CC BY
261
Протасов А.А. Техно-экосистема АЭС. Гидробиология, абиотические факторы, экологические оценки / А.А.Протасов [и др.]; под ред. А.А.Протасова. -Киев: Институт гидробиологии НАН Украины, 2011. - 234 с.
Рихтер Г.Д. Физико-географический очерк озера Имандра и его бассейна / Г.Д.Рихтер. - Л., 1934. - 144 с.
Страхов Н.М. К теории геохимического процесса в гумидных зонах /
Н.М.Страхов // Геохимия осадочных пород и руд. - М.: Недра, 1968. - С.102-133.
Усенков С.М. Геоэкология и седиментология больших озер (на примере Ладожского озера и других озер Северной Европы и Северной Америки): автореферат дис. ... докт. геол.-минералог. наук / С.М.Усенков. - СПб.: ЛЕМА, 2007. 36 с.
Чижиков В.В. Гидрохимия и донные отложения озера Имандра под влиянием техногенного загрязнения / В.В.Чижиков // Экосистемы озера Имандра под влиянием техногенного загрязнения. - Апатиты: Изд-во Кольского филиала АН СССР, 1980. - С.24-64.
Forstner U. Metal Pollution in the Aquatic Environment / U.Forstner,
G.T.W.Wittmann. - Berlin: Springer-Verlag, 1979. - 210 p.
Hakanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control -a sedimentological approach / L.Hakanson // Water Res. - 1980. - Vol. 14. - P.975-1001.
Horowitz A.J. A primer on trace metal-sediment chemistry / A.J.Horowitz. -2nd rew. ed. - Chelsea, Michigan: Lewis Publishers, 1991. - 136 p.
Melnikov S.A. Report on heavy metals / S.A.Melnikov // State of the Arctic Environment. - Rovaniemi: Arctic Centre Publications, 1991. - P. 82-153.
Skogheim O.K. Rapport fra Arungenprosjektet / O.K.Skogheim - Oslo: As-NLH, 1979. - Nr. 2. - 7 p.
УДК 574.5 (52) (58)
О.И.Вандыш, Д.Б.Денисов, А.А.Черепанов, Т.А.Горбачева, Н.А.Кашулин
ОСОБЕННОСТИ ПЛАНКТОННЫХ СООБЩЕСТВ ГУБЫ БЕЛОЙ ОЗЕРА ИМАНДРА ПРИ ДОЛГОВРЕМЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ СТОЧНЫХ ВОД ГОРНОРУДНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Аннотация
Выявлены структурные особенности планктонных сообществ губы Белой
оз.Имандра при многолетнем воздействии сточных вод апатит-нефелинового производства, и оценено современное экологическое состояние данной акватории озера. Представлены сведения о видовом составе и сезонной динамике планктонных сообществ. Полученные результаты дополняют информацию об ответной реакции гидробионтов на воздействие стоков предприятий горнопромышленного комплекса, а также о возможности использования сообществ планктонных организмов как надежного индикатора при оценке состояния водных экосистем.
Ключевые слова:
оз.Имандра, зоопланктон, фитопланктон, информативные показатели сообщества, мониторинг, эвтрофирование, сточные воды, горнопромышленные предприятия.
O.I.Vandysh, D.B.Denisov, A.A.Cherepanov, T.A.Gorbacheva, N.A.Kashulin
PLANKTON COMMUNITIES UNDER LONG-TERM APATITE MINING IMPACT (BELAYA BAY THE IMANDRA LAKE)
Abstract
The structural features of the plankton communities under in Lake Imandra Belaya Bay long-term impact of the sewage apatite-nepheline industries have been investigated. The evaluation of the current ecological status of the water area of the lake was made. The inventory of the taxonomic species composition and season dynamics of plankton communities has been conducted. The results are complements the response of aquatic organisms on the effluent impact of mining and industrial complex data, as well as the possibility of using plankton communities as a reliable indicator in assessing the aquatic ecosystems status.
