Река Яна является четвертой по величине рекой Якутии, имеет выход на шельф Ледовитого океана и образуется от слияния рек Дулгалах и Сартанг. Длина Яны составляет 906 км (вместе с Сартангом – 1490 км), площадь бассейна 238 тыс. км2 [1]. Впадает в мелководный Янский залив моря Лаптевых, служащий местом нагула ценных сиговых полупроходных рыб (ряпушка, омуль, нельма, муксун). В Красную книгу Республики Саха (Якутия) внесены янская популяция сибирского осетра, горбуша и кета. В бассейне Яны насчитывается 39,3 тыс. озёр с общей площадью 3260 км2, из них 20,06 тыс. озер (51 %) с общей площадью 1350 км2 находятся в янской дельте, которая составляет 4,3 % от общей площади водосборного бассейна р. Яны. Дельта площадью 10,2 тыс. км2 начинается от ответвления протоки Самадон от основного русла р. Яна [1, 2].
Для оценки состояния водной экосистемы необходимо знать не только ее гидрохимические параметры, но и параметры ее биотической части. Зоопланктон играет основную роль в образовании органического вещества в водоемах, развитие фитопланктона определяет их биологическую продуктивность и качество воды. Показатели видового состава и трофической структуры зоопланктона играют важную роль в оценке экологического состояния водных объектов. Для любого водоема характерен определенный видовой состав организмов, разнообразие и обилие которого варьирует в зависимости от экологической обстановки в водоеме. На формирование химического состава вод влияет широкий круг различных факторов. Природно-климатический, гидрологический, морфоэдафический факторы формируют химический состав вод озер, который соответствует природным фоновым величинам, классифицируется в зависимости от происхождения, типа водоема, особенностей стока и строения водосбора, характеризуется определенными показателями.
По ландшафтно-лимногенетической классификации И.И. Жиркова [3] исследованные озёра в основном относятся эрозионно-термокарстовому типу разной стадии развития, оз. Китиктях – ледниково-флювиогляциальному типу. Исследованные озёра расположены в террасовой равнине р. Яна, в бассейнах проток р. Яна – рр. Хара Улах, Самандон и Илин-Шар. Географические координаты объектов исследования отражены в табл. 1.
Материалы и методы исследования
Материалом для гидрохимических исследований являются пробы озёрных вод. Пробы воды отобраны на станциях: с поверхностных (20–30 см от поверхности) и с придонных слоев воды (30–40 см от дна). Гидрохимические исследования включали определение органолептических показателей, растворенных газов, биогенных элементов, органического вещества и главных ионов, загрязняющие вещества (фенолы, АПАВ, нефтепродукты) и металлы. Определения физических свойств по ГОСТу 31868-2012 [4] и газового состава воды проводились непосредственно на месте отбора проб. В стационарных лабораторных условиях состав озерных вод изучался химико-аналитическими методами анализа (потенциометрия, атомная абсорбция, флуориметрия, спектрофотометрия) по соответствующим гостированным методикам. Анализы основных компонентов проводились с помощью «Лаборатории контроля воды» на основе спектрометра «Lambda» (Perkin-Elmer), капиллярного электрофореза «Капель 103 и 104».
Материалом для определения зоопланктонного состава послужили 18 проб, отобранные с поверхностных и придонных проб, процеживанием 50 л воды через сеть Апштейна (газ № 64-77) с последующей фиксацией 4 % формалином.
Определение организмов зоопланктона проводили с помощью широко используемых определителей. В работе использованы широко применяемые в гидробиологии характеристики зоопланктона: число видов, численность, биомасса, соотношение таксономических групп и др.
Результаты исследования и их обсуждение
Максимальная глубина исследованных озер колеблется от 2,1 до 13,0 м. В момент исследования не зафиксировано вертикальной температурной стратификации, что указывает на равномерное распределение температуры по всей толще воды. Это, очевидно, связано с сильным перемешиванием массы воды из-за ветровых явлений. Температурные показатели водных масс исследованных озер позволяют отнести их к типу холодноводных димиктических озёр резко континентального климата. Прозрачность воды при этом характеризуется высоким показателем, что подтверждается минимальным количеством взвешенных веществ (до 4 м).
