Содержание к диссертации
Введение
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ 8
1.1. Характеристика бассейна р. Хилок 10
1.2. Загрязнение рек бассейна р. Хилок 18
1.3. Характеристика бассейна р. Чикой 23
1.4. Загрязнение рек бассейна р. Чикой 29
2. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ЗООПЛАНКТОННЫХ СООБЩЕСТВ РЕК ХИЛОК И ЧИКОЙ И ИХ ПРИТОКОВ НА ТЕРРИТОРИИ ЧИТИНСКОЙ ОБЛАСТИ 31
2.1. Состояние изученности зоопланктона бассейна р. Хилок 31
2.2. Состояние изученности зоопланктона бассейна р. Чикой 33
3. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 35
3.1. Материал исследования 35
3.2. Методы исследования 40
3.2.1. Определение видового разнообразия по индексу Шеннона 40
3.2.2. Оценка качества воды по методу Пантле и Букка в модификации Сладечека 40
3.2.3. Оценка качества воды по методу Зел инки и Марвана 42
4. ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И СТРУКТУРА ЗООПЛАНКТОНА В РЕКАХ БАЙКАЛЬСКОГО БАССЕЙНА 44
4.1. Видовой состав и экологическая характеристика зоопланктона 44
4.2. Пространственно-временное распределение зоопланктона рек Хилок и Чикой 56
4.3. Сезонная и межгодовая динамика зоопланктона р. Хилок 70
5. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ ПО ИНДИКАТОРНЫМ ОРГАНИЗМАМ ЗООПЛАНКТОНА 86
5.1. Качество воды р. Хилок и притоков 88
5.2. Качество воды р. Чикой и притоков 93
5.3. Мониторинг качества воды р. Хилок в районе г. Хилок 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 124
ВЫВОДЫ 128
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 130
ПРИЛОЖЕНИЕ 146
- Характеристика бассейна р. Хилок
- Состояние изученности зоопланктона бассейна р. Хилок
- Видовой состав и экологическая характеристика зоопланктона
Введение к работе
Актуальность работы.
Биологическое разнообразие в настоящее время является ключевым вопросом науки и природоохранной политики. В «Экологической доктрине Российской Федерации» (Москва, 31 августа 2002) указывается, что «стратегической целью государственной политики в области экологии является сохранение природных систем, поддержание их целостности и жизнеобеспечивающих функций для устойчивого развития общества, повышения качества жизни, улучшения здоровья населения и демографической ситуации, обеспечения экологической безопасности страны». Для этого, в частности, необходимы «сохранение и восстановление природных систем, их биологического разнообразия и способности к саморегуляции как необходимого условия существования человеческого общества».
В условиях возрастающей антропогенной нагрузки особенно актуальными становятся как фундаментальные научные задачи изучения биоразнообразия водных экосистем, так и прикладные задачи его использования и сохранения. В связи с этим возникает острая необходимость изучения функционирования всех звеньев речных экосистем.
Структурно-функциональные особенности сообщества зоопланктона рек изучены слабо. Это связано с тем, что реки являются более лабильными и «открытыми» (Одум, 1975) экосистемами, чем стоячие водоемы и, следовательно, более сложными для анализа происходящих в них процессов. Организмы зоопланктона (их разнообразие, соотношение видов) служат показателями состояния водной экосистемы и используются для биоиндикации и мониторинга качества среды. Исследования планктонных животных водотоков имеют как самостоятельное значение, так и в целом для понимания экосистемных связей биоты.
Для Читинской области с резко континентальным климатом и разнообразием природно-ландшафтных зон характерны очень контрастные
5 природные условия для существования всей биоты. Важнейшая особенность западной части области - принадлежность ее к бассейну оз. Байкал, объявленного ЮНЕСКО Участком Мирового наследия. Главными реками Байкальского бассейна на территории Читинской области являются Хилок и Чикой, которые, как и другие реки бассейна, подвержены антропогенному воздействию. Поэтому в нашем регионе актуальным становится изучение биоразнообразия и структуры зоопланктонных сообществ этих водотоков и применение полученных данных для оценки качества воды.
