Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗООПЛАНКТОННЫХ СООБЩЕСТВ ВОДОЕМОВ БОЛЬШОГО СОЛОВЕЦКОГО ОСТРОВА НА ПРИМЕРЕ ОЗЕР ВАРВАРИНСКОЕ И ПИТЬЕВОЕ

Собко Е.И. 1 Болотов М.И. 1 Климов С.И. 1 Быков В.М. 1 Морева О.Ю. 1
1 Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени Н.П. Лаверова Уральского отделения Российской академии наук
В настоящее время актуальна проблема охраны водных ресурсов и их эффективного использования. Нарушение стабильности водных экосистем в первую очередь проявляется в перестройке водных зооценозов, изменении таксономического состава и соотношения различных групп гидробионтов в сообществах. Структурно-функциональные характеристики зоопланктона являются наиболее информативными показателями, отражающими трансформации, происходящие в водных экосистемах под влиянием антропогенных и природных факторов, и, следовательно, могут быть использованы для оценки состояния зооценозов. В работе представлены исследования зоопланктона озер Варваринское и Питьевое (Большой Соловецкий остров), дана характеристика современного состояния зооценозов водоемов. Планктонная фауна озер представлена обычными для водоемов бореальной зоны видами. В озере Варваринское было выявлено 19 видов зоопланктона, в озере Питьевое – 30 видов. К числу доминирующих видов в озерах Варваринское и Питьевое относились коловратки Keratella cochlearis, Keratella quadrata, Filinia longiseta, Lecana luna, Polyarthra dolichoptera, Polyarthra vulgaris, Conochilus unicornis. Исследования показали, что экосистемы озер за последние 50 лет подверглись значительной трансформации. Прежде всего, это отражается в перестройке доминантного комплекса организмов, появлении в сообществах видов индикаторов эвтрофных вод, снижении численности ракообразных и увеличении доли коловраток, снижении средней индивидуальной массы гидробионтов. Озера Варваринское и Питьевое по состоянию развития зоопланктона относятся к олиготрофному типу (средняя биомасса до 1 г/м3). По величине индекса сапробности озеро Варваринское относится к мезосапробному типу водных объектов, Питьевое – к олигосапробному типу.
зоопланктон
Соловецкие острова
водные экосистемы
видовой состав
количественные показатели
1. Новосельцева Р.И., Русакова С.А. Зоопланктон озер Большого Соловецкого острова // Соловецкие острова. Материалы по комплексному изучению озер. Труды СевНИОРХ. Т. 6. Петрозаводск: Изд-во Карелия, 1972. С. 45–66.
2. Титова К.В., Жибарева Т.А., Морева О.Ю., Собко Е.И., Слобода А.А., Попов С.С., Прилуцкая Н.С. Гидрохимические и гидробиологические исследования озер Большого Соловецкого острова // Успехи современного естествознания. 2020. № 11. С. 125–131.
3. Коновова О.Н., Фефилова Е.Б. Методическое руководство по определению размерно-весовых характеристик организмов зоопланктона Европейского Севера России. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 2018. 151 с.
4. Китаев С.П. Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов. Петрозаводск: Карельский НЦ РАН, 2007. 395 с.
5. Куликова Т.П. Зоопланктон водных объектов Республики Карелия (Россия): история изучения, основные направления исследований, видовой состав, библиография. Германия: LAP LAMBERT Acad. Publ., 2017. 132 с.
6. Терехова В.А. Практическая экотоксикология: оценка чувствительности биотесткультур: учебное пособие. М.: ГЕОС, 2016. 54 с.
7. Алексевнина М.С., Поздеев И.В. Санитарная гидробиология с основами водной токсикологии. Пермь: ПГНИУ, 2016. 205 с.

В настоящее время актуальна проблема охраны водных ресурсов и их эффективного использования. Нарушение стабильности водных экосистем в первую очередь проявляется в перестройке водных зооценозов, изменении таксономического состава и соотношения различных групп гидробионтов в сообществах. Структурно-функциональные характеристики зоопланктона являются наиболее информативными показателями, отражающими трансформации, происходящие в водных экосистемах под влиянием антропогенных и природных факторов, и, следовательно, могут быть использованы для оценки состояния зооценозов.

