Содержание к диссертации
Введение
Глава I. ИЗУЧЕННОСТЬ, МТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ФИТОПЛАНКТОНА РЕГИОНА 7-22
Исторический обзор 7-13
Материал и методы исследования 13-22
Глава II. РЕКИ ОБЬ И ИРТЫШ КАК СРЕЩА ОБИТАНИЯ ФИТОПЛАНКТОНА 22-37
Река Обь 22-30
Река Иртыш 30-37
Глава III. ФИТОПЛАНКТОН УЧАСТКА ВЕРХНЕЙ ОБИ И ЕГО ИЗМЕНЕНИЯ ПРИ СОЗДАНИИ ИСКУССТВЕННЫХ ЗАЛИВОВ . 37-49
Дрегуновский участок 38-41
Нижнекудряшевский участок 41-44
Сравнительная характеристика участков . 44-46
Сапробность вод р.Оби ниже г.Новосибирска . 46-49
Глава ІV. ФИТОПЛАНКТОН СРЕДНЕЙ ОБИ 49-77
Анализ видового состава 49-58
Структура и динамика фитопланктона 58-71
Оценка показателей сапробности 71-77
Глава V. ФИТОПЛАНКТОН НИЖНЕГО ИРТЫША 77-129
Анализ видового состава 77-85
Структура и динамика фитопланктона 85-122
Сапробиологическая характеристика вод . 122-129
Глава VІ. ФИТОПЛАНКТОН НИЖНЕЙ ОБИ .' 130-169
Анализ видового состава 130-135
Структура и динамика фитопланктона 135-155
Вертикальное и горизонтальное распределение
фитопланктона 155-164
Сапробиологическая характеристика вод 164-169
Глава VII. ИЗМЕНЧИВОСТЬ СТРУКТУРЫ ФИТОПЛАНКТОНА РЕК И АНТ
РОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА НЕГО 169-180
ВЫВОДЫ 180-184
ЛИТЕРАТУРА 185-201
ПРИЛОЖЕНИЕ 202-227
Введение к работе
Реки нашей страны представляют собой большой экономический потенциал и имеют исключительное значение в жизни населения. В ин- тересах народного хозяйства, для удовлетворения нужд промышленности и сельскохозяйственного производства необходимо использовать их многосторонне и эффективно, а для этого всесторонне изучить эти сложные динамические экосистемы. Чем больше мы будем знать о существующих в них биоценозах, тем рациональнее можем их использовать.
В связи с этим приобретает практическое значение исследование фитопланктона рек как одного из ведущих компонентов биологической цепи. Изучение фитопланктона необходимо для решения ряда проблем хозяйственного и санитарно-гигиенического профиля. Исследование фитопланктона представляет и теоретический интерес, так как наши знания о систематическом составе и распределении планктонных водорослей различных типов рек СССР еще недостаточны. Слабо изучена экология планктона, его динамика - суточные, сезонные изменения, связь с абиотическими факторами среды, биотические взаимоотношения в фитоценозах. Это препятствует прогнозированию процессов изменения фитопланктона особенно в условиях интенсивного хозяйственного использования рек. Наша партия и правительство в мОсновных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" наметили перспективы дальнейшего мощного экономического развития восточных районов страны. Освоение природных богатств Сибири - одна из важных задач пятилетки. Огромная роль в повышении экономического уровня Сибири принадлежит и ее крупным рекам. Мощные водные магистрали, такие как Иртыш, Обь, Енисей, Ангара, Лена являются огромными носителями гидроэнергии, используются для развития рыбно- го хозяйства, служат источником промышленного и бытового водоснабжения. А освоение этих водных ресурсов, их рациональное использование невозможно без всестороннего представления о структуре их биоценозов. Знания о фитопланктоне рек восточных районов нашей страны еще очень невелики и поэтому гидробиологические исследования при освоении природных ресурсов Сибири приобретает особо важное значение.
В этом отношении заслуживают особого внимания р.Иртыш и р.Обь, значение которых исключительно велико, особенно для освоения северных районов Западной Сибири. Их планируют использовать для строительства крупных гидротехнических сооружений, обеспечивающих проблемы переброски вод и для снабжения водой крупных промышленных центров. На Нижнем Иртыше, Средней и Нижней Оби развит рыбный промысел. Все это обязывает серьезно изучить альго-флору, особенности иртышского и обского фитопланктона - важнейшего элемента биологического режима рек и установить степень антропогенного воздействия на реки.
Вследствие интенсивного использования Иртыша и Оби человеком, возникает опасение появления неблагоприятных посдедствий из-за спуска сточных вод, что повлечет за собой нарушение во взаимоотношениях в биоценозах. Поэтому разработки рекомендаций и практических мероприятий по охране рек крайне необходимы. Исследования такого плана соответствуют задачам усиления охраны водных источников и атмосферного воздуха от загрязнения, что отражено в Законодательстве СССР.
