Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Река Волга и ее дельта в условиях антропогенного воздействия.. 9
1.1. Физико-географическая характеристика дельты р. Волги 9
1.2. Антропогенное воздействие на экосистему р. Волги и ее дельту 18
1.3. Условия минерального питания водоемов дельты р, Волги... 24
1.4. Современное состояние водной среды водоемов дельты р. Волги в условиях нефтяного загрязнения 38
1.5. Состояние экосистемы водоемов с учетом биологических по казателей 59
Глава 2. Материалы и методы исследований 68
Глава 3. Трансформация фитопланктона Нижней Волги и других регионов Европы при антропогенном воздействии 76
3.1. Качественные и количественные показатели водорослей и сосудистых растений водоемов дельты р. Волги 81
3.2. Интегральная значимость водорослей отдельных рукавов дельты р. Волги 109
Глава 4. Биоиндикация качества вод Нижней Волги в современных условиях 116
4.1. Оценка качества воды Нижней Волги по гидрохимическим и токсикологическим показателям 125
4.2. Оценка качества воды по структуре фитоценозов и процесс эвтрофикации 136
4.3. Биологическая индикация качества вод дельты р. Волги по показателям водорослей планктона и сосудистых растений 141
Глава 5. Прибрежно-водная растительность дельты и авандельты р. Волги, как субстрат для развития перифитона 146
5.1 Водоросли - обрастатели высшей водной растительности дельты р. Волги 157
5.2 Особенности состояния сообществ обрастателей водоемов дельты р. Волги 167
5.3 Гидробионты в условиях нефтяного загрязнения 173
5.4 Биоиндикация загрязнения воды по организмам перифитона... 177
5.5 Фитоценозы речных макрофитов - показатели состояния водоемов 184
5.6 Кормовая, трофическая и экологическая ценность водных растительных сообществ и ее самоочищающая способность 189
Заключение 207
Выводы 212
Литература 216
Приложения 249
- Физико-географическая характеристика дельты р. Волги
- Качественные и количественные показатели водорослей и сосудистых растений водоемов дельты р. Волги
- Оценка качества воды по структуре фитоценозов и процесс эвтрофикации
Введение к работе
Актуальность
Волго-Каспийский бассейн, являющийся внутренним наиболее продуктивным рыбопромысловым регионом РФ, испытывает значительные антропогенные воздействия. Экосистема дельты р. Волги подвергается интенсивной разнофакторной антропогенной нагрузке в связи с исключительной многокомпонентностью и широким концентрационным диапазоном поллютантов, мигрирующих из одной подсистемы в другую, аккумулируясь и вызывая загрязнение. Это существенно изменило гидробиологический режим волжских вод не только в водохранилищах, но и в русловых участках дельты и её авандельты.
Одной из главных задач современной экологии и гидробиологии в системе общегосударственной службы являются методы контроля качества природных вод.
Гидробиологический мониторинг дельты р. Волги позволяет определять ее экологическое состояние, оценить качество воды, как среды обитания гидробионтов, определять совокупный эффект комбинированного воздействия загрязняющих веществ и трофические свойства воды.
Проблему качества воды нельзя считать решенной, несмотря на обширные исследования, проводимые как в нашей стране, так и за рубежом. Водоросли являются важным компонентом комплекса организмов, принимающих участие в самоочищении водоемов, формировании качества воды, улучшении санитарно-гигиенического состояния водоемов (Василь-ева-Кралина, 1999). Однако, различные виды водорослей фитопланктона неодинаково требовательны к условиям среды. Это касается как гидрохимических и гидробиологических показателей, так и степени загрязнения воды различными токсикантами (Курочкина, 1995). Актуальным является выделение региональных видов-индикаторов для водоемов Нижней Волги. В связи с этим при оценке степени загрязнения водоемов возникает необходимость в замене стандартных организмов-индикаторов аборигенными формами, занимающими сходные с ними экологические ниши, что обуславливает необходимость стандартизации и региональной унификации известных методов биоиндикации качества вод.
