Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

THE SPATIAL DISTRIBUTION OF ZOOPLANKTON COMMUNITIES IN A ZONE OF RIVER-LAKE CONTACT (ON THE EXAMPLE OF RIVER SERYOZHA AND LAKE VELIKOYE IN THE NIZHNY NOVGOROD VOLGA REGION)

Ilin M.Yu. 1 Shurganova G.V. 1 Kuklina T.V. 1 Kudrin I.A. 1
1 Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod
Исследовано пространственное размещение сообществ зоопланктона в зоне слияния реки Сережи и озера Великого, расположенных на территории охотничьего заказника «Пустынский» в Нижегородской области. На основе анализа видовой структуры идентифицированных видов зоопланктона с помощью метода многомерного векторного анализа на исследованной акватории установлено существование трех дискретных сообществ – речного и озерного, а также особого переходного сообщества в зоне контакта речных и озерных вод. Дана характеристика видовой структуры выделенных сообществ. В переходном сообществе обнаружен краевой эффект – характерный признак экотона, выраженный в увеличении количественных показателей развития зоопланктона.Выявленный в районе исследования североамериканский вид-вселенец Kellicottiabostoniensis (Rousselet, 1908)в 2013 году играл существенную роль в видовой структуре речного и переходного сообществ.
The spatial distribution of zooplankton communities in the contact of river Seryozha and lakeVelikoye that located on the territory of hunting reserve "Pustynsky" in The Nizhny Novgorod Region was studied.Based on the analysis of species structure of zooplankton with the method of multi-dimensional vector analysis on the study area were identified three discrete communities – river and lake, as well as a special community in the transition zone of contact between river and lake waters. The characteristic of species structureofidentified communities was showed. In the transitional community was found an edge effect is one ofecotone’ssigns. It was expressed inincreaseof quantitative indicators of zooplankton. The North American exotic speciesKellicottiabostoniensis (Rousselet, 1908) in 2013 played a significant role in the species structure of the river and the transitional communities.
river-lake system.
multi-dimensional vector analysis
species structure
spatial organization
community
zooplankton
Пространственная организация сообществ гидробионтов пресноводных экосистем является актуальной задачей современной гидроэкологии и нуждается в дополнительных исследованиях. Важно провести такие исследования, основываясь не на различиях гидрологических, гидрохимических и других (абиотических) характеристик, а на различиях видовой структуры самих планктонных сообществ. Эта задача является очень сложной, поскольку границы между отдельными сообществами могут проходить в условиях отсутствия резких изменений абиотических факторов на этих границах. Установление границ между сообществами гидробионтов может служить основой для выявления и дальнейшего исследования переходных зон [9].

Среди всего многообразия переходных участков, характерных для водных экосистем, основное внимание сосредоточено на изучении зон слияния континентальных водотоков и морских вод. Именно на их примере продемонстрировано проявление краевого эффекта, описаны закономерности пространственно-временного распределения основных физико-химических и биологических характеристик. В последнее время развитие получили исследования маргинальных участков пресноводных экосистем, о чем свидетельствует тематика докладов, трех Международных научных конференций “Проблемы изучения краевых структур биоценозов”[2].

Хорошим объектом исследования в плане изучения краевых структур являетсяодна из самых больших и живописных систем карстовых озер вместе с формирующей их рекой Сережей, расположенных на территории биологического (охотничьего) заказника «Пустынский» в Нижегородской области.

Целью настоящей работы было выделение сообществ зоопланктона, определение их границ на акватории реки Сережи и озера Великого и характеристика их видовой структуры, а также установление наличия переходного сообщества в зоне контакта граничащих сообществ.

Река Сережа – самый крупный приток реки Теши (длина 196 км), протекает в направлении с востока на запад почти параллельно Теше в 25–30 км севернее нее по равнинной местности. Сережа пересекает территории шести районов Нижегородской области. На территории водосбора реки Сережи много карстовых воронок, озер провального типа, соединяющихся протоками, и мелких речек, протекающих среди смешанных и сосновых лесов. Ширина реки в нижнем течении 50–60 м, глубина 1–2 м на плесах (в омутах до 15 м) и около 0,5 м на перекатах. Верховье реки летом пересыхает. Пойма покрыта лесом, кустарниками, местами заболочена. Недалеко от с. Старая Пустынь в пойме реки находятся довольно крупные провалы, занятые Пустынскими озерами. По берегам Сережи нет городов, крупных промышленных предприятий, плотность сельских населенных пунктов незначительна (особенно в низовьях), что обусловливает благоприятную экологическую обстановку в бассейне реки [10]. Озеро Великое –крупный,эвтрофный водоем,площадь водного зеркала которого составляет 91,3 га, средняя глубина 3,2 м, максимальная глубина — 5,2 м. Воды озера характеризуются летней гомотермией,среднелетняя поверхностная температура — 20 – 22°С, прозрачность воды в безледный период находится в пределах 0,9 – 1,2 м [4].