Оценка степени антропогенного воздействия на Иртыш и Обь, как и любого водоема невозможна без комплексного их изучения. Qy-ществует ряд методов, используемых для этих целей. Один из них -метод биологического анализа вод, широко применяемый в Европе и европейской части нашей страны (Sladecek, 1973; Унифицированные методы . . . 1976, 1977). Для восточных районов использование этого метода еще не обеспечено достаточным количеством материалов. Оценка его также является важной научной задачей.
Исходя из вышесказанного, перед автором стояла задача - дать общий обзор планктонных -водорослей Нижнего Иртыша, Средней и Нижней Оби, исследовать структуру фитопланктона, его распределение на исследованном участке и в толще воды, сезонную и годовую динамики и дать характеристику, на основе оценки принадлежности водорослей к тем или иным группам сапробности, качества вод.
Работа выполнена в Лаборатории низших растений Центрального сибирского ботанического сада СО АН СССР. Автор глубоко благодарен за постоянную помощь и вниматие научному руководителю доктору биологических наук, профессору Ольге Михайловне Ножовой и заведующему лабораторией к.б.н., ст.н.с. Гертруде Дмитриевне Левадной. г- 7 -
Исторический обзор
Несмотря на то, что Сибирь покрыта густой сетью рек, которые таят в себе огромный народно-хозяйственный потенциал, такие сибирские реки как Иртыш, Обь, Енисей, Лена, в альгологическом плане исследованы значительно слабее, чем реки Европейской части СССР. О ряде участков рек отсутствуют вообще какие-либо сведения, а по многим водным артериям имеются данные, которые знакомят нас лишь с качественным составом водорослей и почти не дают представления о их количестве, сезонной динамике и роли в жизни водоема.
Первые сведения по альгофлоре водоемов Сибири имеются в работе Х.Эренберга и относятся к 1832 г. (цит. по Андрееву, Горячеву и др., 1963), где приводится 30 видов водорослей, на основании изучения материалов, собранного во время Сибирской экспедиции А.Гумбольдта. Пробы отбирались в верхнем, нижнем Иртыше и в ряде других водоемов. Небольшой список водорослей из Обь-Иртышского бассейна помещен в работах Ф.Куртца (Kurtz, 1879) и С.Соммье (Sommier, 1896) (цит. по Куксн, 1964).
По климатическим и гидрологическим условиям Обь обычно подразделяют на 3 участка: верхний - от истоков до устья Томи, средний - от устья Томи до устья Иртыша, нижний - от устья Иртыша до Обской губы (Баранов, 1966). Участок верхней Оби в альгологичес-ком плане изучен лучше других. В работе В.С.Порецкого (1931а) описываются диатомовые обрастания из р.Оби в черте г.Новосибирска, где им было отмечено 33 формы диатомей, из которых доминировали Melosira varians, Gomphonema olivaceum, G.parvulum, Hitzschia dissipata. Качественное и количественное распространение водорослей на быках моста, где проводились сборы обрастаний, В.С.Порецкий связывает с физико-химическими свойствами воды, подчеркивая при этом влияние города на загрязнение реки; в обрастаниях преобладали Ji -мезосапробные организмы.
Работа Н.Д.Маминой (1940) посвящена растительным организмам Оби и ее притоков в районе г.Новосибирска, с целью изучения их санитарного состояния. Автор приводит материалы по видовому составу фитопланктона и фитобентоса исследуемых участков и определяет степень загрязнения водоема.
Обь
Биологические процессы, происходящие в реке, зависят от комплекса взаимосвязанных экологических факторов. Следовательно, необходимо остановиться на характеристике физико-географических особенностей, климата, гидрологического и гидрохимического режима Нижнего Иртыша, Средней и участка Нижней Оби.
Реки Обь и Иртыш протекают по Западно-Сибирской равнине. Это типичная аккумулятивная равнина, сложенная почти исключительно толщами рыхлых или слабо сцементированных морских и континентальных осадков, от горского до четвертичного возраста (Западная Сибирь, 1963; Абрамович, Крылов и др., 1963). Общая равнинность местности нарушается всхолмлениями в ее северной части, представляющими собой отложения моренного материала отступающего ледника. Четвертичное оледенение Западно-Сибирской равнины имело значительно меньшее распространение и мощность по сравнению с оледенением Русской равнины. В современном рельефе сохранилось мало следов оледенения из-за усиленной эрозионной работы рек.
Западно-Сибирская равнина имеет четко выраженную широтную зональность. Исследуемые нами участки рек (рис. I) находятся в лесостепной и лесной зонах.
Река Обь
Река Обь выделена в особый Обской тип. По мнению В.И.Жадина (1950), она совмещает признаки рек кавказского и волжско-днеп-ровского типа. Обь образуется из слияния рек Бии и Катуни, берущих начало на Алтае, и впадает в Обскую губу Карского моря. Еедлина 3676 км. Среди рек Советского Союза Обь занимает первое место по площади бассейна, равной 2929000 км2, и третье место по водности (349 км3/год у устья у г.Салехарда).
