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

STRUCTURE AND SPECIES COMPOSITION OF ALGAE OF TECHNOGENIC RESERVOIRS (OF THE RIVER BASIN ANABAR, NORTH WEST YAKUTIA )

Kopyrina L.I. 1
1 Institute of Biological Problems of Cryolithozone SB RAS
На основании полевых и стационарных исследований приведены структура и видовой состав, численность, биомасса и эколого-географические характеристики водорослей техногенного Участка-1 бассейна реки Анабар. По результатам исследований с 2012 по 2015 г. выявлено всего 34 таксона из 5 отделов водорослей. Наибольшим видовым разнообразием отличились диатомовые и сине-зеленые водоросли. По численности и биомассе клеток лидируют сине-зеленые и зеленые и диатомовые. Однако, по сравнению с исходной речной биотой, структура и видовой состав исследованной альгофлоры Участка-1 по-прежнему остаются бедными, что можно объяснить продолжительным периодом формирования фитопланктона при экстремально суровых экологических условиях местообитания. Экологический анализ выявленных видов свидетельствует о том, что в изученном Участке-1 преобладают бентосные и эврибионтные виды.
Based on field and stationary surveys the structure and speciesc structure, number, biomass and ekologo-geographical characteristics of algae of a technogenic Site-1 of a river basin Anabar are given. By results of researches from 2012 to 2015 only 34 taxons from 5 divisions of algae are revealed. Diatomovy and blue-green seaweed have caused a stir in the greatest specific variety. On the number and biomass of cages are in the lead blue-green and green and diatomovy. However, in comparison with an initial river biota, the structure and specific structure researched Site-1 algoflor still remains to the poor that it is possible to explain with the long period of forming of phytoplankton under extremely severe ecological conditions of a habitat. The ecological analysis of the revealed types demonstrates that in the studied Site-1 bentosny and evribiontny types prevail.
number
basin
biomass
river
anabar
Republic of Sakha (Yakutia)
species composition
Algae

Река Анабар – самая крупная река у северо-западной границы Республики Саха (Якутия). Берет начало от слияния рек Большая и Малая Куонамка и впадает в море Лаптевых. Длина реки – 939 км (с Большой Куонамкой), площадь её водосборного бассейна – 100 тыс. км². Большая часть бассейна р. Анабар расположена в пределах Северо-Сибирской низменности и верхняя часть на Анабарском массиве. Питание в основном снеговое и дождевое. Средний годовой расход 498 м³/сек. Ледостав с конца сентября по начало июня составляет около 253 суток [13].

Исследуемый район находится в зоне сплошного распространения многолетнемерзлых пород. Нижняя граница многолетней мерзлоты предположительно находится на глубине около 800 м. Верхняя граница определяется мощностью деятельного слоя, достигающей в конце июля 0,8 м.

Водоросли бассейна реки Анабар изучены недостаточно, и изучение касалось лишь водорослей самой реки. Первые альгологические сборы по реке Анабар, от устья р. Эбелях до устья р. Анабар, были проведены ихтиологом Кирилловым А.Ф., в июне-июле 1967 г. Результаты исследований опубликованы в работах [2; 3; 7; 8]. Впоследствии эти работы стали основой систематического списка водорослей реки Анабар и её бассейна в обобщающих монографиях: «Разнообразие растительного мира Якутии» [10], «Флора Якутии: географический и экологический аспекты» [12] и «Flora of Yakutia: Composition and Ecological Structure» [14]. В дальнейшем альгологические исследования проводились на пойменных озерах [9] и на р. Анабар [5].

Водоросли техногенных водоемов в бассейне реки Анабар, сформировавшихся в результате добычи открытого месторождения россыпного алмаза, изучаются впервые.

Цель настоящей работы –изучение структуры, видового состава и экологических характеристик водорослей в техногенных водоемах бассейна реки Анабар.

Материал и методы исследования

Материалом для исследования послужили результаты полевых наблюдений, выполненных автором в период 2012-2015 гг. на техногенных водоемах, отработанных в 2005, 2007, 2013 гг. в районе деятельности ОАО «Алмазы Анабара». Большинство исследованных участков были обследованы во время биологической рекультивации на водоемах. Наблюдения проводились с 2012 по 2015 г. в разное время: в 2012-2013, 2015 годах поздней осенью (август-сентябрь), а в 2014 году ранним летом (июнь). Собрано и обработано более 200 проб фитопланктона и фитоперифитона. Для дальнейшего изучения собранного материала фиксировали его 40%-ным раствором формалина.

При проведении полевых исследований на всех точках отбора проб измерялась температура воды, определялась прозрачность, цвет, запах и pH. Сбор и обработка материалов проводились по общепринятым в альгологии методам исследований [4; 6; 11], идентификация их проведена автором в лаборатории флористики и геоботаники ИБПК СО РАН с использованием отечественных и зарубежных определителей и микроскопа Микмед-6. Для определения диатомовых водорослей изготовлено 25 постоянных препаратов путем прокаливания и заключения клеток (створок) в формальдегидную смолу.