Цель и задачи исследования.
Цель работы - определить видовое разнообразие, выявить региональные особенности структуры зоопланктона водотоков Байкальского бассейна и определить качество воды.
Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:
Выявить видовой состав сообществ зоопланктона.
Изучить структурную организацию зоопланктонного сообщества и его пространственное распределение.
Исследовать закономерности сезонной и межгодовой динамики численности и биомассы зооценозов.
Определить качество воды различными биологическими методами.
Сравнить результаты использованных методов оценки качества воды и выбрать наиболее подходящий метод для региональных условий.
Научная новизна.
Значительно пополнены сведения о видовом разнообразии зоопланктонного сообщества основных водотоков Байкальского бассейна в границах Читинской области.
- Впервые изучена структура сообщества и получены многолетние данные по динамике численности и биомассы зоопланктона рек Хилок и Чикой.
Впервые представлена сезонная и межгодовая динамика численности и биомассы зоопланктона на примере р. Хилок.
Впервые проведен анализ динамики качества воды рек Хилок и Чикой и их притоков в пространственном и межгодовом аспектах.
Практическая значимость.
Полученные данные о видовом разнообразии, структуре сообществ зоопланктона, качестве воды рек могут быть использованы как исходные при дальнейшем мониторинге для прогнозирования состояния и возможных последствий при антропогенном воздействии. Полученные данные могут быть также использованы для разработки теории сохранения биоразнообразия и решения вопросов устойчивого функционирования экосистем региона. Сведения по численности и биомассе зоопланктона могут быть использованы для расчета рыбопродуктивности водных объектов. Результаты работы применены для разработки проекта государственной территориальной программы «Использование, восстановление и охрана водных ресурсов Читинской области (бассейны рек Хилок и Чикой)». Результаты исследований вошли в монографию «Водные ресурсы Читинской области: реализация региональной водохозяйственной политики (1998-2003 гг.)». Материалы исследований включены в отчет работы по гранту «Мониторинг экологического состояния речных вод по гидробионтам (на примере рек Байкальского бассейна)». Материалы результатов мониторинга качества воды р. Хилок в районе г. Хилок переданы в Хилокскую дистанцию гражданских сооружений водопотребления и водоотведения и учтены при реконструкции очистных сооружений. Сведения о разнообразии, экологической характеристике зоопланктонных сообществ и о качестве вод рек Хилок и Чикой и их притоков используются в спецкурсах («Гидробиология», «Комплексное использование и охрана водных ресурсов»), читаемых на инженерно-экологическом факультете Читинского государственного университета.
7 Защищаемые положения.
1. Зоопланктонное сообщество рек Хилок и Чикой характеризуется
относительной устойчивостью при колебаниях факторов среды, обусловленной
организацией его структуры, которая обеспечивается видовым разнообразием
организмов, их количеством и распределением в пространстве и времени.
2. Особенность развития зоопланктонного сообщества р. Хилок
заключается в пространственном распределении организмов по длине реки.
Видовое разнообразие, численность и биомасса зоопланктона уменьшаются от
истока к устью.
3. Качество воды рек Хилок и Чикой и их притоков, обусловленное
совокупным влиянием природных условий и антропогенным воздействием,
оценивается II и III классами.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на международных научных конференциях «Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже III тысячелетия» (г. Томск, 2002), «Вода: Экология и технология» (г. Москва, 2002), «Акватерра» (г. Санкт-Петербург, 2003), «Чистая вода России-2005» (г. Екатеринбург, 2005), на научно-практических конференциях ЧитГУ и семинарах секции гидробиологии и экологии кафедры водного хозяйства и инженерной экологии ЧитГУ (г. Чита, 2000-2005 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ.
Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю к.б.н. Г.Г. Ивановой за всестороннюю помощь в процессе работы над диссертацией. Автор благодарен всем сотрудникам кафедры водного хозяйства и инженерной экологии Читинского государственного университета за помощь на разных этапах работы. Особую признательность автор выражает к.б.н. Н.А. Добрыниной и к.б.н. O.K. Клишко за консультации и помощь в определении видов. Автор благодарит к.г.н. В.А. Обязова за предоставленные материалы по гидрологическим характеристикам рек.
Характеристика бассейна р. Хилок
Река Хилок вытекает из оз. Шакшинского и впадает в р. Селенга справа на 242-м километре от ее устья. Площадь водосбора р.Хилок в пределах Читинской области 25700 км , общая площадь водосбора 38500 км . Длина реки 840 км, протяженность реки на территории Читинской области 516 км, суммарная длина всех притоков, длиной более 10 км - 5743 км. Общее падение реки - 440 м. Средний уклон 0,52%о- Основные притоки: Северная Горека, Блудная, Тарбагатай, Унго, Малета.
Река Баляга является правым притоком р. Хилок, имеет длину 74 км, площадь водосбора 1400 км . Река Хила является правым притоком р. Хилок, имеет длину 73 км, площадь водосбора составляет 1600 км (Ресурсы..., 1973).
Бассейн р. Хилок в пределах Читинской области располагается на территории Петровск-Забайкальского, Хилокского и частично Читинского районов.
Рельеф и геологическое строение. Бассейн р. Хилок, расположенный в южной части Забайкалья, представляет собой горную страну со средней высотой водораздельных возвышенностей 1300-1400 м. Бассейн реки вытянут преимущественно в юго-западном направлении. Водораздел проходит по осевой части хребтов Цаган-Хуртей, Заганского, Малханского и Яблонового. Хребты имеют сглаженные очертания. Высота их составляет 1300-1800 м. Северная окраина бассейна окаймлена отрогами Витимского плоскогорья, которые характеризуются относительно небольшими высотами (1000-1200 м). Дно межгорной впадины, по которой протекает река, имеет высоту 500-800 м.
Горные породы представлены гранитами, палеозойскими и мезозойскими триасовыми и юрскими песчаниками, сланцами, конгломератами, известняками и аргелитами (Геологические исследования..., 1999).
Климат. Основная особенность климата - большая амплитуда колебаний среднесуточных и сезонных температур воздуха, значительная его сухость, относительно малое количество атмосферных осадков, резкая смена сезонов, холодная продолжительная и малоснежная зима, преобладание ясного неба, особенно в холодную половину года. Средняя годовая температура воздуха повсеместно отрицательная (-2,6 С). Преобладание в зимнее время антициклического типа погоды определяет весьма низкие температуры. Зима со значительными холодами длится 4-5 месяцев. Самые низкие температуры воздуха зимой наблюдается в котловинах и долинах рек. Самым теплым месяцем является июль. Средняя месячная температура в этом месяце составляет преимущественно 15-20 С. Переход температуры воздуха через нуль в сторону положительной весной на большей части территории происходит в первой-второй декаде апреля. Осенью переход среднесуточных температур воздуха через нуль в сторону отрицательных происходит в первой половине октября.
Наибольшее количество осадков за год (500-600 мм) выпадает в центральной части и на юге бассейна р. Хилок. В верхнем течении годовая сумма составляет 350-400 мм, а в нижнем течении 200-250 мм и менее. На теплую половину года приходится 70-85 % осадков. Наибольшее количество осадков наблюдается в июле, наименьшее количество в феврале (Энциклопедия Забайкалья..., 2000).