Интегральным показателем качества воды является структура водорослей. Использование водорослей в планктоне водоемов принято при оценке трофического статуса для водохранилищ, дельт рек и большинства озер мира (Михеева, 1983; Kalbe, 1971; Pia, 1985; Mannion, 1987, Watanabe et. al, 1988;).
Поскольку обрастание макрофитов - это сложное явление, отражающее физико-химические и биологические процессы, происходящие в водоеме, состав и структура перифитона также представляют практический интерес при оценке состояния экосистемы водоема. Это представляется особенно перспективным, если учесть, что перифитон сходен с планктоном в лабильности видового состава и его чувствительности к изменени-
РОС НАЦИОНАЛЬНА t БИБЛИОТЕКА
ям внешней среды, но в тоже время фиксирован в пространстве и в связи с этим отражает экологическую обстановку именно в той точке, в которой отбираются пробы.
Необходимость анализа и прогноза состояния водных экосистем требует знания экологической роли групп организмов, участвующих в процессах трансформации веществ и энергии. Исследования, последних лет показали существенные изменения в структуре фитопланктонного сообщества. Поэтому изучение развития фитопланктона и его взаимодействий с другими экологическими группами требует разработки новых концепций.
Цель работы. Разработка научно-методических основ биомониторинга поверхностных вод и биомониторинга экологического состояния, речных сообществ Нижней Волги в условиях антропогенного воздействия. Поставленная цель предопределила основные задачи: определение структуры фотосинтетиков, а именно водорослевых сообществ и высшей водной растительности Нижневолжского бассейна в условиях антропогенного воздействия;
оценка интегральной значимости водорослей отдельных рукавов дельты г р. Волги;
разработать наиболее целесообразную систему индикаторов сапробно-сти для определения качества воды в условиях Нижней Волги; изучть индикаторную роль фитопланктона, перифитона и высшей водной растительности в функционировании речных экосистем, как показателей качества вод;
оценка особенности состояния сообществ макрофитов и их обрастате-лей водоемов дельты р. Волги;
Научная новизна и теоретическая значимость
Впервые обобщены сведения о таксономическом составе, структуре, численности и биомассы водорослей и перифитона водоемов дельты р. Волги. Усовершенствован систематический список водорослей и сосудистых растений водоемов Нижней Волги. Выделены сезонные комплексы фитопланктона, что позволило сформулировать концептуальную схему его последовательного развития и дать качественно новое описание вегетации водорослей дельты р. Волги.
Впервые для 44 доминирующих видов водорослей определены зна
чения сапробной валентности, индикаторного веса и разработан индекс са-
пробности аналогично методу Пантле-Букка. Уточнен индекс сапробности
для 75 ключевых видов водорослей водоемов дельты р. Волги. Доказана
математическая зависимость индекса Панле-Букка с включением новых
значений индикаторной значимости. Разработана эколого-
токсикологическая классификация качества вод для водоемов Нижней Волги.
Впервые приведен состав макрофитов и перифитона дельты р. Волги, как сообщества организмов, представляющего биоценотическую еди-
ницу, которую можно рассматривать в качестве модели для изучения закономерностей формирования водных экосистем.
Показано специфическое воздействие на речные ценозы макрофитов в условиях антропогенного воздействия. Представлена эколого-токсико-логическая классификация качества воды для водоемов Нижней Волги.
Практическое значение работы состоит в том, что на основании полученных качественно-количественных характеристик водорослевых сообществ дельты р. Волги предложена новая система известных стандартных методов биоиндикации, которая внедрена в практику при оценки качества воды Нижней Волги. Проведенные исследования; позволяют включить в систему гидробиологического мониторинга не только водорослей, найденных в планктоне, но и перифитон макрофитов, как высокоинформативные ценозы, способные участвовать в самоочищении воды и обогащении ее кислородом.
