Оценка качества воды реки Оби

Закончив сбор планктона, планктонную сеть прополаскивают, опуская ее несколько раз в воду до верхнего кольца, чтобы отмыть водоросли, задержавшиеся на внутренней поверхности сети. Сконцентрированную таким образом пробу планктона, находящуюся в стаканчике планктонной сети, сливают через выводную трубку в заранее приготовленную чистую баночку или бутылку.

Сетяные пробы планктона можно изучать в живом и фиксированном состоянии (Водоросли: справочник, 1989).

Для количественного учета фитопланктона производят отбор проб определенного объема. Для этих целей могут быть использованы и сетяные сборы (при условии обязательного учета количества отфильтрованной через сеть воды) или специальные приборы - батометры разнообразной конструкции (например, батометр системы Рутнера).

Сгущение количественных проб фитопланктона можно осуществлять тремя методами, дающими примерно одинаковые результаты - осадочным, фильтрационным и цетрифугированием.

Сгущение проб осадочным методом проводят после их предварительной фиксации и отстаивания в темном месте в течение 15-20 дней путем отсасывания среднего слоя воды с помощью стеклянной трубки. Отсасывание проводят медленно и осторожно, чтобы не допустить нарушения осадка и засасывания поверхностного слоя пробы. Сгущенную таким способом пробу взбалтывают и, замерив, ее объем, переносят в сосуд меньшего размера.

При сгущении проб фильтрационным методом используют "предварительные", а, при необходимости (если размеры планктонных организмов очень малы), и бактериальные фильтры. При этом пробы воды предварительно не фиксируют, и фитопланктон изучают в живом состоянии. Для длительного хранения фильтр с осадком фиксируют в определенном объеме жидкости (Топачевский, Масюк, 1984).

Метод центрифугирования применяется обычно для концентрации живого материала проб, в которых плотность природного фитопланкона достаточно низка и прямое микроскопирование содержимого выборки затруднено. Этот метод позволяет сконцентрировать пробу в 10-50 раз (Федоров, 1979).

Этикетирование и фиксация проб, ведение полевого дневника. Весь собранный материал делят на две части с целью дальнейшего изучения водорослей в живом и фиксированном состоянии. Живой материал помещают в стерильные стеклянные сосуды, пробирки, колбы, баночки, закрытые ватными пробками, не заполняя их доверху, или в стерильные бумажные пакеты.

Материал, подлежащий фиксации, помещают в чисто вымытую и высушенную нестерильную стеклянную посуду (пробирки, бутылки, баночки), плотно закрытую резиновыми или корковыми пробками. Водные пробы фиксируют 40%-м формальдегидом, который добавляют к пробе в соотношении 1:10. Водоросли, находящиеся на твердом субстрате (на бумажных фильтрах, гальке, пустых раковинах моллюсков и т. п.), заливают 4%-м раствором формальдегида. Хорошую сохранность водорослей и их окраски обеспечивает также раствор формальдегида и хромовых квасцов (5 мл 4%-го формальдегида и 10 г. К²SO⁴+Сr²(SO⁴)³+24H²O в 500 мл воды). В полевых условиях можно также использовать раствор иода с иодидом калия (10 г КJ растворяют в 100 мл воды, добавляют 3 г. кристаллического иода и еще 100 мл воды, встряхивают до полного растворения кристаллов, хранят в темной склянке в течение нескольких месяцев), который добавляют к пробе в соотношении 1:5. Герметически закупоренные фиксированные пробы можно хранить в темном месте в течение длительного времени (Винберг, Лаврентьева, 1984).

Все собранные пробы тщательно этикетируют. На этикетках указывают номер пробы, время и место сбора и фамилию сборщика. Эти же данные параллельно фиксируют в полевом дневнике, в который, кроме того, заносят результаты измерений рН, температуры воды и воздуха, схематический рисунок и подробное описание исследуемого водоема, развивающейся в нем высшей водной растительности и другие наблюдения (Водоросли: справочник, 1989).

Методы качественного изучения материала. Собранный материал предварительно просматривают под микроскопом в живом состоянии в день сбора, чтобы отметить качественное состояние водорослей до наступления изменений, вызванных хранением живого материала или фиксацией проб (образование репродуктивных клеток, переход в пальмеллевидное состояние, разрушение клеток, колоний, потеря жгутиков и подвижности и т. д.). В дальнейшем собранный материал продолжают изучать параллельно в живом и фиксированном состоянии. Работа с живым материалом является необходимым условием успешного изучения водорослей, изменяющих при фиксации форму тела, форму и окраску хлоропластов, теряющих жгутики, подвижность или даже полностью разрушающихся в результате воздействия фиксаторов. Чтобы сохранить собранный материал живым, следует всячески оберегать его от перегрева, загрязнения фиксаторами, а к изучению приступать как можно скорее.

Водоросли в живом состоянии в зависимости от их размеров и других особенностей изучают с помощью бинокулярной стереоскопической лупы (МБС-1) или чаще с помощью световых, микроскопов различных марок с использованием разных систем окуляров и объективов, в проходящем свете или методом, фазового контраста, с соблюдением обычных правил микроскопирования.