По характеру строения долины и русла и условиям протекания р. Хилок можно разделить на 4 участка (Ресурсы..., 1973): 1) исток - ст. Тайдут (840 -618 км); 2) ст. Тайдут - ст. Жипхеген (618 - 484 км); 3) ст. Жипхеген - ст. Сохотой (484 -243 км); 4) ст. Сохотой - устье (243 - 0 км).
Участок: исток - ст. Тайдут (длина 222 км). Река протекает между хребтами Цаган-Хуртэй и Яблоновым в юго-западном направлении. Долина ящикообразная, ширина ее в начале участка составляет около 11 км, в конце участка уменьшается до 4 км. Склоны сложены коренными породами, сверху покрыты маломощным почвенным слоем, заросли лесом. Дно пойменное, заболоченное, изрезано старицами, встречается много озер. Пойма на всем участке двухсторонняя, шириной преимущественно 1-1,5 км, на отдельных участках заболочена, изрезана старицами, сложена песчано-галечными отложениями, покрыта кустарником.
Русло реки сильно извилистое, разветвляется на многочисленные рукава. Перекаты и плесы чередуются через 150-200 м. Ширина реки в истоке 7-12 м, в конце участка 35-40 м. Глубина на плесах составляет 0,7-1,2 м, на перекатах -0,4-0,7 м. Скорость течения соответственно изменяется от 0,08-0,1 до 0,33-0,44 м/с. Дно сложено мелкой галькой, гравием и песком, изредка встречается водная растительность. Берега пологие, песчано-галечные, на отдельных участках сильно деформируются.
Участок: ст. Тайдут - ст. Жипхеген (длина 178 км). Река протекает по горной местности. Долина имеет ящикообразную форму с шириной по дну в начале участка 2-3 км и в конце участка 0,5-0,7 км. Склоны долины сложены кристаллическими породами, крутые, покрыты сверху песками и суглинками, поросли хвойным и лиственным лесом. Пойма двухсторонняя, ширина ее составляет преимущественно 1,5-2 км, на отдельных участках увеличивается до 4 км или уменьшается до 0,5 км. Сложена песчано-галечными отложениями, пересечена рукавами, старицами, местами слабо заболочена, покрыта лесом и кустарником.
Состояние изученности зоопланктона бассейна р. Хилок
Зоопланктон бассейна р. Хилок в пределах Читинской области до 1998 г. оставался совершенно неизученным. В 1998-1999 гг. в рамках Проекта Глобального Экологического Фонда "Сохранение биоразнообразия" были проведены научные исследования по комплексному изучению водных экосистем бассейна р. Хилок Читинским институтом природных ресурсов СО РАН (Итигилова, Афонина (Михалева), 1999, 2000, 2002). Исследования зоопланктона были проведены на р. Хилок, ее притоках (Хила, Толбага, Унго, Зун-Нэмэтэй, Северная Горека, Кижа, Баляга, Блудная), пойменных озерах (Сохондо, Аршан, Малая и Большая Гонгота, Старичное, Цаган-Нур). В результате исследований предусматривалось провести инвентаризацию видового состава, получить данные о разнообразии и обилии организмов, их количественных показателях. Нужно отметить, что наибольшее внимание исследователей уделялось изучению именно пойменных озер. В результате исследований авторами было идентифицировано 39 таксонов беспозвоночных. В р. Хилок водотоке авторами было обнаружено 26 таксонов зоопланктона, из них кладоцер - 12, коловраток - 9, копепод - 5.
В июле 1998 г. в планктоне преобладали коловратки и копеподы. Значения численности и биомассы составляли соответственно 7,03 тыс.экз/м3 и 82,7 мг/м . В сентябре 1998 г. наиболее разнообразными в видовом отношении были кладоцеры, в частности, хидориды. Численность ветвистоусых рачков изменялась в пределах от 0,01 до 13,9 тыс.экз/м3, биомасса - от 0,13 до 513,14 мг/м . Численность и биомасса копепод колебались соответственно от 0,02 до 0,64 тыс.экз/м и от 0,13 до 24,29 мг/м . Коловратки были отмечены только у ст. Сохондо, их количественные показатели были незначительными.
