CC BY
59
62
• • •
Известия ДГПУ, №2, 2010
УДК 574.583(470.67)
ХАРАКТЕРИСТИКА ФИТОПЛАНКТОННОГО СООБЩЕСТВА ДАГЕСТАНСКОГО РАЙОНА
КАСПИЙСКОГО МОРЯ
©гою Гасанова А.Ш., Гусейнов К.М., Хлопкова М.В.
Прикаспийский институт биологических ресурсов ДНЦ РАН
Рассмотрены состав, распределение и сезонная динамика фитопланктона дагестанского района Каспийского моря в связи с трансгрессией моря в условиях антропогенного и биологического загрязнения. Изменение водного режима привело к сукцессии размерных групп фитопланктона. Водные биоценозы разных зон побережья отличаются спецификой динамики. Наиболее продуктивным районом является Северная зона.
The authors of the article researched the phytoplankton composition and distribution, seasonal dynamics in the Dagestan region of the Caspian Sea in connection with the sea transgession under conditions of anthropogenic and biological pollution. The change of the water regime caused the succession of phytoplankton size group. Water biocoenosae of different seacoast zone differ by the dynamic specifics. The Northern zone is the most productive region.
Ключевые слова: Каспийское море, фитопланктон, биомасса, численность, динамика, биоценоз.
Keywords: the Caspian Sea, phytoplankton, biomass, quantity, dynamics, biocoe-nosis.
Фитопланктон - одна из наиболее значимых групп организмов водной биоты, являющаяся основным продуцентом органического вещества в морях и океанах. От его состава и количественных показателей зависит развитие других трофических уровней в водных экосистемах и их биологическая продуктивность.
Изучению фитопланктона Среднего Каспия посвящено большое количество работ [1-3, 5-8, 10, 12]. Однако все они относятся к периоду низкого его уровня. Работа Я. В. Саниной, В. Д. Левшаковой, Т. А. Тата-ренцевой [9], в которой характеризуется летний фитопланктон Среднего Каспия в период подъема уровня моря, базируется на данных 1981, 1983, 1986 гг., полученных только на одном разрезе в центральной части моря -
Дивичи-Кендерли. Фитопланктон дагестанского побережья Каспия -важнейшего рыбопромыслового района - в новых экологических условиях практически не изучен.
Естественные и точные науки • • •
63
Рис. 1. Карта-схема гидробиологических разрезов и станций дагестанского района Каспийского моря
Материал и методика
Гидробиологические пробы отбирались с 53 станций в акватории дагестанского побережья Каспийского моря (рис. 1) весной и летом 2001 г. с НИС «Цада» батометром Нансена с последующей фиксацией 4% формалином. Фиксированные пробы отстаивались в темноте не менее 15 суток. Материал концентрировали общепринятым методом осаждения [6, 11]. Камеральную обработку проводили в камере Ножотта, объемом 0,1 мл, с трехкратной повторностью под световым микроскопом Биолам Р15 (увеличение х400 и х200).
Результаты и обсуждение
Каспийское море, характеризующееся разнообразием гидрологических условий, отличается качественной бедностью альгофлоры, что объясняется неоднократной сменой гидрологических режимов, приведших к вымиранию многих видов, не приспособленных к новым условиям. Пополнение видового состава фитопланктона не происходило в связи с изолированностью водоема.
Видовой состав фитопланктона Каспийского моря отличается своей
неустойчивостью и варьирует от 37 (1983), 62 (1976) до 101 (1981) вида [4] и зависит от гидрологогидрохимических предпосылок. Повышение объема весенне-летнего стока рек Волги, Терека, Сулака и распреснение западной части Среднего Каспия в 80-е годы привели к выпадению ряда морских видов и сокращению количества вегетирующих водорослей. В 1976 году в Каспийском море было зарегистрировано 62 вида, в 1983 году их количество сократилось до 37.
В период наших исследований в фитопланктоне дагестанского побережья Каспия обнаружен 71 вид, форма и разновидность микроводорослей. Фитопланктон представлен пятью отделами: диатомовые - 30 видов, относящихся к 15 родам, 11 семействам, 5 порядкам, 2 классам (42%); динофито-вые - 18 видов, относящихся к 8 родам, 4 семействам, 3 порядкам, 1 классу (26%); сине-зеленые - 16 видов, относящихся к 10 родам, 7 семействам, 3 порядкам, 2 классам (23%); зеленые -6 видов, относящихся к 5 родам, 3 семействам, 3 порядкам, 1 классу (9%), и один вид криптофитовых водорослей. Как видно из данных, приведенных в таблице 1, преобладающими по числу видов являются диатомовые. Достаточно высокое видовое разнообразие установлено также для динофитовых и сине-зеленых водорослей. Зеленые и криптофитовые в фитопланктоне дагестанского побережья Каспия играют незначительную роль.