Соловецкий архипелаг образован множеством островов. Наиболее крупными островами являются Большой Соловецкий (222 км2), Анзер (48 км2) и Большая Муксалма (19 км2). Общая площадь архипелага 295 км2. Территория Соловков покрыта большим количеством озер. На Большом Соловецком острове их более 300. Большинство водоемов имеют ледниковое происхождение, за исключением реликтовых озер, которые в прошлом являлись частью морских лагун.

Первые исследования планктонной фауны водоемов Соловков относятся к началу XX в. Данные работы в основном посвящены изучению таксономического состава зоопланктона. В этот период были составлены подробные фаунистические списки видов гидробионтов, встречающихся в водоемах архипелага. Повторные исследования зоопланктонных сообществ были выполнены в 1960-х гг. Карельским отделением ГосНИОРХ. В ходе комплексных исследований было изучено 65 озер Большого Соловецкого острова, получены данные по видовому составу и количественному развитию зоопланктонных сообществ [1]. В дальнейшем подобные работы на территории Соловков не проводились, за исключением комплексного исследования озер Петр, Питьевое и Святое, проведенного в 2020 г. [2].

Цель данной работы – на примере озер Варваринское и Питьевое охарактеризовать современное состояние зоопланктонных сообществ озерных экосистем Большого Соловецкого острова и сравнить результаты с данными, полученными 50 лет назад.

Материалы и методы исследования

Исследования зоопланктона проводились в августе 2021 г. на озерах Варваринское и Питьевое. Зоопланктон отбирали планктонной сетью Джеди. Образцы фиксировались 4 %-ным раствором формалином. Обработка проб производилась в лаборатории стандартными гидробиологическими методами. При обработке проб изучали качественные и количественные характеристики зоопланктона: определяли видовой состав, выделяли доминантные группы, подсчитывали численность (N) и биомассу (B) организмов. Гидробионтов с относительной численностью > 5 % считали структурообразующими видами. При вычислении биомассы зоопланктона использовались соответствующие руководства [3]. Видовое разнообразие оценивали по индексу Шеннона – Уивера. Индекс рассчитан по численности (HN). Для выявления фаунистического сходства зооценозов озер использовали индекс Жаккара (Ij, %), (I). Индекс сапробности (S) рассчитан по методу Пантле и Букка в модификации Сладечека. Трофический тип водоёма определяли по величине биомассы зоопланктона [4].

Результаты исследования и их обсуждение

Озеро Варваринское расположено на территории большого Соловецкого острова (65°05´с.ш., 35°73´в.д.). Площадь водоема составляет 0,093 км2 (9,3 га). Озеро находится на расстоянии 70 м от залива Долгая губа. Когда-то озеро Варваринское было частью морского залива.

Озеро Питьевое находится к западу (65°04´с.ш., 35°69´в.д.) от озера Варваринское. Площадь озера Питьевое – 0,173 км2 (17,3 га). Из водоема осуществляется отбор воды на питьевые нужды населения острова.

По площади зеркала водной поверхности исследуемые объекты относятся к категории озерков (< 0,1 км2 – Варваринское) и очень малых озер (0,1–1,0 км2 – Питьевое). Тем не менее по показателю относительной глубины озера относятся к глубоким (4–10 м) (табл. 1).

В период исследования в водоемах наблюдалась температурная стратификация водной толщи. Температура в поверхностном горизонте составляла +15–+17°С, в придонном – +5–+7 °С, рН среды в озерах близка к нейтральной. Поверхностные и придонные слои в озере Питьевом хорошо насыщены кислородом (31–94 %). В озере Варваринское на глубине 3 м наблюдается анаэробная зона, кислород полностью отсутствует. От других водоемов озеро Варваринское отличается повышенной минерализацией.

Зоопланктонные сообщества озер представлены видами типичными для холодноводных олиготрофных водоёмов северных широт [5]. По зоогеографическому районированию зооценозы преимущественно состояли из видов, имеющих палеарктическое (39 %), космополитное (32 %) и голарктическое (29 %) распространение. В зоопланктонном сообществе водоёмов превалировали олиго- и олиго-β-мезосапробы (83 % от общего числа видов).

