Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ 8
1.1. Общая характеристика исследованных рек Верхне-Амурского бассейна 11
1.2. Общая характеристика исследованных рек Байкало-Енисейского бассейна 21
ГЛАВА 2. ИЗУЧЕННОСТЬ БЕНТОФАУНЫ РЕК ЧИТИНСКОЙ ОБЛАСТИ 31
2.1. Изученность бентофауны рек Верхне-Амурского бассейна 31
2.2. Изученность бентофауны рек Байкало-Енисейского бассейна 35
ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 38
3.1. Материал исследований ... 3 8
3.2. Методы исследований 48
ГЛАВА 4. ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ БЕНТОФАУНЫ РЕК ЧИТИНСКОЙ ОБЛАСТИ 55
4.1. Таксономический состав 55
4.2. Видовой состав зообентоса Верхне-Амурского бассейна 74
4.3. Видовой состав зообентоса Байкало-Енисейского бассейна ...85
4.4. Сезонная и межгодовая динамика зообентоса р. Чита 93
ГЛАВА 5. ПРОДОЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БЕНТОФАУНЫ РЕК ЧИТИНСКОЙ ОБЛАСТИ 105
5.1. Продольное распределение бентофауны рек Верхне-Амурского бассейна 106
5.1.1. Межгодовая динамика продольного распределения зообентоса р. Чита 106
5.1.2. Продольное распределение зообентоса р. Ингода 111
5.1.3. Продольное распределение зообентоса р. Онон 115
5.1.4. Продольное распределение зообентоса р. Шилка 119
5.1.5. Продольное распределение зообентоса р. Аргунь 123
5.2. Продольное распределение бентофауны рек Байкало-Енисейского бассейна 128
5.2.1. Межгодовая динамика продольного распределения зообентоса р. Хилок 128
5.2.2. Межгодовая динамика продольного распределения зообентоса р. Чикой 135
ГЛАВА 6. МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА ВОДЫ 148
6.1. Мониторинг качества воды рек Верхне-Амурского бассейна 150
6.1.1. Мониторинг качества воды р. Чита в районе г. Чита 150
6.1.2. Оценка качества воды р. Ингода 158
6.1.3. Оценка качества воды р. Онон 161
6.1.4. Оценка качества воды р. Шилка 163
6.1.5. Оценка качества воды р. Аргунь ...165
6.2. Мониторинг качества воды рек Байкало-Енисейского бассейна.'. 166
6.2.1. Оценка качества воды р. Хилок 166
6.2.2. Оценка качества воды р. Чикой 170
ВЫВОДЫ 175
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 178
ПРИЛОЖЕНИЕ 199
- Общая характеристика исследованных рек Верхне-Амурского бассейна
- Изученность бентофауны рек Верхне-Амурского бассейна
- Таксономический состав
Введение к работе
Актуальность исследований.
Возрастающее антропогенное воздействие на окружающую среду выделяет ряд проблем, связанных с установлением характера, масштабов и последствий воздействия загрязняющих веществ на водные экосистемы. Для решения таких задач необходима информация о состоянии водных экосистем. Такую информацию могут дать биологические методы контроля. Изучение водных сообществ имеет важное значение, так как они в наиболее полной мере отражают особенности динамики качества воды, поэтому актуальность изучения биоразнообразия в настоящее время возрастает в связи с усилением антропогенного давления на водные экосистемы. Основными следствиями этого влияния являются изменения структуры сообществ, круговорота веществ, функциональных характеристик и основных направлений развития экосистем (Одум, 1986).
Выявление общих закономерностей структурной организации водных сообществ и их региональных особенностей может способствовать познанию условий стабильного функционирования и рационального использования биологических ресурсов водных экосистем.
Для территории Читинской области с разнообразием природно-ландшафтных зон актуальным является исследование экологических аспектов видового разнообразия и распространения бентофауны в реках разных природных зон и речных бассейнов. Актуальными являются исследования закономерностей структурной организации сообществ зообентоса и характера ее динамики в условиях природных и антропогенных факторов. Изучение и сохранение биоразнообразия зообентоса важно для расчета его продуктивности как компонента кормовой базы рыб и для мониторинговых наблюдений за состоянием водных объектов. Все эти исследования являются актуальными для слабоизученных водотоков Читинской области.
5 Цель и задачи работы.
Цель работы - изучить видовой состав, особенности пространственного распределения зообентоса рек Читинской области и установить возможность его использования в гидробиологическом мониторинге водотоков исследуемого региона.
Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:
выявить таксономический состав бентофауны рек, расположенных в разных речных бассейнах и природных зонах;
изучить структурную организацию зообентоса водотоков и выявить его пространственное распределение;
исследовать закономерности сезонной и межгодовой динамики численности и биомассы зообентоса;
определить качество воды различными биологическими методами;
сравнить результаты использованных методов оценки качества воды и выбрать наиболее подходящий метод для исследуемого региона.
Научная новизна.
Проведенные исследования значительно дополнили современные знания о видовом разнообразии бентофауны водотоков Читинской области. Впервые для данной территории определен видовой состав зообентоса водотоков Ага, Борзя, Чикой, Аца, Большая, Большой Жиндокон, Катанца, Левая Гремячка, исследовано распределение бентофауны по продольному профилю рек и по природным зонам и выявлены различия в видовой структуре. Впервые представлена сезонная и межгодовая динамика зообентоса на примере р. Чита, проведен мониторинг качества вод исследуемых рек по организмам зообентоса.
Практическая значимость.
Данные о видовом разнообразии и структуре зообентосных сообществ, качестве воды рек Верхне-Амурского и Байкало-Енисейского
бассейнов важны как исходные данные для дальнейших мониторинговых исследований, прогнозирования состояния и возможных изменений при антропогенном воздействии. Эти данные могут быть использованы для разработки теории сохранения биоразнообразия и решения вопросов устойчивого функционирования водных экосистем региона. Сведения по численности и биомассе зообентоса могут быть использованы для расчета продуктивности водных объектов.
Результаты работы использованы для разработки проекта государственной территориальной программы «Использование, восстановление и охрана водных ресурсов Читинской области». Результаты исследований вошли в монографию «Водные ресурсы Читинской области: реализация региональной водохозяйственной политики (1998-2003 гг.)». Материалы исследований включены в отчет работы по гранту Министерства образования и. науки Российской Федерации А 04-2.12-1210 "Оценка качества поверхностных вод в условиях антропогенного воздействия как основа их охраны и рационального использования (на примере рек Читинской области)".
Сведения о видовом разнообразии, структуре бентофауны и качестве воды рек Читинской области используются в спецкурсах («Гидробиология», «Комплексное использование и охрана водных ресурсов»), читаемых на инженерно-экологическом факультете Читинского государственного университета.
Защищаемые положения. 1. Видовое разнообразие зообентоса в различных биотопах исследованных рек разных речных бассейнов в значительной степени обусловлено принадлежностью водотоков к разным природным зонам. Внутри природных зон различия в видовом составе обусловлены влиянием природных условий и антропогенным воздействием. Качество воды исследованных рек оценивается I-VI классами.
2. Численность и биомасса зообентоса р. Чита увеличиваются вниз по
течению реки. Это в значительной степени обусловлено влиянием
сбросов сточных вод фермерских хозяйств с. Угдан, воинских частей с.
Смоленка и г. Чита, ремонтно-механического завода и очистных
сооружений г. Чита.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и
обсуждались на международных научных конференциях "Забайкалье на пути
к устойчивому развитию: экология, ресурсы, управление" (Чита, 2001);
"Экология России и сопредельных территорий. Экологический катализ"
(Новосибирск, 2001); "Вода: экология и технология ЭКВАТЭК-2002"
(Москва, 2002); "АКВАТЕРРА" (Санкт-Петербург, 2003); "Экология Южной
Сибири и сопредельных территорий" (Абакан, 2003); "Чистая вода России-
2005" (Екатеринбург, 2005), на научно-практических конференциях и
семинарах секции гидробиологии и экологии кафедры водного хозяйства и
инженерной экологии ЧитГУ (2000-2005 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю к.б.н., профессору Г.Г. Ивановой за ценные советы и помощь в процессе работы над диссертацией. Автор искренне признателен всем сотрудникам кафедры водного хозяйства и инженерной экологии Читинского государственного университета за помощь на разных этапах работы, особенно за помощь в сборе материала по рекам Читинской области. Особую благодарность автор выражает к.б.н. O.K. Клишко (ИПРЭК СО РАН) за консультации, ценные советы и помощь в определении видов.
Общая характеристика исследованных рек Верхне-Амурского бассейна
Река Чита является притоком первого порядка р. Ингода в среднем ее течении. Бассейн р. Чита включает участки хребтов Яблонового и Черского и межгорное понижение, входящее в Читино-Ингодинскую депрессию. Река Чита берет начало в отрогах Яблонового хребта, протекает в юго-западном направлении до впадения в р. Ингода на 232 км от устья.