Таблица
Таксономическая структура фитопланктонного сообщества дагестанского побережья Каспийского моря
Отдел Класс Порядок Семейство Род Вид
Bacillariaphyta 2 5 11 15 30
Dinophyta 1 3 4 8 18
Cyanophyta 2 3 7 10 16
Chlorophyta 1 3 3 5 6
Cryptophyta 1 1 1 1 1
Закономерности развития фитопланктона по всем районам моря было неодинаковым и определялось
64
• • •
Известия ДГПУ, №2, 2010
соленостью, притоком биогенных элементов, температурой. Водные биоценозы разных зон дагестанского побережья Каспийского моря отличались спецификой динамики (рис. 2, 3). Так, в Северной зоне сложились более благоприятные трофические условия, что обусловлено мелковод-ностью, более благоприятным солевым и температурным режимом, повышенным содержанием в воде биогенных элементов, вносимых реками Волги, Терека, Сулака. Северная зона по числу видов и количественному развитию фитопланктона гораздо богаче других районов исследуемой акватории и представляет собой благоприятную жизненную зону для питания зоопланктеров, что, в конечном итоге, обеспечивает оптимальные условия для нагула ценных рыб. В этой зоне сложились благоприятные условия для развития синезеленых и зеленых водорослей. Основной вклад в биомассу вносили диатомовые.
С увеличением солености наблюдалось обеднение видового состава, уменьшение значений численности и биомассы фитопланктона, что связано с ухудшением условий развития доминанта «прошлых лет» Pseudoso-lenia calcar-avis. Лишь на разрезах IX, X Южной зоны отмечалось небольшое увеличение биомассы и численности, что связано с влиянием реки Самур и возникающего антициклического круговорота вод, способствующих насыщению вод биогенами и созданию благоприятных условий для вегетации микроводорослей. Центральная зона характеризовалась слабым количественным развитием фитопланктона.
А
Рис. 2. Распределение численности (млн экз./м3) (А) и биомассы (мг/м3) (Б) основных таксонов весеннего
фитопланктона в разных зонах дагестанского побережья Каспийского моря
Нами выявлены особенности пространственного распределения доминирующих и субдоминирующих групп и видов фитопланктона. Благоприятные условия для развития ди-нофитовых сложились в Южной глубоководной зоне акватории, отличающейся высокими значениями солености и температуры и стабильностью гидролого-гидрохимического режима. Зеленые достигали наибольшего развития в опресняемой Северной зоне. Диатомовые и синезеленые вегетировали по всей акватории.
Естественные и точные науки • • •
65
Сезонные изменения в фитопланктоне являлись отражением в термическом режиме моря. Наибольшее таксономическое разнообразие, а также показатели численности и биомассы наблюдались в летний период. В сезонной динамике произошло изменение соотношения основных таксонов. Весной наибольший вклад в биомассу вносили диатомовые (доминанта Pseudosolenia calcar-avis) - 74,4%; в численном соотношении доминировали синезеленые (доминанта Oscillatoria sp.) -71,1%. В летнем планктоне наблюдалось возрастание роли синезеленых. Их вклад в биомассу возрос с 7,1 до 21 , 1%. Лидировали диатомовые (доминанта Rhizosolenia fragi-lissima).
В Северной зоне весной основной вклад в общую биомассу принадлежал диатомовым - 85% (доминанта Pseudosolenia calcar-avis). Наиболее многочисленны в этом ареале синезеленые (59,3%) и диатомовые (24,1%).
В летнем планктоне продолжали лидировать диатомовые (доминанта Rh. fragilissima). Их вклад в биомассу составлял 76%, в численность - 52%. Сине-зеленые играли второстепенную роль и составляли - 13,9% от общей биомассы и 43% от общей численности. В этом районе большое развитие получила Thaiassionema nitzschioides. Отличительной чертой Центральной зоны является увеличение роли динофитовых и преобладание мелкоклеточных форм, что привело к значительному снижению биомассы в этом районе. В весеннем планктоне наблюдалось преобладание диатомовых (49,6%), в количественном соотношении доминировали сине-зеленые (63,8%). Летом в планктоне преобладали диатомовые, динофитовые и сине-зеленые (39, 35 и 25% от общей биомассы соответственно). В численном соотношении продолжали лидировать синезеленые (66%). В Южной зоне исследуемой акватории в весеннем
планктоне диатомовые составляли основную биомассу (67,7%), синезеленые лидировали численно (55,7%). Отличительной чертой является отсутствие в планктоне этой части акватории Pseudosolenia calcar-avis, Cyclotella caspia, Rhizosolenia fragilissima. Летом наблюдалась вспышка развития сине-зеленых водорослей, которые составляли 44 и 86,7% от общей биомассы и численности соответственно. Диатомовые угасали в своем развитии, а на некоторых станциях полностью выпали из планктона. Их вклад в биомассу составлял лишь 19%. Большое значение в этом районе имели динофитовые (37% от общей биомассы).
В летнем планктоне отчетливо прослеживалось увеличение плотности сине-зеленых и динофитовых в южном направлении; весной, напротив, эти показатели уменьшались с севера на юг.