Key words:
Imandra Lake, zooplankton, phytoplankton, bioindication, monitoring, eutrophication, sewage waters, mining industries.
Введение
Высокие темпы индустриализации северных регионов в ХХ веке породили целый ряд проблем, связанных с изменениями качества окружающей среды. Сосредоточение на относительно небольших территориях населенных пунктов с большой численностью населения и мощных горнодобывающих, горно-перерабатывающих, металлургических, энергетических, транспортных и других предприятий привело к образованию вблизи индустриальных центров зон экологического неблагополучия. Примером многолетнего комплексного загрязнения является одно из крупнейших субарктических водоемов - оз.Имандра. На его берегах сосредоточены предприятия горно-металлургической, обогатительной, химической промышленности и атомной энергетики, в городах и поселках проживает более 300 тыс. чел., что составляет приблизительно 35% от общего числа жителей Мурманской обл. (Моисеенко и др., 2009). Водоем используется не только как источник промышленного и питьевого водоснабжения, но и как объект размещения отходов, что приводит к ухудшению качества вод и деградации водных экосистем в целом (Кашулин и др., 2013).
Планктонные сообщества пресноводных озер во многом определяют экологическое состояние водных экосистем и качество их вод, являются ключевыми звеньями пищевых сетей и в то же время - чувствительными индикаторами изменений окружающей среды, что делает их важнейшими компонентами в системе биологического мониторинга, основой познания закономерностей формирования структурно-функциональной организации водных экосистем в целом (Яценко-Степанова, 2011). Изменение условий существования организмов отражается на видовом составе, количественных показателях, соотношении отдельных таксономических групп, структуре популяции планктона.
Водоросли чутко реагируют на все происходящие изменения: формируются новые адаптационные механизмы, меняются продукционные характеристики сообществ и экологические предпочтения отдельных видов (Кашулин и др., 2012). Зоопланктонное сообщество, являясь большой и сложной
частью экосистемы озера, тесно связано со всеми остальными звеньями биоты: фито- и бактериопланктоном, бентосом, рыбами, отражает общее состояние водоема и играет значительную роль в определении рыбопродуктивности водоема. Исходя из этой концепции зоопланктон рассматривается как организованная биологическая система с определенной взаимосвязью и упорядоченностью ее структурных и функциональных показателей.
Роль планктона в оценке экологического состояния водных экосистем постоянно обсуждается вследствие ряда противоречий. С одной стороны, планктонные организмы более чувствительны, чем позвоночные, и даже эпизодическое отклонение качества среды может привести к радикальным изменениям видового состава, сохраняющимся даже после прекращения воздействия, с другой - большинство видов являются эврибионтами, имеют достаточно широкую экологическую валентность и почти всесветное распространение. Кроме того, существует мнение, что планктон не характеризует качество воды в месте отбора проб в условиях высокой динамики водных масс.
В настоящее время и фито- и зоопланктон широко используется при биоиндикации изменений пресноводных экосистем (Смельская, 1994; Андроникова, 1996; Баринова, Медведева, 1996; Баринова и др., 2006; Абакумов, Израэльский, 2012). При изучении зоопланктона в диагностических целях чаще используются структурные, а не функциональные характеристики, что связано с методическими трудностями получения количественных оценок последних (Андроникова, 1988, 1993). В связи с увеличением числа типологических показателей очень важен выбор наиболее информативных из них. Перечень показателей, рекомендуемый для системы мониторинга на основе сообществ зоопланктона, приведен в работах И.Н. Андрониковой (1988, 1996),
с использованием водорослей - в работах С.С.Бариновой с соавторами (Баринова и др., 2006; Barinova et al., 2010; Barinova, 2011), Л.Г.Корневой (Корнева, 1999; 2001; Корнева, Соловьева, 2012) и др.
Специфические климато-географические факторы, комплексный характер антропогенного воздействия на водоемы Кольского региона, в том числе и на оз.Имандра, существенно затрудняют выявление наиболее информативных и специфических показателей планктона как компонента экологического мониторинга.
