CC BY
72
Биология
Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2014, № 2 (1), с. 106-111
УДК 574.583(470,341):591
БИОИНДИКАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВА ВОДЫ ЧЕБОКСАРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА (ПО ДАННЫМ 2011 ГОДА)
© 2014 г. Г.В. Шурганова, М.Ю. Ильин, И.А. Кудрин
Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского [email protected]
Поступила в 2едакцию 19.09.2013
В период летней межени 2011 года была проведена биоиндикационная оценка качества воды в пределах акваторий Чебоксарского водохранилища, занятых расположенными на них зоопланктоценоза-ми, выделенными на основе сходства видовой структуры зоопланктона.
Ключевые слова: зоопланктон, зоопланктоценоз, хранилище.
Введение
Чебоксарское водохранилище образовано в результате зарегулирования Волги в районе города Новочебоксарска плотиной ГЭС в 1980 году и расположено в Волжском каскаде между Горьковским и Куйбышевским водохранилищами. Уровень водохранилища достигает 63 м отметки Балтийской системы высот (БСВ). Зона выклинивания подпора в половодье расположена в 100-120 км, а в остальное время - 200-300 км от плотины ГЭС [1]. Подъем воды до проектной отметки 68 м БСВ обсуждается.
Оценка качества воды Чебоксарского водохранилища на современном этапе его существования чрезвычайно актуальна. При возможном подъеме его уровня произойдет изменение не только гидрологических, гидрофизических и гидрохимических условий, но и неизбежно произойдет перестройка видовой структуры населяющих его водных сообществ. Это, безусловно, приведет к изменению биоиндикационных характеристик водных масс, населенных трансформированными сообществами.
Анализ видовой структуры сообществ гид-робионтов, в частности зоопланктона, позволяет оценить качество воды, а также уровень антропогенного воздействия на водоемы, так как сообщества зоопланктона, населяющие и, следовательно, характеризующие состояние всей толщи водной массы, являются хорошими индикаторами изменений условий их существования [2-5]. В связи с этим, актуальной является задача оценки качества воды акваторий Чебоксарского водохранилища, занятых отдельными зоопланктоценозами, выделенными на основе сходства видовой структуры, что может послужить основой для прогнозирования со-
сапробность, качество воды, Чебоксарское водо-
стояния экосистем после поднятия уровня до 68 м отметки нормального подпорного уровня (НПУ).
Мониторинговые исследования качества воды Чебоксарского водохранилища на основе анализа индикаторных видов зоопланктона и оценка антропогенного воздействия на водоем проводились с момента его образования. Результаты этих исследований отражены в ряде работ [6-10].
Материалы и методы исследования
Материалом для работы послужили пробы зоопланктона, отобранные на 18 станциях, выбранных для многолетних мониторинговых исследований [11], при единовременной съемке на акватории Чебоксарского водохранилища в июле 2011 года (рис. 1) Отбор проб производился количественной сетью Джеди (диаметр входного отверстия 18 см, капроновое сито № 64) путем тотального лова от дна до поверхности. Обработка материала осуществлялась общепринятым в практике гидробиологических исследований методом [12]. Идентификацию видов проводили с использованием определителей планктона [13-15].
Для идентификации основных зоопланктон-ных сообществ и установления их пространственного размещения был использован ранее предложенный метод многомерного анализа [16-18].
Для оценки качества воды использовали индекс сапробности (5), рассчитанный по методу Пантле и Букк в модификации Сладечека [19, 20] с применением списков индикаторных организмов [21]. Класс качества вод устанавлива-
Рис. 1. Станции отбора проб зоопланктона на акватории Чебоксарского водохранилища в 2011 году: I - плотина Горьковской ГЭС; II - плотина Чебоксарской ГЭС; 1, 2 - г. Нижний Новгород, Чкаловская лестница; 3, 4 -г. Нижний Новгород, Артемовские луга; 5, 6 - г. Кстово; 7, 8 - г. Лысково; 9, 10 - населенный пункт (н. п.) Фокино; 11, 12 - г. Васильсурск; 13, 14 - г. Козьмодемьянск; 15, 16 - н. п. Ильинка; 17, 18 - г. Чебоксары
ли по «Правилам контроля качества воды в водоемах и водотоках» [22].