Полученные результаты используются в системе гидробиологического мониторинга для изучения состояния водных экосистем Нижневолжского бассейна, а также для разработок, ориентированных на экологическое нормирование и экологическое прогнозирование последствий антропогенных воздействий. Настоящие исследования могут быть положены, в обоснование практических мероприятий по охране р. Волги от загрязнения. Предложенная новая система индикаторов сапробности с целью определения качества воды в условиях Нижней Волги успешно используется в работе лабораторий водных проблем и токсикологии КаспНИРХа. Результаты исследований и разработок по таксономическому распределению водорослей, перифитона и сосудистых растений внедрены в лекционный спецкурс и в работу лабораторного практикума Астраханского Государственного университета по специальности «Экология».
Положения, выносимые на защиту:
состояние водных экосистем дельты р. Волги при антропогенном воздействии;
система таксономического состава фотосинтетиков Нижней Волги;
модифицированная система индикаторных значений планктонных организмов;
эколого-токсикологическая классификация качества поверхностных вод и их оценка в современных условиях региона;
особенности состояния высшей водной растительности и их обрастате-лей в водоемах дельты р. Волги;
Апробация работы Материалы по результатам работы докладывались на всесоюзной конференции «Промышленное культивирование микроводорослей» (Ашхабад, 1985), на Всесоюзном совещании по интеркалибрации методов изучения планктона (Клайпеда, 1987), Международном семинаре «Человек и биосфера» (Пушино, 1989), Всесоюзном симпозиуме «Рациональное использование и охрана водных ресурсов от загрязнения» (Харьков, 1990),
пользование и охрана водных ресурсов от загрязнения» (Харьков, 1990), Международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды» (Томск, 1995), Всероссийской конференции «Эколого-физиологические исследования водорослей» (Борок, 1996), на совещании IV Ассамблеи университетов прикаспийских государств (Махачкала, 1999), организационном совещании МОК ЮНЕСКО (Астрахань, 1999). Материалы диссертации ежегодно докладывались на отчетных сессиях, заседаниях Ученого Совета и производственных совещаниях Каспийского Научно-исследовательского института рыбного хозяйства (1990 - 2001 гг.), а также в Институте глобального климата и экологии (2002-2003 гг.).
Личный вклад автора в работы, выполненные в соавторстве и использованные в диссертации результаты, включают теоретическое обоснование проблем, выбор общего направления исследований, личное участие в выполнении экспериментов.
Систематизация и анализ результатов, теоретическое обоснование и внедрение в практику осуществлены непосредственно автором.
По теме диссертации опубликовано 62 печатных работы, в том числе 2 монографии, а также публикаций в виде статей, научных материалов и тезисов докладов международных и российских конференций. Объем и структура диссертации: работа изложена на 271 странице компьютерного текста, содержит 35 рисунков, 45 таблиц. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, списка литературы и приложений.
Физико-географическая характеристика дельты р. Волги
Бассейн р. Волги уникален. Это - важнейший в экономическом отношении регион России. Расчеты, выполненные на основе обработки статистических материалов, показывают, что здесь производится -40% национального дохода России, -40% промышленной и -37% сельскохозяйственной продукции, -42% валового общественного продукта. На его территории сосредоточены основные производственные и непроизводственные фонды.
На долю р. Волги и ее притоков приходится 70% грузооборота речного транспорта России (Авакян, 1993). Волжско-Камский каскад ГЭС, входящий в состав Единой электроэнергетической системы европейской части СНГ, вырабатывает ежегодно до 45 млрд. кВт ч. электроэнергии.
Волга берет начало на Валдайской возвышенности (высота 228 м. над уровнем Мирового океана) и несет свои воды на протяжении 3530 км в Арало-Каспийскую впадину, где изливает их в Каспийское море (уровень 26 м ниже уровня океана), имея средний расход воды 7710 м3/сек и обеспечивая 80% всего стока воды в Каспийское море. Волга самая большая река в Европе, она принимает около двухсот притоков; левые - многоводнее правых; наиболее крупные - Кама и Ока. Общая длина всех рек и озер, входящих в волжский бассейн, составляет 78350 км. Площадь бассейна 1360000 км2.
