Биология внутренних вод

Летом 2015–2023 гг. в донных отложениях крупного руслового Саратовского водохранилища, выделяющегося в Волжском каскаде высокими значениями водообмена и скорости осадконакопления, изучали пигменты – показатели трофического состояния бентали. Структура грунтового комплекса характеризовалась превышением площадей крупнозернистых наносов над тонкодисперсными отложениями в 4.2 раза. Среднее содержание хлорофиллаа в сумме с феопигментами в верхнем 5-сантиметровом слое отложений водохранилища с учетом площадей разнотипных грунтов (12.4 ± 1.6 мкг/г сухого осадка) соответствовало олиготрофной категории. Наиболее часто отмечаемые значения концентраций пигментов изменялись в пределах олиготрофной и мезотрофной категорий. Концентрации органического вещества и пигментов в расчете на 1 г органического вещества донных отложений в водохранилище были минимальны для Волжского каскада.

В фитоперифитоне притоков р. Свирь с помощью сканирующей электронной микроскопии обнаружено 297 видов и разновидностей диатомовых водорослей из 74 родов, что позволило получить первые данные по видовому составу Bacillariophyta ряда притоков этого водотока (Янега, Усланка, Важинка, Ивина) и расширить таковой для Оять и Паша. Среди них 15 новых для флоры России и 59 форм определены только до родового ранга.Наибольшее видовое богатство зафиксировано в притоках Янега (118) и Ивина (148), а максимальное таксономическое богатство наблюдали среди родовNitzschia(25),Navicula(26) и Sellaphora(34). В левобережных и правобережных притоках выявлено сходное число видов и разновидностей – 208 и 221 соответственно.

Изучены популяцииArtemiaLeach, 1819 (Crustacea:Anostraca) из семи гипергалинных озер Алтайского края, Россия: Большое Шкло, Большое Яровое, Кулундинское, Кучукское, Малиновое, Малое Шкло, Танатар III. ДНК-баркодинг этих популяций позволил выявить два вида артемии:A. parthenogeneticaBarigozzi, 1974 и A.sp. Приведены сведения о морфологических и биометрических характеристиках взрослых особей и особенностях среды их обитания. Большинство проанализированных морфологических признаков в изученных популяциях показали большую вариабельность, которая обусловлена, по-видимому, влиянием на них экологических факторов (в том числе минерализации воды). Выявлен морфометрический показатель (минимальная длина щетинок на фуркальных ветвях), по которым изученные популяции этих двух видов достоверно различаются.

Исследовано современное состояние комплекса полуводных млекопитающих поймы р. Вятка в условиях заповедного режима (в заповеднике “Нургуш” и его охранной зоне в Кировской обл.): видовой состав, динамика численности видов, их распределение по территории и средообразующая роль. Учеты проводили по общепринятым методикам на ~50% исследуемой территории. Показано, что в заповеднике “Нургуш” восстановлен и сохраняется полный комплекс типичных для европейской южной бореальной поймы полуводных млекопитающих (7 видов). Численность бобра достигла емкости местообитаний и слабо флуктуирует около ее величины. Достигнуто характерное для пойменных экосистем средообразующее воздействие бобра. Интродуцированная ондатра в последние 10 лет имеет крайне низкую численность и не играет заметной роли в экосистемах. Аборигенную европейскую норку полностью заменила интродуцированная американская, которая заняла экологическую нишу вытесненного вида. Выдра в условиях заповедного режима в период 2005–2024 гг. превратилась из редкого вида в обычный. Возможно, именно восстановление численности выдры стало лимитирующим фактором для ондатры. Выхухоль на исследуемой территории сохранилась с чрезвычайно низкой плотностью, вероятные запасы – ≤10 особей. Водяная кутора – стабильный компонент териокомплекса, но из-за низкой численности существенной средообразующей роли этот вид не играет. Водяная полевка в период наших исследований была немногочисленна, что не позволяет в полной мере оценить ее роль в экосистеме.

Представлены результаты изучения альгицидной активности сырца метаболитов МК17, выделенного из биомассы почвенной актинобактерииStreptomycesflavogriseusMK17, а также исследованы механизмы его стрессорного воздействия на цианобактерии. Метаболиты МК17 проявляют альгицидную активностью в отношении цианобактерий и зеленых водорослей, причем цианобактерии более чувствительны к их воздействию, чем зеленые водоросли. Выявлено, что под влиянием сырца метаболитов МК17 в среде происходит снижение концентраций микроцистинов, образуемых токсигеннымицианобактериямиMicrocystisaeruginosaи Planktothrixagardhii. Показано, что метаболиты МК17 вызывают повреждение функций фотосистемы цианобактерий. Повышенная генерация активных форм кислорода в клетках и, как результат, увеличение содержания малонового диальдегида, активация механизмов антиоксидантной защиты указывают на развитие окислительного стресса в клетках цианобактерий под воздействием метаболитов МК17.