Для микроскопического изучения водорослей готовят препараты: на предметное стекло наносят каплю исследуемой жидкости и накрывают ее покровным стеклом. Если водоросли обитают вне воды, их помещают в каплю водопроводной воды или оводненного глицерина. При длительном изучении препарата жидкость под покровным стеклом постепенно подсыхает, и ее следует добавлять. Для уменьшения испарения по краям покровного стекла наносят тонкий слой парафина (Федоров, 1979).

При необходимости длительных наблюдений над одним и тем же объектом хороший результат дает метод висячей капли. На чистое покровное стекло наносят маленькую каплю исследуемой жидкости, после чего покровное стекло, края которого покрыты парафином, парафиновым маслом или вазелином, накладывают каплей вниз на специальное предметное стекло с лункой посередине так, чтобы капля не касалась дна лунки. Такой препарат можно изучать в течение нескольких месяцев, сохраняя его в перерывах между работой во влажной камере (Топачевский, Масюк, 1984).

При изучении водорослей, имеющих монадную структуру, серьезной помехой служит их подвижность. Однако при подсыхании препарата движение постепенно замедляется и приостанавливается. Замедлению движения способствует также осторожное нагревание препарата или добавление вишневого клея. Подвижные водоросли рекомендуется фиксировать парами оксида осмия (IV) (при этом хорошо сохраняются жгутики), кристаллического иода (фиксация парами иода позволяет не только сохранить жгутики, но и окрасить крахмал, если он есть, в синий цвет, что имеет диагностиче-ское значение), 40%-го формальдегида, слабым раствором хлоралгидрата или хлороформом. Длительность экспозиции над парами фиксаторов устанавливают экспериментально, в зависимости от специфики объекта. Наиболее удобны для изучения слабо фиксированные препараты, в которых часть водорослей потеряла подвижность, а другие продолжают медленно двигаться. Препараты следует изучать немедленно после фиксации, так как в течении короткого периода времени водоросли (особенно лишенные клеточных оболочек) деформируются (Водоросли: справочник, 1989).

Методы изготовления постоянных препаратов. Для изготовления препаратов при изучении Bacillariophyta, Dinophyta и Desmidiales, систематика которых базируется на структуре клеточных покровов, применяют особую методику. Подготовка диатомовых к микроскопированию заключается в уничтожении всех органических веществ, затемняющих структуру панциря. Это достигается либо прокаливанием материала, либо обработкой его концентрированными минеральными кислотами, в частности серной кислотой. При использовании первого метода каплю суспензии, освобожденную от примесей и содержащую клетки диатомовых, наносят на чистое обезжиренное покровное стекло, подсушивают и, поместив на слюдяную пластинку, прокаливают над пламенем горелки или на электрической плитке до полного сгорания всех органических веществ (в течение получаса и более). При изучении бентоспых диатомей, обладающих мощными панцирями, прокаливание проводят в электропечи при температуре 450°С. Если покровные стекла при продолжительном нагревании плавятся, материал прокаливают на слюдяных пластинках, а затем переносят на покровные стекла. Метод прокаливания позволяет сохранить наиболее мелкие и нежные панцири планктонных видов, не нарушает естественное расположение клеток в колонии, требует небольшого количества исследуемого материала. Однако образцы, загрязненные большим количеством органических веществ, лучше обрабатывать химическим способом (Прошкина-Лавренко, 1988).

При холодной обработке кислотами пробы предварительно очищают от грубых органических и минеральных примесей на часовых стеклах, отмывают от формалина и солей дистиллированной водой путем отстаивания или центрифугирования. Полученный осадок на несколько суток заливают концентрированной серной кислотой, затем добавляют несколько кристаллов дихромата или нитрата калия и несколько раз промывают дистиллированной водой с последующим центрифугированием до полного отмывания от кислоты.

Наряду с холодным методом применяют горячую обработку кислотами. При этом водоросли предварительно кипятят в течение 10-15 с. в разбавленной соляной кислоте, а затем отмывают от нее. Полученный осадок с минимальным количеством воды переносят в колбу, добавляют четырех-пятикратное по объему количество концентрированной серной или азотной кислоты, заполняя колбу не более чем наполовину, и кипятят на водяной или песчаной бане под вытяжкой в течение 15 мин - 1 ч. Побуревшую массу осветляют добавлением кристаллов КNО³. После ее охлаждения осадок пипеткой переносят в пробирку с водой, осторожно добавляя кислоту с диатомовыми в воду, чтобы избежать вскипания и разбрызгивания кислоты, и отмывают осадок до нейтральной реакции.

Полученный после прокаливания или обработки кислотами материал консервируют 2-3%-м формальдегидом для последующего хранения или непосредственно используют для изготовления постоянных препаратов. С этой целью на тонкие, чистые, обезжиренные покровные стекла наносят суспензию с клетками диатомей и высушивают. На предметное стекло помещают небольшое количество синтетической смолы (плевракс, гиракс и др.) с индексом светопреломления выше 1,6, растапливают ее над пламенем горелки и накрывают покровным стеклом с исследуемым материалом, осторожно надавливая на него и разравнивая среду тонким равномерным слоем. Излишки среды снимают с помощью ксилола (Водоросли: справочник, 1989).

Диатомовые, обладающие очень тонкими и нежными панцирями, изучают на сухих препаратах с воздушной средой. Для их изготовления суспензию с клетками диатомовых наносят на покровное стекло, высушивают, кладут на предметное стекло и заклеивают по краям лаком. (Топачевский, Масюк, 1984).