До впадения Оки длина Волги не превышает 3-7 км, часты песчаные перекаты, а в верховьях в русле обычны камни валунного происхождения и небольшие пороги. Приняв Оку, Волга меняет свой характер: количество воды резко увеличивается; превышение правого высокого берега над левым низменным (луговым) становится резко выраженным; долина могучей реки расширяется иногда до 16 км, а при впадении Камы до 20 км. До зарегулирования стока созданием каскада водохранилищ Волги часто меняла старое русло, образуя так называемые «воложки», многие из которых превращались в «затоны», представляющие собой естественные гавани.
Каскад водохранилищ, строительство которого началось в тридцатые годы прошлого столетия, радикально преобразовал всю экологическую систему Волги, оказал и продолжает оказывать мощное влияние на экосистему дельты (Катунин, Хрипунов и др.1989).
Современная дельта Волги формировалась в течение минувшего тысячелетия в условиях существенных колебаний Каспийского моря. Сложнораз-ветвленная, веерообразной формы дельты р. Волги являет уникальный географический объект, обладающий огромными природными ресурсами. Она занимает площадь около 19 тыс. км2 и состоит из ряда сросшихся конусов выноса крупных систем дельтовых водотоков, основными из которых являются система Бузана (восточная часть дельты), питающаяся водами р. Волги в вершине дельты и р. Ахтубы, и системы западной части дельты: реки Бахтемир, Старая Волга, Камызяк, Болда. От вершины дельты у села Верхнелебяжье до морского края сток реки значительно рассредотачивается и перераспределяется между основными дельтовыми водотоками (рис. 1).
Наиболее древняя верхняя зона дельты с нижней границей по линии Астрахань - Красный Яр обладает довольно простой структурой русловой сети. Средняя зона простирается на юг до линии свала глубин на морском крае дельты, сформировавшемся при высоком стоянии уровня моря в XVIII веке примерно по линии Оля - Каралат - Зелёнга - Котляевка. В отличие от верхней зоны, она имеет разветвленную сеть хорошо развитых основных водотоков, связанных между собой ограниченным количеством «отмирающих» боковых протоков. Третья по течению зона, простирающаяся до современного морского края дельты, сформировалась в основном в периоды чередования непродолжительного повышения и резкого снижения уровня моря в девятнадцатом -двадцатом веках. Для этой зоны характерны раздробленность русловой сети, чередование зон разветвления и слияние водотоков, активное перераспределение стока между ними.
К этой зоне примыкает современный морской край дельты, на котором активно протекают процессы устьевого удлинения, барообразования и дробления водотоков.
Ниже по течению вплоть до бровки реликтового морского края дельты располагаются затопленная и полузатопленная части дельты, которую иногда именуют авандельтой. В авандельте современные формы рельефа органично сочетаются с реликтовыми формами (Полонский и др., 1992).
Устьевая область Волги включает в себя предустьевой участок (коренное русло), обширную (площадью — 11000 км) сложно разветвленную дельту (в т.ч. западные и восточные подстепные ильмени); отмелое устьевое взморье с глубинами до 2 м, протяженностью около 200 км вдоль морского края дельты (МКД) и шириной 35-60 км; приглубое устьевое взморье (Северный Каспий) с глубинами 2-20 м (Полонский, 1995).
Границы современной дельты принято проводить на западе по р. Бахте-мир, на востоке - по рекам Бузан и Сумница. В этих границах дельта р. Волги представляет обширную аккумулятивную равнину, полого спускающуюся к урезу моря. Волга впадает в море примерно через 1000 рукавов, протоков, ериков. Густота русловой сети достигает здесь одного км (Чуйков и др., 1996).
