Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Якутия представляет собой регион с большим количеством озер. На ее территории насчитывается по меньшей мере 700 тыс. водоемов [1]. Хотя Республика Саха и славится крупными и уникальными озерами (Моготоево, Бустах, Нерпичье, Большое Токо и др.), наиболее широкое распространение здесь получили все же небольшие и неглубокие озера, чей генезис связан с повсеместно распространенными термокарстовыми процессами. Обладая малой глубиной и небольшой площадью зеркала, такие водоемы представляют собой весьма динамичный компонент окружающей среды, чувствительный к внешним воздействиям и загрязнению. Особую актуальность работы по изучению состояния озер в Якутии приобрели и в связи с тем, что для большого количества населенных пунктов региона озера – это основной источник воды для хозяйственных нужд.

Материалы и методы исследования

Исследование базируется на применении анализа диатомовых водорослей поверхностного слоя (верхние 1–2 см) донных отложений 83 озер, расположенных на севере Якутии в бассейнах рек Колыма (3 водоема), Индигирка (12), Лена (18), Оленек (8) и Анабар (42). Полевые исследования на озерах проведены в период с 2002 по 2012 гг. в рамках российских и российско-германских экспедиций, организованных сотрудниками Института естественных наук СВФУ (главным образом под руководством Л.А. Пестряковой). Сбор полевого материала организован в летний период времени (июль – август) по единой программе исследований на всех территориях во время проведения всех экспедиционных работ. Поверхностные пробы донных отложений были получены в местах максимальной глубины озер с применением дночерпателя типа Экмана – Берджи и гравитационного бура фирмы UWITEC.

Диатомеи были обследованы в лабораторных условиях на световом микроскопе при увеличении 1000х (с применением иммерсионного масла) после удаления их органического содержимого путем термической обработки проб донных отложений в растворах H2O2 30 % и HCl 10 %. В качестве основных количественных характеристик диатомовых выступает общая численность особей таксона (вида или разновидности) и относительная ( %) численность особей таксона от общего количества учтенных особей диатомей. Более подробная характеристика методики исследования приведена в опубликованных ранее авторами настоящего исследования статьях [2–4].

Уровень органического загрязнения озер определен косвенно – путем вычисления индекса сапробности (S) Пантле – Букка (в модификации Сладечека [5]) по численности особей диатомей – индикаторов органического загрязнения и значениям их сапробной валентности. В зависимости от величины индекса сапробности определяли уровень загрязнения и класс качества воды согласно ГОСТ 17.1.3.07-82 [6].

где si – индикаторная значимость вида или разновидности;

hi – число особей таксона, обладающего данной индикаторной значимостью;

N – общее количество особей индикаторных диатомей.

Результаты исследования и их обсуждение

Изученные озера расположены за полярным кругом и распределены в пределах (рис. 1, табл. 2) южной субарктической (7 водоемов), типичной (33) и арктической тундры (6), лесотундры (5), северной тайги (25), а также горных областей высотной поясности (7). В целом все исследуемые водные объекты по происхождению в той или иной степени связаны с термокарстовыми процессами. По лимнологической классификации И.И. Жиркова [7] изучаемые озера принадлежат, главным образом водно-эрозионному (40 водоемов) и эрозионно-термокарстовому (33) морфогенетическим типам. Водоемы (по значениям максимальной глубины, по С.П. Китаеву [8]) обладают средней (6,25–12,5 м, 16 озер), малой (3,12–6,25 м, 19 объектов) и очень малой глубиной (<3,12, 48 водоемов), формой зеркала (по С.В. Григорьеву [9]), главным образом близкой к округлой (коэффициент удлиненности (Куд) = 1,5–3, 53 водоема) и близкой к овальной (Куд = 3–5, 16 ед.). По площади зеркала (по П.В. Иванову [10]) водоемы являются малыми (1–10 км2, 13), очень малыми (0,1–1 км2, 33) и озерками (<0,1 км2, 35). Прозрачность воды, измеренная диском Секки, умеренная (в среднем составляет 43 % максимальной глубины). Химический состав воды характеризуется различными сочетаниями главных положительно и отрицательно заряженных ионов с преобладанием в большинстве случаев кальция (в 59 озерах) и гидрокарбонатов (в 73), водоемы обладают в основном ультрапресной, очень мягкой водой с нейтральными значениями водородного показателя.

Всего в озерах обнаружено 502 вида и разновидности диатомовых водорослей. 130 отмеченных таксонов диатомей обладают известными значениями сапробной валентности. При этом в озерах обнаружены диатомовые – ксеносапробы (21 таксон), олигосапробы (36 видов и разновидностей), α-мезосапробы (14) и β-мезосапробы (74) (табл. 1). Олигосапробы представлены наиболее широко распространенными и обладающими высокой относительной численностью таксонами: Staurosirella pinnata, Achnanthidium minutissimum, Tabellaria flocculosa, Eunotia monodon, Asterionella formosa и др.