3. Диатомовые водоросли реки Оби

По данным доктора биологических наук Науменко Ю.В. (Фитопланктон…,1996) в верхней Оби найдено 164 видовых и внутривидовых таксонов из 7 отделов, 37 семейств, 62 родов. Ведущими по составу являются диатомовые водоросли (56,7%), зеленые (23,7%), сине-зеленых (8,5%) и эвгленовые (4,3%), на долю других трех отделов приходится 6,7% всего состава. Планктонные формы развиты слабо, зато широко представлены формы дна и обрастаний. Специфичен для верхнего участка реки один род Denticula.

В Новосибирском водохранилище обнаружено 283 вида, разновидности и формы водорослей из 107 родов, 57 семейств и 8 отделов. Преобладают по составу зеленые (39,2%), диатомеи (33,6%), сине-зеленые (10,6%), эвгленовые (7,4%). Бедно представлены криптофитовые, динофитовые, золотистые и желтозеленые (9,2%). Господствующее рода следующие: Scenedesmus (13 таксонов рангом ниже рода), Trachelomonas (10), Ankistrodesmus (9), Nitzschia (8), Navнcula и Anabaena (по 7) и др. Для водохранилища специфичны 13 родов: Gloeotrichia, Tetracyclus, Colacium, Petaloraonas, Hydrodictyon и др. Разнообразие состава фитопланктона водохранилища значительно выше, чем в верхней Оби, богаче представлены специфичные рода и виды, что связано с изменением температурных показателей (в сторону повышения), гидрологического и гидрохимического режимов (уменьшение скоростей течения, сглаженное колебание уровня и подщелачивание вод).

В средней Оби выявлено 490 видов, разновидностей и форм водорослей из 7 отделов, 53 семейств и 113 родов. Первое место занимают диатомовые (46,1%), им уступают зеленые (31,3%), сине-зеленые (6,7%), эвгленовые (6,5 %), золотистые (6,4 %), а динофитовые и желто-зеленые насчитывают всего 3,2%. К числу наиболее богатых родов относятся Scenedesmus и Closterium (по 27), Navicula (21), Pinnularia (18), Nitzschia (20), Trachelomonas (17), Surirella (15), Synedra и Dinobryon (14). Для этого участка реки специфичны 12 родов: Gymnodinium, Desmidium, Uroglenopsis, Anabaenopsis, Westella др.

В нижней Оби найдено 568 видов, разновидностей и форм водорослей из 57 семейств, 128 родов и 8 отделов. Преобладают диатомеи (44,4%), зеленые (35,2%) и сине-зеленые (10,2%) им значительно уступают эвгленовые (4,4%), золотистые (3,2%); динофитовые и желто-зеленые дают всего 2,6% состава. Наиболее разнообразны по составу роды: Scenedesmus и Eunotia (по 32 таксона рангом ниже рода), Closterium (24), Navicula (22), Surirella (20), Pinnularia (18), Nitzschia (15), Aulacosira и Trachelomonas (14). Специфичны 12 родов: Dactylococcopsis, Snowella, Raphidiastrum,Opephora, и др. Увеличение разнообразия состава в средней к нижней Оби модно объяснить обогащением его за счет многочисленных притоков.

В Обской губе выявлено 405 видов, разновидностей и форы водорослей из 8 отделов, 100 родов к 55 семейств. Наиболее богато представлены диатомеи (49,7%), зеленые (31,6%) и сине-зеленые (11,4%), на долю других отделов приходится всего 7,3% состава. К числу ведущих родов относятся Navicula (24 таксона рангом ниже рода), Scenedesmus (19), Fragilaria (17), Microcystis (14) и т.д. Для губы специфичны 7 родов: Coscinodiscus, Actinocyclus, Chaetoceros, Scoliopleura, Gyramitus, Raphidonema, Gonyaulax. Обеднение видового состава фитопланктона в Обской губе вызвано более суровыми климатическими условиями и значительным влиянием Карского моря.

3.1 История изучения диатомовых водорослей реки Оби

История изучения водорослей водоемов Западной Сибири сравнительно длительная и литературные данные по ним обширны. Но фитопланктону в этих исследованиях, особенно обскому, уделялось очень много внимания.

Участок верхней Оби в альгологическом отношении изучен лучше других. Интенсивное исследование фитопланктона Оби начато в 50-х годах нашего столетия. Особое внимание было уделено верхнему течению реки, где в конце 50-х годов было сооружено Новосибирское водохранилище (Куксн, 1961, 1964, 1965, 1973; Куксн, Левадная, 1963; Левадная, Попова, Сафонова, 1972; Куксн, Чайковская, 1985; Девадная, 1970, 1972, 1976; Левадная, 1980; Сафонова, 1987; Скабичевский, 1974; Содоневская, 1963, 1964, 1965). Данные о среднем течении Оби ограничивались лишь одной работой (Пирумова, 1973), по нижней Оби и Обской губе имелись отрывочные данные (Воронков, 1911; Киселев, 1970; Куксн, 1970; Солоневская, 1966, 1972). Несмотря на большое значение проведенных исследований, которые заложили фундамент в познании альгофлоры Оби и функционировании ее сообществ, очевидно, что планктон не подвергался систематическому изучению.

