Видовой состав и экологическая характеристика синезеленых водорослей планктона реки Вах
- Авторы: Скоробогатова О.Н.1, Науменко Ю.В.2
-
Учреждения:
- Нижневартовский государственный университет
- Центральный сибирский ботанический сад, Сибирское отделение РАН
- Выпуск: № 3 (2013)
- Страницы: 9-15
- Раздел: Статьи
- URL: https://vestnik.nvsu.ru/2311-1402/article/view/49260
- ID: 49260
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В работе изложены результаты исследования синезеленых водорослей планктона реки Вах. Выявлено 32 таксона водорослей, относящихся к 13 родам, 10 семействам, 2 классам отдела Сyanophyta . Из них для исследуемой реки впервые указано 29. Один вид — Anabaena spiroides Kleb. в пробах не отмечен. Обсуждается таксономический состав и экологические характеристики синезеленых водорослей планктона реки Вах
Ключевые слова
Полный текст
Чистые пресные воды являются важнейшим ресурсом для устойчивого развития цивилизации. Несмотря на огромные запасы пресных вод Ханты-Мансийский автономный округ — Югра испытывает дефицит в чистой питьевой воде. Для разработки приемов рационального использования водоемов необходимо исследование видового состава всех компонентов биоценоза, в том числе фитопланктона. В структурно-функциональной организации водных экосистем Cyanophyta (Cyanobacteria) занимают особое место. Это связано с уникальной способностью синезеленых водорослей фиксировать из атмосферы не только углерод, но и молекулярный азот, что определяет их важную роль в создании органического вещества в почвах и водоемах [14]. История изучения речных вод региона с целью определения видового состава фитопланктона ограничивается частичным обследованием реки Вах и фрагментарными сведениями [13]. В статье на основании материала, собранного в устье реки (июнь 1981 — 1985 гг. и июль 1986 г.), приводятся 3 вида синезеленых водорослей: Anabaena flos-aquae[*], A. spiroides, Aphanizomenon flos-aquae. Целью данной работы является анализ таксономической структуры синезеленых водорослей планктона реки Вах и его эколого-географическая и сапробиологическая оценка. Вах, являясь полноводным правым притоком Оби, протекает в лесной зоне Ханты-Мансийского автономного округа, примерно по 61 параллели. Длина реки 964 км [12], ширина по оригинальным измерениям колеблется от нескольких метров в верховьях до 600 м в устье, глубина достигает 19 м, скорость течения 0,3—1,1 м/сек, высота берегов местами превышает 40 м, коэффициент извилистости 3—4 единицы. Заболоченность бассейна реки Вах составляет 60—80%, водосборная площадь более 76 тыс. км2, средний годовой расход воды находится в пределах 411—632 м3. Основным является снеговое питание, составляющее около 65% годового стока, дождевое — около 5%, грунтовое — 30%. Половодье колеблется от 2 до 2,5 месяцев, весенний уровень воды поднимается на 7,5—9,0 м относительно зимнего уровня, с пиком в середине июня [5]. Климат в бассейне водотока континентальный, с очень короткими переходными сезонами, летний сезон 95 дней [16]. По оригинальным наблюдениям продолжительность ледостава составляет от 178 до 222 дней, толщина льда не превышает 71 см, высота снега на нем 40 см. Переход реки на летний режим отмечен в первой половине июня, к концу июля температура воды иногда достигает +26°С, затем следует ее понижение до +4°С к концу октября. Материал отобран на четырех створах [17]: верхний — № 4 (летний сезон), два средних — № 2—3 (круглогодично), нижний — № 1 (круглогодично) и маршрутным методом (рис. 1). Рис. 1. Схема расположения гидробиологических створов на реке Вах Обработка проб проведена классическими методами [6], определение проведено на живом и фиксированном в 4%-ном растворе формалина материале. Все водоросли исследованы в световых микроскопах «Ампливал» (Carl Zeiss Jena) и «Микмед-5». Согласно литературным сведениям [1], химический состав воды реки Вах гидрокарбонатный, с минерализацией 13—88 мг/л. Вода очень мягкая, с общей жесткостью 1,5 мг/экв/л. Общая