Длина реки составляет 204 км, площадь водосбора 4170 км2, средняя высота водосбора 989 м. В реку впадает 31 приток, длиной более 10 км, их суммарная длина составляет 554 км и 42 притока длиной менее 10 км, их общая длина равна 161 км. В бассейне р. Чита 149 озер, общей площадью 5,28 км , это составляет 0,13 % от общей площади водосбора реки. Средняя глубина воды в русле 0,6-0,7 м, на плесах глубина увеличивается до 1,8-2 м, а на перекатах уменьшается до 0,3-0,4 м. Средняя скорость течения 0,3-0,9 м/с, в паводки достигает 2 м/с. Уклон водной поверхности по длине реки изменяется от 1 до 3 /оо. Густота речной сети 0,22 км/км , заболоченность бассейна составляет 6 %, залесенность 78 %. Среднемноголетний расход воды в устье р. Читы равен 9,6 м7с, модуль стока 2,15 л/с-км . Пойма реки двусторонняя, сравнительно ровная. На левобережье отмечается большое количество стариц (Ежегодные данные..., 1990). Грунт дна песчано-галечниковый, каменистый.
Вода реки на большем протяжении обладает в основном малой минерализацией. По химическому составу вода относится к гидрокарбонатному классу, группе кальция, в устье - группе натрия. В устье реки вода обладает средней и повышенной минерализацией, так как химический состав здесь формируется под влиянием сточных вод очистных сооружений г. Читы. Кислородный режим удовлетворительный.
Река Чита относится к рыбохозяйственному водотоку первой категории. В реку заходят для нереста и нагула ценные виды рыб: таймень, ленок, хариус, из карповых пород - плотва, гольян, пескарь, из тресковых -налим (Карасев, 1987).
Река Ингода является левой составляющей р. Шилка. Длина ее 708 км. Площадь водосбора Ингоды 37200 км . Среднемноголетний расход у с. Дешулан составляет 44,5 м3/с. Максимальный расход воды достигает 113 м/с. Модуль стока 6,64 л/с-км . В бассейне реки преобладают средневысокие горы, не достигающие снеговой линии. Основными элементами рельефа являются горные хребты, межгорные впадины и котловины, всхолмленные участки и равнины. Долина р. Ингоды глубокая с крутыми высокими склонами. Пойма прослеживается на всем протяжении реки, ширина ее изменяется от 1 до 2 км. Химический состав воды р. Ингода определяется источниками питания реки, а также хозяйственной деятельностью на водосборе. В летнее время минерализация воды изменяется от 50 до 100 мг/л, но на пике паводка иногда понижается до 27-30 мг/л. В зимний период минерализация значительно повышается, так как река питается исключительно за счет подземных вод. Химический состав воды характеризуется преобладанием ионов НСОз. Среди катионов наблюдается преобладание Са (20-35 % экв.), иногда Na+K (20-30 % экв.). Река Ингода -рыбохозяйственный водоток первой категории, ее также используют для хозяйственно-бытового и сельскохозяйственного водопользования (Ежегодные данные..., 1999).
Река Онон при слиянии вместе с р. Ингодой образует р. Шилку. Это степная река длиной 1032 км (в пределах Читинской области 650 км). Площадь водосборного бассейна 96200 км , в пределах области - 70600 км . Истоки реки находятся в горах Хентей в Монголии. В пределах области протекает по равнинам Восточного Забайкалья. Основные притоки: Акша, Иля, Борзя, Ага, Турга, Ортуй, Унда, Хара-Шэбэр.