Только многолетние гидробиологические наблюдения позволяют своевременно обнаружить начало процесса эвтрофирования, что крайне важно для контроля за этим процессом и его управлением. Следовательно, углубленные гидробиологические и экологические исследования функционирования водных экосистем необходимы, а фитопланктон в них играет ведущую роль. Но такие исследования возможны тогда, когда известен их видовой состав, количественное развитие групп и отдельных видов, их распределение, сезонная и годовая динамика. Все это побудило рассмотреть данные вопросы на материалах, собранных при систематических многолетних исследованиях Оби. За последний период появился ряд работ (Алексюк, Крохалевская, Семенова, 1986; Донскова, Сальникова, 1987; Семенова, Алексюк, 1983, 1985, 1986, 1989; Семенова, Делено, Алексюк, 1991).

3.2 Сезонная динамика пигментных характеристик фитопланктона реки Оби

Одним из методов исследования пространственно-временной неоднородности распределения живых организмов и выявления интегральных изменений, происходящих в реке и на водосборной площади под влиянием природных процессов и деятельности человека, является изучение концентрации фотосинтетических пигментов фитопланктона.

Сезонная динамика пигментных характеристик, видового состава и уровня развития фитопланктона на участке реки Оби в районе г. Барнаула свидетельствует о высоком потенциале биологического самоочищения реки в период открытой воды и доминирующей роли климатических и гидродинамических факторов в формировании и функционировании фитопланктона на данном участке реки (Кириллова Т.В., Митрофанова Е.Ю., 2002). Участок реки ниже города отличался более высокими концентрациями водорослей - до 1,7 раз во время весеннего паводка и до 1,4 раз в летне-осеннюю межень. Трофический статус описываемого участка реки можно отнести к мезотрофно-эвтрофному. В межгодовом аспекте он достаточно стабилен, тогда как в сезонном аспекте прослеживаются значительные колебания, обусловленные повышением продуктивности планктонного сообщества реки в течение вегетационного периода.

Неоднородность характеристик и наибольшие изменения химического состава воды по длине реки наблюдаются в случае, когда река пересекает различные природные зоны, то есть преимущественно у рек, текущих в меридиональном направлении. Ярким примером такой реки является главный водоток Западной Сибири - река Обь, экосистема которой испытывает множественное воздействие антропогенных факторов, нарастающее от истока к устью. Исследованные в 1989-1991 гг. река Катунь с притоками Ярлы-Амры, Чибитка, Чуя, Чемал и притоки озера Телецкого, характеризующиеся среднемесячной температурой не более 20єС, высоким содержанием кислорода, быстрым течением, скальным или каменисто-галечным грунтом, по существующей классификации (Illies, Botosaneanu, 1963) представляют собой ритраль. Характерные черты биоценозов - отсутствие истинного зоо - и фитопланктона, массовое развитие личинок холодолюбивых стенотермных амфибиотических насекомых (103 таксона, биомасса - до 69 г/м²). Основную часть биомассы в реках бассейна р. Катунь составили личинки ручейников; в притоке Телецкого озера - р. Тевенек - гаммариды.

По таксономическому составу и относительной роли отдельных отрядов насекомых в зообентосе горные водотоки бассейна Верхней Оби наиболее близки рекам южных регионов Дальнего Востока. Дрифт донных беспозвоночных достигал максимальных значений в р. Чемал во время половодья (до 16 экз./м³) и в р. Тевенек (до 50 экз./м³) в период увеличения массы бентоса за счет выплода.

Использование интегрального показателя качества воды - индекса Вудивисса (отражающего, по-видимому, неспецифическую реакцию гидробионтов на ухудшение условий обитания) позволяет констатировать, что в реках Катунь, Чемал, Чуя имеются благоприятные условия для жизни гидробионтов при незначительном ухудшении их в р. Чибитка и неблагоприятных условиях в р. Ярлы-Амры. Основная растительная группировка горных водотоков - литофильные фитообрастания, сформированные главным образом диатомовыми водорослями. Величины суммарной биомассы достигали в Катуни 76 г/м² (за счет развития золотистой водоросли Hydrurus foetidus), в притоке второго порядка - р. Чибитка до 116 г/м² (за счет диатомеи Didymosphenia geminata) и в притоке третьего порядка - р. Ярлы-Амры до 208 г/м² (за счет зеленой нитчатки Ulothrix zonata). Среди обнаруженных водорослей преобладали ксено - и олигосапробные виды.

Всего в Катуни и ее притоках в 1988-1989 г. было выявлено 323 вида и 133 разновидности и формы водорослей из 90 родов 48 семейств, при наибольшем разнообразии диатомовых (76,5%) с подчиненной ролью зеленых (10,8%) и сине-зеленых (7,4%) водорослей. Альгосток, формирующийся за счет смывания бентосных форм водорослей с их естественных местообитаний, характеризуется значительным (до 63 форм в пробе) разнообразием, невысокой численностью (108-704 тыс.кл./л) и биомассой (0,129-0,898 г/м³). Специфический состав водорослей Катуни, отсутствие фитопланктона и неустойчивый характер бентосных группировок свидетельствуют о низкой способности этой реки к самоочищению.

В целях разработки стратегии мониторинговых наблюдений за состоянием гидроэкосистем бассейна реки Оби в районе города Барнаула неоднократно проводились исследования альгофлоры, включающее получение данных о видовом составе, экологии, распространении, толерантности водорослей к антропогенному воздействию, а также проведение оценки качества воды по составу видов-индикаторов в водотоках, расположенных в зонах с различной степенью антропогенной нагрузки.

