Введение к работе
Актуальность исследования. Формирование жизни в искусственных водоемах представляет собой сложную биологическую проблему. Новосибирское водохранилище -первое равнинное водохранилище Сибири и единственное на р.Оби. Установление особенностей формирования в нем зоопланктонных сообществ необходимо для прогнозирования гидробиологического режима аналогичных водохранилищ в Сибири (в частности Крапи-винского) и, при существующих режиме использования и тенденции повышения требований к качеству воды, собственно Новосибирского водохранилища на последующий период эксплуатации. Кроме того, процессы, происходящие в водохранилище, оказывают определяющее влияние на формирование качества воды в нижнем бьефе ГЭС, где расположены водозаборы ^Новосибирска - крупнейшего города юга Западной Сибири.
Зоопланктон обладает высокой скоростью реагирования на изменение внешних условий.. При многозначности экологических эффектов реагирования в их число обязательно входит изменение таксономической структуры и численности планктонных сообществ. Эти характеристики могут быть включены в систему мониторинга процессов антропогенного и природного эвтрофирования. Организмы, образующие планктонные ценозы, осуществляют биологическое самоочищение и являются индикаторами качества воды, загрязнения органическими веществами (сапробности). Многолетнее изучение зоопланктона при различном сочетании природных и антропогенных факторов имеет большое значение как для сравнительной оценки состояния водных экосистем по результатам гидробиологического мониторинга, так и для разработки методики прогнозов качества поверхностных вод.
Цель исследования. Цель работы - изучение особенностей формирования и функционирования зоопланктона в равнинном водохранилище под влиянием естественных и антропогенных факторов в условиях юга Западной Сибири.
Задачи исследований:
изучение видового состава, сезонной динамики численности и биомассы, структуры ценозов, размерных характеристик зоопланктона,
определение пространственной неоднородности и динамики зоопланктона в сезонном и межгодовом аспектах,
оценка направления сукцессии зоопланктонного сообщества под влиянием гидрологических и гидрохимических факторов,
выявление особенностей многолетней сукцессии зоопланктоноценозов Новосибирского водохранилища в сравнении с другими водохранилищами.
определение уровня трофности водоема, реакция зоопланктонных сообществ на загрязнение и роль зоопланктона в биологическом очищении воды (в частности накопление тяжелых металлов),
прогнозирование гидробиологического режима водоема,
Научная новизна:
Сделано обобщение данных по таксономическому составу, структуре, функционированию и сукцессии зоопланктонного сообщества за весь период существования Новосибирского водохранилища. Впервые подробно исследован подледный период развития зоопланктонного сообщества в условиях Сибири, определены численность и биомасса зимнего зоопланктона. Вычислены индивидуальные веса планктонных ракообразных и коловраток для Новосибирского водохранилища. Проведен анализ причин "пятнистого" распределения зоопланктона по акватории водоема, включая влияние течения, характер грунтов, видовой состав макрофитов, распределение глубин, гидрохимические факторы. Дана оценка трофического типа Новосибирского водохранилища и прогноз на последующий период. Определены коэффициенты накопления тяжелых металлов в гидробионтах в условиях Новосибирского водохранилища , как характеристика, дающая основания для оценки степени участия зоопланктона в процессах самоочищения водоема. Даны рекомендации по режиму заполне-
ния и эксплуатации водохранилищ в условиях Сибири с учетом санитарно-гигиенических требований.
Установлены основные закономерности формирования зооплагтктонного сообщества Новосибирского водохранилища и их особенности по сравнению с другими крупными водохранилищами Сибири. Проведен сравнительный анализ віщового и доминантного состава зоопланктона сибирских водохранилищ, достигших стадии стабилизации режима, отмечены признаки сходства и отличия. Установлена определяющая роль морфометрии, широтного расположения водоема и проточности на становление видового состава зоопланктона, формирующегося после достижения НПУ.
Основные защищаемые положения:
-
При формировании зоопланктонных сообществ в равнинных водохранилищах в условиях юга Западной Сибири, ядро доминантов меняется медленно. В Новосибирском водохранилище стабилизация доминантного комплекса зоопланктона произошла спустя 10-12 лет с момента образования водоема.
