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

HYDROBIOLOQICAL CHARACTERISTICS OF KARST LAKES KABARDINO-BALKARIAN REPUBLIC

Pezheva M.Kh. 1 Shibzukhova Z.S. 2 Kazanchev S.Ch. 1 Avalishvili E.T. 3 Kardanova R.A. 3
1 Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Kabardino-Balkaria State Agricultural University. V.M. Kokova "," Faculty of Veterinary Medicine and Biotechnology".
2 Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Kabardino-Balkaria State Agricultural University. V.M. Kokova "," Faculty of Veterinary Medicine and Biotechnology".
3 FGBOU VPO "Kabardino-Balkaria State Agricultural University. V.M Kokova", Nalchik, Russia, (Tel.: 407270, Nalchik, FVMiB, St.Tarchokova, 16)
Впервые изучено водное население карстовых озер и определены возможности получения устойчиво высоких урожаев биологического сырья. Изучение видового состава, численности и биомассы планктонного сообщества карстовых озер (Шадхурей и Малый Шадхурей) показывает, что они пригодны для разведения рыб семейства карповых. Объектами исследования были два карстовых озера, расположенных на идентичных эколого - фенологических условиях: озера «Шадхурей» и «малый Шадхурей» на высоте 1000 метров. Диаметр зеркала 80-60 м., соответственно глубина 200-180 м (точная глубина неизвестна), в окружении альпийских лугов, на фоне снежного Эльбруса. Наблюдения вели на постоянных станциях, расположенных в пелагической зоне. Ежедневно определяли численность, биомассу, скорость размножения и элиминацию планктонных инфузорий. Одновременно отбирали пробы зоопланктона (тотальные и серийные ловы с помощью сети Джеди). Их обрабатывали по стандартной методике.
The first studied the population of karst water lakes and identified opportunities for sustained high yields of biological materials. The study of species composition, abundance and biomass of plankton community karst lakes (Shadhurey and Small Shadhurey) shows that they are suitable for breeding fish of the carp family. The study of species composition, abundance and biomass of plankton community karst lakes (Shadhurey and Small Shadhurey) shows that they are suitable for breeding fish of the carp family. The objects of the study were two karst lakes located on identical ecological - phenological terms: the lake "Shadhurey" and "small Shadhurey" on high of 1000 meters. The diameter of the mirror 80-60 m., respectively depth of 200-180 m (the exact depth is unknown), surrounded by alpine meadows, on the background of snowy Mount Elbrus. The observations led to the permanent stations located in the pelagic zone. Daily determined strength, biomass, rate of reproduction and elimination of the planktonic ciliates. At the same time samples were taken zooplankton ( pervasive and serial catches through a network of Jedi). They are treated by standard methods.
karst lake plankton community
Shadhurey
Small Shadhurey
zooplankton.

 В Кабардино-Балкарской республике более 100 карстовых озер. Большая часть озер находится в высокогорьях (их образование связано с ледниками и карстовыми процессами),  а равнинные озера - это остаточные водоемы - старицы в низовьях рек. В одних озерах вода пресная, а в других соленая. Научных данных о гидробиологической характеристике озер нет.

Экспедицией, возглавляемой проф. Казанчевым С.Ч, в начале девяностых годов прошлого столетия некоторые озера были заселены рыбами семейства карповых (сазан, растительноядные, в основном  белый амур, толстолобики, караси).

 С того времени озерами никто не интересовался (за исключением голубых озер), и мы вновь возобновили экспедицию с 2008 г. при «КБГАУ им. В. М. Кокова» для научного исследования неизвестных озер.

Цель работы - провести научно -  эколого - гидробиологическое исследование доступных карстовых озер республики начиная с простейших (PROTOZOA) класс инфузории (INFUSORIA).

Материалы и методы исследования

Объектами исследования были два карстовых озера, расположенных на идентичных эколого - фенологических условиях: озера «Шадхурей» и «малый Шадхурей» на высоте 1000 метров. Диаметр зеркала 80-60 м., соответственно глубина 200-180 м (точная глубина неизвестна), в окружении альпийских лугов, на фоне снежного Эльбруса. Наблюдения вели на постоянных станциях, расположенных в пелагической зоне. Ежедневно определяли численность, биомассу, скорость размножения и элиминацию планктонных инфузорий. Одновременно отбирали пробы зоопланктона (тотальные и серийные ловы с помощью сети Джеди). Их обрабатывали по стандартной методике.

Продукцию ракообразных и коловраток рассчитывали, исходя из данных о скорости роста и размножения в условиях водоемов. При этом использовали метод Г.А. Галковской [2].

Инфузории собирали батометром Рутнера.