А
120100806040-
20
0- э
Северная зона Центральная зона Южная зона
э
66
• • •
Известия ДГПУ, №2, 2010
Северная зона Центральная зона Южная зона
□ Cyanophyta BBacillariaphyta □ Dinophyta iChlorophyta
Puc. 3. Распределение численности (млн экз./м3) (А) и биомассы (мг/м3) (Б) основных таксонов летного
фитопланктона в разных зонах дагестанского побережья Каспийского моря
Вертикальное распределение фитопланктона связано с распределением прозрачности. Глубина прозрачности воды колебалась от 0,8 до 10,5 м. Мутность, в основном, создавалась за счет минеральных взвесей, вносимых речным стоком, и мощных скоплений мнемиопсиса и снижалась с мелководья в глубоководные зоны. Северная зона акватории, вследствие мелководности, высокой гидродинамической активности водных масс, отличалась повышенной мутностью. Поэтому фитопланктон здесь был сосредоточен, в основном, на поверхностном горизонте. В остальной части акватории выявлялась вертикальная закономерность распределения микроводорослей. Наиболее богат верхний фотосинтезирующий слой. Уменьшение биомассы наблюдалось ниже горизонта 10 м, а также в поверхностных слоях над большими глубинами. Кроме того, фитопланктон прибрежных районов моря богаче благодаря притоку биогенных элементов, вносимых реками, а также евтрофикации прибрежной зоны.
В исследуемый период состав и продуктивность фитопланктона в экосистеме дагестанского побережья Каспийского моря находится в динамическом состоянии и зависит от направления изменения водного режима. В настоящее время в акватории сложились благоприятные условия для развития мелкоклеточного фитопланктона. Это связано, с одной стороны, выносом сюда в больших количествах биогенных элементов водами кавказских рек (Терек, Сулак, Самур), с другой стороны - влиянием мнемиопсиса. Вдоль всего побережья в небольших количествах вегетировали мелкоклеточные пресноводные формы. Доминировавшая во все годы Pseudosolenia calcar-avis была вытеснена мелкоклеточными формами (Rhizosolenia fragilissima, водоросли рода Coscinodiscus, Рго-rocentrum, Oscillatoria). Наблюдалось увеличение роли сине-зеленых водорослей.
Таким образом, в результате изменения водного режима в исследуемый период сложились благоприятные для жизни водных организмов и фитопланктона в частности условия, что способствует повышению биологической продуктивности Каспийского моря. Данные о распределении, сезонной динамики биомассы и таксономического состава фитопланктона позволяют оценить происходящие в нем сезонные и пространственные изменения как сложные и авторегулирующие процессы в разных зонах побережья акватории, несмотря на динамичность сочетания естественных и антропогенных факторов. Наблюдается смена биоты акватории, сопровождающаяся изменением в составе, численности и продуктивности экосистемы. Происходит смена лидирующих форм фитопланктона при сохранении некоторой его общности в исследуемых зонах акватории как результат общности его генетической основы. Специфика организации фитопланктона в разных зонах акватории оказывает влияние на состав и
Естественные и точные науки
• • •
67
продуктивность экосистем, что имеет значение для поддержания их равно-
весия.
Примечания
1. Бабаев Г. Б. К изучению распределения фитопланктона западного побережья Среднего Каспия // Материалы научно-теор. конф. молодых ученых. Баку : Изд-во АН АзССР, 1967. С. 185188. 2. Бабаев Г. Б. Состав и распределение фитопланктона западной части Среднего и Южного Каспия: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. 1968. 32 с. 3. Бабаев Г. Б. Характеристика систематического состава фитопланктона западной части Среднего и Южного Каспия // Известия АН АзССР. Сер. биол. T. 1. 1970. С. 70-72. 4. Каспийское море: гидрология и гидрохимия. М. : Наука, 1986. 261 с. 5. Киселев И. А. О фитопланктоне Каспийского моря // Материалы по гидробиологии и литологии Каспийского моря. М.-Л. : Изд-во АН СССР, 1938. С. 229-254. 6. Киселев И. А. Планктон морей и континентальных водоемов. Л. : Наука, 1969. T. 1. 658 с. 7. Левшакова В. Д., Санина Л. В. Летний фитопланктон Среднего Каспия до и после вселения ризосолении // Тр. ВНИРО. 1973. Т. 80. С. 18-27. 8. Прошкина-Лавренко А. И., Макарова И. В. Водоросли планктона Каспийского моря. Л. : Наука, 1968. 291 с. 9. Санина Л. В., Левшакова В. Д., Татаренцева Т. А. Летний фитопланктон Среднего Каспия в период подъема уровня моря в сравнении с предыдущими годами // Морские гидробиологические исследования. М. : ВНИРО, 2000. С. 38-48. 10. Смирнова Л. И. О фитопланктоне Среднего Каспия // Труды Ин-та океанологии АН СССР. 1949. Т. 3. С. 260-276. 11. Усачев П. И. Количественная методика сбора и обработки фитопланктона // Тр. ВГБО. Вып. 11. 1961. С. 411-415. 12. Усачев П. И. Количественные колебания фитопланктона в Северном Каспии //Труды Ин-та океанологии АН СССР. 1948. Т. 2. С. 60-88.
Статья поступила в редакцию 19.04.2010 г.
