Особливості формування домінуючого комплексу фітопланктону в екосистемі "річка – водосховище – придаткова система – річка"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Особливості формування домінуючого комплексу фітопланктону в екосистемі “річка - водосховище - придаткова система - річка”

Ключові слова: фітопланктон, домінуючий комплекс, біомаса, коефіцієнт Сьоренсена, екосистема, річка Серет, Тернопільське водосховище, придаткова система.

Вступ. Важливе значення у формуванні структурних і функціональних характеристик реобіомів має часткове зарегулювання певних ділянок водотоків водосховищами, зв'язаними з придатковими системами, що призводить до формування екосистемних комплексів по типу: “річка - водосховище - придаткова водойма - річка”. Поєднання в єдине ціле лотичних та різноманітних лентичних підсистем веде до створення специфічних умов функціонування та розвитку біоти, в тому числі і фітопланктону. Актуальність даної роботи обумовлена відсутністю закономірностей щодо сучасного стану структурно-функціональних характеристик фітопланктону для лотично-лентичного екосистемного комплексу, що віддзеркалювали б спільні засади характерні для озерних та річкових екосистем.

Дослідження видового різноманіття фітопланктону водойм пов'язане з певними труднощами, так як загальна кількість видів та внутрішньовидових таксонів залежить від ступені вивченості водойми, її об'єму, кількості відібраних проб, кваліфікації дослідника тощо [4]. Тому для встановлення основних закономірностей структурно-функціональної організації водоростевих угруповань найбільший інтерес являє якісний склад та кількісний розвиток домінуючого комплексу, що в цілому визначає автотрофну ланку водної екосистеми. Біомаса домінуючого комплексу являє собою одну з найважливіших екологічних характеристик популяцій, угруповань організмів і екосистем. Саме з масою організмів пов'язана швидкість протікання їх життєвих функцій, таких, наприклад, як живлення, ріст, метаболізм, продукування і т.д. [1, 3].

Матеріали і методи. Відбір проб проводили з інтервалом в 15 днів протягом всіх сезонів (зима, весна, літо, осінь) 2002-2003 рр. на стаціонарних станціях. Станції спостережень розташовані на ділянці р. Серет вище Тернопільського водосховища, по акваторії водосховища, річці нижче нього та на ставках придаткової системи річки в межах м. Тернополя [6].

Відбір проб фітопланктону, фіксація, камеральне опрацювання, визначення видового складу проводилися загальновідомими гідробіологічними методами 2.

Результати та їх обговорення. Проведений аналіз домінуючих комплексів фітопланктону по біомасі різних компонентів екосистеми “річка -водосховище - придаткова система - річка” дозволив встановити наступні закономірності. У весняний період водоростеві планктонні угруповання водосховища та річки, що знаходиться безпосередньо нижче нього, характеризувалися інтенсивним розвитком Dinobryon divergens Jmhof та тривіальних діатомових водоростей родів Navicula, Fragillaria, Cyclotella, Aulacoseira. В той же час на останній річковій ділянці домінуючий комплекс відрізнявся більшою полідомінантністю і, крім вище згаданих водоростей, рясно розвивалися Dinobryon sociale Ehr. і Chlorella vulgaris Beyer. Придаткова система характеризувалася діатомовим домінуючим комплексом з максимальними біомасами Cyclotella kuetzingiana Thw. Вид Dinobryon sociale був також визначений на даній підсистемі, але в домінанти не ввійшов. Фітопланктон річки на 5-му км нижче водосховища був представлений домінуючим комплексом, що сформувався під впливом як вище розташованого річкового біотопу (визначеного нами як зона екотону [5]), так і придаткової системи, а саме - складався з видів родів Cyclotella, Dinobryon, Chlorella та деяких інших діатомових. Підтвердженням вище сказаного є і кластерний аналіз домінуючих комплексів компонентів екосистеми (рис. 1), який чітко ілюструє подібність весняного фітопланктону річкових, водосховищної підсистем та придаткової системи. Річкова ділянка, що знаходиться вище водосховища, теж входить в загальний кластер з вище описаними ділянками на рівні 0,5. Виключення становить річка на 95-му км, що приєднується до загального кластеру одноосібно. Домінуючий комплекс цієї компоненти був представлений виключно діатомовим комплексом з максимальними значеннями біомаси Nitzschia sigmoidea (Nitzsch.) W. Sm. та типово бентосним видом Navicula peregrina (Ehr.) Kьtz.