сумма ионов не превышает 93,4 мг/л [12]. В ходе всех лет исследований (2005—2008 гг.) в реке Вах выявлена низкая прозрачность воды, которая в период открытой воды составляет 12—33 см, активность водородного показателя колеблется в диапазоне 5,3—8,1. Заболоченность водосбора обусловливает очень высокую цветность. Систематическое положение водорослей рассмотрено с учетом некоторых изменений и модификаций для синезеленых [7—11]. Для экологического и сапробиологического анализа использовались экологические характеристики из определителей и сводки «Биоразнообразие водорослей — индикаторов окружающей среды» [3—4]. Таксономическое разнообразие, выраженное во флористическом богатстве и соотношении таксонов разного ранга, является одной из важнейших характеристик биологических сообществ. В фитопланктоне реки Вах синезеленые водоросли по видовому богатству занимают третью позицию после Bacillariophyta и Chlorophyta. Для русла реки по оригинальным данным в составе синезеленых обнаружен 31 таксон рангом ниже рода, что составляет 6,4% общего списка выявленных водорослей. Таким образом, в сложении фитопланктона реки Вах синезеленые водоросли имеют несколько ограниченное значение [17]. Об ограниченном значении синезеленых в фитопланктоне реки свидетельствует также то, что в список ведущих семейств и родов планктона Ваха синезеленые не вошли. Этот отдел в фитопланктоне реки Вах имеет более половины маловидовых семейств (6), т.е. содержащих в своем составе 1—2 видовых и внутривидовых таксона, и 10 родов из 13. По литературным и оригинальным данным отдел Cyanophyta (Cyanobacteria) представлен 32 видовыми и внутривидовыми таксонами из двух классов, 10 семейств, 13 родов (табл. 1). Таблица 1 Систематический состав фитопланктона реки Вах Вид, разновидность, форма, вариация В.Т. С.Т. Н.Т. Эколого-географическая характеристика M Г А Гео С CYANOPHYTA (CYANOBACTERIA) Класс CHROOCOCCОPHYCEAE Сем. MERISMOPEDIACEAE Род Merismopedia Merismopedia elegans A. Br. – – + П i i k ß M. punctata Meyn. – – + П i i k ß M. tenuissima Lemm. – + + П i i k ß-α Сем. MICROCYSTIDACEAE Род Microcystis Microcystis aeruginosa Kütz. emend. Elenk. f. aeruginosa + + + П i i k ß M. aeruginosa f. flos-aquae (Wittr.) Elenk. + + + П i i k ß M. pulverea (Wood) Forti emend. Elenk. f. pulverea + + + П i i k o-ß M. pulverea f. incerta (Lemm.) Elenk. – – + П i i k ß M. pulverea f. irregularis (B.-Peters.) Elenk. – – + П i i aa ? M. pulverea f. pulchra (Lemm.) Elenk. – – + П i i aa ? M. grevillei f. pulchra (Kütz.) Elenk. – – + П hl ? k ? Род Aphanothece Aphanothece clathrata f. brevis (Bachm.) Elenk. + + + П i i aa ? Сем. GLOEOCAPSACEAE Род Gloeocapsa Gloeocapsa minuta (Kütz.) Hollerb. ampl. + – + П i i k o Сем. CHROOCOCCACEAE Род Chroococcus Chroococcus turgudus (Kütz.) Näg. + + + В hl al k o-ß Род Coelosphaerium Coelosphaerium pusillum Goor – – + П i ? k ? Сем. GOMPHOSPHAERIACEAE Род Gomphosphaeria Gomphosphaeria aponina Kütz. – – + П hl al k о G. lacustris Chod. f. lacustris – + + П i i k o-ß G. lacustris f. compacta (Lemm.) Elenk. – + + П i i b ß Класс HORMOGONIOPHYCEAE Сем. ANABAENACEAE Род Anabaena Anabaena constricta (Scaf.) Geitl. + + + П i i b р A. flos-aquae (Lyngb.) Breb.* + + + П i i k ß A. lemmermannii P. Richt. + + + П i i k ß A. scheremetievi Elenk. + + + П i al k o-ß A. spiroides Kleb. – – + П i ? k ? A. spiroides f. contorta (Kleb.) Elenk. + – + П i ? k ? A. sphaerica Born. et Flah. + + + П i ? k o-ß Сем. APHANIZOMENONACEAE Род Aphanizomenon Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs* + + + П hl i k ß Cем. NOSTOCACEAE Род Nostoc Nostoc kihlmani Lemm. – + – П i ? k o-ß Сем. RIVULARIACEAE Род Rivularia Rivularia planctonica Elenk. – – + ? ? ? ? ? Сем. OSCILLATORIACEAE Род Lyngbya Lyngbya kuetzingii (Kütz.) Schmidle – – + O hl ? k o-ß L. putealis Mont. – + + В ? ? k ? Род Oscillatoria Oscillatoria limosa Ag. + + + П hl al k ß-α O. limnetica Lemm. + + + П i ? k o-ß Cем. PLECTONEMATACEAE Род Plectonema Plectonema notatum Schmidle – – + ? ? ? ? ß Примечание: * Водоросли, выявленные Ю.