Экология и географическое распространение водорослей даны по литературным источникам [1]. При этом учитывались не только виды, но и внутривидовые таксоны, т.к. многие из них обладают характерной экологией и распространением.

Результаты исследования и их обсуждение

Техногенный водоем Участок-1 отработан в 2005 году, нами исследуется с 2012 г. Длина составляет 105 м, ширина от 80 м, глубина в некоторых местах доходит до 5 м. Температура воды в разные периоды отбора проб воды колебалась от 7.0 до 16.2 °С, прозрачность от 0.45 до 1.5-2 м.

По гидрохимическому составу воды не агрессивные, обладают нейтрально-слабощелочной реакцией. Кислородный режим в пределах нормы. По компонентному составу главных ионов воды гидрокарбонатно-сульфатного класса, магниевой группы, II-III типа, мало-среднеминерализованные, мягкие-среднежесткие. Для данных водоемов характерно повышенное содержание азота аммонийного, азота нитритного и показателей цветности. Также характерно повышенное содержание нефтепродуктов, которое указывает на локальное антропогенное воздействие.

В 2012 г. по результатам исследований водорослей фитоперифитона Участка-1 выявлено 13 видов водорослей: диатомовых 5 видов, зеленых и сине-зеленых по 4 вида. Диатомовые водоросли представлены широко распространенными видами, обитающими в обрастаниях всех типов водоемов: Fragilaria berolinensis (Lemm.) Lange-Bertalot – встречался на растительном субстрате в виде пучковидно-звездчатой колонии; Achnanthes lanceolata (Bréb.) Grun. – на различных субстратах, криофил, индифферент, олигогалоб, космополит; Cymbella cistula (Ehr.) Kirch.– олигогалоб, литоральный вид; Navicula lanceolata (Ag.) Kütz. – пресноводно-солоноватоводный вид, олигогалоб, индифферент, встречен в грунтах литорали водоема. В этом же году найден новый для альгофлоры Якутии вид из диатомовых Cymbella cistula var. arctica Lagerst., известен из устья реки Енисей, Медвежьих островов (оз. Байкал), а также редко встречающийся пресноводный арктический вид Achnanthes fragilarioides Krasske, который известен в планктоне стоячих водоемов Земли Франца-Иосифа и острова Ян-Майен.

Немаловажным фактором было отсутствие пригодных для развития водорослей субстратов. В то же время в мелководной части отстойника отличались обилием диатомовые водоросли - в обрастаниях породы камней виды родов Fragilaria, Navicula, Achnanthes, Cymbella, Gomphonema.

Сине-зеленые в планктоне и в обрастаниях постоянны: Merismopedia glauca (Ehr.) Näg. – обитающий в стоячих и слабо текущих водах между другими водорослями; Oscillatoria planctonica Wołosz. – в планктоне стоячих и текучих водах; Lyngbya kützingii (Kütz.) Schmidle – в стоячих и текучих водах эпифитно на нитчатых водорослях и высших водных растениях.

Хлорококковые зеленые водоросли представлены видами Tetraëdron incus (Teil.) G.M. Smith и Scenedesmus quadricauda (Turp.) Bréb., предпочитающими загрязненные воды, встречены в толще воды, единично. Обнаружен обычный вид Oedogonium undulatum (Bréb.) A.Br. – развивающийся в обрастаниях мхов и высших водных растений. Из десмидиевых водорослей обнаружен Closterium attenuatum Ehr., который  развивался в бентосе.

Если сравнить видовой состав альгофлоры Участка-1 в разные годы исследования, то можно отметить, что число видов практически одинаковое, но меняются доминирующие отделы. Так в 2012 году – 13 видов, в 2013 – 14, в 2014 – 13 видов с доминированием диатомовых водорослей, а в 2015 году выявлено 11 видов, где преобладали сине-зеленые виды водорослей.

В летне-осенний период 2015 г., кроме ранее найденных видов, выявлены в толще воды виды из сине-зеленых водорослей: Oscillatoria amoena (Kütz.) Gom., O. deflexoides Elenk. et Kossinsk., O. geminata (Menegh.) Gom., O. mirabilis Böcher., O. planctonica и Anabaena verrucosa B.-Peters. Известно, что в отличие от других водорослей некоторые представители сине-зеленых встречаются на почвах, участвуя в почвообразовании, и способны фиксировать свободный азот атмосферы, способствуя тем самым ее обогащению. Как существенная составная часть планктона, они играют некоторую роль в питании рыб (главным образом в качестве пищи для зоопланктона, поедаемого рыбами). И являются одним из важных компонентов экосистемы грунта и дна водоемов.

