Dreissena polymorpha pall. (mollusca) в составе гидробиоценоза мобильного биоплато как аккумуляторы загрязняющих веществ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Dreissena polymorpha pall. (mollusca) в составе гидробиоценоза мобильного биоплато как аккумуляторы загрязняющих веществ

Введение

В 2013 г. при проведении доочистки вод озера Средний Кабан биологическими методами использовалось мобильное биоплато, состоящее из 14 секций объемом 1000 м³ [1].

Поскольку в настоящее время стоит задача комплексного использования озера: как водоема-охладителя Казанской ТЭЦ-1, для задач рекреационного использования и использования в спортивных целях, улучшение качества вод в озере является важной задачей.

При эксплуатации мобильного биоплато в качестве биологической загрузки использовались высшие водные растения, для которых были разработаны компьютерные модели оцен-ки выведения загрязняющих веществ [2].

При оценке эффективности функционирования биоплато особый интерес представляют экспериментальные исследования комплекса видов гидробионтов, сформировавших временный гидробиоценоз на базе водной растительности и поверхности биоплато [3].

Среди обнаруженных видов особый интерес представляет моллюск Дрейссена (рис. 1), которого в экосистеме водоема охладителя Казанской ТЭЦ-1 можно рассматривать с двух позиций, во-первых, как биологического «загрязнителя» вод, поступающих в трубопроводы оборотных систем, обрастателя сооружений гребного канала и, во-вторых, как мощного биофильтра-деструктора, участвующего в процессах биологического самоочищения воды [4-6].

Прикрепляясь к элементам мобильного биоплато моллюски служат дополнительным элементом очистки вод. Поскольку при выемке биоплато из водоема в конце вегетационного сезона и утилизации водной растительности имеется возможность одновременного изъятия моллюсков, важно оценить количественные характеристики накопления загрязняющих веществ в моллюсках.

Роль дрейссены в процессах биологического самоочичения водоемов довольно велика. Она является наиболее эффективным фильтратором во многих водохранилищах [7, 8].

Дрейссена имеет большое значение в биогенной миграции микроэлементов. Так, в Кучурганском лимане за два года популяция дрейссены вовлекла в круговорот веществ более 3283 кг микроэлементов, в том числе около 898 кг марганца, 99 кг меди, 314 кг никеля, 265 кг титана, 489 кг ванадия, 1226 кг алюминия [7].

В Учинском водохранилище ею ежегодно ассимилируется около 2 тыс. т органической взвеси [10]. В процессе потребления дрейссены рыбами утилизируется менее 2% микроэлементов. При отмирании моллюска 37% общего количества микроэлементов, содержащихся в дрейссене, переходит в воду, остальная часть консервируется в донных отложениях вместе с умершими моллюсками и, таким образом, исключается из цикла биогенной миграции микроэлементов.

Экспериментальная часть

Материалом для данной работы послужили пробы гидробионтов, отобранные из секций мобильного биоплато, фунционировавшего с начала июня до конца августа 2013 г. Камеральная обработка проб проводилась по общепринятым методикам [11-14], исследование моллюсков на содержание химических элементов проводилось по пробам, отобранным в конце августа 2013 года. Подготовка материала проводились по ГОСТ 26929-94 [15]. Исследование содержания тяжелых металлов проводилось рентгенофлуоресцентным методом анализа [12-13].

В озеро Средний Кабан дрейссена попала из Куйбышеского водохранилища. Dreissena polymorpha (Pall.) была характерна для литореофильных биоценозов Волги до образования Куйбышевского водохранилища. После образования водохранилища она стала массовой формой в составе литореофильных биоценозов правого берега Волжского плеса.

Моллюски D.polymorpha в составе перифитона установленных в озере Средний Кабан пластинок встречались от 4 до 20 мм [4]. Волжском и Камском плесах Куйбышевского водохранилища они встречались от 2 до 27 мм [7, 8]. Моллюски, осевшие на пластины в мае, к июню имели размер 10-15 мм, а в сентябре большинство моллюсков (74%) имели длину створок от 4 до 9 мм.

Результаты и их обсуждение

В мобильном биоплато моллюски были представлены размерными группами от 2 мм до 28 мм. Поскольку биоплато было установлено в начале июня и функционировало до конца августа этот период времени принят нами за период роста дрейссены на поверхности секций биоплато (рис. 1).