Вершина дельты начинается примерно в 50 км севернее г. Астрахани, где от Волги отходит рукав Бузан. Длина дельты от вершины до морского края 150-180 км. Верхняя зона дельты (примерно 60 км вдоль течения) с нижней границей по линии Астрахань-Красный Яр наиболее древняя и характеризуется относительно простой структурой русловой сети. Средняя зона располагается примерно до линии Оля-Каралат-Зеленга-Калинино-Котяевка, приуроченной к свалу глубин на МКД, и характеризуется разветвленной сетью хорошо развитых основных водотоков, связанных между собой отмирающими боковыми протоками. Нижняя зона (ширина 20-40 км) простирается на юг до современного МКД со средними отметками —26 м БС. Для нее характерны сильная раздробленность русловой сети, чередование участков разветвления и слияния водотоков, активное перераспределение стока между ними. Непосред ственно к этой зоне примыкает современный МКД, на котором идут процессы устьевого изменения, барообразования и дробления водотоков. Далее вплоть до бровки реликтового МКД (современный морской бар) с отметками дна -28-29 м БС простирается полузатопленные части конуса выноса Волги, где реликтовые формы рельефа сочетаются с современными. Эта часть играет в современных условиях роль отмелого устьевого взморья.
В верхней части дельты р. Волги делится на ряд крупных рукавов, разбиваясь на несколько речных систем: Бузан, Старая Волга, Большая Болда, Бахтемир, Камызяк (Чуйков и др., 1996).
Система Буза на. На долю системы Бузана, занимающей восточное положение в дельте, приходится в настоящее время в зависимости от водности реки около 33-38 % стока Волги (Полонский и др., 1992). За последние 30 лет эта доля намного увеличилась (в среднем с 32 до 35 %), что могло стимулироваться влиянием вододелителя, который даже в нерабочем состоянии создает подпор выше по течению и увеличивает поступление волжских вод в исток Бузана. По площади и количеству водотоков русловая система Бузана - самая крупная в дельте.
Система Старой Волги. На долю этой системы в настоящее время приходится 11-11.5 % стока Волги. За 30 лет доля стока системы уменьшилась на 0.2-1.0 % (Полонский и др., 1992).
Система Болды. На ее долю приходится 5-7 % стока Волги, причем эта доля в течение последних 30 лет уменьшилась на 0.1-0.5 %. Система Болды — вторая по площади и количеству водотоков.
Система Камызяка (Кизани). Доля в стоке Волги - 15-17 %, при увеличении за 30 лет на 0.3-0.7 %.
Качественные и количественные показатели водорослей и сосудистых растений водоемов дельты р. Волги
Изучение фитопланктона в водоемах дельты р. Волги было начато в начале прошлого века. Известные работы были посвящены в основном изучению сезонной динамики фитопланктона. Так работа Н. Н. Лебедева (1909) посвящена изучению планктона дельты Волги летом 1907 г. в ней автор перечисляет обнаруженные им виды водорослей. Большую ценность представляет работа М. X. Эль-даровой - Сергеевой (1913), в которой излагаются результаты стационарных круглогодичных наблюдений над фитопланктоном Волги в районе г. Астрахань в
1909 г. Интересно, что общая картина сезонной динамики развития фитопланктона в Волге и протоках дельты в то время довольно близко совпадает с современной. М. X. Эльдарова - Сергеева установила, что зимой (январь - февраль) фитопланктон в дельте Волги беден и состоит исключительно из диатомовых. В конце февраля - начале марта начинается цветение Melosira sp. sp. В конце марта появляются зеленые водоросли Pandorina, Eudorina, Dictyosphaerium, которые достигают максимума развития в июле. Максимальные показатели развития фитопланктона совпадают с максимумом развития синезеленых в августе. В сентябре начинается уменьшение концентрации водорослей, а в октябре и позже синезеле-ные выпадают и устанавливается бедный зимний фитопланктон. М. X. Эльдарова - Сергеева (1913), А. С. Скориков и др. (1903) в русле Волги зарегистрировали 335 таксонов водорослей, что составляет около 81% от общего количества зарегистрированных позже таксонов водорослей во всех водоемах дельтового района.