Материалы и методы исследований

Материалом для работы послужили 24 пробы зоопланктона, отобранные в зоне слияния реки Сережи и озера Великого в начале третьей декады июля 2013 и 2014гг. (рис. 1).Сборматериалаосуществлялся с использованием количественной сети Джеди (капроновое сито №64) путем тотальных ловов от дна до поверхности. Обработка материала проводилась общепринятыми в практике гидробиологических исследований методами[5]. Идентификацию видов проводили с использованием определителей планктона [3,6].

Для идентификации основных зоопланктонных сообществ и установления их пространственного размещения был использован метод многомерного анализа[8]. В качестве мер сходства видовой структуры зоопланктона используется косинус угла между векторами, соединяющими начало координат с точками, изображающими пробу в многомерном пространстве численностей видов. Значения косинуса изменяются от 0 для сообществ не имеющих общих видов до 1 для идентичных сообществ зоопланктона.Оценка доминирования проводилась по индексу Ковнацкого-Палия [1]: , где  – относительное обилие, Pi– частота встречаемости i-го вида. При D равном от 100 до 10 вид является доминантом, от 10 до 1 – субдоминантом, от 1 до 0,1 – адоминантом группы а, от 0,1 до 0,01 - адоминантом группы b..

 

Serezha-Velikoe

 

Рис. 1. Точки отбора проб зоопланктона на акватории зоны слияния реки Сережи иозера Великого. Река Сережа (1 – база отдыха НИРФИ, 2 – песчаный пляж, 3 – нефтепровод, 4 – 500 м выше устья, 5 – 400 м выше устья, 6 – 300 м выше устья, 7 – 200 м выше устья, 8 – 100 м выше устья, 9 – устье), озеро Великое (10 – Южный залив, 11 – центр озера, 12 – выход в оз. Глубокое)

 

Результаты и их обсуждение

Видовое богатство исследованных водных объектов в июле 2013 года было представлено 68 видами (Rotifera – 44, Cladocera – 19, Copepoda – 5), в июле 2014 года – 75 видамизоопланктона(Rotifera – 43, Cladocera – 25, Copepoda – 7). Подавляющее большинство видовбылитипичными и широко распространенными в пресных водоемах умеренных широт. Все эти виды входят в фаунистический комплекс умеренного почвенно-климатического пояса, занятого лесной зоной. Большинство этих видов являются толерантными со значительной экологической пластичностью, имеют широкое распространение [7].Кроме того, был идентифицирован североамериканский вид-вселенец – Kellicottiabostoniensis(Rousselet, 1908).

Метод многомерного векторного анализа позволил установить в зоне слияния реки Сережи и озера Великого наличие трех планктонных сообществ: два сообщества принадлежали реке и озеру соответственно и одно сообщество имело переходный характер и располагалось в устьевой области притока (рис. 2).

 

2013-2014

Рис. 2. Дендрограммы сходства видовой структуры зоопланктона выделенных сообществ в июле 2013 и 2014 года. А – июль 2013, Б – июль 2014

 

В июле 2013 года станции отбора проб№№1-6,расположенные на акватории реки Сережи(речное сообщество),характеризовались очень большим сходством видовой структуры зоопланктона(cos0,94 – 1,00). Это наиболее богатыйучасток исследованной акватории, он насчитывал 57 видов(Rotifera – 36, Cladocera – 18, Copepoda – 3).Высокая степень сходства видовой структуры обусловлены подавляющим доминированием в пробах вида-вселенца K.bostoniensis(рис. 2, табл. 1).

Станции отбора проб №№9-12, расположенные на акватории озера Великого и одна станция, находящаяся на акватории реки(озерное сообщество), характеризовались меньшим сходством видовой структуры зоопланктона (cos 0,85 – 1,00). Видовое богатство здесь было представлено 45 видами(Rotifera – 30, Cladocera – 10, Copepoda – 5), доминирующее положение по численности здесь занимали сразу 4 вида: два вида коловраток –Keratellacochlearis(Gosse, 1851)иTrichocercacylindrica(Imhof, 1891), а также науплиальные и копеподитныестадии Cyclopoida (рис. 2, табл. 1).

Станции, расположенные на акватории реки Сережи №№7-8 (переходное сообщество), имели достаточно высокую степень сходства видовой структуры зоопланктона (cos 0,91 – 1,00). Видовое богатство здесь было представлено 47 видами(Rotifera – 30, Cladocera – 12, Copepoda – 5). Доминантами по численности выступали науплиальные и копеподитные стадии Cyclopoida, в меньшей степени были представлены коловратки видаK.bostoniensis(доминант речного сообщества) вид-вселенец иK.cochlearis(доминант озерного сообщества)(рис. 2, табл. 1).