Для анализа связи пространственной неоднородности содержания Хл а с содержанием минеральных форм азота и фосфора в воде проводится корреляционный анализ. При нём выявляются достоверные связи между показателями в разные гидрологические фазы периода открытой воды. Отрицательные корреляции биомассы фитопланктона с нитратами могут являться следствием их потребления клетками водорослей. Такой характер связи с содержанием аммонийного и нитратного азота получен для водотоков бассейна Днепра и дельты реки Лены. Положительную связь Хл а с концентрацией фосфатов наблюдали в период летней межени при максимальном прогреве воды (до 21,1°С). Это может быть связано с известным стимулирующим эффектом действия биогенов в совокупности с высокой температурой воды. Лимитирование фитопланктона по фосфору может зависеть также от гидрологических и метеорологических условий.

В целом, пространственная неоднородность характеристик фитопланктона участка Верхней Оби в районе г. Барнаула выражена слабо. Изменения имеют локальный характер и определяются поступлением промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод ниже устья реки Барнаулки и ус. Гоньба ниже поступления стоков КОС города. Изменения также отчетливо проявляется в протоке Повалихинской под влиянием пойменных водоемов и стоков г. Новоалтайска, а также в устье затона Ковш, испытывающего антропогенное загрязнение от грузового порта. На этих участках отмечено повышение обилия фитопланктона (по содержанию Хл а) и увеличение биогенной нагрузки (по относительным пигментным показателям). Неоднородность содержания фотосинтетических пигментов исследованного участка реки более выражена в период летне-осенней межени и сглажена во время весенне-летнего половодья. Изменения пигментных характеристик фитопланктона в створе ниже г. Барнаула, отражающие ухудшение качества воды, не значительны и не имеют постоянного характера, что согласуется с данными по численности и биомассе водорослей (Митрофанова, 1998).

На развитие фитопланктона исследованного участка Верхней Оби от истока до г. Барнаула помимо крупных городов значительное влияние могут оказывать притоки. В крупных левых притоках - р. Песчаная, Ануй и Чарыш концентрация Хл а на спаде половодья может достигать 50 мг/м³. Воды средней реки Алей несут значительные количества биогенных веществ; биомасса фитопланктона в ней достигает 50 мг Хл а/м³. Максимальное содержание Хл а в малых притоках достигает 64,2 мг/м³.

Сезонная динамика пигментных характеристик фитопланктона р. Обь согласуется с известными закономерностями внутригодовой сукцессии водорослей в крупных реках, но имеет отличия, связанные с особенностями гидрологического цикла реки. Одним из основных факторов, определяющих развитие фитопланктона крупных рек, является их гидрологический режим, в частности расход воды. Отрицательная зависимость содержания Хл а от величины расхода Оби в створе г. Барнаула выявлена нами для периода половодья (рис. 2, а). Сезонные изменения концентрации Хл а также тесно связаны с динамикой температуры воды. При увеличении температуры возрастает биомасса фитопланктона (рис. 2), (r=0,80, при p=0,0001). Обнаруженная связь соответствует общим закономерностям влияния температуры на рост водорослей. Выявлена отрицательная зависимость содержания Хл а от величины прозрачности, которая наиболее выражена в период летне-осенней межени (r=0,67, при p=0,01), когда во взвешенном веществе преобладают клетки водорослей.

Доля Хл а в общей сумме зеленых пигментов фитопланктона минимальна в период весенне-летнего половодья. Планктонное водорослевое сообщество в этот период характеризуется угнетенным физиологическим состоянием при неблагоприятных световых условиях, его составляют в основном бентосные формы, внесенные обильным поверхностным весенним стоком; типичные планктонные формы отсутствуют или присутствуют в незначительном количестве (Митрофанова, 1998).

Рис. 2. Зависимость содержания хлорофиллаа в фитопланктоне р. Обь у г. Барнаула от гидрологических факторов: а - величина расхода в период половодья 2001 и 2002 гг.

Выводы: основным элементом альгоценозов горной части речной системы Оби является фитоэпилитон (концентрация хлорофилла а достигает в среднем за летний период 24 мг/м², величина первичной продукции - 36 мг О2/м^2•ч); низкое содержание хлорофилла а фитопланктона (<2,5 мг Хл/м³) свидетельствует об угнетенном состоянии сообщества. В равнинной части речной системы содержание хлорофилла а фитопланктона достигает высокого уровня (в среднем по створу <30 мг/м³), что свидетельствует о благоприятных условиях для развития водорослей. Такой уровень концентрации пигмента характерен для Амура и Нижней Волги, превышает таковой для Енисея, и уступает уровню Днепра и Дуная.

В реках горной части речной системы Оби пространственные различия пигментных характеристик фитопланктона определяются ландшафтной структурой водосборов. Повышенным развитием водорослей планктона (<14,3 мг Хл/м³) характеризуются особенные элементы речной системы - проточные горные озера; соотношение хлорофиллов фитопланктона в них зависит от высоты расположения озер. Высокой концентрацией Хл а в фитоэпилитоне характеризуются участки горных реки ниже населенных пунктов.