Среди ксеносапробов наибольшей относительной численностью и частотой встречаемости обладает Eunotia praerupta (один из наиболее часто встречающихся в исследуемых озерах вид). Представителями данной группы также выступают Eunotia bilunaris, E. pectinalis, Caloneis baccilum, Cymbella gracilis, Pinnularia borealis, P. gibba и др. Широко распространенными β-мезосапробными диатомеями являются Stauroneis phoenicenteron, Sellaphora pupula, Caloneis silicula, Staurosira construens, Navicula radiosa, Staurosirella leptostauron, Fragilaria capucina и Aulacoseira italica. К α-мезосапробам относятся Hantzschia amphioxys, Nitzschia palea, Navicula cryptocephala, Craticula cuspidata, N. menisculus, N. viridula и др.

Рассчитанный для всех исследуемых водоемов индекс сапробности изменяется в диапазоне от 0,63 (озеро бассейна р. Оленек) до 1,81 (водоем бассейна р. Лена) в среднем составляя 1,27 (рис. 2, табл. 2). По величине отмеченного параметра озера разделены на 2 группы: олигосапробные (69 (или 83,1 %) озера, значение индекса от 0,51 до 1,5 включительно) и β-мезосапробные (14 водоемов (16,9 %), величина показателя от 1,51 до 2,5) водоемы. По классификатору качества вод Росгидромета исследуемые озера отнесены к 3-м классам по качеству их воды: 1-ый класс – очень чистые; 2-ой – чистые и 3-й – умеренно загрязненные. Основная масса водных экосистем обладает чистой водой (59 озер (71,1 % от общего количества), при значениях индекса сапробности от 1 до 1,5 включительно). На долю водоемов с умеренно загрязненной (при S от 1,51 до 2,5 включительно) и очень чистой (S < 1) водой приходится соответственно 16,9 (14 водоемов) и 12 % (10) объектов выборки.

Таблица 1

Группы диатомей, характеризующиеся различной сапробностью

Рис. 1. Район исследования

Рис. 2. Значения индексов сапробности и степень загрязненности воды озер

Таблица 2

Распределение значений индекса сапробности озер по территории района

Примечание. СТ – северная тайга; ЛТ – лесотундра; ЮТ – южная субарктическая тундра; ТТ – типичная тундра; АТ – арктическая тундра; ГО – горные области высотной поясности. В круглых скобках отмечено общее количество обследованных озер. Серой заливкой отображены минимальные и максимальные значения параметров.

Средневзвешенные значения индекса сапробности озер по территории района исследования распределены достаточно равномерно (изменяются от 1,1 до 1,5) и позволяют охарактеризовать исследуемые озера как олигосапробные, или обладающие чистой водой. Наименьшие значения параметра отмечены для водоемов территории бассейна р. Оленек, а также арктической тундры и горных областей высотной поясности водосбора р. Лена; наибольшие – для озер лесотундры бассейна р. Лена и северной тайги территории близ р. Индигирка. Полученные результаты исследования согласуются с работами, выполненными ранее [11–13]. Следует отметить, что в сравнении с наиболее исследованными водоемами Центральной Якутии [14, 15], вода которых, как правило, принадлежит 3 классу качества (умеренно загрязненная), северные озера обладают меньшим индексом сапробности и степенью загрязненности, что, вероятно, связано с меньшим антропогенным прессом арктических территорий и меньшей продуктивностью их экосистем, за счет чего естественный уровень загрязнения на севере Якутии ниже. В целом следует сказать, что все рассмотренные водоемы находятся на значительном удалении от населенных мест и территорий с развитой промышленностью, что позволяет сказать, что установленный уровень загрязненности вод является следствием естественных причин.

Заключение

В результате вычисления индекса сапробности Пантле – Букка в модификации Сладечека для индикаторных диатомей 83 озер северной части Якутии установлено, что исследуемые озера могут быть отнесены к 3-м классам по качеству их воды: 1-ый класс – очень чистые (71,1 % водоемов или 59 озер); 2-ой – чистые (12 % или 10 водоемов) и 3-й – умеренно загрязненные (16,9 % – 14 озер). Средневзвешенные значения индекса сапробности водоемов по территориям водосборов рек, в которых данные водоемы расположены (Колыма, Индигирка, Лена, Оленек и Анабар), распределены достаточно равномерно (изменяются от 1,1 до 1,5) и позволяют охарактеризовать исследуемые озера как олигосапробные, или обладающие чистой водой. Все рассмотренные водоемы расположены на значительном удалении от территорий с развитой промышленностью и населенных мест, что позволяет считать установленный уровень качества воды результатом естественных причин.

Работа выполнена в рамках проектного финансирования СВФУ им. М.К. Аммосва (приказ 494-ОД от 02.05.2017 г.) «Палеоэкологические и биоиндикационные исследования водных экосистем криолитозоны Северо-Востока России в условиях изменения климата и антропогенного пресса», проектной части государственного задания в сфере научной деятельности Министерства образования и науки РФ по Заданию 5.2711.2017/ПЧ. «Биогеографические закономерности биоты озер арктической зоны Северо-Востока Российской Федерации», проекта РФФИ-регион №15-45-05063 р_восток_а «Палеоэкологические исследования голоценовой истории озер бассейна реки Индигирка» и в рамках комплексных научных исследований в Республике Саха (Якутия), направленных на развитие производительных сил и социальной сферы на 2016–2020 годы.