Таблица 1

Ранжирование видов в выделенных сообществах зоопланктона согласноиндексу доминированияКовнацкого-Палия в июле 2013 года

Речное сообщество

D, %

Переходное сообщество

D, %

Озерное сообщество

D, %

Kellicottiabostoniensis (Rousselet, 1908)

51,32

CopepoditCyclopoida

20,62

Keratellacochlearis (Gosse, 1851)

17,43

NaupliiCyclopoida

20,82

NaupliiCyclopoida

19,67

CopepoditCyclopoida

14,39

Hexarthramira (Hudson, 1871)

3,90

Kellicottiabostoniensis (Rousselet, 1908)

11,48

Trichocercacylindrica (Imhof, 1891)

11,32

CopepoditCyclopoida

3,48

Keratellacochlearis (Gosse, 1851)

8,99

NaupliiCyclopoida

11,24

Conochiloidescoenobasis(Skorikov, 1914)

3,42

Conochiloidescoenobasis(Skorikov, 1914)

5,59

Brachionusdiversicornis (Daday, 1883)

8,36

Keratellaquadrata (O.F. Müller, 1786)

2,54

Bosminalongirostris (O.F. Müller, 1785)

4,83

Polyarthramajor(Burckhardt, 1900)

5,16

Bosminalongirostris (O.F. Müller, 1785)

2,39

Bosminopsisdeitersi(Richard, 1895)

3,67

Conochiloidescoenobasis(Skorikov, 1914)

4,97

Synchaetapectinata(Ehrenberg, 1832)

2,03

Anuraeopsisfissa(Gosse, 1851)

3,67

Bosminalongirostris (O.F. Müller, 1785)

3,40

Keratellacochlearis (Gosse, 1851)

1,69

Synchaetapectinata(Ehrenberg, 1832)

2,80

Trichocercasimilis (Wierzejski, 1893)

3,12

Bosminopsisdeitersi(Richard, 1895)

1,45

Thermocyclopsoithonoides (Sars, 1863)

2,60

Daphniacucullata(Sars, 1862)

2,96

Polyarthramajor(Burckhardt, 1900)

1,40

Brachionusdiversicornis (Daday, 1883)

2,30

Brachionusangularis(Gosse, 1851)

2,47

Asplanchnapriodonta(Gosse, 1850)

0,64

Polyarthraminor(Voigt, 1904)

1,86

Synchaetapectinata(Ehrenberg, 1832)

1,93

Thermocyclopsoithonoides (Sars, 1863)

0,32

Trichocercacylindrica (Imhof, 1891)

1,11

Pompholyxcomplanata(Gosse, 1851)

1,31

Euchlanisdilatata(Ehrenberg, 1832)

0,26

Asplanchnapriodonta(Gosse, 1850)

1,04

Diaphanosomabrachyurum(Liévin, 1848)

0,91

Polyarthravulgaris(Carlin, 1943)

0,26

Mesocyclopsleucarti (Claus, 1857)

1,04

Asplanchnapriodonta(Gosse, 1850)

0,87

*- В таблице приведены первые по степени доминирования 15 видов зоопланктона исследованных водных объектов

 

Следует отметить наибольшее видовое богатство зоопланктона (38 видов), численность (1038,3 тыс. экз./м3) зоопланктона отмечались на станции №7, принадлежащей переходному сообществу зоопланктона.

В июле 2014 года станции отбора проб №№1-5, расположенные на акватории реки Сережа (речное сообщество),характеризовались меньшим, чем в 2013 году, сходством видовой структуры зоопланктона (cos 0,65 – 1,00), видовое богатство здесь было представлено 66 видами(Rotifera – 38, Cladocera – 22, Copepoda – 6). По численности доминировали коловратки видов Keratellaquadrata (O.F. Muller, 1786), K.cochlearis (Gosse, 1851)иHexarthramira (Hudson, 1871) (рис. 2, табл. 2).

Станции отбора проб №№9-12, расположенные на акватории озера Великого и реки Сережи, имели также меньшее, чем в 2013 году,сходство видовой структуры зоопланктона (cos 0,63 – 1,00), видовое богатство здесь было представлено 40 видами(Rotifera – 24, Cladocera – 11, Copepoda – 5). По численности доминировали науплиальные и копеподитные стадии Cyclopoida (рис. 2, табл. 2).

Станции отбора проб №№6-8, расположенные преимущественно на акватории реки Сережа, характеризовались относительно высокой степенью сходства (cos 0,81 – 1,00), видовое богатство здесь было представлено 49 видами(Rotifera – 28, Cladocera –16,Copepoda – 5). По численности доминировали коловратки Brachionusdiversicornis(Daday, 1883) и T.cylindrica,а такженауплиальные и копеподитные стадии Cyclopoida (рис. 2, табл.  2).