Цель работы - выявить особенности функционирования планктонных сообществ губы Белой оз.Имандра при многолетнем воздействии сточных вод апатит-нефелиновой индустрии, дать сравнительную оценку сезонного развития фито- и зоопланктона.
Основные задачи:
1. Определить таксономическую структуру, численность, биомассу фито- и зоопланктонного сообществ губы Белой оз. Имандра в многолетнем ряду наблюдений.
2. Для понимания механизмов пищевых взаимоотношений выявить особенности сезонной динамики биомассы фито- и зоопланктона в период гидробиологического лета 2011-2012 гг.
3. Проанализировать особенности вертикального распределения организмов зоопланктона по численности и биомассе в горизонтах 0-2 м и 2-5 м
в многолетнем ряду наблюдений для выявления наиболее продуктивного в кормовом отношении слоя.
4. Выявить наиболее информативные показатели фито- и зоопланктонного сообществ и на основе имеющихся данных оценить современное экологическое состояние губы Белой оз.Имандра.
Материалы и методы
Объектом исследований являлась губа Белая оз.Имандра. Имандра -самый крупный водоем Мурманской области; длина озера - 109 км, средняя ширина - 3.2 км, площадь с островами - 880.5 км2, средняя глубина - 13 м, объем воды - 10.9 км3. Площадь водосбора составляет 12300 км2 и представлена 1379 водотоками (Моисеенко, Яковлев, 1990). Озеро состоит из трех в значительной степени обособленных плесов - Большой, Йокостровской и Бабинской Имандры, соединяющихся между собой узкими проливами -салмами. По исследованиям И.В. Баранова (1961), оз.Имандра - субарктический водоем с олиготорофным типом вод и низкой минерализацией (Большие озера..., 1976). В настоящее время состав вод значительно трансформирован.
Губа Белая оз.Имандра, расположенная в юго-восточной части плеса Большая Имандра, после отсечения части ее акватории дамбой с целью складирования там отходов апатит-нефелиновых обогатительных фабрик (АНОФ) ОАО «Апатит» (хвостохранилище) представляет собой довольно узкий залив, в который впадают реки Большая и Малая Белая. ОАО «Апатит» с 1930 г. сбрасывает по р.Большой Белой сточные воды, содержащие тысячи тонн взвешенных веществ, сульфатов, хлоридов, десятки тонн фосфора, нефтепродуктов и других загрязняющих веществ, применяемых в процессе флотации апатит-нефелиновых руд (ОП-4, талловые масла и др.). Сюда также сбрасываются коммунально-бытовые сточные воды городов Кировск и Апатиты.
Для понимания антропогенных модификаций зоопланктона губы Белой (в зависимости от характера техногенного воздействия) в качестве условно фонового района озера рассматриваются наиболее удаленные (восточный и западный) участки плеса Бабинская Имандра, не испытывающие прямого техногенного воздействия.
Отбор проб зоопланктона в губе Белой проводился в период гидробиологического лета 30.07.1996, 23.07.1998, 29.08.2001, 13.08.2003,
14.08.2006, 12.07.2011, 27.07.2011, 10.08.2011, 25.07.2012, 02.08.2012 гг., в условно фоновом районе - 27.07.1996, 30.07.1998, 14.08.2003, 17.08.2006 гг. Всего было отобрано и обработано порядка 50 проб (рис.1). Для описания сезонной динамики планктона пробы отбирались в течение вегетационного периода 2011-2012 гг.
Количественные пробы отбирали батометром (объем 2 л) от поверхности до дна через 1 м с выделением слоев: поверхность - 2 м, 2-5 м, 5-10 м, 10 м -дно. Интегральные пробы с каждого слоя процеживали через качественную сеть Апштейна (сито № 70) в бутылки с плотными резиновыми пробками. Для установления видового состава зоопланктонного сообщества производили тотальный лов той же сетью. Полученный материал фиксировали 4%-м формалином и раствором Люголя.