В планктоне равнинного участка речной системы Оби содержание Хл а постепенно увеличивается до 17 мг/м³ в пределах лесостепной зоны, стабилизируется и остается высоким (20 мг/м³) на всем протяжении таежной зоны. Локальные обратимые изменения содержания Хл а, соотношения каротиноиды/хлорофилл и содержания феопигментов происходят под влиянием крупных городов (Бийска, Барнаула, Новосибирска) и притоков (Томь, Чулым, Иртыш). Эти изменения проявляются в период летне-осенней межени, сглаживаются в период половодья и индицируют участки загрязнения реки.

По уровню развития и распределению фитопланктона выделяется зарегулированный участок Оби - Новосибирское водохранилище. От зоны выклинивания подпора до средней его части происходит снижение, а в нижнем озеровидном расширении - увеличение обилия фитопланктона при содержании хлорофилла, соответственно, 5,9 и 14 мг/м³.

Пигментные характеристики фитопланктона равнинного участка речной системы Оби, в отличие от горного, имеют выраженные сезонные изменения. Их динамика определяется гидрологическим режимом реки и характеризуется укороченным циклом открытой вегетации водорослей при угнетении их развития во время длительного весенне-летнего половодья (Хл а < 7,7 мг/м³, К/Хл > 6, Фео > 80%). Максимум развития наблюдается в период летне-осенней межени (Хл а - до 23 мг/м³, К/Хл < 1,5, Фео < 52%). Динамика содержания хлорофилла а в нижней части Новосибирского водохранилища в летне-осенний период характеризуется максимумом в августе и соответствует таковой для других равнинных водохранилищ.

Содержание хлорофилла а в планктоне рек горной части речной системы Оби свидетельствует, что их трофический статус изменяется от ультраолиготрофного в высокогорьях (<1 мг/м³) до олиготрофного в средне- и низкогорьях (<2,5 мг/м³). Равнинная часть речной системы (р. Обь) по средним на створах значениям содержания хлорофилла а в безледный период характеризуется как водоток мезотрофно-эвтрофного типа в верхнем течении (6-27 мг/м³) и эвтрофного типа - в среднем и нижнем течении (9-31 мг/м³). Концентрация хлорофилла а в фитоэпилитоне притоков Телецкого озера соответствуют преимущественно мезотрофному уровню (<32 мг/м²).

Качество воды большинства исследованных рек горной части бассейна по содержанию хлорофилла а соответствует I классу, Верхней Оби - II-III классу, Средней и Нижней Оби - III классу. Изменение состояния горных озер и притоков широтной части Телецкого озера (локально до II класса) определяется природными факторами. Изменение качества речных вод на равнинном участке происходит в районе городов Бийск и Барнаул (локально до II и IV класса, соответственно) и ниже впадения рек Томь, Чулым и Иртыш (до разряда 3б) и определяется комплексом природных и антропогенных факторов.

3.3 Индикационная значимость диатомовых водорослей реки Оби

Заключение

Диатомеи занимают исключительное по своему значению место в общем круговороте веществ в природе. Будучи мощным и неиссякаемым источником органического вещества, они участвуют в процессах естественного очищения, служат хорошими индикатором загрязнения воды, используются при оценке санитарного состояния вод, не стоит забывать и о том, что они играют первостепенную роль в осадконакоплении - эти и многие другие уникальные свойства выделяют диатомовые водоросли из общего ряда.

По характеру речной сети, условиям питания и формирования водного режима, по сезонной неравномерности река Обь занимает особое место в списке гидрологических объектов России. Бассейн реки отличается обилием стариц, протоков и озёр, богатством флоры и фауны.

Диатомовые водоросли реки Оби характеризуются значительным разнообразием. Они являются ведущими по составу практически на всех участках реки (кроме Новосибирского водохранилища). Среднее содержание Bacillariophyta на протяжении всей длины реки составляет 46,1%. Среди диатомовых водорослей господствуют такие рода, как Scenedesmus, Trachelomonas,Closterium, Navнcula, Surirella и пр.

Под влиянием различного рода загрязнителей общее количество видов фитопланктона способно уменьшаться или увеличиваться; диатомовые водоросли способны реагировать на содержание органических веществ в воде, при этом изменяется их видовой состав и, как правило, их обилие.

В качестве биоиндикаторов для оценки качества воды в реке Оби следует использовать диатомовые водоросли, так как они являются не только преобладающей группой, но и наиболее чувствительными к каким бы то ни было изменениям.

Литература

1. Безматерных Д.М. Состав, структура и количественная характеристика зообентоса озера Чаны в 2001 году // Сибирский экологический журнал. - 2005. - № 2. - С. 249-254.

2. Белякова Г.А., Дьяков Ю.Т., Тарасов К.Л. Водоросли и грибы: учебник+ для студ. высш. учеб. заведений // Ботаника: в 4 т. - М.: Изд-во Академия, 2006. - 320 с.

3. Бурмистрова О.С. Таксономическое разнообразие зоопланктона Телецкого озера в 2002 году / Горные экосистемы Южной Сибири: изучение, охрана и рациональное природопользование: Вып.1. - Барнаул. - С. 276-279.

4. Бухтиярова Л.Н. Bacillariophyta в биомониторинге речных экосистем. Современное состояние и перспективы использования // Альгология. - 1999. - Т. 9. - № 3. - С. 89-103.

5. Васильев О.Ф., Казанцев В.А., Попов П.А., Кириллов В.В. Общая природная характеристика и экологические проблемы Чановской и Кулундинской озерных систем и их бассейнов // Ползуновский вестник, 2005. - № 4, ч.2. - С. 167-173.