Расчеты проводили с помощью стандартных пакетов программ Excel, а также оригинальных программ, написанных в Matlab.
Результаты и их обсуждение
Видовое богатство зоопланктона Чебоксарского водохранилища в 2011 г. составляло 65 видов: коловраток - 27, кладоцер - 25 и копе-под - 13. Большинство идентифицированных в водохранилище видов являются широко распространенными в водоемах и водотоках европейской части России [23], значительная часть которых имеет сходные экологические характеристики. Анализ полученных результатов показал, что доля индикаторных видов в зоопланктоне Чебоксарского водохранилища в 2011 г. составляла 83.1%.
Из олигосапробных видов присутствовали Bipalpus hudsoni (Imhof, 1891), Bosmina coregoni (Baird, 1857), Daphnia cristata (Sars, 1862), Daphnia galeata (Sars, 1864), Bythotrephes longimanus (Leydig, 1860), Pleuroxus adunctus (Jurine, 1820), Mesocyclops oithonoides (Sars, 1863). Из олиго^-мезосапробов встречались: Conochilus unicornis (Rousselet, 1892), Conochilus hippocrepis (Schrank, 1803), Limnosida frontosa (Sars, 1862), Sida crystallina (Muller, 1776), Heterocope appendiculata (Sars, 1863); из ß-мезосапробов -Asplanchnapriodonta (Gosse, 1850), Euchlanis dila-tata (Ehrenberg, 1932), Keratella quadrata (Muller, 1786), Chydorus sphaericus (Muller, 1785), Bosmina longirostris (Muller, 1785), Daphnia cucullata (Sars, 1862), Leptodora kindtii (Focke, 1844), Cyclops stre-nuus (Fischer, 1851), Cylops vicinus (Ulyanin, 1875),
Eudiaptomus gracilis (Sars, 1862), Eudiaptomus graciloides (Lilljeborg, 1888), Mesocyclops leuckarti (Claus, 1857) (Wegl, 1983). Были также идентифицированы два а-мезо-сапробных вида - Moina brachiata (Jurine, 1820) и Moina macrocopa (Straus, 1820).
Для каждого из зоопланктоценозов (рис. 2), выделенных на основе результатов многомерного векторного анализа, были рассчитаны средние индексы сапробности.
Левобережный речной зоопланктоценоз Чебоксарского водохранилища формируется трансформированным и обедненным количественно зоопланктоном озерной части Горьковского водохранилища. Класс качества воды акватории, занятой левобережным речным зоо-планктоценозом, соответствует классу качества воды озерной части Горьковского водохранилища (III - вода умеренно загрязненная) [11] и находится в пределах ß-мезосапробной зоны (таблица, рис. 3).
Правобережный речной зоопланктоценоз находится под формирующим влиянием окских вод, характеризующихся существенным загрязнением. Воды акватории, занятой этим ценозом, являются наиболее загрязненными в пределах всего Волжского каскада [11]. При анализе индексов сапробности в 2011 году было установлено, что эти воды относились к IV классу качества (загрязненные) и находились в а-мезо-сапробной зоне. Это было обусловлено, преимущественно, присутствием вида-индикатора загрязненных вод - Moina brachiata, встречающегося также в устьевом участке реки Оки.
Согласно комплексной оценке загрязненности водных объектов по гидрохимическим показателям, в 2011 году вода Чебоксарского во-
8
■ — левобережный речной • " переходный
А — правобережный речной "¿Г — озерный
Рис. 2. Пространственное размещение зоопланктоценозов на акватории Чебоксарского водохранилища и станции отбора проб в 2011 году: 1, 2 - г. Нижний Новгород; 3, 4 - Артемовские луга; 5, 6 — ниже г. Кстово; 7, 8 -ниже г. Лысково; 9, 10 - Фокино; 11, 12 - Васильсурск; 13, 14 - Козьмодемьянск; 15, 16 - Ильинка; 17, 18 -Чебоксары (четные значения - правый берег; нечетные - левый)
Таблица
Индексы сапробности, рассчитанные по численности ^„) и биомассе (£А) индикаторных видов зоопланктона, и классы качества вод на акваториях, занятых основными зоопланктоценозами Чебоксарского водохранилища в 2011 г.