Массу находили по полученным нами разменным характеристикам (измерение живых клеток под микроскопом). Продукцию рассчитывали по формуле, предложенной Г.Г. Винбергом [1]. Всего выполнено около 250 определений времени генерации и скорости элиминации инфузорий в водоемах. Вычислены продукция и Р/В- коэффициенты от 7 до 10 декад на основании чего рассчитаны сезонные величины.

Результаты исследования

Исследования проводили на протяжении сезона  (май - октябрь) 2010 г.

В  озера не  впадают  ни реки, ни  родники, из них не вытекает вода.  Но при этом, вода в нем всегда чистая и прозрачная  и уровень ее одинаков круглый год. В них водится много рыбы.  Озера на сегодняшний день малоизученны и, поэтому, найти про них научную информацию очень трудно.

Видовой  состав планктонных  инфузорий  в озерах  сходен.  В озере Шадхурей к  доминирующим относятся  Strombilidium gyrans stokes, Strombidium stein, Tintinnidium  fluviatile stein и Codonella cratera Leidy . Они  встречаются на протяжении всего сезона, или большей части его.  Весной значительную роль  в планктоне играют  Vorticella campanula Eh., Bursaria truncatellа O.F.M., Stokesia vernalis (W) W., осенью S.Vernalis, Epistylis sp.,  Dileptus anser O.F.M., Didinium nasutum O.F.M., B. truncatella [3].

Озеро Малый Шадхурей группу доминирующих видов  составляют: S. Viride,  S. qyrans, V. campanula и Epistylis sp.,  встречающихся в течение всего периода наблюдений. В августе и сентябре  в массе развиваются  S. vernalis и  Spirostomum teres Сl. L., в октябре - D. nasutum (табл. 1).

Таблица 1

Сезонная динамика численности (тыс.экз/м3) массовых видов планктонных инфузорий

Вид

Озеро Шадхурей

Малый Шадхурей

месяцы

месяцы

V

VI

VII

VIII

IX

X

В среднем

V

VI

VII

VIII

IX

X

В среднем

D. nasutum

-

-

-

-

5

75

 

-

-

-

79

62

128

 

S. vernalis

102

-

-

73

157

110

 

38

46

91

68

347

37

 

D. anser

-

-

6

8

46

78

 

-

-

-

-

-

-

 

T.ovum

-

30

10

13

15

-

 

-

-

-

-

-

-

 

S. teres

-

-

-

-

-

-

 

-

-

57

891

890

-

 

B. truncatella

36

-

-

-

7

31

 

19

-

-

-

86

49

 

S. viride

120

233

99

263

7

34

 

520

2023

192

113

867

255

 

S. qyrans

43

307

568

480

151

203

 

-

2087

339

1641

1119

222

 

T. fluviatile

168

47

214

6

241

24

 

221

209

-

-

-

-

 

G. cratera

-

758

69

275

374

-

 

-

-

46

-

396

18

 

V. campanula

228

47

272

8

-

-

 

781

1260

1603

342

464

40

 

Epistylis sp.

-

-

-

362

485

-

 

138

1002

1243

1304

322

-

 

Всего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, наряду с малоресничными  здесь  многочисленны и  Peritricha [3].  Обращает на себя внимание массовое S. teres и S. venalis.  Первый приурочен к зоне  сероводородного заражения  и в данном случае является индикатором сероводородного заражения водоема. По нашим наблюдениям сероводород к концу лета в заметном количестве образуется в придонных слоях воды и в отдельные годы поднимается до верхней границы гиполимниона. S. vernalis  обычно отмечается в водоемах в периоды низких температур, и  естественно,  исчезает из планктона озера Шадхурей в июне и июле при прогревании всей толщи воды. В озере Малый Шадхурей он сохраняется в условиях  относительно низких температур гиполимниона.

Биомасса планктонных инфузорий  характеризуется  подъемами весной (озеро Шадхурей) или в начале лета (Малый  Шадхурей), а также осенью (оба водоема-см.табл.5). Осенний максимум обусловлен увеличением размеров круглосезонных видов (табл.2) и  размножением  крупных инфузорий  - S. teres, S. anser, B. truncatella -  на фоне снижения или незначительного  увеличения общей численности.

Таблица 2

Размеры массовых планктонных  инфузорий

Вид

Озеро Шадхурей

Малый Шадхурей

Длина,

м

Ширина,

м

Объем клеток мм³.10¯⁶

Длина,

м

Ширина,

м

Объем клеток мм³.10¯⁶

D. nasutum

71

56

146,8

86

66

277,0

S. vernalis

65-190*

182-190*

598,8-1831,0

80-114*

166

561,7-797,3

D. anser

555

122

6219,3

-

-

-

T.ovum

208

106

2781,0

-

-

-

S. teres

191

36

173,5

294

36

236,2

B. truncatella

208

158

3872,5

136

101

1039,6

S. viride

79

69

73,9

55-73*

46-68*

27,8-78,6

S. qyrans

48-141*

39-121*

14,2-442,1

46-68*

38-58*

12,7-49,0

T. fluviatile

79-121*

25-49*

39,2-111,0

76-226

19-71*

19,1-831,1

G. cratera

71

36

67,1

64

40

69,3

V. campanula

116

89

226,6

96

66

111,1

Epistylis sp.