6. Васильев О.Ф., Кириллов В.В., Клеркс Я., Селегей В.В. Комплексные исследования Телецкого озера // Гидрологические и экологические процессы в водоемах и их водосборных бассейнах. - Новосибирск: СО РАН, 1995. - С.120 - 122.

7. Винберг Г.Г., Лавреньтьева Г.М. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах. Фитопланктон и его продукция. - Л.: ГосНИОРХ, 1984. - 32 с.

8. Водоросли: справочник. - Киев: Наук.думка, 1989. - 608 с.

9. Егоркина Г.И., Зарубина Е.Ю. Экологический мониторинг водоемов с использованием цитогенетических характеристик высших водных растений. //Региональное природопользование и экологический мониторинг. - Барнаул, 1996. - С. 239.

10. Ермолаева Н.И., Бурмистрова О.С. Влияние минерализации на зоопланктон озера Чаны // Ползуновский вестник, 2005. - № 4, ч.2. - С. 235 - 247.

11. Жадин В.И. Жизнь в реках. Бентос // Жизнь пресных вод СССР / Под ред. Е.Н. Павловского и В.И. Жадина. Т. 3. - М.; Л.: АН СССР, 1950. - С. 149-183.

12. Зиновьев А.Т., Кириллов В.В., Марусин К.В., Андреева А.Ю. Прогноз качества воды глубоких водохранилищ для решения задач управления // Ползуновский вестник, 2005. - № 4, ч.2. - С. 101 - 106.

13. Кириллова Т.В., Кириллов В.В., Ловцкая О.В. Пространственно-временная неоднородность содержания хлорофилла «а» в реке Оби // Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже треьего тысячелетия Материалы Междунар. Нач. конф.. - Томск: Изд-во НТЛ, 2000. - С. 530 - 534.

14. Кириллов В.В., Кикнадзе И.И., Руднева Л.В., Веснина Л.В., Егоркина Г.И., Митрофанова Е.Ю., Зарубина Е. Ю., Ким Г.В., Кириллова Т.В., Матвеева О.В. Биологическое разнообразие водных экосистем бассейна Верхней Оби // Обской вестник, 1997,N 2-3. - С. 51 - 57.

15. Кириллов В.В., Митрофанова Е.Ю., Скабичевская Н.А., Кириллова Т.В., Ким Г.В. Палеоэкологические сигналы альгоценозов экосистем озер и их водосборных бассейнов // Проблемы реконструкции климата и природной среды голоцена и плейстоцена Сибири. - Новосибирск: Изд-во Ин-та археологии и этнографии СО РАН, 1998. - С. 222 - 233.

16. Кириллов В.В., Скабичевская Н.А., Митрофанова Е.Ю., Кириллова Т.В., Ким Г.В. Палеоэкологические сигналы альгоценозов экосистем озер и их водосборных бассейнов //Проблемы реконструкции климата и природной среды голоцена и плейстоцена Сибири. - Новосибирск: Изд-во Ин-та археологии и этнографии СО РАН, 1998. - С. 222 - 233.

17. Кириллов В.В., Щур Л.А., Митрофанова Е.Ю., Мицукова Л.Д., Руднева Л.В., Зарубина Е.Ю., Веснина Л.В., Домбровская И.А. Биоиндикация качества поверхностных вод бассейна р.Алей//Ядерные испытания и здоровье населения Алтайского края. - Барнаул: Изд-во Алтайского госуниверситета, 1993. - С.104 - 117.

18. Кордэ Н.В. Методика биологического изучения донных отложений озер (полевая работа и биологический анализ) // Жизнь пресных вод СССР. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1956. Т. 4, ч. 1. С. 383 - 413.

19. Корытный Л.М. Морфометрические характеристики речного бассейна // География и природные ресурсы № 3 - М.: Изд-во Наука 1984. С. 105 -112.

20. Киселёв И. А., Зинова А. Д., Курсанов Л. И. Водоросли // Определитель низших растений - М.: Изд-во Советская наука, 1953. - 309 с.

21. Макрушин А.В. Биологический анализ качества вод. Л.: Зоол. ин-т АН СССР, 1974. 60 с.

22. Мисейко Г.Н., Безматерных Д.М., Тушкова Г.И. Биологический анализ качества пресных вод. Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2001. 201 с.

23. Митрофанова Е.Ю. Особенности фитопланктона пелагиали глубокого озера юга Западной Сибири // Проблемы устойчивого развития общества и эволюция жизненных сил населения Сибири на рубеже XX-XXI вв. - Барнаул: Изд-во АГУ, 1998. - С. 192 - 197.

24. Прошкина-Лавренко А. И. Диатомовые водоросли СССР (ископаемые и современные) // Том 2 М.: Изд-во Наука, 1988. - 120 с.

25. Ресурсы поверхностных вод СССР // Том 15. Алтай и Западная Сибирь Монография. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969-1973. - 316 с.

26. Саут Р., Уиттик А. Основы альгологии = Introduction to Phycology / пер. Тарасов К. Л. - М.: Мир, 1990. - 597 с.

27. Силантьева М.М., Золотов Д.В., Жихарева О.Н. Природные условия бассейна р. Барнаулки// Река Барнаулка: экология, флора и фауна бассейна / Под ред. М.М. Силантьевой. - Барнаул, 2000. - С. 11-28.