Наибольшее обилие зоопланктона было зарегистрировано у ст. Сохондо: общие значения численности и биомассы достигали 15,12 тыс.экз/м и 537,89 мг/м3. Из притоков наибольшим видовым разнообразием по видовому составу авторы характеризуют р. Баляга - 19 таксонов, из них коловраток - 12, кладоцер - 5, копепод - 2. Численность зоопланктона р. Баляга изменялась в пределах от 0,08 до 6,38 тыс.экз/м , биомасса - от 0,45 до 16,9 мг/м . Видовой состав рек Кижа и Блудная включает 5 и 6 видов соответственно. Количественные показатели зоопланктона р. Кижа выше, чем в р. Блудная. В списке видового состава зоопланктона р. Хила исследователи приводят 5 таксонов, из них 3 таксона кладоцер и 2 таксона копепод. Численность организмов составляла 0,81 тыс.экз/м3, биомасса 2,87 мг/м3. В р. Зун-Нэмэтэй в видовом составе было обнаружено 7 видов ракообразных, из которых 6 ветвистоусых раков, коловратки не отмечены. Численность зоопланктона составила 0,71 тыс.экз/м , биомасса - 8,9 мг/м3. Авторы отмечают, что реки Толбага, Унго, Северная Горека являются наиболее бедными в видовом отношении - в них обнаружено по два вида. Количественные показатели очень низкие. Они колебались от 0,02 до 0,04 тыс.экз/м3 и от 0,16 до 0,85 мг/м3. Водотоки бассейна р. Хилок по характеристикам зоопланктона отнесены исследователями к «чистым водам», некоторые участки (р. Баляга) - к водам со слабым загрязнением. В сообществе зоопланктона р. Баляга были найдены Brachionus calyciflorus anuraeiformes Brehm, В. angularis Gosse, присутствие которых указывает на загрязненность реки, их численность достигала 50 % от общей численности зоопланктона. Наибольшее количество этих коловраток отмечено в устье р. Кижа и ниже г. Петровск-Забайкальский, что, по мнению авторов, свидетельствовало о влиянии города на экосистему реки. Таким образом, среди обследованных авторами рек наиболее богатыми в видовом и количественном отношениях являются реки Хилок (ст. Сохондо), Баляга, наиболее бедными - реки Хила, Унго, Толбага, Северная Горека.
Видовой состав и экологическая характеристика зоопланктона
В планктоне рек Хилок и Чикой и их притоках нами идентифицировано 113 таксонов беспозвоночных (таблица 7). Из них коловраток - 61, ветвистоусых ракообразных - 34, веслоногих ракообразных - 18 таксонов, также встретились науплиальные и копеподитные стадии циклопов. Представители отряда Harpacticoida в планктоне исследуемых рек встречались редко и нами не определялись из-за отсутствия половозрелых особей. Непанцирные коловратки, например Synchaeta spp., Notommata spp., при фиксации сильно сжимаются, что затрудняет их определение до вида. Некоторые виды, например Trichocerca sp., Keratella sp., из-за сильного загрязнения панциря также не были определены.
Коловратки были представлены 7 отрядами, 19 семействами, 32 родами. Наибольшим видовым разнообразием отличался отр. Transversiramida (32 таксона).
Ветвистоусые раки относились к 2 отрядам, 7 семействам, 20 родам. Абсолютное большинство ветвистоусых ракообразных принадлежало отр. Daphniiformes - 33 таксона и только один вид к отр. Polyphemiformes. Представители сем. Chydoridae составляли 56 % от всех встреченных ветвистоусых ракообразных.
Веслоногие ракообразные были представлены 2 подотрядами -Cyclopoida и Harpacticoida. Подотряд Cyclopoida включал 1 семейство, 2 подсемейства, 8 родов.