Таблица 1
Географические координаты исследованных озёр
|
Название объектов |
Географические координаты |
Название объектов |
Географические координаты |
|
Афоня |
N 70 °49′57.46″ E 136 °51′55.38″ |
Озеро № 6 |
N 71 °08′9.36″ E 135 °33′41.31″ |
|
Китиктях |
N 70 °44′40.04″ E 137 °21′19.87″ |
Быранатталах |
N 71 °07′40.28″ E 135 °37′16.32″ |
|
Озеро № 3 |
N 70 °48′58.90″ E 136 °48′16.25″ |
Озеро № 8 |
N 71 °08′05.51″ E 135 °34′55.82″ |
|
Озеро № 4 |
N 70 °43′37.77″ E 136 °11′32.53″ |
Озеро № 9 |
N 71 °11′31.47″ E 135 °25.15.87″ |
|
Озеро № 5 |
N 71 °08′23.25″ E 135 °34′25.31″ |
Озеро № 10 |
N 71 °11′01.30″ E 135 °25′13.02″ |
В исследованных озёрах концентрации растворенного кислорода варьируют от 6,46 до 10,11 мг/л на поверхностных слоях воды и от 6,52 до 10,32 мг/л на придонных слоях воды. Высокий процент насыщения воды кислородом отмечен в озере Афоня, а наименьший в озере № 9. Свободная двуокись (СО2) обнаружена в минимальных количествах 2,2–4,4 мг/л и не отмечено стратификации по вертикали от поверхности ко дну.
Величина рН воды – один из важнейших показателей качества вод. Для янских озёр отмечены более низкие водородные показатели и колеблются в основном между нейтральными и слабощелочными водами. Из 10 исследованных озёр у восьми озёр рН-показатель ближе к нейтральной среде. Слабощелочная среда зафиксирована в озере № 8 (7,9–8,2 рН по вертикали.). Щелочная среда обнаружена в озере Афоня (8,7–7,8 рН).
Из биогенных элементов изучены минеральные формы азота (ионы аммония, нитриты, нитраты), ортофосфаты и железо. Выявленные невысокие показатели биогенных элементов указывают на бедность воды минеральными веществами и низкий уровень биомассы фито- и зоопланктонных организмов, что подтверждается биологическими исследованиями.
Макрокомпонентный состав. В воде приморских (дельтовых) озёр из анионов преобладают гидрокарбонатные (HCO3-) или нитратные (NO3-) ионы, в незначительном количестве присутствуют хлоридные (Cl-) ионы. Cульфатные (SO42-) ионы занимают промежуточное положение в анионном составе. В катионном составе доминируют натриевые ионы (Na+).
Жесткость вод исследованных озёр можно классифицировать [4] как «очень мягкие» воды (от 0,6 до 1 ммоль/л), они не имеют четкой стратификации по вертикали от поверхности ко дну.
По величине перманганатной окисляемости не наблюдается большой стратификации по вертикали от поверхности ко дну, что, очевидно, связано с перемешиванием водных масс из-за постоянных ветровых явлений. Колебания 0,55–1,33 мгО/л в поверхностных слоях и 0,39–1,34 мгО/л в придонных слоях воды зафиксированы в озерах дельты р. Яна. Низкие показатели окисляемости объясняются невысоким развитием фито- и зоопланктонных организмов, что подтверждается низким содержанием биомассы гидробионтов. Величина БПК5 во всех исследованных озёрах невысокая и составляет от 0,05 до 2,25 мгО2/л и в придонных слоях воды – от 0,17 до 3,29 мгО2/л. Наименьшие показатели зафиксированы в озере Быранатталах.