Рис.1. Карта-схема района исследований и станции отбора гидробиологических проб
Обработка проб и необходимые расчеты проводились согласно общепринятым методикам гидробиологического мониторинга (Руководство..., 1992). Расчет индивидуальной массы организмов выполнен на основе уравнения зависимости между длиной и массой тела планктонных коловраток и ракообразных (Ruttner-KoПsko, 1977; Балушкина, Винберг, 1979).
Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием программ STATISTICA 6.0.
Отбор и анализ проб фитопланктона был произведен согласно ГОСТ 17.1.3.07-82, с использованием рекомендованных стандартных методик
(Руководство..., 1983; Руководство..., 1992). Для анализа были использованы общепринятые комплексные показатели: видовой состав и структура сообществ,
индекс сапробности, биомасса и численность водорослей, а также содержание фотосинтетических пигментов.
Для определения концентрации хлорофиллов пробы воды объемом 1-2 л фильтровались через мембранный фильтр с диаметром пор 0.47 мкм. Экстракция хлорофиллов проводилась раствором ацетона (90%), оптическая плотность экстрактов измерялась на спектрофотометре «Hitachi UV-VIS 181». Концентрации фотосинтетических пигментов рассчитывались стандартными общепринятыми в мировой и отечественной практике методами: хлорофилла «а» (Determination..., 1966), хлорофилла «с» (Jeffrey, Humphrey, 1975),
каротиноидов, феопигментов (Lorenzen, 1967).
Биомасса фитопланктона подсчитывалась счетно-объемным методом на основе определения индивидуального объема клеток (или плотных колоний) каждого вида, рассчитанного по формулам объема сходных геометрических фигур (Гусева, 1959; Кузьмин, 1984; Tikkanen, 1986). Фотосинтетически-активная биомасса оценивалась с помощью расчетного метода, базирующегося на содержании основного хлорофилла - «a» (Шаров, 2004).
Подсчет численности и таксономическая идентификация водорослей осуществлялась в камере Нажотта объемом 0.1 мл на световом микроскопе «Motic BA300» с иммерсионным объективом, оснащенным цифровой камерой. Использовались увеличения от 400 до 1000 раз. На основе таксономического состава фитопланктона и фитоперифитона была произведена оценка качества вод (с определением класса) на основе индекса сапробности S методом Пантле и Букка в модификации Сладечека согласно ГОСТ 17.1.3.07-82 (Pantle, Buck, 1955; Сладечек, 1967).
Индекс сапробности S=Ish/Xh рассчитывали исходя из индивидуальных характеристик сапробности видов согласно общепринятым методикам (Макрушин, 1974; Баринова и др., 2006). Оценка качества воды по гидробиологическим показателям проводилась согласно «Правилам контроля качества воды водоемов и водотоков» (Межгосударственный стандарт ГОСТ 17.1.3.07-82). При определении трофического статуса водоема использовали «шкалу трофности», предложенную С.П. Китаевым (1984).
Результаты и обсуждение
Гидрохимические показатели. Воды оз.Имандра в целом характеризуются низкой минерализацией (20-30 мг/л) и относятся к гидрокарбонатно-натриевому типу. Однако продолжительное интенсивное загрязнение водоема обусловило изменение его гидрохимического режима, наиболее ярко проявляющегося в местах сброса сточных вод. Губа Белая является одним из наиболее загрязняемых участков акватории оз.Имандра. Согласно данным (Моисеенко, 1997, 2002; Кашулин и др., 2008), в период интенсивного антропогенного воздействия на оз.Имандра стоки ОАО «Апатит» приводили к увеличению в воде губы Белой содержания Sr (превышение фонового уровня в 5 раз), Al (в 3 раза), Mn (в 2 раза) и Zn (в 3.5 раза). Устойчивая тенденция к увеличению концентрации Al и Sr, возможно, была связана с высокой лабильностью данных элементов, а также с активным выносом их с водосбора под влиянием кислотных осадков.
