицит кислорода в воде исследованных водоемов отмечен и в течение вегетационного сезона.
Вода в оз.Б. Бутырино солоноватая. В течение вегетационного сезона по величине РН может меняться от нормальной до подщелочной. Класс сапробности в отдельные годы по различным показателям изменялся от олигосапробного до полисапробного. В целом водоем можно охарактеризовать как бета-мезосапробный, что соответствует эвтрофному уровню природной трофии.
Трофический статус водоема почти не изменился. Уровень содержания минерального фосфора на протяжении всего периода наблюдений оставался практически постоянным. Результаты исследований свидетельствуют о том, что основным лимитирующим фактором процессов эвтро - фирования в озере Б. Бутырино в настоящее время выступает концентрация такого биогена, как фосфор.
Озеро Щучье - мелководный, периодически заморный водоем, расположенный в зоне недостаточного увлажнения. Питание его осуществляется за счет атмосферных осадков и поверхностного стока. Озеро подвержено значительным колебаниям уровня воды. Вода в нем солоноватая, очень жесткая. Из всех исследованных в этом районе озер Щучье наиболее минерализованное. По значению РН вода обладает нейтральной реакцией, причем к концу летнего сезона наблюдался значительный сдвиг в сторону повышения щелочности. зоопланктон экологический мониторинг рыбохозяйственный
В предыдущие годы в водоеме превышалось значение ПДК для рыбохозяйственных водоемов по аммонию солевому, нитритам, РН, что обусловлено естественными условиями формирования ионного состава воды в лесостепной и степной ландшафтных зонах умеренного пояса. Концентрация хлоридов, ионов магния, натрия и калия многократно превышала ПДК и была характерной для водоемов данной зоны. Класс сапробности по различным показателям качества воды в водоеме в отдельные годы изменялся от ксеносапробного до полисапробного. В целом водоем можно охарактеризовать как бета-мезосапробный, что соответствует мезотрофно-эвтрофному уровню природной трофии. Высокие значения перманганатной окисляемости (> 10,0 мг/дм 3) указывают на загрязнение озера легкоокисляемым органическим веществом.
Вода озера Алакуль жесткая, по соотношению преобладающих ионов хлоридного класса натриевой группы. Класс сапробности по различным показателям в отдельные годы изменялся от ксеносапробного до альфа-мезосапробного. В целом за исследуемый период водоем можно охарактеризовать как бета-альфа-мезосапробный, что соответствует эвтрофному уровню природной трофии с чертами гипертрофии. На протяжении исследований в озере Алакуль зафиксировано превышение ПДК для рыбохозяйственных водоемов, как и в других водоемах региона, по ионам аммония, а также по РН. Значительное превышение ПДК по хлоридам, магнию, натрию и калию характерно для водоемов этой зональной группы.
Полученные результаты сопоставимы с данными предыдущих лет исследований. Гидрохимический тип воды исследованных водоемов не менялся, динамика содержания основных анионов и катионов имела типичный характер для водоемов этой зоны. Однако следует отметить, что биогенных элементов в озерах вполне хватает для интенсивного развития фитопланктона и фитобентоса. При определенных гидрометеорологических условиях это может вызвать "цветение" водоема и, как следствие, развитие заморных ситуаций как в летнее, так и в зимнее время.
Общая численность гидробионтов в озере Щучье измерялась по станциям от 37,1 до 146 тыс. экз/м3 (при средней по водоему 107,5 тыс. экз/ м3), биомасса зоопланктона составила от 0,9 до 2,04 г/ м3 (при средней по водоему 1,55 г/м3). В среднем по водоему численность зоопланктона составила 54,7 тыс. экз/м3, биомасса 1,4 г/м3.
Таблица 1. Зоопланктон озера Щучье (сентябрь 2007 г.), экз/м3 мг/м3 и коэффициент значимости (вр) видов и групп
Доминанты Ст.1, берег Ст.2 Ст.3 Ст.4 Ст.5, берег Среднее Коэффициент значимости, вр
Веслоногие ракообразные составляли 22,58 % в общей биомассе зоопланктона, ветвистоусые ракообразные - 69,2, коловратки - 8,24. Таким образом, зоопланктон на данный период носил преимущественно кладоцерный характер [2].