Кроме сине-зеленых, найдены диатомовые – Neidium iridis var. diminutum (Pant.) Wisl. et Kolbe. Неблагоприятными физико-химическими условиями водной среды объясняется преобладание в составе семейств Naviculaceae и Cymbellaceae, в совокупности они составляют более половины общего числа видов. Семейства, характерные для альгофлоры естественных тундровых озер, представлены слабо. Наиболее разнообразными в отстойниках являются роды – Navicula, Neidium и Cymbella, формирующие основную часть видового состава. Эти особенности таксономической структуры определяются устойчивостью и высокой приспособляемостью многих представителей данных родов.

Зеленые водоросли немногочисленны, всего обнаружено три вида: нитчатая форма Oedogonium undulatum и планктонные виды – Closterium tumidum Grun., Cosmarium botrytes Menegh.

Из представителей желто-зеленых водорослей, предпочитающих кислую реакцию среды, встречен один вид с нитчатой формой – Tribonema spirotaenia Ettl.

Показатели количественного развития водорослей в среднем для Участка-1 составляют 243 тыс. кл./л и 0.0001 мг/л. По численности клеток лидируют сине-зеленые, зеленые и диатомовые. Значительную долю в общей численности составляют желто-зеленые, вклад золотистых невелик. Значительную роль в формировании биомассы играют сине-зеленые и зеленые водоросли.

В целом за четыре года исследований в техногенном водоеме Участка-1 зарегистрировано 34 вида водорослей из 5 отделов, с доминированием диатомовых – 15 видов, сине-зеленых – 9, и зеленых - 8 видов. Золотистых и желто-зеленых выявлено по 1 виду. Малое обилие и разнообразие водорослей обусловлено, в первую очередь, низкой температурой вод (от 7.0 до 16.2 °С).

Анализ таксономической структуры фитопланктона исследованных водоемов характеризуется бедностью видового состава и низким уровнем развития. Количественные показатели распределения видового разнообразия в таксономических спектрах обнаруживают большой разрыв между первым (ведущим) и следующим за ним членом спектра на уровне отделов, семейств и родов. Высокая степень асимметричности таксономической структуры позволяет судить об упрощенной организации альгоценозов, что объяснимо экстремальностью экологических условий периода становления водорослей. Таксономические спектры являются отражением гидрологических и физико-гидрохимических условий исследованных водоемов субарктической зоны Якутии: искусственные водоемы, с низкой температурой и минерализацией воды, невысокое содержание биогенных элементов и органических веществ. Это приводит к медленному развитию фитопланктона или приспособлению от речного к стоячим условиям обитания.

В экологическом анализе по местообитанию преобладали бентосные виды, по солености индифференты, по pH среды алкалифилы, по географическому распространению космополиты. Среди них имеются виды с широкой экологической амплитудой (эврибионты), способные обитать в широком спектре местообитаний: Oscillatoria planctonica, Dinobryon divergens Imh., Achnanthes lanceolata, Scenedesmus quadricauda. Меньше всего выявлены золотистые и желто-зеленые виды водорослей.

Выводы

Таким образом, за периоды исследований в составе альгофлоры Участка-1 зарегистрировано 34 вида водорослей из 22 родов, 19 семейств и 5 отделов. Значительным видовым разнообразием отличились диатомовые и сине-зеленые водоросли. По численности клеток лидируют сине-зеленые, зеленые и диатомовые, а по биомассе сине-зеленые и зеленые.

Систематический список за 2015 год показал преобладание представителей сине-зеленых за счет родов Oscillatoria и Anabaena, а также видов-обрастателей из диатомовых – Neidium iridis var. diminutum; желто-зеленых – Tribonema spirotaenia и зеленых – Oedogonium undulatum. Все представители этих родов – донные прикрепленные и неприкрепленные виды, обитатели грунтов. Однако видовой состав альгофлоры по-прежнему остается бедным. Это объясняется экстремальностью экологических условий, где таксономические спектры являются отражением гидрологических и физико-гидрохимических условий исследованных водоемов субарктической зоны Якутии: с низкой температурой, минерализацией воды и невысоким содержанием биогенных элементов и органических веществ.

Найденный в 2012 г. новый вид для водоемов Якутии Cymbella cistula var. arctica в настоящее время отсутствует, вид уязвим в связи с краткой продолжительностью жизни, узкой экологической амплитудой. Лимитирующими факторами для этого вида, видимо, как и для других видов, являются: нарушение местообитаний, температура воды, снижение прозрачности и текучести.

Экологический анализ выявленных видов свидетельствует о том, что в изученном водоеме преобладают бентосные и эврибионтные виды.

Выражаю свою признательность сотрудникам ОАО «Алмазы Анабара»: отдела экологии, геохимической лаборатории и всем, кто оказал всемерную поддержку в ходе проведения полевых работ (в т.ч. студентам кафедры экологии ИЕН СВФУ).

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме проекта 52.1.11. «Разнообразие растительного мира таежной зоны Якутии: структура, динамика, сохранение» (№ 0376-2014-002).