В сводке А. Беннинга (Benning, 1928) описаны отдельные группы и представители фитопланктона дельты р. Волги. Картина развития водорослей соответствует в общих чертах описанному выше. Главная роль принадлежит диатомовым, особенно роду Melosira (M.distans (Ehr.) Kutz., M. italica (Ehr.) Kutz., M. granulata (Ehr.)Ralfs., M. varians Ag.) дающему массовое развитие. Этот автор отмечает для диатомовых два максимума — весенний (март) и летний (июнь — август). Цветение за счет синезеленых проходило в те же сроки, что и теперь максимум развития Microcystis aeruginosa Kutz., М. flos- aquae (Wittr.) Elenk., Apham-izomenon flos- aquae (L) Ralfs, Anabaena flos- aquae (Lyngb.) Breb., A. spiroides Kleb., A. macrospora Kleb., A. scheremetievi Elenk., Gloeocapsa turgida (Kutz.) Ho!-lerb., C. minuta (Kutz.) Hollerb. приходился на конец июля — начало августа, особенно в тихих заводях и дельте. Осенью развитие синезеленых уменьшается, а зимой они выпадают совсем. Зеленые водоросли количественно уступают и сине-зеленым и диатомовым, но в значительном количестве отмечены Pandorina, Pediastrum, немногие виды десмидиевых. в предустье развитие Sptrogyra rivularis. А. И. Прошкина-Лавренко и Л. В. Макарова (1968) считают это указание недостоверным, поскольку не были названы авторы, размеры клеток и зиготы.
Давая характеристику водоемов Астраханского государственного заповедника, В. С. Ивлев (1940) приводит данные по фитопланктону с мая по ноябрь 1939 г. Им отмечено развитие 55 таксонов, в том числе в воде протока Быстрой- 33 вида. За аналогичный период этого же года И. А. Киселев (194S) сообщает о фитопланктоне Волги близ г. Астрахани. Он, как и упомянутые выше авторы, также характеризуют фитопланктон Волги в районе дельты как преимущественно диатомовый и отмечает массовое развитие Melosira granulata (Ehr.) Ralfs., M. islandica О. Mull в сопровождении Asterionella, Fragilaria crotonensis Kitt, Diatoma elongaum (Lyngb.) Ag., Melosira binderana, Nitzschia actinastroides. Синезеленые представленные Microcystis aeruginosa Kutz., M. pulverea et var. (Wood.) Forti emend., Aphanizomenon flos- aquae (L) Ralfs., Anabaena spiroides Kleb., A. scheremetievi E!enk. Развитие зеленых и жгутиковых незначительно.
К этому же периоду относится работа А. Ф. Зиновьева (1947), где наряду с зоопланктоном, автор уделяет внимание и фитопланктону полоев и ильменей дельты Волги. В 1945 г. Зиновьев произвел сборы фито- и зоопланктона в протоке Быстрой. Фитопланктон водоемов заповедника характеризуется как диатомовый (Зиновьев, 1970).
Заболевание сазана в дельте Волги неизвестной болезнью в 1956- 1958 гг. М. С. Кун (1960) связала с повышенным развитием синезеленых водорослей в нижней Волге в этот период, однако дальнейшие исследования и сопостановления интенсивности развития синезеленых в разные годы не подтвердили ее точки зрения (Курочкин и др. 1959; Брумштейн и др. 1960; Горбунов, 1965). По-видимому, в русле нижнего течения Волги действительно в этот период имела место вспышка развития синезеленых водорослей как результат зарегулирования стока Горь-ковской (1955 г.) и Куйбышевской (1957 г.) платинами. Нам удалось зарегистри ровать в низовьях дельты р. Волги аналогичную вспышку лишь после зарегулирования стока р. Волги у Волгограда (1958 г.).
Данные по фитопланктону временных водоемов дельты р. Волги получили отражение в статье динамики планктона и бентоса на полоях нижней зоны дельты Волги у К.В. Горбунова (1955, 1958 а, б, 1963, 1965, 1970 в). Фитопланктон нижней Волги и некоторых основных рукавов дельты экспедиционным методом с апреля по октябрь 1964, 1968 и 1969 гг. изучала Л. Н. Волошко (1967, 1968, 1969, 1971, 1972). Оказалось, что фитопланктон после сброса из Волгоградского водохранилища подвергается деградации вследствие изменения условий на речные. На 100- 120 см. от платины происходило полное восстановление речного планктона. В восточных и западных рукавах дельты р. Волги интенсивность развития водорослей снова снижалась ввиду изменения гидрологических и гидрохимических условий этих участков.