Озёра бассейна р. Яна характеризуются незначительной минерализацией воды. В поверхностных слоях воды колебание составляет от 75,97 до 258,57 мг/л, в придонных слоях – 78,49–280,88 мг/л. Вода исследованных озер по гидрохимической классификации О.А. Алекина [5] имеет гидрокарбонатный класс натриевой группы II типа.
Зафиксированные концентрации тяжелых металлов и специфических органических загрязнителей со срединных проб воды исследованных озёр незначительны и находятся в пределах нормативов для рыбохозяйственных водоёмов.
В данной работе с целью определения современного экологического состояния исследованных озёр р. Яна проведена комплексная оценка качества воды по индексу загрязнённости воды (ИЗВ). ИЗВ рассчитывался с учетом 6 наиболее характерных для поверхностных вод показателей воды по [6]. Это обязательные показатели воды (кислород, БПК5), марганец и загрязняющие вещества (фенолы, нефтепродукты, АПАВ).
Расчеты показали, что исследованные озёра относятся к «очень чистым» и «чистым». Индекс загрязненности воды исследованных озёр колеблется от 0,17 до 0,49, из них 2 озера относятся к I классу качества и 8 озёр имеют II класс качества.
Химический состав и качество воды играет немаловажную роль и влияет на видовое разнообразие и биомассу зоопланктонных организмов, на трофность водоёма в целом.
В работе Комаренко [7] зоопланктон бассейна р. Яна (пяти рек и пяти озер) с июня по октябрь 1960 г. от слияния рек Сартанг и Дулгалах до пос. Уздей состоял из 58 видов. Коловратки составляли 43 %, ветвистоусые раки – 36 %, веслоногие раки – 21 %. В составе зоопланктона озер доминировали коловратки, субдоминантами были ракообразные. Немногочисленный зоопланктон рек был представлен в основном коловратками и ветвистоусыми низшими ракообразными. Отмечалась большая роль заливов, пойменных озер и различных временных водоемов в формировании планктона р. Яна [7].
По материалам современных летне-осенних исследований в изученных озерах было обнаружено 22 вида, принадлежащих к 3 систематическим группам, т.е. систематический состав организмов зоопланктона низовья р. Яны оказался беднее низовья других северных рек Якутии – Анабара, Лены, Колымы [8–10]. Видовое разнообразие (68 %), численность (61–93 %) и биомассу (кроме оз. № 3) определяли коловратки, субдоминантами были веслоногие низшие раки. Последние представлены мелкими хидоридами Chydoruss phaericus, и босминой Bosmina (B) longirostris, мелкими дафниями Daphnia longiremis, D. сristata, их роль в создании численности биомассы осеннего планктона водоемов незначительна. На биомассу влияли относительно крупные, хищные ветвистоусые ракообразные Daphnia middendorfiana, Holopedium gibberum. Из веслоногих найдено 4 вида, из них главными компонентами зоопланктона исследованных озер являются молодь в науплиальной и копеподитной стадиях развития. Относительно высокое видовое разнообразие (12) зафиксировано в 2008 г. (сентябрь) оз. №3 (табл. 2), в 2013 г. (август) в озерах № 8, 1, 7 (табл. 3).
Во всех озерах присутствовали мелкий широко распространенный ветвистоусый рачок Bosmina (B) longirostris, а также мелкие олиготрофные холодолюбивые коловратки Keratella cochlearis, Conochilus unicornis, Kellicottia longispina.
Количественные показатели численности и биомассы организмов в летнийпериод были относительно низкими для озерного зоопланктона и колебались в широких пределах – 310–44130 экз./м3 и 17,82–811,147 мг/м3 соответственно. Максимальные показатели численности зоопланктона зафиксированы в оз. Китиктях, а биомассы в оз. № 8, минимальные – в оз. № 9 и № 6 соответственно. Высокие показатели численности осеннего зоопланктона в оз. № 2 у п. Усть-Яна обусловлены развитием мелких олиготрофных холодноводных коловраток Kellicottia longispina и молодью веслоногих ракообразных II–III копеподитной стадии развития.