Река делится на 3 участка: верхний протяженностью 930 км (от слияния pp. Бий и Катуни до впадения р.Томи), средний протяженностью 1560 км (от устья р.Томи до устья р.Иртыша) и нижний протяженность 1160 км (до впадения в Обскую губу). В 1957 г. в верхнем участке реки в районе г.Новосибирска построена ГЭС и создано Новосибирское водохранилище протяженностью 220 км. Длина исследованного нами участка Оби (от г.Новосибирска до пос. Октябрьское свыше 2000 км.
Дрегуновский участок
В середине мая фитопланктон Оби на контрольной станции (температура воды 8,5С) не превышал 80 тыс. кл/л, к концу мая при повышении температуры воды до 11,7 численность водорослей возросла до 400 тыс. кл/л. В пробах преобладали диатомовые Stepna-nodiscus hantzschii и Cyclotella meneghiniana. В июне, в период весеннего паводка, концентрация водорослей в планктоне уменьшилась до 295 тыс. кл/л. При этом с повышением температуры до 15-16 количество Cyclotella и Stephanodiscus сократилось в три раза. В небольшом числе появилась летняя форма диатомей Melosira granu-lata. Численность хлорококковых водорослей составляла 36 тыс. кл/л, наиболее часто из них встречались Scenedesmus quadricauda и Tetrastrum glabrum. В середине июля с понижением уровня воды, снижением скорости течения до 0,68 м/с, прогреванием воды до 23, увеличением прозрачности до 128 см содержание водорослей повысилось до 680 тыс. кл/л. Численность ранне-весенних диатомовых водорослей уменьшилось, началась вегетация синезеленых Anabaena scheremetieviae, A.flos-aquae, насчитывающих до 470 тыс. кл/л. К концу июля при незначительном подъеме уровня воды произошло снижение численности синезеленых форм при возросшей роли диатомовых, особенно Asterionella formosa, Р.Б.Round (1966) считает ее летним
Авторы у видов будут отмечены в приложенивидом. В первой декаде августа, во втором пике паводка, скорость течения увеличилась до 0,79 м/с, прозрачность воды не превышала 60 см, температура снизилась до 17-18. Все это отрицательно повлияло на развитие фитопланктона, численность которого составила 286 тыс. кл/л при доминировании диатомовых. В сентябре при температуре воды 14 развитие водорослей значительно снизилось.
Анализ видового состава
Как было сказано выше, сведения о водорослях Средней Оби, расположенной в таежной зоне Западной Сибири между устьями рек Томь и Иртыш, до последнего времени ограничивались работой Л.Г. Пирумовой (1973).
Протяженность среднего течения Оби от устья Томи до устья Иртыша составляет свыше 1000 км. Средняя Обь принимает множествопритоков, обогащающих ее фитопланктон.
Рассмотрим состав фитопланктона Средней Оби. За период исследований здесь обнаружено 254 вида водорослей, представленных 338 видами, разновидностями и формами.
Анализ видового состава
Диатомовые представлены 33 родами. Представители класса Сепrophyceae (24 вида из б родов) развиваются в большом количестве во все сезоны года. Из рода Melosira найдено 8 видов, из них М. varians, M.granulata var.granulata, M.granulata var.angustissima, M.italica var.italica, M.italica var.tenuissima отмечены на всем протяжении Нижнего Иртыша. В осенний период на участке от пос.Де-мьянское до устья Иртыша широко представлена внутривидовыми таксонами M.italica. Интересно отметить нахождение у г.Ханты-Мансийска M.sibirioa, ранее найденную в оз.Зайсан и в среднем течении у г.Омска (Скабичевский, 1963). Во все годы исследования, особенно в период половодья, встречалась единичными створками М.sulcata, морской ископаемый вид, переотложенный из нижнетретичных морских осадков. Его находили А.П.Скабичевский (1966) и Э.И.Юрова (1973), отмечен также Stephanopyxis sp. (Диатомовые водоросли СССР, 1974). Обычны в фитопланктоне реки виды из родов Cyclotella (7), и Stephanodiscus (6), которые чаще встречаются весной и осенью. Из них постоянно присутствуют C.meneghiniana, C.comta, S.astraea, S.hantzschii.
У г.Ханты-Мансийска с помощью трансмиссионного электронного микроскопа обнаружен ряд новых для Иртыша видов - Cyclotella pse-udostelligera, C.atomus, Stephanodiscus minutula, S.makarovae, S.triporus var.triporus, S.triporus var.volgalensis, S.invisitaus, а также Thalassiosira guillardii и Sceletonema subsalsum (Генкал, Науменко, в печати).