Со времени Бейеринка (Beijerink, 1901) сложилось представление о возможности фиксации атмосферного азота синезелеными водорослями. Э. А. Штина (1965), Е. В. Горюнова и соавторы (1969) насчитывают в общей сложности около 10 видов, способных к азотфиксации синезеленых водорослей. В водоемах дельты Волги были встречены следующие виды синезеленых водорослей, возможные фиксаторы атмосферного азота: Anabaena spiroides, A. spiroides var. contorta, A. spiroides, A. scheremetiev, Anabaenopsis elenkimi, Gloetriehia nataus, G. echinulata, A. pisum, Nostoc sp,, Anabaena flos-aquae f. spiroides, A. flos- aquae f. aptekariana, A. attenuata.
Анализируя приводимые литературные данные можно отметить, что возросший интерес исследований к изучению водорослей позволил более глубоко проникнуть в сущность роли фитопланктона в природных экосистемах.
В изучении вопросов формирования качества природных вод и биологической продуктивности водоемов важное место занимают альгологические показатели. Анализ имеющейся научной информации свидетельствует, что в комплексе альгологических показателей, наряду с учетом численности и морфолого-систематических критериев, большое внимание для биомониторинга уделяется интенсивности продуцирования первичного фотосинтезирующего звена, лежащего в основе трансформации биогенных и органических веществ во внутриводоем-ных процессах (Бульон, 1987; Лебедев, 1975; Парпаров, 1977, Михеева, 1983).
Водоросли низовий р. Волги разнообразны. Большое значение в процессе самоочищения водоемов дельты р. Волги имеют не только водоросли, но и сосудистые растения. Соотношение основных групп водорослей остается неизменным относительно ранних периодов исследований в этом регионе (Эльдарова-Сергеева М.Х., 1913, Волошко, 1972; Охапкина, Кузьмина, 1978; Лабунская, 1993, 1996, Курочкина, 1998).
Таксономичский состав водорослей дельты р. Волги за период наших исследований представлен 252 видами и разновидностями, относящимися к 80 родам, 38 семействам, 22 порядкам, 10 классам, 7 отделам. Отдел диатомовых включает 155 видов (61,5%); зеленых - 51 (20,4%), синезеленых - 27 видов (10,7%) занимающие первые ранговые места. Остальные 4 отдела объединяют 19 видов (7,4% флоры) водорослей. Сосудистые растения представлены 22 видами из 18 родов, 7 семейств (табл. 3.1.1). Таким образом, в обогащении воды кислородом, в процессе аккумуляции токсических веществ, и в самоочищении воды дельты р. Волги участвуют 274 видов растений.
Оценка качества воды по структуре фитоценозов и процесс эвтрофикации
Для более полной характеристики качества воды дельты р. Волги была определена степень сапробности ее вод по данным состава водорослей, находящихся в планктоне воды.
В связи с усилением развития эвтрофных видов водорослей из различных отделов: Bacilariophyta, Chlorophyta, Cyanophyta, Euglenophyta на исследуемых водоемах дельты р. Волги нами были учтены структурные характеристики в сообществе, используя процент (%) развития данных видов.
Группы водорослей в исследуемом регионе включают в себя представителей различных зон органического загрязнения: олиго; Р; В — а; а - мезосапробов и р-мезосапробов.
Учитывая разную степень развития эвтрофных видов, в сообществе был рассчитан процент их вегетации.
Так минимальное количество (от 1 до 20%) в сообществе представителей эвтрофных видов дает основания отнести исследуемые районы к о-р - мезос а-пробной зоне. Вспышка численности данных видов (до 55%) показывает преобладание в сообществе р - мезосапробов. С усилением развития эвтрофных видов, например весной до 90% показывает р - а мезосапробную зону, а — мезосапро б-ную и р-сапробную зону при развитии до 100% эвтрофных видов (таблица 4.2.1).Таблица 4.2.1. Чистота воды дельты Волги за период исследования70-90-х годов.