Таблица 1

Морфометрические и гидрохимические характеристики озер Варваринское и Питьевое

Характеристики

Озера

Варваринское

Питьевое

Длина озера, км

0,5

0,98

Максимальная ширина, км

0,28

0,4

Глубина (средняя), м

4,2

3,7

Максимальная глубина, м

9,0

11,1

Площадь зеркала, км2

0,093

0,173

Объем озера, км3

0,0004

0,0006

Прозрачность воды, м

0,4

2,5

Температура, °С*

+15

+17

Кислород, мг О2/л*

7,4

8,9

рН*

6,5

6,6

Минерализация, мг/л*

193,4

58,6

Примечание: * – поверхностный горизонт

В зоопланктоне исследованных водоемов отмечено 37 видов гидробионтов: 14 видов коловраток и 23 вида ракообразных. Сообщества зоопланктона озера Варваринское представлены 18 видами беспозвоночных: 10 видов коловраток, 3 вида ветвистоусых и 5 видов веслоногих ракообразных. В озере Питьевое отмечено 30 видов, из которых 10 видов составляли коловратки, 10 видов кладоцеры и 10 видов копеподы.

Ниже приведен список обнаруженных в озерах видов зоопланктонных организмов.

Тип Rotifera Коловратки

Аsplanchnidae: 1) Аsplanchna priodonta Gosse,1850 – В, П; 2) Аsplanchna herriskie Guerne, 1888 – В, П.

Вrachionidae: 3) Кellicottia longispina Kellicott, 1879 – В, П; 4) Кeratella cochlearis Gosse,1851 – В, П; 5) Кeratella quadrata Müller, 1786 – В; 6) Вrachionus quadridentatus Hermann, 1783 – П; 7) Nоtholca sp. – П.

Sуnchaetidae: 8) Рolyarthra vulgaris Carlin, 1943 – В, П; 9) Polyarthra dolichoptera Idelson, 1925 – П.

Сonochilidae: 10) Conochilus unicornis Rousselet, 1892 – В, П.

Filinidae: 11) Filinia longiseta Ehrenberg, 1834 – В.

Trichocercidae: 12) Trichocerca weberi Jennings, 1903 – В; 13) Trichocerca sp. – В, П.

Lecanidae: 14) Lecane luna Müller, 1776 – В.

Класс Crustacea Ракообразные

Надотряд Cladocera Ветвистоусые

Daphniidae: 15) Daphnia cucullata G.O. Sars, 1862 – В, П; 16) Daphnia galeata G.O. Sars, 1864 – В; 17) Daphnia cristata Sars, 1862 – П; 18) Daphnia obtusa Kurz, 1875 – П; 19) Daphnia longiremis G.O. Sars, 1862 – П; 20) Daphnia hyalina Leydig, 1860 – П.

Chydoridae: 21) Chydorus ovalis Kurz, 1875 – В.

Bosminidae: 22) Bosmina longirostris O.F. Müller, 1785 – П.

Мacrothricidae: 23) Мacrothrix hirsuticornis Norman et Brady, 1867 – П.

Sididae: 24) Diaphanosoma brachyurum Liévin, 1848 – П; 25) Sida crystallina O.F. Müller, 1776 – П.

Polyphemidae: 26) Polyphemus pediculus Linne, 1778 – П.

Надотряд Copepoda Веслоногие

Diaptomidae: 27) Eudiaptomus gracilis G.O. Sars, 1863 – В, П; 28) Eudiaptomus graciloides Lilljeborg, 1888 – П.

Cyclopidae: 29) Cyclops scutifer G.O. Sars, 1863 – В; 30) Cyclops abyssorum G.O. Sars, 1863 – В; 31) Cyclops strenuus Fischer, 1851 – В, П; 32) Cyclops kolensis Lilljeborg, 1901 – П; 33) Mesocyclops leuckarti Claus, 1857 – В, П; 34) Macrocyclops albidus Jurine,1820 – П; 35) Acanthocyclops vernalis Fischer, 1853 – П; 36) Eucyclops macrurus Sars, 1863 – П; 37) Eucyclops serrulatus Fischer, 1851 – П; 38) Thermocyclops crassus Fischer, 1853 – П.

Принятые сокращения: В – озеро Варваринское, П – озеро Питьевое.

Таблица 2

Основные структурные показатели развития зоопланктонных сообществ озер Варваринское и Питьевое в различные периоды исследований

Показатель

Озеро Варваринское

Озеро Питьевое

1965 г.