Літній фітопланктон водосховища характеризувався інтенсивним розвитком Ceratium hirundinella (O. F. Mьller) Schrдnk, Anabaena scheremetievi Elenk. та видів роду Aulacoseira в практично однакових долях. Аналогічний домінуючий комплекс був визначений на ділянці річки безпосередньо нижче водосховища, за виключенням типово планктонного виду Anabaena, - натомість рясно вегетував Phacotus coccifer Korsch., який виступав в ролі домінанта і у водоймі придаткової системи. Домінуючий комплекс останньої був представлений ідентичними таксонами як і річкова ділянка безпосередньо нижче водосховища, в той же час відрізнявся відносним вмістом домінуючих видів, зокрема типово планктонний вид Ceratium hirundinella, що інтенсивно розвивався у водосховищі, складав і у літньому фітопланктоні придаткової системи 68%, тоді як у зоні екотону (річка безпосередньо нижче водосховища) - лише 19%. Така інтенсивна вегетація лімнофітопланктону проявляється на ставках придаткової системи саме в літній період. Це дозволяє стверджувати, що характерні для водосховища озерні ознаки (літні максимуми біомаси фітопланктону) є притаманними і для придаткової системи.

Роль фітопланктону водосховища у формуванні фітостоку річки і придаткової системи, а також роль придаткової системи у формуванні нижче розташованої річки на рівні домінуючих комплексів підтверджується даними кластерного аналізу (рис. 2).

Гілки дендрограми, що відповідають фітопланктону водосховища, придаткової системи та річкових підсистем, що перебувають під їх впливом, об'єднуються в загальний кластер на рівні коефіцієнта Сьоренсена 0,54. Графічне зображення домінуючих комплексів річкових підсистем вище та 95 км нижче водосховища відображає їх відмінності від лентичних ділянок. Вони утворюють між собою кластер на рівні 0,4, а до інших компонент екосистеми приєднуються лише на рівні 0,31. Отже, роль домінуючого комплексу зарегульованої ділянки річки у фітостоці нижче розташованої її ділянки чітко проявляється у літній період.

Восени домінуючий комплекс водосховища був представлений Ceratium hirundinella та ще п'ятьма тривіальними діатомовими водоростями. На річці безпосередньо нижче водосховища, крім останніх, інтенсивно вегетував вид Diplopsalis acuta (Apstein) Entz. Придаткова система характеризувалася ще більшою полідомінантністю - разом з вище згаданими водоростями в домінуючий комплекс входив Closterium acerosum (Schrдnk) Ehr., складаючи в осінньому фітопланктоні 20%. В той же час на даній підсистемі в осінній період не був визначений Ceratium hirundinella. Найбільш вираженою полідомінантністю характеризувався фітопланктон на 5-му км річки нижче водосховища і був представлений дев'ятьма видовими таксонами. Цікаво те, що досить важка перидінея Ceratium hirundinella також була в домінуючому комплексі останньої компоненти екосистеми. Таку подібність водосховища, річки безпосередньо нижче нього та річки на 5-му кілометрі пояснюємо осінніми паводками, що призводять до швидшого проходження водних мас через дану систему біотопів та, відповідно, поширення типових для водосховища таксонів по нижче розташованих компонентах екосистеми. У водоймі ж придаткової системи внаслідок значно меншого розходу води, а також регулярного очищення її восени від листового опаду, макроводоростей та вищої водної рослинності, структура фітопланктону, що надходить з водосховища порушується і сприятливіші умови, очевидно, складаються для вегетації десмідієвого виду Closterium acerosum.

Аналіз осіннього розподілу видів-домінантів по компонентах екосистеми (рис. 3) показав, що водосховище та річка нижче нього об'єднані в один чіткий кластер на рівні 0,67.

Придаткова система відрізняється від комплексу даних підсистем і відповідна їй гілка дендрограми приєднується до інших на рівні коефіцієнта Сьоренсена 0,59. Не входять в загальний кластер і річкові ділянки вище та 95 км нижче водосховища - як між собою, так і відносно інших компонент характеризуються індексами подібності 0,53-0,56.

Отже, аналіз видів-домінантів дозволяє стверджувати, що в осінній період також проявляється вплив фітопланктону водосховища на формування фітостоку річки, в той час, як роль придаткової системи в цей період на нижче розташовану ділянку річки вже не відмічається.

В зимовий період виділяється загальний кластер з трьома компонентами екосистеми: водойма придаткової системи, річка безпосередньо нижче та на 5-му кілометрі нижче водосховища (рис. 4).