Таблица 2

Ранжирование видов в выделенных сообществах зоопланктона согласно индексу доминированияКовнацкого-Палия в июле 2014 года

Речное сообщество

D, %

Переходное сообщество

D, %

Озерное сообщество

D, %

Keratellaquadrata (O.F. Müller, 1786)

20,80

NaupliiCyclopoida

39,35

Brachionusdiversicornis (Daday, 1883)

22,58

Keratellacochlearis (Gosse, 1851)

19,15

CopepoditCyclopoida

16,13

NaupliiCyclopoida

15,10

Hexarthramira (Hudson, 1871)

15,06

Bosminalongirostris (O.F. Müller, 1785)

7,47

CopepoditCyclopoida

13,42

NaupliiCyclopoida

9,18

Brachionusdiversicornis (Daday, 1883)

4,73

Trichocercacylindrica (Imhof, 1891)

11,10

Brachionusangularis (Gosse, 1851)

8,02

Hexarthramira (Hudson, 1871)

3,77

Brachionusangularis (Gosse, 1851)

5,69

Bosminalongirostris (O.F. Müller, 1785)

6,42

Bosminopsisdeitersi (Richard, 1895)

3,44

Polyarthramajor (Burckhardt, 1900)

5,39

CopepoditCyclopoida

3,23

Polyarthramajor (Burckhardt, 1900)

2,99

Daphnia cucullata(Sars, 1862)

3,96

Bosminopsisdeitersi (Richard, 1895)

2,59

Keratellacochlearis (Gosse, 1851)

2,73

Conochiloidescoenobasis (Skorikov, 1914)

3,80

Synchaetapectinata (Ehrenberg, 1832)

2,12

Brachionusangularis (Gosse, 1851)

2,04

Thermocyclopsoithonoides (Sars, 1863)

2,32

Asplanchnapriodonta (Gosse, 1850)

2,01

Trichocercacylindrica (Imhof, 1891)

1,80

Filinialongiseta(Ehrenberg, 1834)

2,24

Polyarthraremata (Skorikov, 1896)

1,12

Diaphanosomabrachyurum(Liévin, 1848)

1,49

Diaphanosomabrachyurum(Liévin, 1848)

2,12

Ceriodaphniaquadrangula (O.F. Müller, 1785)

0,66

Daphnia cucullata(Sars, 1862)

1,33

Daphnia cristata(Sars, 1862)

2,09

Thermocyclopsoithonoides (Sars, 1863)

0,56

Polyarthraremata (Skorikov, 1896)

1,20

Gastropusstylifer (Imhof, 1891)

1,25

Kellicottiabostoniensis (Rousselet, 1908)

0,35

Thermocyclopsoithonoides (Sars, 1863)

1,17

Keratellacochlearis (Gosse, 1851)

1,19

Polyarthramajor (Burckhardt, 1900)

0,35

Anuraeopsisfissa (Gosse, 1851)

1,03

Trichocercasimilis(Wierzejski, 1893) 

1,05

*- В таблице приведены первые по степени доминирования 15 видов зоопланктона исследованных водных объектов

 

Наибольшее видовое богатство зоопланктона (43 вида) отмечалось на станции №7, а наибольшая численность (817,9 тыс. экз./м3) на станции №8, которые принадлежали переходному сообществу зоопланктона.

Заключение

На исследованной акватории зоны слияния реки Сережи и озера Великого выявлены пространственно непрерывные области, различающиеся между собой по видовой структуре зоопланктона – области расположения трех дискретных сообществ: речного, озерного и переходного. Несмотря на меняющийся состав доминирующих видов речного и озерного сообществ зоопланктона, они имели относительно стабильные границы на акватории. Различный состав доминантов был обусловлен несовпадением массового развития отдельных видов зоопланктона в ходе сезонной динамики их развития в разные годы исследований. В переходном сообществе в 2013 и 2014 годах наблюдалось доминирование представителей науплиальных и копеподитных стадий Cyclopoida. На протяжении двух лет исследований в переходном сообществе были обнаружен краевой эффект – характерный признак экотона, выраженный в увеличении количественных показателей развития зоопланктона таких как видовое богатство и численностьзоопланктона. Обнаруженный в районе исследований североамериканский вид K.bostoniensisиграл существенную роль в видовой структуре речного и переходного сообществ в 2013 году.

Рецензенты:

Вербицкий В.Б., д.б.н., заведующий лаборатории экспериментальной экологии Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, Ярославская обл., пос. Борок;

Постнов И.Е., д.б.н., зав. кафедры водных биоресурсов и аквакультурыНижегородской государственной сельскохозяйственной академии, г. Нижний Новгород.