71

44

-

56

28

-

*Размеры осенних форм.

Средние показатели численности и биомассы  планктонных инфузорий в озерах  за период с мая по октябрь равны в озере Шадхурей – 1118 тыс. экземпляров и 0,38 г в  1м³ или 5256 тыс. экземпляров и 1,75г в 1м2, в озере малый Шадхурей 3516 тыс. экземпляров и 0,28 г в 1м³, или 23.909 тыс. экз. и 1,90 г. в 1 м². Пересчет на 1 м²  поверхности сделан с учетом вертикального распределения гидробионтов. В озере Шадхурей они обживают весь столб воды: в озере Малый Шадхурей это имеет место лишь в начале июня, в дальнейшем же нижняя граница их распространения приурочена к глубине

6 м ( в июне-июле 7м).

Расхождение приведенных величин численности и биомассы инфузорий в двух озерах объясняется тем, что, как правило, в озере Малый Шадхурей инфузории мельче (см. табл.2). Сравнение полученных данных свидетельствует о том, что биомасса инфузорий в обоих водоемах приблизительно равна таковой ветвистоусых ракообразных и  составляет 4,3% общей биомассы зоопланктона в озере Шадхурей и  10,1% - в озере Малый Шадхурей (табл.3).

Таблица 3

Биомасса (г/м3) основных групп организмов зоопланктона

Озеро

Infusoria

Rotatoria

Cladocera

Copepoda

В целом

Шадхурей

0,38

6,57

0,59

1,27

 

8,81

Малый Шадхурей

0,28

1,25

0,41

0,84

2,78

 В среднем за период исследований.

Скорость размножения инфузорий в озерах высока (табл. 4) и это относится прежде всего, к видам с хищным и смешанным питанием (D. nasutum, D.  anser, T. ovum). Скорость размножения зависит от температуры (см. рисунок), однако в ряде случаев такой четкой связи не наблюдали.

Таблица  4

Скорость размножения инфузорий

Вид

Озеро Шадхурей

Озеро малый Шадхурей

q

V

q

V

S. viride

24,7

89,8

16,5

26,6

S. qyrans

15,6

13.3

18.7

11.3

T. fluviatile

22.5

38.1

17.3

18.7

G. cratera

10.2

65.1

13.8

68.2

S. teres

-

-

14.2

234.1

V. campanula

-

-

24.1

110.1

T. ovum

11.2

2771.0

-

-

D. nasutum

5.9

146.6

4.6

273.0

D.  anser

11.0

6217.2

-

-

 

таблица одна.jpg

Высокий темп размножения инфузорий обеспечивает и высокую продукцию этой группы зоопланктонов (табл.5). По нашим расчетам, она составила 25,25 г/м³ (118,67 г/м²) в озере Шадхурей и 23,04 г/м³ (129,3 г/м²) в озере Малый Шадхурей. Исходя из показателей  биомассы и продукции, отнесенным к 1 м³ поверхности, P/В - коэффициенты за вегетационный сезон оказываются равны 68,1 и 67,8, а при использовании величин, относящихся к  1 м³, P/В- коэффициент для  озера Малый Шадхурей возрастает до 82,2. Объясняется это тем, что в условиях термической стратификации  низкая температура гиполимниона  тормозит скорость размножения инфузорий, и на отдельных горизонтах их продукция фактически равна нулю. В итоге нижняя граница «продуцирующего слоя» оказывается выше глубины распространения инфузории, а показатели продукции, рассчитанные на 1 м², относительно ниже.

Таблица 5

Абсолютные и относительные показатели продукции и трат на обмен планктонных инфузорий

Показатель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Щктябрь

За сезон

Озеро Шадхурей

Т,°С

17,5

21,6

24,9

22,6

12,5

4,5

17,3

В

1,26

0,74

0,62

1,52

2,70

3,72

1,75

Р

16,17

7,94

19,94

15,12

24,98

34,52

118,67

Р/В

12,8

10,7

32,2

10,9

10,2

9,5

863,0

D

735,0

787,2

1409,7

1372,2

855,6

638,1

5771,8

Т

38,5

31,1

33,6

69,6

52,2

25,2

250,1

Т/D,%

5,24

3,95

2,38

5,07

6,10

3,95

4,33

Озеро Малый Шадхурей

Т,°С

15,3

15,3

15,9

17,1

10,0

5,3

13,2

В

1,11

2,21

1,83

1,49

3,73

1,03

1,90

Р

47,40

8,70

10,80

13,2

43,50

5,70

129,30

Р/В

42,7

3,9

5,9

8,9

11,7

5,5

78,6

В

799,5

798,3

1136,7

635,9

397,5

162,6

3930,5

Т

21,8

57,0

24,9

39,3

53,7

7,9

204,6

Т/D,%

2,73

7,14

2,19

6,18

13,51

4,86

5,21

Примечание.  Т° - средняя температура для столба воды: (В) биомасса и (Р) продукция даны в г/м², суммарная деструкция (D) и траты на обмен (Т) -  в  ккал/м², ТD  - в %.