Наличие размерных групп 5 и 2 мм свидетельствует об идущих процессах оседания велигеров дрейссены и идущем размножении. В то же время наличие моллюсков размером 28 мм говорит об очень высокой скорости их роста в составе биообрастаний биоплато (рис. 2).

Для различных участков Волжского плеса Куйбышевского водохранилища характерно, что наиболее массовыми являются моллюски 7-8 мм (31.4%). В сентябре возрастает доля наиболее мелких моллюсков от 2 до 5 мм. В целом можно отметить преобладание в структуре популяции моллюсков D.polymorpha до 12 мм длиной. Таким образом, мобильное биоплато является концентратором моллюска Дрейссена и привлекательным субстратом для ее оседа-ния. Выемка биоплато с удалением моллюсков из водоема позволяет снизить их численность с одновременным выведением загрязняющих веществ, входящих в состав биомассы моллюсков.

Моллюски D.polymorpha в мобильном биоплато встречались массой от 32 до 2360 мг. Сравнивая весовые характеристики дрейссены из озера Средний Кабан и из Куйбышевского водохранилища, можно отметить ее большую скорость роста: в водохранилище моллюски-годовики имели массу от 39 до 95 мг при длине раковины 6-7 мм [10].

Исследование динамики численности моллюсков на искусственном субстрате в озера Средний Кабан [4], их размерно-весовых характеристик позволило выявить несколько перио-дов оседания велигеров: в конце мая, середине июня и конце августа. Эти же сроки оседания моллюсков дрейссены на поверхности биоплато были характерны и в 2013 году.

В условиях водоема-охладителя Казанской ТЭЦ-1 - озера Средний Кабан, дрейссена за два месяца роста достигала 17-20 мм при массе 605-780 мг [4], а в мобильном биоплато за три месяца она выросла до 28 мм и массы до 2360 мг. Следовательно, по основным росто-весовым характеристикам она соответствует дрейссене Куйбышевского водохранилища, однако, отличается более высокой скоростью роста в озере и, особенно, в составе биоценоза биоплато.

В мобильном биоплато дрейссены поселились на верхней поверхности сетчатой крышки (до 55%), нижней поверхности крышки (15%), трубчатых и веревочных элементах конструк-ции (7%), верхней части боковых сетчатых стенках (20%) и нижней части конструкции (3%).

После вегетационного сезона функционирования мобильного биоплато средняя плот-ность дрейссены составила 1860 экз/м² поверхности секции при биомассе 245.52 г/м2.

При исследовании химического состава дрейссены важно знать % соотношение воды в биомассе. Как показали проведенные исследования оно существенно изменяется: от 27.65% у моллюсков 3-4 мм до 63.56% у моллюсков 26-28 мм. Это связано со значительными колебаниями соотношения массы тела и массы раковины в разных размерных группах моллюсков. Так, у мелких моллюсков (3-6 мм) сырая масса раковины составляет 30.4%-50.2% от сырой массы моллюска. У более крупных - 10-12 мм - сырая масса раковины составляет 57.14%-68.96% от сырой массы моллюска, а у моллюсков 26-28 мм соответственно - 69.77%-77.38%.

Моллюски дрейссены, являясь типичными сессильными фильтраторами, накапливают в себе различные химические элементы (рис. 3). Из 19 химических элементов, выявленных в составе сухого остатка различных видов гидробионтов из озера Средний Кабан, в дрейссене обнаружены 10 в определяемых количествах: Ca, K, S, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Sr (рис. 3). Из данных рис. 3 видна разница в химическом составе гидробионтов - фильтраторов из мобильного биоплато.

Дрейссена, как и мшанки относятся к «кальциевым» организмам, для которых характерно содержание кальция до 38%. В изученных моллюсках отмечается высокое содержание кальция, поскольку из него в основном построена их раковина.

Моллюски дрейссена накапливают тяжелые металлы по сравнению с другими гидробионтами в этих же условиях в меньших количествах (таблица). В условиях озера Средний Кабан у дрейссены отмечен следующий характер распределения элементов железо > марганец > хром > медь. Следует отметить, что кроме дрейссены в составе мобильного биоплато ни один вид гидробионтов не являлся накопителем хрома. Он не отмечен у водных растений и аккумулировался только мшанками: его концентрация в 5.9 раза меньше, чем у дрейссены. Значительно отличались по накоплению микроэлементов брюхоногие и двустворчатые моллюски (таблица).

