Я.И. Гульченко, О.П. Баженова

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный аграрный университет имени П.А.Столыпина»

По материалам обработки 172 количественных проб фитопланктона среднего течения реки Иртыш выделены доминирующие комплексы периодов открытой воды 2014–2015 гг. Описан состав и смена групп доминирующих видов по сезонам. Установлено изменение структуры доминирующего комплекса фитопланктона реки Иртыш в многолетнем аспекте.

Ключевые слова: фитопланктон, доминирующий комплекс, структура, река Иртыш.

Ya.I. Gulchenko, O.P. Bazhenova

Dominant phytoplankton complex alteration trend
of the Irtysh River middle reaches

Dominant phytoplankton complexes of the Irtysh River middle reaches are determined for the open-water periods of 2014 and 2015, based on the materials handling of 172 quantitative phytoplankton samples of the river. Composition and replacement of dominant species groups are described by seasons. There are found out changes of the dominant phytoplankton complex structure of Irtysh River in the long-term aspect.

Keywords: phytoplankton, dominant complex, structure, Irtysh River.

Река Иртыш, одна из крупнейших рек Сибири, имеет исключительное хозяйственное значение для Омской области. Антропогенное воздействие на реку, значительно возросшее в середине XX века, продолжается усиливаться [1]. Омская область является первым регионом на территории России, через который протекает Иртыш после Китая и Казахстана. В целях обеспечения экологической безопасности Омской области необходимо постоянное наблюдение за состоянием экосистемы реки.

Биоиндикация по фитопланктону, являющемуся первым звеном трофической цепи водных объектов, сегодня является общепризнанным методом, используемым при оценке качества вод рек и озёр [2].

Основную роль в формировании общей численности и биомассы фитопланктона водных объектов играет группа из относительно небольшого числа видов, слагающих доминирующий комплекс. В период предыдущих исследований фитопланктона среднего течения реки Иртыш (1998–2003 гг.) были отмечены такие особенности доминирующего комплекса Иртыша, как полидоминантность и высокая доля зелёных водорослей, что, по мнению автора [3], служило признаком усиления эвтрофирования реки.

Целью работы являлось изучение доминирующего комплекса фитопланктона среднего течения реки Иртыш (в районе города Омска) в 2014–2015 гг.

В основу работы положены материалы обработки проб фитопланктона среднего течения реки Иртыш в период открытой воды 2014 и 2015 гг. Отбор проб проводили 2–3 раза в месяц на двух гидробиологических створах выше и ниже города Омска. Расположение створов выбрано в соответствии с размещением мест отбора проб для стационарных наблюдений Центра по мониторингу загрязнения окружающей среды г. Омска и методическими рекомендациями по проведению гидробиологического мониторинга поверхностных вод [4]. Количественные пробы фитопланктона объёмом 0,5 л отбирали из поверхностного слоя воды в трёх точках поперечного сечения реки – у берегов и на середине. Фиксацию проб проводили формалином, для концентрирования использовали осадочный метод.

Пробы обрабатывали общепринятыми методами [5]. Подсчёт числа клеток фитопланктона проводили в камере Горяева в 2–4 повторностях на микроскопе Euler Professor 770T. За периоды открытой воды 2014 и 2015 гг. отобрано и обработано 172 количественные пробы фитопланктона.

Доминирование видов определяли по их численности. В доминирующий комплекс включали виды, численность которых составляла не менее 10 % от общей, к доминантам относили виды, занимающие первые три места, остальные виды, вошедшие в доминирующий комплекс, считали субдоминантами. С целью определения роли вида в доминирующем комплексе использовали показатель частоты доминирования [6].

За исследуемый период в фитопланктоне реки Иртыш обнаружено 275 видовых и внутривидовых таксонов (ВВТ), относящихся к 9 отделам: Cyanoprokaryota (34 ВВТ), Chrysophyta (17 ВВТ), Xanthophyta (3 ВВТ), Bacillariophyta (57 ВВТ), Dinophyta (5 ВВТ), Cryptophyta (2 ВВТ), Euglenophyta (17 ВВТ), Chlorophyta (129 ВВТ) и Streptophyta (11 ВВТ).

Общая численность фитопланктона в период открытой воды 2014 г. изменялась в пределах 0,08–223,29 млн кл./л, биомасса – 0,02–9,42 г/м³, составляя в среднем 14,51±3,93 млн кл./л и 1,89±0,16 г/м³ соответственно. По показателю биомассы фитопланктона [7] вода Иртыша относится к 3 классу качества (удовлетворительной чистоты), разряду 3б (слабо загрязнённая).

Доминирующий комплекс в 2014 г. включал 31 ВВТ и был представлен четырьмя отделами: Cyanoprokaryota (13 ВВТ), Chlorophyta (9 ВВТ), Bacillariophyta (8 ВВТ) и Euglenophyta (1 ВВТ).