Представляет интерес сопоставление продукции инфузорий и других групп зоопланктона. Как известно, имеет смысл сравнить лишь трофически  однородные группировки (табл.6) к хищникам (второй трофический уровень) отнесены и магинальные и старше копеподитные стадии циклопов, 50% популяции Asplanchna priodonta (по нашим наблюдениям коловратки используют в пищу животные и растительные организмы) [1]. Что касается хищных простейших (D. nasutum, B. truncatella, D.  anser), то они преднамеренно не включены в состав второго трофического уровня: во-первых,  эти организмы малочисленны  и периоды их  развития кратковременны; во-вторых, питаются они преимущественно простейшими и учет их имеет значение  лишь при вычислении продукции инфузорий. В результате инфузории в целом отнесены к первому  трофическому уровню.

Очевидно, что инфузории создают значительную часть продукции «мирных» зоопланктонов (26,6% в озере Шадхурей, 34,3% в озере малый Шадхурей) и с ними конкурируют лишь коловратки.

Таблица 6

Сезонная продукция (г/м³) основных групп организмов зоопланктона

Группа

Озеро Шадхурей

Озеро малый Шадхурей

Р

В

Р/В

Р

В

Р/В

Infusoria

25,76

0,38

67,8

23,01

0,28

82,2

Rotatoria

58,29

3,81

15,3*

23,48

0,75

31,3

Cladocera

10,38

0,59

17,6

9,59

0,41

23,4

Copepoda

1,87

0,12

15,6**

3,38

0,62

6,5

В целом для первого трофического уровня

96,30

-

-

59,46

-

-

Rotatoria

33,67

2,76

12,2

10,3

0,5

20,6

Copepoda

9,89

1,15

8,6

2,34

0,32

7,3

В целом для второго трофического уровня

43,56

-

-

12,64

-

-

*Относительно невысокий Р/В- коэффициент связан с преобладанием 

A. рriodonta.

**Высокий Р/В -  коэффициент объясняется тем, что при отсутствии  диантомид учитываются лишь младшие стадии онтогенезов циклопов.

Таким образом, в случае напряженных трофических взаимоотношений (как, например, в озере Шадхурей) инфузории могут составлять заметную долю в рационах хищных ракообразных и коловраток.

Для более полного представления о роли планктонных инфузорий в жизни водоема имеет смысл оценить их вклад в деструкцию органических веществ, что особенно важно для загрязняемых водоемов. Если исходить из данных по интенсивности дыхания простейших, среднего размера клеток, с принятого  равным в рассматриваемых озерах 0,05∙10-3мм³, а так же среднемесячных температур воды, то траты на обмен за сезон в пересчете на энергию составит 250 ккал/м2 в озере Шадхурей и 204 ккал/м2 в озере Малый Шадхурей (см. табл.5). Это соответствует 4,3% и 5,2% суммарной деструкции.

Если, далее принять для инфузорий коэффициент использования ассимилированной пищи на рост (К₂) равным 0,5, то траты на обмен в соответствии с полученными величинами продукции составят в озере Шадхурей  59,33 ккал/м² и в озере Малый Шадхурей 64,65 ккал/м² (при калорийности сырого вещества 0,5 ккал/м²).

Расхождение результатов может объясняться двумя причинами: завышением интенсивности дыхания, которое в природных водах может значительно отличаться от полученных в эксперименте, или завышением величины К₂ о котором мы еще мало знаем. Оба предположения подлежат проверке. Тем не менее, уже сейчас можно говорить, что планктонные инфузории должны учитываться наряду с коловратками и ракообразными, как равноправный компонент зоопланктона при анализе трансформации вещества и энергии этим звеном в водоеме.

Выводы

1.  Впервые изучено водное население карстовых озер и определены возможности получения устойчиво высоких урожаев биологического сырья.

2.   Изучение видового состава, численности и биомассы планктонного сообщества карстовых озер (Шадхурей и Малый Шадхурей) показывает, что они пригодны для разведения рыб семейства карповых.

3.  Продуктивные качеством они сходны, однако наибольшая Р/В отношение продукции за определенный отрезок времени к средней биомассе больше у озера Шадхурей на 8 %.