Индекс сапробности Значение индекса сапробности Класс качества воды Качество воды по ГОСТу 17.1.3.17-82
Акватория, занятая левобережным речным зоопланктоценозом
1.55±0.06 III Умеренно загрязненная
Sb 1.50±0.03 III Умеренно загрязненная
Акватория, занятая правобережным речным зоопланктоценозом
Sв 2.97 ±0.13 IV Загрязненная
Sb 2.64 ±0.13 IV Загрязненная
Акватория, занятая переходным зоопланктоценозом
Sв 1.45±0.06 II Чистая
Sb 1.52±0.07 III Умеренно загрязненная
Акватория, занятая озерным зоопланктоценозом
Sв 1.47±0.04 II Чистая
Sb 1.44±0.06 II Чистая
дохранилища (станции отбора проб г. Н. Новгорода и г. Кстово) характеризовалась как «грязная» (4.04 у.е.) - по УКИЗВ [24].
В период наших исследований наблюдалось статистически значимое превышение значений индексов сапробности правобережного речного зоопланктоценоза по сравнению с левобережным, обусловленное разной антропогенной нагрузкой на акватории водоема, занятые этими ценозами. Аналогичная картина стабильно наблюдалась в предыдущие годы исследований [11] (рис. 3).
Воды акватории, занятой зоопланктоценозом переходного участка водохранилища, характеризовались П-Ш классами качества (чистые -умеренно-загрязненные) и принадлежали к оли-го-Р-мезосапробной зоне. Наиболее чистые воды были на акватории, занятой озерным зоо-
планктоценозом. Они характеризовались II классом качества (чистые) и находились в пределах а-олигосапробной зоны.
В предыдущие годы исследований, несмотря на наличие межгодовых колебаний, значения индексов сапробности переходного и озерного зоопланктоценозов не выходили за границы Р-мезосапробной зоны [11].
Таким образом, при анализе полученных в 2011 году данных было выявлено, что наиболее высокими значениями индексов сапробности характеризовался правобережный зоопланкто-ценоз, самые низкие значения индексов были характерны для переходного и озерного зоо-планктоценозов. В целом экологическое состояние Чебоксарского водохранилища по зоопланктону может быть оценено как «относительно удовлетворительное». Исключение со-
Переходный
Озерный
Левобережный Правобережный речной речной
Зоопланктоценозы
---------верхняя граница Р-мезосапробной зоны,
--- - нижняя граница р-мезосапробной зоны
Рис. 3. Распределение значений индекса сапробности, рассчитанного по численности ^„) и биомассе $ь) индикаторных видов зоопланктона Чебоксарского водохранилища в 2011 г.
ставляет его акватория, расположенная ниже впадения реки Оки и характеризующаяся наибольшим загрязнением вод.
Оценка биоиндикационных характеристик качества воды на основе анализа видовой структуры зооплактоценозов Чебоксарского водохранилища и тенденций их изменения при многоплановом антропогенном воздействии на них позволяет прогнозировать состояние биоценозов и экосистем водохранилища с учетом основных вариантов завершения строительства Чебоксарского гидроузла. Наиболее сильные негативные изменения экологической ситуации можно ожидать при повышении уровня водохранилища до 68 м НПУ БСВ: снижение само-очистительной способности водоема, вторичное загрязнение, снижение кормовой базы рыб и т.д. Деградационные изменения в наибольшей степени коснутся самой загрязненной акватории водохранилища, расположенной ниже впадения реки Оки.