Основываясь на сезонных изменениях, было выделено четыре доминирующих комплекса фитопланктона реки Иртыш: виды, доминировавшие на протяжении всего исследуемого периода, и виды-доминанты по сезонам. Виды, преобладавшие в 2014 г. на протяжении всего периода открытой воды, слагают первый доминирующий комплекс. Наибольшую частоту доминирования (20 %) имела цианобактерия Aphanocapsa holsatica, являющаяся единственным доминантом в большинстве проб в летне-осенний период. Высокую частоту доминирования (3–13 %) имели также другие представители цианобактерий (Aphanocapsa holsatica, A. incerta, Microcystis aeruginosa, Romeria gracilis), зелёных (Didymocystis inconspicua, Monoraphidium contortum), диатомовых (Stephanodiscus hantzschii, Fragilaria crotonensis, Asterionella formosa, Synedra sp., S. acus var. radians, Diatoma elongatum) и эвгленовых (Trachelomonas volvocina) водорослей.

Комплекс видов, доминировавших весной, состоял из 11 ВВТ, в том числе 5 ВВТ диатомовых, 2 – зелёных, 1 – эвгленовых водорослей и 2 ВВТ цианобактерий. Наибольшей частотой доминирования обладали Stephanodiscus hantzschii (22 %), Diatoma elongatum (17 %), Synedra sp. (17 %), Didymocystis inconspicua (11 %) и Trachelomonas volvocina (11 %).

Наиболее разнообразен летний доминирующий комплекс фитопланктона, содержащий 24 ВВТ. На протяжении летнего сезона прослеживаются четыре группы доминантов, последовательно сменяющих друг друга. В начале лета из числа видов с высокой частотой доминирования в комплекс входили Fragilaria crotonensis (11 %), Synedra acus var. radians (9 %), Didymocystis inconspicua (8 %) и Asterionella formosa (7 %). К началу июля на смену Asterionella formosа приходят Stephanodiscus hantzschii (9 %) и Monoraphidium contortum (6 %).Во второй половине июля в доминирующем комплексе появляется Aphanocapsa holsatica (28 %)и сохраняет за собой доминирующее положение до конца лета, в конце сентября к нему присоединяются Monoraphidium contortum и Romeria gracilis (3 %).

Осенний доминирующий комплекс включал 13 ВВТ, наибольшей частотой доминирования обладали Stephanodiscus hantzschii (19 %), Didymocystis inconspicua (19 %), Aphanocapsa holsatica (16 %) и Microcystis aeruginosa (13 %). При этом в конце сентября, как и в конце лета, преобладает Aphanocapsa holsatica, однако постепенно численность этого вида снижается, и в октябре доминантом становится Microcystis aeruginosa. К концу октября его сменяет группа видов, формировавших доминирующий комплекс весной (Didymocystis inconspicua, Fragilaria crotonensis (3 %), Stephanodiscus hantzschii, Asterionella formosa (6 %)).

Доминирующий комплекс в период открытой воды 2015 г. включал 26 ВВТ, и, как и в 2014 г., был представлен отделами Cyanoprokaryota (10 ВВТ), Chlorophyta (6 ВВТ), Bacillariophyta (9 ВВТ) и Euglenophyta (1 ВВТ). Наибольшую относительную частоту доминирования (19,8 %) имела Aphanocapsa holsatica, входящая в доминирующие комплексы всех сезонов и во многом определяющая общую численность фитопланктона на протяжении всего периода открытой воды. Среди видов с высокой частотой доминирования (3–20 %) бо́льшая часть является диатомовыми водорослями (Stephanodiscus hantzschii, S. neoastraea, Fragilaria crotonensis, Asterionella formosa, Synedra sp., S. acus var. radians). Diatoma elongatum, имевшая в 2014 г. высокую частоту доминирования, не вошла в доминирующий комплекс 2015 г. Из зелёных водорослей высокой частотой доминирования в 2015 г. характеризовались Didymocystis inconspicua (6 %) и Monoraphidium contortum (5 %), из цианобактерий – Romeria gracilis (9 %) и Aphanocapsa incerta (3 %). Как и в предыдущем году, эвгленовые водоросли в доминирующем комплексе были представлены одним видом Trachelomonas volvocina (6 %).

Весной 2015 г. доминирующий комплекс характеризовался бо́льшим разнообразием и насчитывал 15 ВВТ против 11 ВВТ в 2014 г. Наибольшую частоту доминирования имел Trachelomonas volvocina (29 %). Высокую частоту имели зелёные водоросли Didymocystis inconspicua (15 %) и Monoraphidium contortum (6 %), диатомовые – Asterionella formosa (10 %) и Synedra acus var. radians (6 %), цианобактерия Aphanocapsa holsatica (10 %). Диатомовые водоросли Diatoma elongatum и Fragilaria crotonensis, имеющие высокую частоту доминирования весной 2014 г., не вошли в состав доминантов весной 2015 г., в то время как Trachelomonas volvocina, имевший весной 2014 г. частоту доминирования 11 %, в 2015 г. доминировал уже в 30 % весенних проб.