Таблица. Содержание тяжелых металлов в гидробионтах в мобильном биоплато и других гидробионтах в озере Средний Кабан г. Казань

Анализ аккумуляции тяжелых металлов разными гидробионтами (таблица) показал, что наиболее эффективно выведение загрязняющих веществ осуществляется при создании биоценоза, включающего как водные растения, так и сессильные виды - моллюски дрейссена и мшанки.

Выводы

Проведенное исследование показало, что мобильное биоплато в условиях озера Средний Кабан является концентратором моллюсков дрейссена, которые являются накопителями железа, марганца, хрома и меди.

Литература

дрейссен загрязняющий гидробионт металл

1. Калайда М.Л. Устройство биоплато на озере Средний Кабан как биологический метод очистки вод. Экология Татарстана. 2012. №4. С.26-30.

2. Свидетельство о регистрации электронного ресурса №19034 ИНИИПИ РАО ОФЭРНиО от 27.03.2013. Компьютерная программа моделирования работы водоочистного сооружения с использованием высшей водной растительности «БИОПЛАТО». Калайда М.Л., Борисова С.Д., Хамитова М.Ф., Петров А.В.

3. Калайда М.Л., Говоркова Л.К., Загустина С.Д., Хамитова М.Ф. Биоплато как способ доочистки дренажных вод города и сточных вод промышленных предприятий. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2009. №7-8. С.123-129.

4. Калайда М.Л., Синютина Т.П., Зиганшина А.А. Dreissena polymorpha (Pall.) (Mollusca, Bivalvia) в составе перифитона водоема охладителя Казанской ТЭЦ-1. Материалы юбилейной межд. науч.-техн. конф. «Энерго- и ресурсоэффективность в энергобезопасности России». Казань: КГЭУ. 2007. С.211-216.

5. Калайда М.Л., Синютина Т.П. Возможности снижения остаточного токсического действия нанобиоцидов при борьбе с дрейссеной в составе биообрастаний. Бутлеровские сообщения. 2010. Т.22. №11. С.76-81.

6. Калайда М.Л., Синютина Т.П. Возможности использования линейного высокомолекулярного соединения органической полифосфатной природы для борьбы с Dreissena Polymorpha (Pall.) (MOLLUSCA, BIVALVIA) в составе биообрастаний. Бутлеровские сообщения. 2010. Т.22. №10. С.67-71.

7. Дрейссена: систематика, экология, практическое значение. М.: Наука. 1994. 240с.

8. Калайда М.Л. Экологическая оценка Куйбышевского водохранилища в условиях антропогенного воздействия. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т. 2003. 135с.

9. Калайда М.Л. Dreissena polymorpha (Pall.) и Dreissena bugensis (Andr.) (Mollusca, Bivalvia) в верхней части Куйбышевского водохранилища. Биология внутренних вод. 2004. №3. С.60-67.

10. Львова А.А. Экология Dreissena polymorpha (Pall.) Учинского водохранилища: Дис. … канд. биол. наук. М. 1977. 114с.

11. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. Ленинград: Гидрометеоиздат. 1983. 240с.

12. Калайда М.Л., Борисова С.Д. Аккумулирование загрязняющих веществ водными растениями и возможности утилизации растительной массы. Бутлеровские сообщения. 2010. Т.21. №9. С.33-39.

13. Калайда М.Л., Бариева Р.Н. Исследование листового опада березы повислой насодержание тяжелых металлов в условиях разной степени антропогенной нагрузки. Бутлеровские сообщения. 2010. Т.22. №10. С.59-66.

14. Лапин А.А., Потапов В.В., Калайда М.Л., Мурадов С.В., Зеленков В.Н. Очистка воды от загрязнений водными растениями. Бутлеровские сообщения. 2012. Т.31. №7. С.85-92.

15. Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения содержания токсичных элементов: ГОСТ 26929 - 94. - Утв. 21.02.95. М. 1994. 12с.

16. Калайда М.Л., Урядова Л.Ф., Асхадуллина А.Р. Результаты исследования водных организмов на содержание тяжелых металлов в условиях разной степени антропогенной нагрузки. Бутлеровские сообщения. 2010. Т.22. №12. С.61-66.

Размещено на Allbest.ru