Общая численность гидробионтов измерялась по станциям от 38,9 до 82,7 тыс. экз/м 3 (при средней по водоему 61,1 тыс. экз/м 3), биомасса зоопланктона составила от 1,1 до 2,6 г/м 3 (при средней по водоему 1,86 г/м 3).
В начале сентября 2007 г. при температуре воды 16ОС в зоопланктоне озера Щучье отмечено 8 видов: Copepoda - 3, Cladocera - 3, Rotatoria - 2 (табл.1). Доминировали ветвистоусые ракообразные - Daphnia longispina (вр 36,7) и Ceriodaphnia reticulata (вр 49,6), на третьем месте по значимости были диаптомиды (Arctodiaptomus bacillifer) с вр 26,9, а также Mesocyclops leuckarti с вр 11,5.
Средняя численность зоопланктона озера Щучье в период с 2005 г. по 2009 г. возросла с 8,3 до 54 тыс. экз /м 3, при этом индекс сапробности снизился с 1,5 до 1,304. Увеличилась численность организмов-доминантов, таких как Daphnia lonqispina. Возможно, имеется обратная связь между увеличением численности и уменьшением индекса сапробности по результатам анализа проб из озер Алакуль и Большое Бутырино.
Средняя численность зоопланктона озера Алакуль в 2005 г. составляла 29,2 тыс. экз/м 3 при индексе сапробности 1,69. В 2009 г. средняя численность зоопланктона составила 61140 экз/м 3, а индекс сапробности 1,47. При этом значительное увеличение наблюдалось у видов-доминантов, как и в случае с зоопланктоном озера Щучье (табл.2).
Примерно похожие показатели и по озеру Большое Бутырино (табл.3). Средняя численность зоопланктона в период с 2005 г. по 2009 г. увеличилась на 40 тыс. экз/м 3, индекс сапробности изменился с 1,83 на 1,47. Можно сделать вывод, что изменение численности доминантов косвенно влияет на изменение индекса сапробности.
Рыбохозяйственное воздействие может изменить трофические условия в водоемах, что приводит к реорганизации трофической структуры сообщества, которая служит чутким индикатором этого воздействия [3]. При этом обычно трофическая структура бентоса упрощается, биоценозы заменяются на более простые, но играющие большую роль в самоочищении водоема, уменьшается доля животных с фильтрационным типом питания и увеличивается доля хищного планктона [4]. При органическом удобрении озер возрастает доля животных со специализированным типом питания, увеличивается доля фитофагов, уменьшается доля хищников [5]. С помощью биоиндикации создается возможность выявления уже состоявшегося или происходящего загрязнения окружающей среды по функциональным характеристикам особей и экологическим характеристикам сообществ организмов. Постепенные же изменения видового состава формируются в результате длительного воздействия на водоем, и явными они становятся в случае далеко идущих изменений. Таким образом, видовой состав гидробионтов хозяйственно используемого водоема служит итоговой характеристикой токсикологических свойств водной среды за некоторый промежуток времени и не дает ее оценки на конкретный момент исследования.Исследуемые озера сходны по гидрохимическому составу и типу питания.
Зоопланктон исследуемых озер достаточно единообразен. Это обусловлено сходством химического состава вод исследуемых озер. Этим же обусловлено сходство по видам-доминантам в зоопланктонном сообществе.
Все исследуемые озера можно отнести к бета-мезосапробным экосистемам, что соответствует 3-му классу качества вод как умеренно загрязненных.
Индекс сапробности исследуемых озер за период с 2005 по 2009 г. значительно не менялся.
Список литературы
1. Макрушин А.В. Биологический анализ качества вод. - Л.: ЗИН, 1974. - 60 с.
2. Баканов А.И. Способ ранжирования гидробиологических данных в зависимости от экологической обстановки в водоеме // Биол. внутр. вод. - 1997. - № 1. - С.53-58.
3. Методы биоиндикации и биотестирования природных вод. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - Вып.2. - 277 с.
4. Алимов А.Ф., Финогенова Н.П. Количественная оценка роли сообщества донных животных в процессах самоочищения пресноводных водоемов // Гидробиологические основы самоочищения вод. - Л.: ЗИН, 1976. - С.5-14. Левич А.П. Структура экологических сообществ. - М.: МГУ, 1980. - 181 с.