Река имеет много перекатов и островов. Долина р. Онон имеет асимметричное строение, склоны легко размываемы. Долина имеет широкое дно с развитой поймой шириной до 6 км. Наблюдается повышенная извилистость русла. Дно каменистое, песчано-галечное. Сток наносов играет важную роль в процессе формирования русла р. Онон и качественного ее состава. Формирование речных наносов связано с процессами физического выветривания, эрозии, происходящими на водосборе и в русле реки (Природные условия..., 2003). Средний расход воды в нижнем течении 191 м /с. Максимальный расход весной 209 м7с, зимой - 16,5 м/с. Модуль стока составляет 2,58 л/с-км (Ежегодные данные..., 2000). Минерализация воды в реке в летний период 50-120 мг/л, в осеннее-зимний сезон 150-170 мг/л. В составе ионов наблюдается устойчивое резко выраженное преобладание гидрокарбонатов (37-44 % экв) и слабое преобладание Са (25-35 % экв). Реакция воды щелочная, реже слабокислая. Общекислотная агрессивность проявляется редко, углекислая агрессивность - постоянно. В водах р. Онон обитает около 61 вида рыб. Преобладают рыбы семейства карповых (34 вида), лососевых (5 видов), осетровых (2 вида) (Энциклопедия..., 2000). Река Борзя является правым притоком р. Онон. Длина реки 304 км. Средняя площадь водосбора 3980 км . Средний годовой расход равен 2,62 м /с. Река Ага является левым притоком р. Онон. Длина реки 167 км. Площадь водосбора 8000 км . Средний годовой расход равен 2,09 м/с. Река Турга впадает в р. Онон справа на расстоянии 152 км от устья. Длина реки 168 км. Площадь водосбора 3510 км . Средняя высота водосбора 812 м. Ширина реки 2-Ю м. Средний годовой расход равен 0,29-1,89 м3/с. Река Унда впадает в р. Онон справа на расстоянии 57 км от устья. Длина реки 273 км. Площадь водосбора 9170 км2. Средний годовой расход равен 22,1 м3/с (Ежегодные данные..., 2000).
Изученность бентофауны рек Верхне-Амурского бассейна
Первые общие сведения о зообентосе рек Верхне-Амурского бассейна Читинской области были получены Б.И. Дыбовским, В.А. Годлевским, А.Л. Чекановским и М. Янковским, которые по поручению Сибирского отдела Императорского Русского Географического общества и Академии наук с 1868 по 1876 гг. занимались изучением оз. Байкала и прилегающих к нему местностей Забайкалья на реках Онон, Ингода, Аргунь (Голенкова, 1975).
Водные объекты бассейна Амура исследовались сотрудниками Дальневосточного филиала АН СССР и Тихоокеанского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (ТИНРО) с 1929 по 1935 гг., но сборы остались необработанными, и в литературе имеются лишь отрывочные сведения по фауне олигохет этого района (Сокольская, 1958). Также стоит отметить статью Ямагучи (1940), содержащую список 17 видов пресноводных олигохет Манчжурии, некоторые из которых определены только до рода (Yamaguchi, 1940). Указывается, что наиболее полно было охвачено обследованием нижнее течение бассейна Амура (ниже Хабаровска) и особенно район оз. Болонь, где располагался стационар экспедиции. Наименее детально были изучены истоки Амура: бассейны рек Онона, Ингоды, Аргуни, Шилки и его верхнее течение до Благовещенска. Указано, что в сборах были богато качественно и количественно представлены наиболее крупные по размерам черви сем. Tubificidae. Значительно беднее были организмы сем. Enchytraeidae, которых автор характеризует как прикорневые формы, обитающие чаще всего между корнями макрофитов. Сравнительно небольшое число проб содержало представителей сем. Naididae. В 1945-49 гг. исследования сообществ зообентоса водных объектов бассейна Амура были проведены сотрудниками Амурской ихтиологической экспедиции. Из водотоков Верхне-Амурского бассейна области обследованы Ингода, Онон, Чита, Шилка, Такеча и др. В результате исследований были выявлены олигохеты, ручейники, поденки, хирономиды, мокрецы и прочие двукрылые (Боруцкий, 1952; Константинов, 1952; Чернова, 1952; Сокольская, 1958). Численность хирономид изменялась от 200 до 7140 экз/м , биомасса от 0,14 до 25,26 г/м (Константинов, 1952). Биомасса малощетинковых червей была незначительна и колебалась от 0,003 до 1,44 г/м2 (Сокольская, 1958). По мнению Е.В. Боруцкого (1952), существенным недостатком "Трудов Амурской ихтиологической экспедиции" является то, что в работах авторов приводятся данные в основном лишь по группам бентосных животных, родовая или видовая специфика фактически не проводилась.
В последние годы фаунистические исследования на различных водных объектах Читинской области в разных аспектах изучения биоразнообразия, распространения и количественного развития проводились комплексными гидробиологическими работами Читинского института природных ресурсов СО РАН (сейчас ИПРЭК СО РАН). Однако подавляющее большинство исследований было выполнено на озерах или водохранилищах. Исследованию лотических систем внимания при этом уделялось явно недостататочно.