В.Науменко (2001 г.). Условные обозначения: В.Т. — верхнее течение; С.Т. — среднее течение; Н.Т. — нижнее течение; Местообитание: П — планктонный вид, В — бореальный вид, О — обрастатель; Г — галобность: i — индифферент; hl — галофил; А — ацидофильность: i — индифферент; al — алкалифил; Гео. — географическое распространение: k — космополит, b — бореальный; С — сапробность: o — олигосапроб, (о-β) — олигобетамезосапроб, β — бетамезосапроб, (β-α) — бетаальфамезосапроб, p — полисапроб, «+» — присутствие вида, «–» — отсутствие вида; «?» — вид, малоизученный в биогеографическом и экологическом отношении. Класс Chroococcophyceae представлен 17 водорослями, за счет Microcystidaceae (25,0%). Из этого класса выделяется один род Microcystis (Kütz.) Elenk., включающий 7 таксонов рангом ниже рода. К характерным обитателям планктона реки Вах в первую очередь относятся Microcystis aeruginosa*, M. pulverea и Aphanothece clathrata f. brevis. Из класса Hormogoniophyceae были найдены 15 водорослей. Таксономическое богатство этого класса определяется тоже одним семейством Anabaenaceae (22,5%), где особо выделяется род Anabaena Bory с 7 таксонами рангом ниже рода. Заметная численность во второй половине лета отмечается у вида Aphanizomenon flos-aquae. Почти весь родовой спектр относится к маловидовым. Найдено 11 родов, содержащих в своем составе 1—3 таксона (84,6% родового спектра). Из них наибольшее число (7) относится к родам с одним таксоном (63,6% маловидовых родов). Таким образом, в фитопланктоне исследуемой реки четко просматривается концентрация видов синезеленых водорослей в сравнительно небольшом числе родов и семейств, что определяет представление об аллохтонном развитии синезеленого фитопланктона. Водоросли 6 родов (46,2% выявленных родов) распространены на всех участках реки: Microcystis, Aphanothece, Gloeocapsa, Anabaena, Aphanizomenon и Oscillatoria. К специфичным, т.е. встреченным только на одном участке Ваха, принадлежат 3 рода: Nostoc (средний участок реки), Rivularia и Plectonema (устьевой участок реки). Из 31 таксона рангом ниже рода, выявленных по оригинальным данным, общими для всех участков реки являются 13 (41,9% всего состава): Microcystis aeruginosa, M. aeruginosa f. flos-aquae, M. pulverea, Aphanothece clathrata f. brevis, Gloeocapsa turgida, Anabaena constricta, A. flos-aquae, A. lemmermannii, A. scheremetievi, Aphanizomenon flos-aquae, Oscillatoria limosa, O. limnetica. Часть этих водорослей — Microcystis aeruginosa, M. pulverea, Aphanothece clathrata f. brevis — играет значительную роль в структуре планктона, являясь функциональным ядром исследуемого водотока. Пропорции флоры — отношения числа родов и видов, приходящиеся на одно семейство, — для синезеленых Ваха составляет 1:1,3:3,1. Родовая насыщенность данного отдела по всей длине реки — 2,3. В фитопланктоне Ваха выявлено 11 специфичных таксонов, коэффициент специфичности водорослей родового и видового состава умеренный и составляет, соответственно, 30,8 и 35,5%, так как большинство обнаруженных видов является общими для всех участков реки. Характеристика распределения синезеленых по длине реки неравномерна. Состав отдела в направлении от верховий реки к устьевому участку растет, самое большое видовое разнообразие водорослей отмечается в водах нижнего створа реки (переправа). В верхнем течении реки Вах выявлено 15 видов, разновидностей и форм водорослей из 2 классов, 6 семейств, 7 родов (табл. 2). Таблица 2 Систематический состав синезеленого планктона реки Вах (по видовым и внутривидовым таксонам, 2005—2008 гг.) Отдел Верхнее течение Среднее течение Нижнее течение Таксонов Родов Семейств Таксонов Родов Семейств Таксонов Родов Семейств Cyanophyta 15 7 6 18 9 8 30 13 10 От общего списка водорослей этого участка состав синезеленых верховий ограничивается 4,6%. Интересна роль специфичных видов в таксономическом составе фитопланктона, позволяющая дополнять и