Клоновая культура кокколитофоридыEmilianiahuxleyiбыла выделена из планктона Черного моря в феврале 2023 г. С помощью метода сканирующей электронной микроскопии проведена ее видовая идентификация. Установлено, что она относится к типу А. Выявлена оптимальная температура для развития данной культуры – 20°С. Температурный коэффициент (Q₁₀) для диапазона температур 5–15°С равен 3.36, для 10–20°С – 2.75. Исследовано влияние света на структурные и функциональные параметры этого вида. Удельная скорость роста достигала максимума (1.37 сут^-1) при интенсивности 157 мкЭ/(м²× с), затем снижалась в результате светового ингибирования. Относительное содержание хлорофиллаа в расчете на клетку и сухую массу уменьшалось в 3–5 раз по мере усиления света от 8.5 до 425 мкЭ/(м²× с). Перенос клетокE.huxleyi, имеющих максимальный внутриклеточный пул биогенных веществ, в морскую воду, обедненную по биогенным веществам, вызывал снижение прироста их численности, эффективности работы фотосистемыII, а также увеличение клеточного объема и площади поверхности. Чувствительность фотосистемыIIк дефициту фосфора была выше, чем к недостатку азота. За счет внутриклеточного пула питательных веществ этот вид водорослей осуществил 1.43–1.77 клеточных делений.

Исследованавозможность реинтродукции видаT.natansL. в Саратовскую обл. Использовали донорный материал из водоемов низовий р. Волги (Астраханская обл.), Среднего Дона (Волгоградская обл.) и среднего течения р. Хопер (Воронежская обл.). Плоды высевали в границах Саратовской обл. в 77 местах в поймах рек Хопер, Медведица, Терешка и Волга. Для морфометрического анализа в каждой популяции у 30 розеток измеряли 16 морфометрических показателей. Ординация точек выполнена методом главных компонент (PCA). Реки Медведица и Терешка оказались непригодны для существования реинтродукционных популяций. Успешно прошла реинтродукцияT. natansв пойму рек Хопер и Волга с использованием донорного материала из пойм р. Дон (Волгоградская обл.) и р. Хопер (Воронежская обл.). Материал из Астраханской обл. оказался неприемлем в качестве донорного для реинтродукции в Саратовскую обл. По морфологическим признакам природные популяции из Воронежской обл. значительно изменчивее таковых из Астраханской. Для популяции из Астраханской обл. характерны более крупные розетки и листья, чем в популяциях из Воронежской обл. В реинтродукционных популяциях, созданных в пойме р. Хопер в пределах Саратовской обл., параметры листа и розетки были выше, а продуктивность плодов ниже, чем в донорных популяциях Воронежской обл. При этом в реинтродукционных популяциях в первый год вегетации, по сравнению с донорными, наблюдали резкое сужение диапазона морфологической и продуктивной изменчивости особей. По форме листовой пластинки донорный материал из Астраханской обл. при реинтродукции в Саратовскую обл. приблизился к форме листовой пластинки особей из природных популяций Воронежской обл., произрастающих в близких по температурному режиму местах создания популяций реинтродуцентов.

Изучена сезонная динамика зоопланктона (Rotifera, Cladocera, Copepoda) в р. Оби в различные по водности годы в зоне влияния Новосибирской ГЭС и в среднем течении р. Оби. Пробы зоопланктона собирали и анализировали по стандартным методам.Исследования показали, чтодля среднего течения р. Оби в период открытой воды характерно формирование двух пиков численности зоопланктона и наличие фазы чистой воды в конце июня–начале июля на спаде второй волны паводка и в самом начале периода летней межени. На участке р. Оби ниже плотины ГЭС летний пик развития зоопланктона снижается за счет конструктивных особенностей забора воды на турбины и особенностей регулирования сброса. На обоих участках реки в один и тот же сезон в разные годы количество видов зоопланктона, их численность и биомасса могут существенно различаться.Сезонные изменения численных показателей и видовой структуры зоопланктонного сообщества зависят от синергии биотических и абиотических факторов. В период прохождения паводка ведущую роль в формирования структуры зоопланктона играют гидрологические параметры водотока, в период летней межени – температура воды. Весенний и летний пики численности зоопланктона обеспечены в основном коловратками, однако их видовой состав значительно различается. Весенний пик, как правило, обеспечен массовым развитием представителей родовKeratellaи Synchaeta, в июле–августе доминируют по численности виды родовBrachionusи Polyarthra. Смена таксонов определяется биологическими характеристиками видов. На обоих исследованных участках, вне зависимости от количественных показателей зоопланктона, в августе выявлены максимальные показатели индекса Шеннона.