2021 г.

1965 г.

2021 г.

Число видов

12

18

18

30

Nclad:Nrot:Ncop, %

1:0:99

1:94:5

52:14:34

5:77:18

Bclad:Brot:Bcop, %

9:0:91

5:38:57

52:5:43

65:8:27

Численность, тыс. экз./м3

40,2

182,3

91,9

110,1

Биомасса, г/м3

0,86

0,2

1,5

0,8

Wср., мг

0,02

0,001

0,02

0,007

Bcrus/Brot

2,92

13,18

Nclad/Ncop

0,13

0,49

Индекс Шеннона – Уивера, бит/экз.

2,09

2,63

Индекс сапробности

1,61

1,41

Виды доминанты

по численности

Mesocyclops leuckarti, Eudiaptomus gracilis, Chydorus sphaericus, Daphnia longispina

Keratella cochlearis, Keratella quadrata, Filinia longiseta, Lecane luna

Ceriodaphnia affinis, Daphnia cristata, Bosmina obtusirostris

Polyarthra dolichoptera, Polyarthra vulgaris, Conochilus unicornis, Keratella cochlearis, Kellicottia longispina

Тип водоема

мезотрофный

олиготровный

Примечание. N, В – численность и биомасса зоопланктона в летний период; Rot – Rotifera, Clad – Cladocera, Cop – Copepoda; Wср. – средняя масса организма

Видовое разнообразие в озере Варваринское определяли коловратки. К числу доминирующих видов коловраток (Rotifera) в водоеме относятся Keratella cochlearis, Keratella quadrata, Filinia longiseta, Lecane luna. Наименьшим количеством видов в зооценозе представлены ветвистоусые ракообразные (3 видами), что, по-видимому, связано с кислородным режимом в водоеме. Как известно, кладоцеры чутко реагируют на недостаток кислорода в воде [6, 7].

Зооценозы озера Питьевое более разнообразны и характеризуются большим количеством видов. Анализ фаунистического сходства показал незначительное подобие зоопланктона озер. Индекс сходства Жаккара составил 29 % соответственно.

Индекс видового разнообразия Шеннона для озера Варваринское варьировал в пределах 1,90–2,39 бит/экз (средние значения 2,09), для озера Питьевое от 1,34 бит/экз до 3,06 бит/экз (средние значения 2,63). Значения индекса позволяют отнести озеро Варваринское к мезотрофному типу, озеро Питьевое – к олиготрофному типу водоемов. Индекс выравненности (I) для озера Варваринское в среднем равен 0,6, для озера Питьевое – 0,7, что свидетельствует об устойчивом состоянии экосистем.

Количественные характеристики зоопланктона в водоемах варьировали в широких пределах. Максимальная численность планктона в озере Варваринское составляла 288,0 тыс. экз./м3, минимальная – 26,9 тыс. экз./м³. Средние значения численности и биомассы зоопланктона в озере составляли 182,3 тыс. экз./м3 и 0,19 г/м3 соответственно. Значения биомассы варьировали в пределах от 0,03 г/м3 до 0,47 г/м3. По численности в зоопланктонных сообществах озера Варваринское доминировали коловратки (94 % от общей численности), по биомассе – копеподы (57 % от общей биомассы).

Анализ вертикального распределения гидробионтов в озере Варваринское в период летней стратификации показал приуроченность зоопланктона к верхнему слою воды (0–3 м). В поверхностных слоях интенсивно развивались представители всех групп зоопланктона. На всех горизонтах коловратки составляли от 90 до 96 % от общей численности. С глубиной роль ракообразных снижалась. В слое 3–8 м наблюдается полное отсутствие кладоцер, что связано с кислородным режимом в водоеме: с глубины 3 м начинается анаэробная зона.

Средняя численность и биомасса зоопланктона в озере Питьевое составляли 110,1 тыс. экз./м3 и 0,80 г/м3 соответственно. Максимальная численность зоопланктона составляла 202,8 тыс. экз./м³, минимальная – 56,8 тыс. экз./м3. Значения биомассы варьировали в пределах от 0,21 г/м3 до 2,04 г/м3. По уровню развития планктонной фауны озера Варваринское и Питьевое можно отнести к олиготрофному малокормному типу водоемов (средняя биомасса до 1 г/м3) [5].

Сравнение полученных нами результатов с данными исследований 1960-х гг. [1] показало, что за последние полвека в структуре зоопланктонных сообществ озер Варваринское и Питьевое произошли изменения (табл. 2).

Прежде всего, в зооценозах отмечена смена доминантных видов. За последние годы значительно снизилась доля в сообществах ветвистоусых ракообразных. В зооценозах озер доминирующая роль принадлежит коловраткам. В составе зоопланктона водоемов обнаружены индикаторы эвтрофных вод Keratella cochlearis, Keratella quadrata, Filinia longiseta, Brachionus quadridentatus, Polyarthra vulgaris, Cyclops strenuous, что указывает на усиление процессов эвтрофирования.

В озере Варваринское наблюдается увеличение общей численности зоопланктона и уменьшение общей биомассы за счет массового развития Rotifera. Для озера Питьевое также отмечено снижение суммарной биомассы. В настоящее время наблюдается уменьшение средней индивидуальной массы гидробионтов, что свидетельствует о преобладании в сообществах озер коловраток и меньшей кормовой ценности зоопланктона.

Озеро Варваринское по характеристикам зоопланктонного сообщества можно отнести к категории мезотрофных водоемов с умеренно загрязненным качеством воды, озеро Питьевое – к категории олиготрофных. Качество водных масс озер на протяжении периода исследований соответствовало чистым (II класс – озеро Питьевое) и умеренно загрязненным водам (III класс – озеро Варваринское).

Заключение

Соловецкие озера находятся на разных стадиях развития, что обуславливается особенностями рельефа и площадью водосбора. Развитие планктонной фауны в озерах острова определяется гидрологическим и гидрохимическим режимами водоемов.

Озеро Питьевое входит в состав западной канальной системы. Для озер канальной группы характерна значительная однородность минерального и органического состава, что связано с их проточностью. Озеро Питьевое имеет самый большой водосбор. Через него проходят воды, поступающие из других озер системы. Водная толща озера Питьевое хорошо насыщена кислородом, кислород фиксируется до самого дна, что положительно сказывается на развитии зоопланктона. В последнее время в экосистеме озера наблюдается увеличение доли коловраток и снижение численности ракообразных.

Озеро Варваринское имеет малый сток и водосбор. Озеро обособлено от других водоемов. В прошлом Варваринское являлось частью лагуны, отделившись от нее в результате поднятия рельефа. Для водоема характерны застойные явления, накопление органики и биогенов у дна. Кислородный режим в водоеме неблагоприятен для развития гидробионтов: с 3 м начинается анаэробная зона, где численность зоопланктона снижается в 10 раз. Изменения в функционировании зооценозов в озере Варваринское могут быть связаны с особенностью гидрологического и гидрохимического режима водоема, а также с его происхождением.

За последние 50 лет в экосистемах исследованных водоемов произошли значительные трансформации, особенно четко изменения в структуре и функционировании зоопланктонных сообществ прослеживаются в озере Варваринское. Прежде всего, это отражается в перестройке доминантного комплекса, появлении в сообществах видов индикаторов эвтрофных вод, снижении численности ракообразных и увеличении доли коловраток и, как следствие, снижении средней индивидуальной массы гидробионтов.

В связи с тем, что водоемы региона имеют хозяйственное значение как основные источники пресной воды для населения, а также с возрастающей рекреационной и антропогенной нагрузкой на водные объекты необходимо продолжить комплексные исследования озер Соловецкого архипелага.

Работа подготовлена при финансовой поддержке темы ФНИР: FUUW-2022-0065 (№ гос. регистрации122011800149-3) и гранта РНФ: № 22-14-20045.


Библиографическая ссылка

Собко Е.И., Болотов М.И., Климов С.И., Быков В.М., Морева О.Ю. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗООПЛАНКТОННЫХ СООБЩЕСТВ ВОДОЕМОВ БОЛЬШОГО СОЛОВЕЦКОГО ОСТРОВА НА ПРИМЕРЕ ОЗЕР ВАРВАРИНСКОЕ И ПИТЬЕВОЕ // Успехи современного естествознания. – 2022. – № 8. – С. 139-144;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37880 (дата обращения: 18.06.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674