Список литературы
1. Литвинов А.С., Законнова А.В. Водный баланс, водообмен и режим уровня Чебоксарского водохранилища в первые годы его заполнения // Водные ресурсы. 1986. № 3. С. 69-76.
2. Кутикова Л.А. Коловратки речного планктона как показатели качества воды // Методы биологического анализа пресных вод. Л.: Зоол. ин-т АН СССР, 1976. С. 80-90.
3. Дзюбан Н.А. Упрощенное определение степени сапробности воды по зоопланктону // Г идробиол. журн. 1982. Т. 18. № 3. С. 70-71.
4. Иванова М.Б. Экспресс-метод определения степени загрязнения равнинных рек по составу планктонных ракообразных // Биол. внутр. вод. 1997. № 3. С. 51-56.
5. Кренева С.В. Возможности использования коловраток в оценке состояния водных экосистем // Тез. докл. IV Междунар. конф. по коловраткам, Бо-рок, 2005. С. 104-114.
6. Шурганова Г.В. Структурные изменения в планктонном ценозе водохранилища как показатель антропогенного воздействия // Наземные и водные экосистемы / Межвуз. сб. Горький: Изд-во ГГУ, 1986. С. 26-32.
7. Тарасова Т.Н. Комплексная оценка качества воды в период становления Чебоксарского водохранилища // Наземные и водные экосистемы / Межвуз. сб. Горький: Изд-во ГГУ, 1988. С. 129-136.
8. Шурганова Г.В. Видовая структура зоопланктона Чебоксарского водохранилища как показатель антропогенного воздействия // Матер. Междунар. науч. конф. «Зоологические исследования регионов России и сопредельных территорий», Н. Новгород, 28-29 ноября 2002. С. 68-70.
9. Шурганова Г.В. Перестройки видовой структуры зоопланктона Чебоксарского водохранилища вследствие процессов эвтрофикации и изменения гидрологического режима // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Сер. Биология. 2005. Вып. 2 (10). С. 134-140.
10. Шурганова Г.В., Кочеткова М.Ю. Гидрохимический режим и современное состояние сообществ зоопланктона Горьковского и Чебоксарского водохранилищ // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Сер. Биология. 2006. Вып. 1 (11). С. 63-68.
11. Шурганова Г.В. Динамика видовой структуры зоопланктоценозов в процессе их формирования и развития (на примере водохранилищ Средней Волги:
Горьковского и Чебоксарского). Автореферат дис. ... д-ра биол. наук. Н. Новгород: ННГУ, 2007. 48 с.
12. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах. Зоопланктон и его продукция / Под ред. Г.Г. Винберга, Г.Н. Лаврентьевой. Л.: ГОСНИОРХ, 1982. 33 с.
13. Определитель зоопланктона и зообентоса пресных вод Европейской России. Т. I. Зоопланктон / Под ред. В.Р. Алексеева. С.Я. Цалолихина. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2010. 495 с.
14. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий. Т. 2. / Под ред. Цалолихина С.Я. СПб.: Наука, 1995. 630 с.
15. Коровчинский Н.М. Ветвистоусые ракообразные отряда Ctenopoda мировой фауны (Морфология. Систематика. Экология. Зоогеография). М.: Товарищество научных изданий КМК, 2004. 410 с.
16. Черепенников В.В., Шурганова Г.В., Гела-швили Д.Б., Артельный Е.В. Исследование различий видовой структуры основных зоопланктоценозов Чебоксарского водохранилища методом многомерного анализа // Изв. Самарского научного центра РАН. 2004. Т. 6. № 2 (12). С. 328-333.
17. Шурганова Г.В., Черепенников В.В., Артельный Е.В. Динамика антропогенной сукцессии основных зоопланктоценозов Чебоксарского водохранилища // Вестник Нижегородского университета им.
Н.И. Лобачевского. Сер. Биология. 2005. Вып. 2 (10). С. 107-114.
18. Шурганова Г.В., Черепенников В.В. Формирование и развитие зоопланктонных сообществ водохранилищ Средней Волги // Изв. Самарского научного центра РАН. 2006. Т. 8. № 1. С. 241-247.