Прозрачность воды в губе Белой составляет 2.8 м при содержании взвешенных веществ > 2.0 мг/л (при нормативе 0.25 мг/л для водоемов высшей рыбохозяйственной категории), что превышает фоновые показатели (Об утверждении нормативов качества воды ..., 2010). Стоки предприятия ОАО «Апатит» обусловили также и высокие концентрации Na, K, P, Al, содержащихся в апатит-нефелиновых рудах и вскрышных породах, прежде всего в апатите и нефелине. То же относится и к сопутствующим им Sr, Mg и др., в первую очередь к редкоземельным элементам.
Анализ территориального распределения содержания Nq64 и Робщ показал, что в летний период содержание этих элементов в губе Белой значительно выше, чем в остальных районах озера. Высокой концентрации фосфора способствует поступление коммунальных стоков из городов Кировск и Апатиты, а также распространение тонкодисперсных фосфорсодержащих взвесей, поступающих со сточными водами ОАО «Апатит». Здесь же отмечается и максимальное содержание нитратов, которые составляют 50% и выше от общего содержания азота. Высокая концентрация Nq64 в воде может являться следствием попадания в водоемы нитратов и нитритов, образующихся при использовании азотсодержащих взрывчатых веществ в процессе добычи апатитовой руды.
Данные по концентрации основных ионов, биогенных элементов и микроэлементов в исследуемых районах озера приведены в табл. 1. Следует отметить, что в губе Белой на протяжении многолетнего периода исследований концентрации загрязняющих веществ превышают фоновые значения.
Зоопланктонное сообщество. Таксономический состав зоопланктонного сообщества исследованных районов оз.Имандра в многолетнем ряду наблюдений представлен в табл.2.
Зоопланктонное сообщество условно фонового района в настоящее время представлено 27 видами организмов: Rotatoria - 9, Cladocera - 10, Copepoda - 8. За период исследований значительных изменений видового состава зоопланктона не отмечено. Доминировали A. priodonta, K. cochlearis, K quadrata, K. longispina, N. caudatа, B. obtusirostris. В то же время необходимо отметить динамичность как качественных, так и количественных показателей зоопланктона, что обусловлено значительными колебаниями климатических и лимнологических условий.
Количественные показатели (общая численность и биомасса) зоопланктонного сообщества Бабинской Имандры непостоянны и варьировали в пределах 7.8-96.5 тыс. экз/м3 и 0.2-1.0 г/м3 соответственно. Наиболее высокие значения общей численности и биомассы (96.5 тыс. экз/м3 и 1.0 г/м3 соответственно) были зарегистрированы в июле 1996 г. (табл.3). В процентном соотношении по численности преобладали коловратки (87.1%), низкой была численность копепод (4.8%) и кладоцер (8.1%). По биомассе также превалировали коловратки (50.2% общей биомассы).
В июле 1998 г. общая численность по сравнению с 1996 г. снизилась примерно в 5 раз и составила 20.1 тыс. экз/м3. На долю коловраток приходилось 45.7%, на долю копепод - 36.7% общей численности. При общей биомассе 0.4 г/м3 преобладали кладоцеры (56.3% общей биомассы).