Зообентос рек Унда, Верхний Голготай, Средний Голготай, Кибириха и рч. Холбонский в районе Балейского месторождения золота изучался O.K. Клишко в 1986 г. в связи с возможным размещением объектов проекта «Балголд». В результате исследований выявлена богатая и разнообразная донная фауна, которая включает 243 таксона из 25 систематических групп. Среди хирономид отмечено 118 видов и форм, ручейников - 27, поденок -24, двукрылых - 12, мошек - 11, веснянок - 10, олигохет - 7, остальные группы не отличались разнообразием (Клишко, 1996а, 19966, 2001а, 20016). Численность организмов зообентоса варьировала от 167 до 5243 экз/м , биомасса - от 0,20 до 21,1 г/м2. Индекс видового разнообразия Шеннона был невысоким и изменялся от 0,75 до 1,74 бит/экз. O.K. Клишко отмечает, что видовое богатство и количественное развитие бентофауны водотоков имеют пятнистый характер, связанный с локальными изменениями природного и антропогенного характера. Анализируя качество воды, автор делает вывод, что естественные ландшафты исследованных рек сохранились частично лишь в верховье, их воды по биологическим показателям характеризуются как чистые. Река Унда и предустьевые участки ее притоков испытывают антропогенное воздействие и относятся к умеренно-загрязненным водам.
В 1993 г. O.K. Клишко проводились исследования видового состава зообентоса р. Чита в районе г. Чита. Видовой список организмов включает 22 вида и формы (Фонды ЧИПР СО РАН, 1994).
Результаты гидробиологических исследований рек Турга и Талангуй, проведенных в 1987 г., изложены в работе Л.И. Локоть, М.Ц. Итигиловой и В.В. Перфильевой (Локоть, 1989). В составе зообентоса выявлены личинки и куколки насекомых, олигохеты, моллюски и жуки. Отмечается, что личинкам насекомых принадлежит первое место в суммарной биомассе зообентоса (87 %) и кормовых ресурсов (67 %).
Таксономический состав
Данные о видовом составе зообентоса исследованных рек Читинской области свидетельствуют о значительном разнообразии видов различных таксономических групп. Обобщенный список бентофауны рек Верхне-Амурского и Байкало-Енисейского бассейнов в пределах Читинской области насчитывает 277 таксонов, из которых 22 указывается впервые (табл. 5). Некоторые организмы были определены лишь до класса, отряда, семейства или рода. Дополнены списки видов зообентоса ранее изучавшихся рек (Никольский, 1950; Боруцкий, 1952; Константинов, 1952; Ключарева, 1952; Чернова, 1952; Сокольская, 1958; Локоть, 1989; Перфильева, 1999; Клишко, 1996а, 20016; Гительман, 2001; Куклин, 2002; Матафонов, 2005а, 20056, 2005в,2005г; Результаты..., 2005).
Представители донных беспозвоночных из исследованных водотоков, по классификации В. А. Догеля (1981), относятся к 4 типам: круглые и кольчатые черви, членистоногие и моллюски. Зообентос исследованных рек представлен 7 классами: нематоды (Nematoda) (1 таксон), малощетинковые черви (Clitellata) (12), пиявки (Hirudinea) (3), паукообразные (Arachnida) (19), насекомые (Insecta) (235), брюхоногие (Gastropoda) (7) и двустворчатые (Bivalvia) (1) моллюски. Общее число таксонов распределяется среди 13 отрядов, 67 семейств, 125 родов.
Самый богатый в видовом отношении класс насекомых насчитывает в своем составе 10 отрядов, 54 семейства, 109 родов. Наиболее разнообразной группой насекомых является семейство хирономид (отряд Diptera). Оно насчитывает в своем составе 102 вида и формы из 57 родов, относящихся к 6 подсемействам (Diamesinae - 4 таксона, Prodiamesinae - 2, Orthocladiinae - 28, Podonominae - 2, Tanypodinae - 15, Chironominae - 55). Вторым по богатству видового разнообразия является отряд поденок. Он насчитывает в своем составе 54 вида и формы из 14 родов, принадлежащих к 10 семействам (Heptageniidae - 20 таксонов, Baetidae - 12, Ephemerellidae - 9, Ephemeridae -4, Caenidae и Potamanthidae - по 2, Siphlonuridae, Polymitarcyidae, Amelitidae, Leptophlebiidae - no 1). Другие отряды насекомых в зообентосе исследованных рек представлены значительно беднее. Отряд Plecoptera насчитывает 11 таксонов, Heteroptera - 4, Odonata - 3, Hymenoptera - 1, Collembola - 2, Megaloptera - 1, Coleoptera - 3, Trichoptera - 22, Diptera (за исключением семейства Chironomidae).