19. Sladecek V. System of water quality from biological point of view // Ergebnisse Limnologie-Arch. Hy-drobiol. 1973. Bd. 7. № 7. Р. 218.
20. Sladecek, V. Rotifer as indicators of water quality // Hydrobiol. 1993. Bd. 100. № 2. P. 169-201.
21. Wegl R. Index fur die Limnosaprobitat // Wasser und Abwasser. 1983. Bd. 26. 175 s.
22. ГОСТ 17.1.3.07-82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды в водоемах и водотоках. М.: Гос. ком. СССР по стандартам, 1982.
23. Пидгайко М.Л. Зоопланктон водоемов Европейской части СССР. М.: Наука, 1984. 208 с.
24. Информационно-методическое пособие водных объектов и атмосферного воздуха в г. Н. Новгород и Нижегородской области за период 2007-2011 г. Чебоксары: ЭксПол, 2011. 211 с.
BIOINDICATIVE CHARACTERISTICS OF THE CHEBOKSARY RESERVOIR WATER QUALITY
(BASED ON 2011 DATA)
G. V. Shurganova, M. Yu. Il’in, I. A Kudrin
Bioindicative assessment of water quality was carried out during the summer 2011 low-water period within Cheboksary reservoir waters occupied by zooplanktocenoses selected on the basis of Zooplankton species structure similarity.
Keywords: Zooplankton, zooplanktocenosis, saprobity, water quality, Cheboksary Reservoir.
References
1. Litvinov A.S., Zakonnova A.V. Vodnyj balans, vodoobmen i rezhim urovnya Cheboksarskogo vodohranilishcha v pervye gody ego zapolneniya // Vodnye resursy. 1986. № 3. S. 69-76.
2. Kutikova L.A. Kolovratki rechnogo planktona kak pokazateli kachestva vody // Metody biologicheskogo analiza presnyh vod. L.: Zool. in-t AN SSSR, 1976. S. 80-90.
3. Dzyuban N.A. Uproshchennoe opredelenie stepeni saprobnosti vody po zooplanktonu // Gidrobiol. zhurn. 1982. T. 18. № 3. S. 70-71.
4. Ivanova M.B. Ehkspress-metod opredeleniya stepe-ni zagryazneniya ravninnyh rek po sostavu planktonnyh rakoobraznyh // Biol. vnutr. vod. 1997. № 3. S. 51-56.
5. Kreneva S.V. Vozmozhnosti ispol'zovaniya kolo-vratok v ocenke sostoyaniya vodnyh ehkosistem // Tez. dokl. IV Mezhdunar. konf. po kolovratkam, Borok, 2005.
S. 104-114.
6. Shurganova G.V. Strukturnye izmeneniya v planktonnom cenoze vodohranilishcha kak pokazatel' antropo-gennogo vozdejstviya // Nazemnye i vodnye ehkosistemy / Mezhvuz. sb. Gor'kij: Izd-vo GGU, 1986. S. 26-32.
7. Tarasova T.N. Kompleksnaya ocenka kachestva vody v period stanovleniya Cheboksarskogo vodohrani-
lishcha // Nazemnye i vodnye ehkosistemy / Mezhvuz. sb. Gor'kij: Izd-vo GGU, 1988. S. 129-136.
8. Shurganova G.V. Vidovaya struktura zooplanktona Cheboksarskogo vodohranilishcha kak pokazatel' antro-pogennogo vozdejstviya // Mater. Mezhdunar. nauch. konf. «Zoologicheskie issledovaniya regionov Rossii i sopredel'nyh territory», N. Novgorod, 28-29 noyabrya 2002. S. 68-70.
9. Shurganova G.V. Perestrojki vidovoj struktury zooplanktona Cheboksarskogo vodohranilishcha vsledstvie processov ehvtrofikacii i izmeneniya gidrologi-cheskogo rezhima // Vestnik Nizhegorodskogo universite-ta im. N.I. Lobachevskogo. Ser. Biologiya. 2005. Vyp. 2 (10). S. 134-140.