Исследована избирательность питания личинок судакаSander lucioperca(Linnaeus, 1758) в раннем онтогенезе (от 3 до 21 сут после вылупления) в заводских условиях при кормлении зоопланктоном из оз. Суходольское – естественной среды обитания судака. Основу питания личинок судака в первые 15 сут составляли ветвистоусые ракообразныеBosmina longirostris(O.F. Müller, 1776) и Polyphemus pediculus(Linnaeus, 1758) (до 80–100% кормовых объектов в пищевом комке) – самые массовые в озере виды (92.92–99.57% численности зоопланктеров). На начальных этапах жизни личинок судака доля доступных по размерам для их питания кормовых объектов достигала 8.7%. Доля зоопланктеров, которым личинки отдавали предпочтение в питании, была тоже низкой (18%). По-видимому, это отрицательно сказалось на выживаемости молоди (~30% в первую неделю и 3.6% в конце исследований), а также на значительной вариабельности размеров личинок (коэффициент вариации массы молоди 72%) и каннибализме.

Изучено содержание металловCu,Zn,Pb,Cd,Niи Feв цистах артемии, собранных в Западном бассейне Сакского соленого озера в различные сезоны 2017 г., а также процент вылупления науплиев из цист. СодержаниеCuбыло 5.58–13.48 мг/кг,Zn38.34–53.04 мг/кг,Pb0.69–2.94 мг/кг,Ni1.17–5.73 мг/кг и Fe223.6–321.5 мг/кг. Наибольшее содержание металлов в цистах отмечено в декабре, наименьшее – в июне и октябре.Высокие значения коэффициента корреляции (>50%) обнаружены между содержанием Cu,Cd, Рb и Ni, а также между содержанием Cd, Рb и Ni.Наиболее низкий процент вылупившихся из цист науплиев отмечен в июне, наиболее высокий – в декабре. Существенная корреляция между содержанием металлов в цистах и процентом вылупившихся из них науплиев отсутствует.Обсуждаются различные причины колебания содержания металлов в цистах артемиии, к которым относятся атмосферные осадки, паводковые воды, стоки с сельскохозяйственных угодий, а также температурные колебания и другие процессы.

На основе факта о краткосрочности метаморфоза амфибиотических насекомых при вылете непосредственно с поверхности водных объектов предложен расчетный способ оценки интенсивности такого вылета из лотических систем на основе дрифтовых сборов. Расчет производится на площадь донного участка (1 м²), прилегающего к створу наблюдений. Рассмотрена проблема несоответствия усилий, затраченных на сбор материала, и мизерного объема получаемых данных, особенно актуальная при работе на малых водотоках, где вылет некоторых видов проходит рассеяно, с малой интенсивностью.

Описана первая находка диатомовой водорослиStephanodiscus hantzschiiGrunow, 1880 в оз. Халактырское (Камчатка) в период ее массового развития в апреле 2023 г. Численность вида составляла 4.95 млн кл./л, или 92.6% общей. Приведен список из 45 видов сопутствующих диатомовых водорослей. По данным электронной микроскопии установлено, что популяцияS. hantzschiiбыла представлена двумя морфотипами –hantzschiiи tenuis, различающимися по количественным (число ареол и рядов ареол в 10 мкм) и качественным (форма шипов, расположение и форма ареол на лицевой части створки) признакам. Выявлены особенности формы ареол и их расположения для разных панцирей морфотипаhantzschii. Массовое развитие вида и морфологические особенности структуры его панцирей могли быть обусловлены высоким уровнем эвтрофикации оз. Халактырское.

Результаты эксперимента показали, что развитие зародышей Cyclops insignis Claus, 1857 (Copepoda, Crustacea),облученных дозами γ-излучения 50 и 100 Гр на стадии 1, 2 и 4 клеток, происходит до стадии 4–16 клеток. Предполагается, что высокие дозы радиации приводят к инактивации ядерного генома, а развитие зародышей до стадии 8–16 клеток происходит за счет детерминантов цитоплазмы.

Весной 2024 г. в Среднем Каспии у побережья Республики Дагестан от г. Махачкалaдо г. Каспийск обнаружено массовое развитие популяции копеподыCalanipeda aquaedulcisKritchagin, 1873, отсутствовавшей здесь почти 20 лет. Она снова вошла в группу доминантных видов и формировала в среднем 92% общей биомассы зоопланктона. В составе популяции зарегистрированы половозрелые самцы (45% общей численности), самки (47%) и рачки копеподитных стадий развития (8%). В начале 2000-х годовC. aquaedulcisсильно пострадала от вселения в водоем копеподыAcartia tonsaDana, 1846 и гребневикаMnemiopsis leidyiAgassiz, 1865. В настоящее время появилась надежда на восстановление популяцииCalanipeda aquaedulcisв акватории Среднего Каспия.