В озерах дельтовой части бассейна р. Яна индекс сапробности колеблется в пределах от 1,31 до 1,49 и воды исследованных водоемов относятся к II классу качества воды («чистые» воды), по показателям трофического типа озер, соотношению таксонов, отношению численностей Cladocera и Copepoda озера в летне-осенний период условно относятся к «олиготрофным».
Таблица 2
Количественная характеристика осеннего зоопланктона бассейна р. Яна
|
озеро № 1 п. Усть-Яна |
озеро № 2 п. Усть-Яна |
оз. Большое, уч. Илин-Шар |
озеро № 3, уч. Сягиле |
озеро № 4, уч. Сягиле |
|
|
Количество видов |
9 |
10 |
8 |
12 |
6 |
|
Численность, экз./м3 |
3000 |
202000 |
21200 |
2840 |
46060 |
|
Биомасса, мг/м3 |
20,19 |
1759,2 |
128,42 |
26,73 |
89,24 |
Таблица 3
Количественная характеристика летнего зоопланктона бассейна р. Яна
|
Озеро |
Количество видов |
Численность, экз/м3 |
Биомасса, мг/м3 |
|
Афоня |
12 |
12120 |
51,84 |
|
Китиктях |
11 |
44130 |
247,41 |
|
Озеро № 3 |
5 |
14150 |
182 |
|
Озеро № 4 |
4 |
6090 |
72 |
|
Озеро № 5 |
8 |
740 |
274,47 |
|
Озеро № 6 |
5 |
12030 |
17,82 |
|
Озеро № 7 |
12 |
29250 |
181,5 |
|
Озеро № 8 |
12 |
4180 |
811,147 |
|
Озеро № 9 |
6 |
310 |
40,56 |
Выводы
Проведенные гидрохимические и гидробиологические исследования озёр бассейна р. Яна позволяют сделать следующие выводы:
– по общей минерализации вода озёр относится к пресным водам с «очень мягкой» или «мягкой» жесткостью, бедна биогенными и минеральными веществами, ненасыщена органическими веществами, ионами тяжелых металлов, обладает благоприятным газовым режимом, высокой прозрачностью и имеет низкий уровень загрязняющих веществ. По комплексной гидрохимической оценке, исследованные озера имеют I и II классы качества и охарактеризуются как «очень чистые» и «чистые». Воды исследованных озер по гидробиологическим показателям в летне-осеннем режиме по качеству относятся к II классу качества воды и характеризуются как «чистые», а по показателям трофического типа как «олиготрофные»;
– летне-осенний зоопланктон озёр состоит из 22 видов, принадлежащих к 3 систематическим группам. Видовое разнообразие (68 %), численность (61–93 %) определяли коловратки, биомассу низшие раки. Последние представлены мелкими хидоридами Chydorus sphaericus, босминой Bosmina (B) longirostris, олиготрофными мелкими дафниями Daphnia longiremis, D. сristata, их роль в создании численности биомассы осеннего планктона водоемов незначительна. На биомассу влияли относительно крупные, хищные ветвистоусые ракообразные Daphnia middendorfiana, Holopedium gibberum и молодь копепод науплиальной и копеподитной стадий развития. Относительно высокое видовое разнообразие зафиксировано в озерах № 8, 1, 7;
– воды озер имеют благоприятную для развития гидробионтов среду (рН) и характеризуются по сравнению с озёрами Центральной Якутии невысокими показателями биогенных элементов, которые непосредственно связаны с их жизнедеятельностью;
– суровые условия криолитозоны с коротким вегетационным периодом и слабым прогревом воды влияют на развитие зоопланктона и в целом на химический состав воды. Исследование показало, что по 8 озерам II класс качества вод по химическим и гидробиологическим показателям совпадает.