Аналіз домінуючих комплексів дозволив об'єднати їх в спільний кластер на рівні коефіцієнта Сьоренсена 0,63. Така подібність зумовлена спільними гідрологічними ознаками: по-перше, всі три компоненти екосистеми живляться водами водосховища, по-друге, характеризуються відсутністю льодового покриву в зимовий період, на відміну від водосховища, яке вкрите кригою. Домінуючий комплекс останнього, зокрема його пригреблевої ділянки, виразно відрізняється від інших екосистем. Гілка дендрограми, що відповідає пелагіалі водосховища, максимально відокремлена від інших, об'єднуючись з ними на рівні коефіцієнта Сьоренсена 0,44. Таким чином, режим льодоставу вплинув на структуру домінуючого комплексу фітопланктону водосховища, зокрема це проявилося в інтенсивному розвитку Peridiniopsis polonicum (Woіosz.) Bourr., що накопичувався до 41% від загальної біомаси водоростевих планктонних угруповань.

Висновки. Таким чином, встановлено, що у літній період і для Тернопільського водосховища, і для придаткової системи характерні високі показники розвитку біомаси фітопланктону, зокрема його домінуючих видів (Ceratium hirundinella, Anabaena scheremetievi, Phacotus coccifer, види роду Aulacoseira), у порівнянні з річковими компонентами екосистеми. Це дозвляє стверджувати про притаманність цим двом водоймам озерних ознак з властивим їм інтенсивним розвитком лімнофітопланктону. Наявність характерних для водосховища таксонів водоростей на нижче розташованих ділянках річки (як безпосередньо, так і 5 км нижче) та об'єднання останніх у спільну групу згідно кластерного аналізу свідчить про значну роль домінуючого комплексу фітопланктону водосховища протягом літнього періоду у формуванні фітостоку р. Серет.

Показано, що осінні паводки, які супроводжуються значними швидкостями течії води, сприяють інтенсивному виносу у русло річки фітопланктону водосховища. Домінанти останнього були виявлені на 5-му кілометрі річки нижче водосховища.

Встановлено, що у зимовий період найвищими показниками подібності по біомасі домінуючих комплексів згідно коефіцієнта Сьоренсена характеризуються підсистеми розташовані нижче водосховища: річка та придаткова система. Це, очевидно, пов'язано з відсутністю на них льодового покриву на відміну від водосховища. Структура домінуючого комплексу останнього характеризувалася взимку істотними відмінностями від інших підсистем, зокрема, завдяки Peridiniopsis polonicum, що інтенсивно вегетував під кригою.

Література

фітопланктон озерний річковий екосистема

1. Алимов А.Ф. Элементы теории функционирования водных экосистем. - Санкт-Петербург: Наука, 2000. - 147 с.

2. Киселёв И.А. Планктон морей и континентальных водоёмов. Л.: Наука, 1969. - 358 с.

3. Одум Ю. Экология. Пер. с англ. Т. 2. - М.: Мир, 1986. - 376 с.

4. Трифонова И.С. Экология и сукцессия озерного фитопланктона. - Л.: Наука, 1990. - 184 с.

5. Щербак В.І., Бондаренко О.В. Просторово-часова динаміка фітопланктону в системі „річка - водосховище - річка” // Гидробиол. журн. - 2004. - Т. 40, № 6. - С. 36-41.

6. Щербак В. І., Бондаренко О. В. Сапробіологічна характеристика якості води в системі ”річка Серет - Тернопільське водосховище” // Наукові записки Тернопільського держ. пед. ун-ту ім. В. Гнатюка. Серія: Біологія. - 2003. - № 3-4 (22). - С. 79-82.

Додаток

Рис. 1. Подібність домінуючого комплексу весняного фітопланктону компонентів екосистеми: 1 - річка вище вдсх; 2 - літораль вдсх; 3 - пелагіаль вдсх; 4 - річка безпосередньо нижче вдсх; 5 - водойма придаткової системи; 6 - річка на 5-му км нижче вдсх; 7 - річка на 95-му км нижче вдсх.

Рис. 2. Подібність домінуючого комплексу літнього фітопланктону компонентів екосистеми ¹

Рис. 3. Подібність домінуючого комплексу осіннього фітопланктону компонентів екосистеми

Рис. 4. Подібність домінуючого комплексу зимового фітопланктону компонентів надекосистеми

Размещено на Allbest.ru