-
Численность зоопланктона за последние 10-15 лет уменьшилась практически в 1,5 раза, тогда как биомасса возросла приблизительно в 1,2 раза за счет развития более крупных форм, но в меньшем количестве. Перестройке подверглось зоопланктонное сообщество и в верхней, и в нижней части водохранилища.
3. Интенсивному развитию зоопланктона в летний период способствуют малая водность,
стабильный уровенный режим водохранилища в сочетании с большой суммой тепла и от
сутствием длительного ветрового перемешивания.
-
Зима не является периодом полной депрессии зоопланктонных сообществ. Это определенный этап их развития, характеризующийся развитием специфических зимних видов и зимних генераций круглогодичных форм, морфологически и экологически отличающихся от летних.
-
Для большей части массовых видов зоопланктона (D.longispina, D.cucullata, D.brachyurum, Ch. sphaericus, A.viridis, M.leuckarti и L.kindtii) характерны вертикальные суточные миграции. Сезонное вертикальное распределение зоопланктона связано с термическими условиями в пределах водной толщи.
-
По индексу Пантле и Букка и по индексу видового разнообразия Шеннона Новосибирское водохранилище относится по качеству вод ко II - Ш классу (слабо и умеренно загрязненные воды). Низкая скорость эвтрофирования водохранилища при относительно высокой доле площади литорали объясняется значительным внешним водообменом.
-
Зоопланктон активно аккумулирует из воды тяжелые металлы. Видоспецифичности в накоплении микроэлементов и токсикантов не выявлено.
-
Новосибирское водохранилище похоже на другие водохранилища Сибири замедленным процессом формирования зоопланктонных ценозов, но при большем разнообразии прибрежных и прибрежко-фитофильньк форм.
Практическое значение. Работа выполнялась в рамках плановых тем научных исследований Института водных и экологических проблем СО РАН по научным программам: Региональная научно-техническая программа "Сибирь", Фундаментальная программа СО РАН "Биосферные и экологические исследования", Экологическая программа ННЦ СО РАН и рамках хоздоговора "Оценка водохозяйственной и экологической ситуации на р.Томь и ее водосборном бассейне" (между ИВЭП СО РАН и ВОБВУ, 1990-1991 гг.). Материалы исследований включены в отчет по хоздоговору с ЛенГИДРОПРОЕКТом N 40/91 "Анализ экологического состояния Новосибирского водохранилища и его нижнего бьефа; экологическая оценка вариантов ТЭО "Улучшение использования водных ресурсов Новосибирского водохранилища", в доклады Новосибирского областного комитета охраны окружающей среды и природных ресурсов "О состоянии окружающей природной среды в Новосибирской области" за 1994, 1995, 1996 и 1997 гг. Работа является частью комплексных исследований, про-
водимых с целью оптимизации мониторинга процессов эвтрофирования, изыскания путей улучшения качества воды и повышения рыбопродуктивности Новосибирского водохранилища.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на Международной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей. среды" (Томск, 1995), Международном симпозиуме "Гидрологические и экологические процессы в водоемах и их водосборных бассейнах" (Новосибирск, 1995), Республиканской конференции "Региональное природопользование и экологический мониторинг" (Барнаул, 1996), на 11 Российской конференции по использованию синхротронного излучения SI-96 (Новосибирск 9-12 июля 1996 г.), на Международном конгрессе аналитической химии (Москва, 15-21 июня 1997 г.), 3-rd International Conference on Reservoir Limnology and Water Quality (Ceske Budejovice, Czech Republic, August 11-15, 1997), 17-th International Symposium of the North American Lake Management Society (Houston, December 17-24, 1997), на Международной конференции "Экологические проблемы бассейнов крупных рек" (Тольятти, Россия, 14-18 сентября 1998 г), на Научной конференции "Биологическое разнообразие животных Сибири" (г.Томск, 28-30 октября 1998г).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,7 глав,. выводов и приложения. Работа изложена на 235 стр., включает 23 рисунка и 44 таблицы. Список использованной литературы содержит 272 названия, в том числе 24 на иностранных языках.