репрезентативнее выделять сходства и различия планктона разных участков реки. В нашем случае для верховий реки специфичных водорослей не обнаружено. Пропорции синезеленого фитопланктона верхнего участка реки Вах 1:1,3:2,5; родовая насыщенность невысокая, составляет 2,1. В среднем течении синезеленые составляют от выявленного общего списка фитопланктона 5,5%. Здесь выявлен один специфичный род Nostoс, с одним видом — Nostoc kihlmani. Коэффициент специфичности родового состава — 11,1%, видовой специфичности среднего течения реки Вах —5,5%. Пропорции синезеленого фитопланктона среднего участка 1:0,5:2,3; родовая насыщенность в сравнении с верхним течением практически идентична — 2,1. В нижнем течении найдены 30 синезеленых водорослей, их доля для фитопланктона на этом участке реки 7,1%. К специфичным родам относятся три: Coelosphaerium, Rivularia, Plectonema. К специфичным видовым таксонам относятся 8 водорослей: Merismopedia elegans, M. punctata, Microcystis pulverea f. incepta, M. pulverea f. pulchra, Coelosphaerium pusillum, Gomphosphaeria aponina, Rivularia planctonica, Lyngbya kuetzingii, Plectonema notatum. Коэффициент специфичности родового и видового состава Cyanophyta устьевого участка реки довольно высокий и составляет 23,1% и 26,6% соответственно. Пропорции флоры 1:1,3:3,0; родовая насыщенность — 2,3. Таким образом, можно сделать вывод о том, что уровень видового разнообразия синезеленых возрастает от верхнего к нижнему участкам реки. Впервые зарегистрированными представителями фитопланктона в реке стали 29 видов, разновидностей и форм синезеленых водорослей. К числу родов, виды которых распространены во всех обследованных участках реки, относятся 5: Microcystis, Aphanothece, Gloeocapsa, Aphanizomenon, Oscillatoria. Синезеленые водоросли имеют подчиненное отношение не только во флоре планктона Ваха, но и рек Средний Иртыш [2] и Вилюй [15]. Распределение синезеленых по руслу реки неравномерно. Они испытывают значительный пресс вследствие проточности, богатства вод реки гуминовыми веществами и железом. Но в отдельных пунктах наблюдались вспышки их развития. По результатам многолетних исследований доминирующими видами из синезеленых в планктоне Ваха являются два: господствующий в летний период Microcystis aeruginosa и доминирующий в летнее-осенний период M. pulverea. Значения численности и биомассы фитопланктона увеличивались вниз по течению, как правило, достигая максимума в районе переправы (устьевой участок реки Вах). Данную закономерность наблюдали во все годы исследований: как в многоводный 2007-й, так и в маловодный 2006 г. При эколого-географическом анализе синезеленых водорослей в фитопланктоне реки Вах обнаружено, что наиболее высокую плотность имеют планктонные водоросли — 84,3%, группа обрастателей и донных организмов несколько меньше (табл. 3). Таблица 3 Эколого-географическая характеристика синезеленых водорослей в фитопланктоне реки Вах Экологогеографические группы Число таксонов Процент от выявленных таксонов Экологогеографические группы Число таксонов Процент от выявленных таксонов Местообитание География П 27 84,3 b 2 6,3 О 1 3,1 k 25 78,1 В 2 6,3 aa 3 9,3 ? 2 6,3 ? 2 6,3 Отношение к NaCl Сапробность i 23 71,9 о 2 6,3 hl 6 18,8 о-β 8 25,0 ? 3 9,3 β 11 34,4 Отношение к рН β-α 2 6,3 i 17 53,1 p 1 3,0 al 4 12,5 ? 8 25,0 ? 11 34,4 Примечание: Местообитание: П — планктонный вид, В — бореальный вид, О — обрастатель; Г — галобность: i — индифферент; hl — галофил; А — ацидофильность: i — индифферент; al — алкалифил; Гео. — географическое распространение: k — космополит, b — бореальный; aa — арктоальпийский; С — сапробность: (о-β) — олигобетамезосапроб, β — бетамезосапроб, (β-α) — бетаальфамезосапроб, p — полисапроб, «+» — присутствие вида, «–» — отсутствие вида; «?» — вид, малоизученный в биогеографическом и экологическом отношении. арктоальпийский По отношению к солености все найденные водоросли олигогалобы, причем 71,9% составляют индифференты, значительная часть галлофилов (18,8%). По отношению к активности водородного показателя более половины встреченных синезеленых водорослей относится к индифферентам — 53,1%, более 1/3 — к малоизученным в экологическом отношении. Оценка географического распространения показала, что большинство таксонов синезеленых реки Вах (78,1%) широко распространены в водоемах всех широт (космополиты), 2 таксона — бореальные (6,3%), 3 — арктоальпийские (9,3%) и 2 — малоизученные в фитогеографическом отношении (6,3%). Виды — показатели органического загрязнения воды — представлены в списке 24 таксонами (75,0% выявленного списочного состава), из которых более половины (19) —представители промежуточной зоны между олигосапробной и альфасапробной, 11 (34,4%) относятся к типичным представителям β-сапробов. В результате многолетнего изучения фитопланктона реки Вах из определенных синезеленых водорослей новых для альгофлоры Западной Сибири не выявлено, для реки Вах 29 являются новыми. В связи с тем, что условия вегетации в реке Вах для синезеленых водорослей являются благоприятными, при дальнейших исследованиях следует ожидать пополнения видового списка новыми представителями отдела.×
Об авторах
Ольга Николаевна Скоробогатова
Нижневартовский государственный университет
Email: Olnics@yandex.ru
кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии 688217, г.Нижневартовск, ул.Мира, д.97
Юрий Витальевич Науменко
Центральный сибирский ботанический сад, Сибирское отделение РАН
Email: botgard@ngs.ru
доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник отдела низших растений ЦСБС СО РАН, заместитель директора ЦСБС СО РАН по науке 630090, г.Новосибирск, ул.Золотодолинская, д.101
Список литературы
- Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л., 1953.
- Баженова О.П. Видовой состав и эколого-географическая характеристика водорослей Среднего Иртыша // Вестник Омского государственного педагогического университета. Вып. 2006 г. URL: www.omsk.edu/ article/vestnik-omgpu-35.pdf.
- Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова О.В. Биоразнообразие водорослей — индикаторов окружающей среды: Методическое пособие. Тель-Авив, 2006.
- Баринова С.С., Медведева Л.А. Атлас водорослей — индикаторов сапробности (Российский Дальний Восток). Владивосток, 1996.
- Бейром С.Г. Гидрогеология Западной Сибири // Ресурсы поверхностных вод СССР. Средняя Обь. Л., 1972. Т. 15. Вып. 2.
- Водоросли: Справочник / Под ред. С.П.Вассера. Киев, 1989.
- Кондратьева Н.В. Класс гормогонiевi — Hormogoniophyceae // Визначник прiсноводних водоростей Украïньскоi РСР. Вып. 1. Синьозеленi водоростi — Cyanophyta. Киïв, 1968. Ч. 2.
- Кондратьева Н.В. Морфогенез и основные пути эволюции гормогониевых водорослей. Киев, 1975.
- Кондратьева Н.В. Морфология и систематика гормогониевых водорослей, вызывающих «цветение» воды в Днепре и днепровских водохранилищах. Киев, 1972.
- Кондратьева Н.В. О недопустимости подчинения номенклатуры синезеленых водорослей (Cyanophyta) действию Международного кодекса номенклатуры бактерий // Ботанический журнал. 1981. Т. 66. № 2.
- Кондратьева Н.В., Коваленко О.В., Приходькова Л.П. Синьозеленi водоростi — Cyanophyta. Ч. 1. Визначник прiсноводних водоростей Украïньскоï РСР. Киïв, 1984. Вып. 1.
- Лёзин В.А. Реки Ханты-Мансийского автономного округа: Справочное пособие. Тюмень, 1999.
- Науменко Ю.В. Водоросли планктона реки Вах (Западная Сибирь) // Ботанические исследования Сибири и Казахстана. 2001. Вып. 7.
- Патова Е.П. CYANOPHYTA в водоемах и почвах восточноевропейских тундр // Ботанический журнал. 2004. Т. 89. № 1.
- Ремигайло П.А. Габышев В.А. Таксономическая структура и видовое разнообразие фитопланктона верховий реки Алдан // Сиб. экол. журнал. 2001. Т. 8. № 4.
- Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики (1963—1970 гг.). Л., 1975. Т. 15. Вып. 1. Верхняя и Средняя Обь.
- Скоробогатова О.Н. Фитопланктон реки Вах: Автореф. дис.. канд. биол. наук. Новосибирск, 2010.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)