Причины изменения структуры водорослевого сообщества за период наблюдений 70 - 90 годы связаны с изменением химического состава воды и прежде всего с увеличением количества биогенов. Соотношение азота и фосфора в речных водах можно оценить только по минеральным формам этих элементов, уменьшение соотношения P/N указывает на более интенсивный рост загрязнения воды дельты р. Волги, что является характерной чертой загрязнения большинства водоемов в 80-ые годы, когда произошло увеличение азота в 1,5-2 раза, фосфора в 2,5 -3 раза, а в 90-ые годы азота в 2 -3 раза, фосфора в 5 -7 раз. Для незагрязненных естественных водоемов характерно соотношение P/N 1/30. Загрязненные биогенными элементами воды имеют соотношения меньше этих значений, что характерно для вод дельты. С 1986 года, когда соотношение P/N составляло в основном 1/8 - 1/11, а с 1991 года оно резко падает до 1/6; 1/10; 1/11 единиц (табл. Эвтрофикация водных объектов обусловлена прежде всего избыточным поступлением биогенов, особенно фосфора и азота, создающим основные условия для быстрого роста биологической продуктивности водоёма, в случае, когда и другие благоприятные условия для этого процесса также имеют место. Итак, определённые концентрации биогенов являются основополагающими факторами, влияющими на возможность эвтрофикации.
Из двух указанных биогенов фосфор - главный элемент. Именно фосфор в естественных условиях ограничивает развитие биологических сообществ в большинстве водных объектов.
Показательно, что озёра с разной трофностью характеризуются как раз отношением фосфора и азота (Р: N) (Алёкин и др., 1985).
Эвтрофные 1 20
Из этой сводки видно, что с увеличением доли фосфора в отношении P:N растёт и трофность водоёма, что, по существу, и составляет основу процесса эвтрофикации. Поэтому при оценке эвтрофикации, обусловленной отношением Р : N, нужно обращать внимание прежде всего на фосфор, как на главный элемент, определяющий ход эвтрофикации (хотя нужно помнить, что для эвтрофикации необходимы и некоторые другие условия).
Изменения в режиме биогенов (и прежде всего фосфора) влияют на структуру биоценозов. Когда уровень биопродуктивности возрастает, могут значительно изменяться и состав и количественные характеристики сообществ, при этом нарушается стабильность трофических звеньев (Драбкова, Стравинская, 1989).
Наиболее широко изучались изменения в сообществах водорослей, как первичного звена в трофической цепи (Сиренко, 1988; Оксиюк, Столберг1988; Ок-сиюк и др., 1989; Золотарёва, 1989; Юрийчук и др., 1990).
Самое характерное изменение в фитопланктоне при возрастании биогенной нагрузки на водоём выражается в возрастании роли синезеленых и зелёных водорослей. Особенно ярко это проявляется в эвтрофных мелководных озёрах. В более глубоких, стратифицированных озёрах при увеличении концентрации биогенов в доминантные формы выдвигаются перидиниумы, хризомонады и эвглено-вые водоросли (Трифонова и др., 1988, 1990).
Другим направлением изменений в сообществах водорослей является замещение крупноклеточных видов на мелкоклеточные. В результате наиболее обильно начинают развиваться мелкоклеточные формы синезеленых и зелёных водорослей и снижается доля крупных диатомей. Это явление было подтверждено при экспериментальном удобрении озёр биогенами (Михеева, 1985 и др.). Исходный состав водорослей в этом случае был представлен крупными формами. В ходе этой искусственной сукцессии они были замещены мелкими водорослями простой формы (Лаврентьева, 1982).
Таким образом, характер изменений многолетней и сезонной видовой структуры водорослей указывает на интенсивный процесс антропогенного эвтро-фирования, приводящий к изменению их структуры.