10. Shurganova G.V., Kochetkova M.Yu. Gidrohi-micheskij rezhim i sovremennoe sostoyanie soobsh-chestv zooplanktona Gor'kovskogo i Cheboksarskogo vodohranilishch // Vestnik Nizhegorodskogo universi-teta im. N.I. Lobachevskogo. Ser. Biologiya. 2006. Vyp. 1 (11). S. 63-68.
11. Shurganova G.V. Dinamika vidovoj struktury zooplanktocenozov v processe ih formirovaniya i razvitiya (na primere vodohranilishch Srednej Volgi: Gor'kovskogo i Cheboksarskogo). Avtoreferat dis. ... d-ra biol. nauk. N. Novgorod: NNGU, 2007. 48 s.
12. Metodicheskie rekomendacii po sborn i obrabotke materialov pri gidrobiologicheskih issledovaniyah na presnovodnyh vodoemah. Zooplankton i ego produkciya / Pod red. G.G. Vinberga, G.N. Lavrent'evoj. L.: GOSNIORH, 1982. 33 s.
13. Opredelitel' zooplanktona i zoobentosa presnyh vod Evropejskoj Rossii. T. I. Zooplankton / Pod red. V.R. Alekseeva. S.YA. Calolihina. M.: Tovarishchestvo nauch-nyh izdanij KMK, 2010. 495 s.
14. Opredelitel' presnovodnyh bespozvonochnyh Ros-sii i sopredel'nyh territorij. T. 2. / Pod red. Calolihina
S.YA. SPb.: Nauka, 1995. 630 s.
15. Korovchinskij N.M. Vetvistousye rakoobraznye otryada Ctenopoda mirovoj fauny (Morfologiya. Sistema-tika. Ehkologiya. Zoogeografiya). M.: Tovarishchestvo nauchnyh izdanij KMK, 2004. 410 s.
16. Cherepennikov V.V., Shurganova G.V., Gela-shvili D.B., Artel'nyj E.V. Issledovanie razlichij vidovoj struktury osnovnyh zooplanktocenozov Cheboksarskogo vodohranilishcha metodom mnogomernogo analiza // Izv. Samarskogo nauchnogo centra RAN. 2004. T. 6. № 2 (12). S. 328-333.
17. Shurganova G.V., Cherepennikov V.V., Artel'nyj E.V. Dinamika antropogennoj sukcessii osnovnyh zoop-
lanktocenozov Cheboksarskogo vodohranilishcha // Vest-nik Nizhegorodskogo universiteta im. N.I. Lobachevsko-go. Ser. Biologiya. 2005. Vyp. 2 (10). S. 107-114.
18. Shurganova G.V., Cherepennikov V.V. Formi-rovanie i razvitie zooplanktonnyh soobshchestv vodohra-nilishch Srednej Volgi // Izv. Samarskogo nauchnogo centra RAN. 2006. T. 8. № 1. S. 241-247.
19. Sladecek V. System of water quality from biological point of view // Ergebnisse Limnologie-Arch. Hydro-biol. 1973. Bd. 7. № 7. R. 218.
20. Sladecek, V. Rotifer as indicators of water quality // Hydrobiol. 1993. Bd. 100. № 2. P. 169-201.
21. Wegl R. Index fur die Limnosaprobitat // Wasser und Abwasser. 1983. Bd. 26. 175 s.
22. GOST 17.1.3.07-82. Ohrana prirody. Gidrosfera. Pravila kontrolya kachestva vody v vodoemah i vodoto-kah. M.: Gos. kom. SSSR po standartam, 1982.
23. Pidgajko M.L. Zooplankton vodoemov Evropejskoj chasti SSSR. M.: Nauka, 1984. 208 s.
24. Informacionno-metodicheskoe posobie vodnyh ob"ektov i atmosfernogo vozduha v g. N. Novgorod i Niz-hegorodskoj oblasti za period 2007-2011 g. Cheboksary: EhksPol, 2011. 211 s.