28. Сладечек В. Общая биологическая схема качества воды // Санитарная и техническая гидробиология: материалы I съезда Всесоюз. гидробиол. о-ва. М.: Наука, 1967. С. 26 - 31.

29. Топачевский А. В., Масюк Н. П. Пресноводные водоросли Украинской ССР. К.: Вища школа. Головное изд-во, 1984. - 336 с.

30. Унифицированные методы исследования качества вод. Ч. 3. Методы биологического анализа вод. - М.: СЭВ, 1984. - С. 69-102.

31. Фёдоров А.А, Жизнь растений в 6-ти томах // Том 2 - М.: Изд-во Просвящение, 1974. - 545 с.

32. Фёдоров А.А, Жизнь растений в 6-ти томах // Том 3 - М.: Изд-во Просвящение, 1977. - 487 с.

33. Федоров В. Д. О методах изучения фитопланктона и его активности - М.: Изд-во МГУ, 1979. - 168 с.

34. Науменко Ю.В. Фитопланктон Оби, Нижнего Иртыша и его изменения под воздействием антропогенных факторов // Диссертация - Н.: 1996, 226 с.

35. Энциклопедический словарь // География России / Гл. ред. Горкин А. П. . - М.: Науч. Изд-во Большая Российская энциклопедия, 1998. - 800 с.

36. Asai K. Statistic classification of epilithic diatom species into three ecological groups relating to organic water pollution. Method with coexistence index (1) // Diatom. 1995. N 10. P. 13 - 34.

37. Asai K., Watanabe T. Statistic classification of epilithic diatom species into three ecological groups relating to organic water pollution. Saprophilous and saproxenous taxa (2) // Diatom. 1995. N 10. P. 35 - 47.

38. Coste M., Ayphasshorho H. Etude de la qualite des eaux du Bassin Artois-Picardie al'aide des communautes de diatomeesbenthiques (Application des indisesdiatomiques): Rapport Cemagref Bordeaux. Lyon: Agence de l'Eau Artois-Picardie, Douai, 1991. 227 p.

39. Descy J.P. A new approach to water quality estimation using diatoms // Nova Hedwigia. 1979. Vol. 64. P. 305 - 323.

40. Descy J.P., Coste M. A test of methods for assessing water quality based on diatoms // Verhandlung Int. Vereingung de Limnologie. 1991. Bd 24, N 4. S. 2112 - 2116.

41. Knopp H. GrundsatzlichenzurFragebiologischerVorfluteruntersuchungen, erlautern an einemGutelangsschnitt des Mains // Arch. Hydrobiol. 1955. Bd 22, N 3/4. S. 363 - 368.

42. Knopp H. StoffwechseldynamischeUntersuchungsverfahren fur die biologischeWasseranalyse // Int. Revue Gesamt. Hydrobiol. Hydrogr. 1968. Bd 53(3). S. 409 - 441.

43. Kolkwitz R., Marsson M. Okologie der pflanzlichenSaprobien // Berichte der Deutsch. Botan. Gesellsch. 1908. Bd 26A. S. 505 - 519.

44. Kolkwitz R., Marsson M. Okologie der Saprobien // Intern. Rev. Hydrobiol. 1909. Bd 2. S. 126 - 152.

45. Leclercq L., Maquet B. Deux nouveaux indices chimiqueetdiatomique de qualited'eau courante. Application au Samson et a sesaffluents (bassin de la Meuse belge). Comparaison avec d'autres indices chimiques, biocenotiquesetdiatomiques. Document de travail. Inst. Roy. Sci. Natur. Belg., 1987. 113 p.

46. Lee, R. E. Phycology, 4th edition. -- Cambridge: Cambridge University Press, 2008. -- 547 c.

47. Pantle F., Buck H. Die biologischeUberwachung der Gewasser und die Darstellung der Ergebnisse // Gas- und Wasserfach. 1955. Bd 96, N 18. 604 S.

48. Sladecek V. Diatoms as indicators of organic pollution // ActaHydrochim. Hydrobiol. 1986. Vol. 14, N 5. P. 555 - 566.

49. Sladecek V. System of water quality from the biological point of view // Arch. Hydrobiol. 1967. Bd 7. S. 1 - 218.

50. Watanabe T., Asai K., Houki A. Numerical estimation to organic pollution of flowing water using the epilithic diatom assemblage - Diatom Assemblage Index (DAIpo) // The Science of the Total Environment. 1986. N 55. P. 209 - 218.

51. Watanabe T., Asai K., Houki A. Numerical index of water quality using diatom assemblages // Biological monitoring of environmental pollution. Tokai: Univ. Press, 1988. P. 179 - 192.

52. Watanabe T., Asai K., Houki A., Tanaka S., Hizuka T. Saprophilous and eurysaprobic diatom taxa to organic water pollution and Diatom Assemblage Index (DAIpo) // Diatom. 1986. N 2. P. 23 - 73.

53. Zelinka M., Marvan P. BemerkungenzuneuenMethoden der saprobiologischenWasserbeurteilung // Verhandlung Int. Vereingung de Limnologie. 1966. Bd 16. S. 817 - 822.

54. Zelinka M., Marvan P. ZurPrazisierung der biologischen Klassifikation der Reinheitflie? Ender Gewasser // Arch. Hydrobiol. 1961. Bd 57, N 3. S. 389 - 407.

Размещено на Allbest.ru