Доминирующий комплекс летнего фитопланктона 2015 г. включал 18 ВВТ, из них к цианобактериям относятся 7 ВВТ. Наибольшую частоту доминирования имели виды Aphanocapsa holsatica (27 %) и Fragilaria crotonensis (24 %). В течение летнего сезона можно проследить несколько групп доминантов, которые последовательно сменяют друг друга. С началом лета в большинстве проб фитопланктона доминирует Didymocystis inconspicua (5 %), сменяемый к концу июня диатомовыми водорослями Fragilaria crotonensis (24 %), Synedra sp. (4 %) и S. acus var. radians (4 %), причём Fragilaria crotonensis сохраняется в доминантах до конца августа. Synedra spp. замещается к началу июля цианобактерией Aphanocapsa holsatica, которая к концу июля сменяется другой цианобактерий – Romeria gracilis (16 %). В конце августа в доминирующем комплексе снова появляется Aphanocapsa holsatica и зелёная водоросль Monoraphidium contortum (6 %), которые остаются в числе доминантов до конца лета.

Осенью 2015 г. в состав доминантов вошло 7 ВВТ, 4 из которых являлись диатомовыми водорослями и 3 – цианобактериями из рода Aphanocapsa. Наибольшую относительную частоту доминирования имели диатомовые водоросли Stephanodiscus hantzschii (33 %) и S. neoastraea (27 %). Помимо указанных видов высокую частоту доминирования имели Aphanocapsa holsatica (13 %), Fragilaria crotonensis (11 %) и A. incerta (9 %). К началу октября в группе летних доминирующих видов Romeria gracilis и Monoraphidium contortum сменяются диатомовыми водорослями Stephanodiscus hantzschii и Fragilaria crotonensis. В конце осени в фитопланктоне Иртыша доминируют 2 вида из рода Stephanodiscus: S. hantzschii и S. neoastraea.

Таким образом, доминирующий комплекс фитопланктона реки Иртыш периодов открытой воды 2014–2015 гг. сохранил свою полидоминантность и состоял, как и в 1998–2003 гг. [3], из 38 таксонов ниже рода, но его структура изменилась. Если в предыдущем периоде исследований в составе доминирующего комплекса преобладали зелёные водоросли (40 % доминантов), то в настоящее время ведущая роль принадлежит мелкоклеточным цианобактериям (42 %). Дальнейший сдвиг структуры доминирующего комплекса в этом направлении может служить сигналом об усилении эвтрофирования реки.

Библиографический список

1. Баженова О. П. Структура фитопланктона и сапробность вод верхнего и среднего Иртыша // Экология. – 2007. – Т. 38. – № 2. – С. 141–143.

2. Никаноров А. М. Научные основы мониторинга качества вод. – СПб: Гидрометеоиздат, 2005. – 575 с.

3. Баженова О. П. Фитопланктон Верхнего и Среднего Иртыша в условиях зарегулированного стока. – Омск: Изд-во ОмГАУ, 2005. – 248 с.

4. Руководящий документ 52.24.620–2000. Методические указания. Охрана природы. Гидросфера. Организация и функционирование подсистемы мониторинга антропогенного эвтрофирования пресноводных экосистем. СПб: Гидрометеоиздат, 2001. – 46 с.

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

6. Макаревич В. Н. Голландские методы учёта обилия видов по де-Фризу в сравнении с другими методами определения участия видов в луговых травостоях // Ботанический журнал. – 1966. – Т. 51 – № 2. – С. 293–304.

7. Оксиюк О.П., Жукинский В.Н., Брагинский Л.П., Линник П.Н., Кузьменко М.И., Кленус В.Г. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидробиологический журнал. – 1993. – Т. 29, № 4. – С. 62–76.

Сведения об авторах

Гульченко Ярослава Ивановна, аспирант кафедры экологии, природопользования и биологии ФГБОУ ВО Омский ГАУ, e-mail: gulchenkoyi@gmail.com; Баженова Ольга Прокопьевна, д.б.н., профессор, ФГБОУ ВО Омский ГАУ, e-mail: olga52@bk.ru, тел. (3812) 65-46-27.

Баженова Ольга Прокопьевна, профессор, доктор биологических наук, профессор кафедры экологии, природопользования и биологии ФГБОУ ВО Омский ГАУ, olga52@bk.ru, 8 (3812) 65-46-27

Gulchenko Yaroslava Ivanovna, Postgraduate of the Ecology, Nature Management and Biology Department, Omsk SAU, e-mail: gulchenkoyi@gmail.com; Bazhenova Olga Prokopjevna, Dr. Biol. Sci., Prof., Omsk SAU, e-mail: olga52@bk.ru, ph. (3812) 65-46-27.

Bazhenova O.P., Doctor of Biological Sciences, Professor, Department of Ecology, Natural Management and Biology, Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, olga52@bk.ru, 8 (3812) 65-46-27

УДК: 635.656: 581.1381: 631.559

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: