Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

MACROZOOBENTHOS AND BIOINDICATION ASSESSMENT OF LOWER IRTYSH

Chemagin A.A. 1 Medvedeva I.N. 1
1 Tobolsk Complex Scientific Station UD RAS, Tobolsk, Russia
Was investigated diversity of macrozoobenthos community within the Lower Irtysh Tobolsk and Uvat district of the Tyumen region in the open water period (spring - autumn). It was shown that at present the macrozoobenthos study area of the river (from s. Abalak to s. Gornoslinkino) includes 31 species and higher taxa of macrozoobenthos. Of these chironomids – 15, caddisflies – 3, ephemera, plecoptera – 2, dragonflies and midges - 1, bivalves - 2, oligochaetes - 2, leeches - 1, amphipods — 1, nematodes and ostracods (not identified to species ). Content of hydrobiological studies shows that compared to 1980 years of macrozoobenthos was transformed in the direction of reduction in species diversity, changes in the dominant complex increasing the number of oligochaetes, decreasing the incidence and number of caddis flies and mollusc. Spend bioindicative assessment of watercourse by integral indicator Matkowski. Spend bioindicative assessment of watercourse integral indicator Matkowski. It has been established that the greatest pollution observed on stations of in the area near Tobolsk and Tobolsk′s CWTP (collector wastewater treatment plant), the smallest - on stations of are located before the Tobolsk and far away from it - s. Gornoslinkino.
river
Lower Irtysh
macrozoobenthos
bioindication
species diversity
Основными источниками загрязняющих веществ р. Иртыш и ее притоков являются предприятия нефтедобычи и нефтепереработки, машиностроения, металлургической, строительной, лесной, деревообрабатывающей, легкой и пищевой промышленности, речной флот, предприятия жилищно-коммунального хозяйства, а также неорганизованный сток с селитебных территорий и сельхозугодий и трансграничный перенос с территории соседних областей и государств. Основные загрязняющие вещества воды и донных отложений  - это тяжелые металлы, нефтепродукты, фенолы, биогенные элементы и органические вещества.

Вместе с тем химический состав воды ДО, их загрязнение, токсичность, состояние кормовой базы остаются слабоизученными.

Сообщества бентосных организмов являются чувствительными индикаторами различного рода загрязнений (органического, нефтяного, токсического) водной среды. При этом представители донной фауны являются важным компонентом водной экосистемы и играют большую роль в питании всех видов рыб Обь-Иртышского бассейна

Материал и методика.

Бентофауна Иртыша исследовалась в период открытой воды (весенне-осенний период) 2014-2015  гг. от п. Абалак Тобольского района до п. Горнослинкино Уватского района Тюменской области, длина исследуемого участка реки составила более 165 км. Характеристика створов представлена в таблице 1.

Таблица 1

Характеристика створов отбора проб по руслу р. Иртыш

№ створа, разрез

Район

Расстояние от устья км

Характер грунтов

Левый берег

Стрежень

Правый берег

1

 

2

3

4

5

1, выше п. Абалак

Тобольский

699

глинистый

песчаный

песчаный

2, выше г. Тобольск (п. Бизино)

Тобольский

672

илисто-песчаный

песчано-илистый

песчано-илистый

3, ниже г. Тобольска (район Речного порта)

Тобольский

652

илистый

песчано-илистый

песчано-илистый

4, район п. Медведчикова

Тобольский

624

илистый

песчано-илистый

илисто-песчаный

5, ниже п. Бронниково

Тобольский

608

илисто-песчаный

песчано-илистый

песчано-илистый

6, выше научно-исследовательского стационара «Миссия»

Уватский

531

песчаный

песчано-илистый

глинисто-песчаный

7, ниже п. Горнослинкино

Уватский

520

илисто-песчаный

песчано-илистый

илисто-песчаный

На каждом створе (разрезе) пробы отбирались у левого, правого берега и на стрежне реки. По 2 выемки с каждой точки разреза при помощи обычного и утяжеленного дночерпателя Петерсена с площадью захвата 0,025 м2 [8].

Грунт промывался через газ-сито № 23, организмы макрозообентоса извлекались и фиксировались 70%-ным этиловым спиртом для дальнейшего определения. Расчет численности и биомассы бентофауны на 1 м2, их фиксация и взвешивание производились согласно общепринятой методике [8].

Качественный состав донной фауны определяли с помощью методических пособий [2, 3, 4, 5, 6, 7].

Для оценки состояния водотока использовали интегральный показатель Матковского (табл. 2), который включает олигохетный индекс (Гуднайта-Уитли),  индекс видового разнообразия (Шеннона-Уивера), индекс по доле чувствительных видов (Вудивисса).

Таблица 2

Определение качества вод по показателям зообентоса

 

Класс

Характеристика качества вод

Индексы %

N0/Nc

1/В1

½ Н

ИПМ

I

Очень чистые

0

0-10,0

0-17,0

0-27,0

II

Чистые

0-50,0

10,1-20,0

17,1-25,0

27,1-95,0

III

Умеренно загрязненные

50,1-60,0

20,1-33,0

25,1-33,0

95,1-126,0

IV

Загрязненные

60,1-80,0

33,1-50,0

33,1-50,0

126,1-180,0

V

Грязные

80,1-100,0

50,1-100,0

50,1>100,0

180,1-300,0

Результаты и их обсуждение.

Последние опубликованные данные о видовом составе макрозообентоса Иртыша на 2 разрезах - район п. Абалак и район п. Уват, т.е. на крайних участках наших исследований в 2014-2015 гг., относятся к 1998 г. [413].

В составе макрозообентоса нами были определены беспозвоночные 5 типов, 5 классов, 15 семейств, 24 родов, 31 вида и более крупных таксонов. Наиболее разнообразна фауна амфибиотических насекомых, из них 15 видов хирономид из 10 родов Cryptochironomus defectus Kieffer, Cryptochironomus rolli Kirpitshenk, Procladius ferrugineus Kieffer, Chironomus plumosus Linnè, Harnischia curtilamellata Malloch, Paracladopelma camptolabis Kieffer, Limnochironomus tritomus Kieffer, Limnochironomus nervosus Staeger, Polypedilum scalaenum Schrank, Polipedilum convictum Walker, Polipedilum bicrenatum Kieffer, Psectrocladius psilopterus Kieffer, Endochironomus tendens Fabricius, Endochironomus albipennis Meigen, Eukiefferiella tschernovskii Pankratova. Из ручейников было определено 3 вида из 3 родов: Hydropsyche ornatula McLachlan, Neureclipsis bimaculata Linnè, Brachycentrus subnubilus Curtis, 2 вида веснянок (Taeniopteryx nebulosa Linnaeus, Isoperla grammatica Poda) по 1 виду поденок (Palingenia longicauda Olivier), стрекоз (Gomphus flavipes Charpentier) и мокрецов (Palpomyia lineata Meigen). Кроме того, были отмечены двустворчатые моллюски 2 видов из 1 рода: Sphaerium nucleus Studer, Sphaerium nitidum Clessin, 2 видов олигохет из 2 родов: Limnodrilus hoffmeisteri Claparède, Tubifex tubifex O. F. Müller, 1 вид пиявок Helobdella stagnalis Linnè, а также нематоды, ракообразные  - Gammarus lacustris Saras и остракоды. Остракод и нематод до вида не определяли.

Сравнение макрозообентоса с предыдущим периодом показало существенное различие в видовом составе.

Таблица 3

Видовой состав макрозообентоса Нижнего Иртыша в 2014-2015 гг.

№ п/п

Таксоны и виды

Периоды отбора проб

2014

2015

Nematoda

1.

Nematoda n/det

+

+

Oligochaeta

2.       

Tubifex tubifex

+

+

3.       

Limnodrilus hoffmeisteri

+

+

Hirudinea

4.       

Helobdella stagnalis

+

+

Bivalvia

5.       

Sphaerium nucleus

+

+

6.       

Sphaerium nitidum

+

+

Crustacea

7.       

Gammarus lacustris

+

+

8.       

Ostracoda n/det

+

-

Insecta (larvae)

9.       

Gomphus flavipes

+

+

10.   

Palingenia longicauda

+

+

11.   

Taeniopteryx nebulosa

+

+

12.   

Isoperla grammatica

-

+

13.   

Neureclipsis bimaculata

+

+

14.   

Hydropsyche ornatula

+

+

15.   

Brachycentrus subnubilus

+

+

16.   

Palpomyia lineata

+

-

17.   

Procladius ferrugineus

+

+

18.   

Chironomus plumosus

+

+

19.   

Cryptochironomus defectus

+

+

20.   

Cryptochironomus rolli

-

+

21.   

Harnischia  curtillamellata

+

+

22.   

Paracladopelma camptolabis

+

+

23.   

Limnochironomus nervosus

+

+

24.   

Limnochironomus tritomus

+

+

25.   

Endochironomus tendens

+

+

26.   

Endochironomus albipennis

+

-

27.   

Eukiefferiella tschernovskii

-

+

28.   

Polipedilum convictum

+

+

29.   

Polipedilum bicrenatum

+

+

30.   

Polipedilum scalaenum

+

+

31.   

Psectrocladius psilopterus

+

+

+/-   -  наличие/отсутствие вида

По сравнению с данными 1980-х гг. [9]  сократилось видовое разнообразие (с 46 до 31 вида). В пробах не встретились гидры, клещи, из насекомых - Heptagenia sulfurea, Ablabesmyia monilis, Tanytarsus longipes, Leptochironomus tener, Gryptotendipes glaucus, Paratendipes intermedius, Cricotopus silvestris, а также представители Leptocerida, Dolichopus, Ephydridae, Chaoborus, Cladotanytarsus, доля которых в сообществе не превышала 6%.

Из доминирующего комплекса выпали Paratendipes connectens, Prodiamesa bathyphila, Cryptochironomus rolli,   Harnischia curtillamellata, Procladius ferrugineus,   Palingenia  longicauda. Из малакофауны не встретились представители родов Pisidium, Euglesa, а присутствовали представители 1 рода -  Sphaerium nucleus, Sphaerium nitidum.

Наибольшее влияние на видовой состав оказывают условия обитания, как природные, так и антропогенные.

Биоиндикационные оценки на основе организмов макрозообентоса в первую очередь связаны со структурными  особенностями бентоценоза, а также с гидрологическими, температурными условиями года и сезона, морфологией реки и характером биотопа на конкретном участке. Кроме этого, значительное влияние на структуру бентосного сообщества оказывает загрязнение водной среды.

Таблица 3

Средние значения интегрального показателя [1] по створам р. Иртыш (2014-2015 гг.)

Створы отбора  проб

1

2

3

4

5

6

7

 

2014 г.

ИПМ

93,18(II)

101,01(III)

82,13(II)

199,44(V)

117,07(III)

88,78(II)

115,11(III)

 

2015 г.

ИПМ

111, 12(II)

198,01(V)

131,01(IV)

187,34(V)

180,63(V)

97,55(III)

105,71(III)

* - в скобках указан класс качества

Усредненные данные за 2 года (2014-2015 гг.) интегрального показателя Нижнего Иртыша позволили дать общую оценку современного состояния хронически загрязняемой реки (табл. 3).

Было дифференцировано экологическое состояние по степени загрязнения участков реки от п. Абалак до п. Горнослинкино. К «чистым» по классу качества вод в 2014 г. относятся створы № 1, 2, 3, в 2015 г. - створ № 1. К «умеренно загрязненным» были отнесены створы в 2014 г. - № 2, 5, 7, в 2015 г. - створы № 6 и 7. «Загрязненные» створы были отмечены только в 2015 г. - створ № 3, «грязные» - в 2014 г. створ № 4, в 2015 г. - № 2, 4, 5. Таким образом, на основе средних биоиндикационных оценок по интегральному показателю качество водной среды в многоводный  2015 г. было хуже по сравнению со средневодным в 2014 г. Наибольшее загрязнение отмечено на створах в районе г. Тобольска и КОС г. Тобольска, наименьшее - на створах, расположенных до г. Тобольска и значительно удаленных от него (п. Горнослинкино).

Выводы

Под воздействием длительного и многофакторного загрязнения донных отложений макрозообентос русла р. Иртыш в районе исследований по сравнению с 1980 гг. [9] трансформировался в направлении снижения видового разнообразия, изменения в доминирующем комплексе, увеличения численности олигохет, снижения встречаемости и численности ручейников и моллюсков, определяющих величину биомассы на стрежне. Всего обнаружен 31 вид и более крупный таксон макрозообентоса. Из них хирономиды - 15, ручейники - 3, поденки, веснянки - 2, стрекозы, мокрецы - по 1 виду, двустворчатые моллюски - 2, олигохеты - 2, пиявки - 1, бокоплавы - 1, нематоды и остракоды (не определены до вида).

Благодарности. Работа поддержана программой УрО РАН «Живая природа: современное состояние и проблемы развития» № 15-12-4-20."

Рецензенты:

Харитонцев Б.С., д.б.н., профессор кафедры биологии и МПБ Филиала ФГБОУ ВПО ТюмГУ в г. Тобольске;  

Ильминских Н.Г.,  д.б.н., профессор, заведующий лабораторией растений и животных в зоне рискованного земледелия ТКНС УрО РАН.