Таблица 1
Гидрохимические показатели условно фонового района и губы Белой оз.Имандра в многолетнем ряду наблюдений
Дата Гидрохимические показатели
отбора ^общ ш3- Р р общ ГО43- Са №+ К+ БС^- С1- Бі Ее А1 Си N1 7п Мп Бг
проб (мкг/л) (мкг/л) (мкг/л) (мкг/л) (мкг/л) (мг/л) (мг/л) (мг/л) (мг/л) (мг/л) (мг/л) (мкг/л) (мкг/л) (мкг/л) (мкг/л) (мкг/л) (мкг/л) (мкг/л)
Условно-фоновый район
27.07.1996 136.0 7.5 30.0 8.0 1.0 3.5 6.7 1.4 11.4 2.8 1.4 15.5 22.5 2.1 2.0 1.1 1.6 63.0
30.07.1998 104.0 32.0 17.0 1.0 0.1 3.3 5.4 1.3 9.4 2.1 1.2 19.5 19.5 2.3 1.9 2.0 0.9 39.5
20.06.2001 136.7 33.2 13.0 4.0 0.5 3.1 4.6 1.2 8.1 1.7 1.6 19.4 17.7 2.2 1.8 0.8 1.8 47.7
14.08.2003 94.0 1.0 6.0 4.0 2.0 3.5 6.3 1.3 10.7 2.2 1.1 14.0 10.7 2.6 2.2 2.2 2.1 51.0
17.08.2006 142.0 1.0 11.5 4.5 1.0 3.4 6.5 1.5 10.1 2.5 1.0 10.9 14.5 6.7 3.8 2.3 1.3 42.5
Губа Белая
30.07.1996 433.5 291.5 92.0 54.0 15.0 4.5 16.4 2.5 23.7 5.8 0.5 27.0 82.5 3.7 7.0 0.9 18.0 82.0
23.07.1998 381.0 162.5 8.5 10.5 4.5 4.0 13.3 2.8 21.7 4.5 0.3 49.5 88.5 9.1 15.5 2.8 19.5 62.5
29.08.2001 348.0 114.0 48.5 58.0 5.4 4.2 17.5 3.1 25.5 5.4 0.7 63.4 85.0 3.6 6.1 1.5 16.8 84.0
13.08.2003 341.0 72.5 56.0 57.0 6.0 4.1 17.5 3.1 28.5 5.6 0.3 41.9 113.0 4.7 8.2 2.4 13.3 69.5
14.08.2006 351.0 102.5 58.0 53.5 20.0 4.1 15.5 3.4 22.4 4.9 0.1 49.4 53.0 5.2 6.2 2.1 15.7 50.5
Таксоны Губа Белая Условно фоновый район
1996 1998 2001 2003 2006 2011 2012 1996, 1998, 2003, 2006
Rotatoria
Asplanchna priodonta Gosse + + D + + D + + + + D
Bipalpus hudsoni (Imhof) + + + D + + + + +
Brachionus calyciflorus Pallas - - - - - + + D -
Conochilus unicornis Rousselet + +
Euchlanis dilatata Ehrenberg - - - + - - - -
Filinia longiseta (Ehrenberg) - + - - - - - -
Kellicottia longispina (Kellicott) + + + + + + + + D
Keratella cochlearis (Gosse) + D + + + + D + D + D + D
K. hiemalis Carlin + D +
K. quadrata (Müller) + + D + - + + + + D
Notholca caudata Carlin + D + D - + - - + + D
Polyarthra sp. + + - + + D + D +D +
Ploesoma sp. - - - - - + + -
Rotatoria sp. + - - - - - + -
Synchaeta sp. + + + D + D + + D + -
Trichocerca sp. - - - + - - - -
Trichotria sp. - - - + - - - -
Число видов в группе 11 8 6 10 7 9 11 9
Cladocera
Alona quadrangularis (O.F.Müll.) +
Alonopsis elongata Sars - - + - - - - -
Bosmina obtusirostris Sars + + + D + + + + + D
Bythotrephes cederstromii Schoedler +
Bythotrephes longimanus Leydig +
Chydorus globosus Baird - - - - - + - -
Daphnia cristata Sars +
Daphnia sp. - - + + - - + -
Eurycercus lamellatus (Müller) - - - - - - - +
Holopedium gibberum Zaddach - - - + - - - +
Leptodora kindtii (Focke) - - - + - + + +
Polyphemus pediculus (Linne) +
Scapholeberis mucronata (Müller) +
Число видов в группе 1 1 3 4 1 3 3 10
Cope] joda
Acanthocyclops viridis (Jurine) +
Acanthocyclops vernalis (Fisch.) - - - - - + - -
Acanthocyclops sp. + + - - - - - +
Cyclops scutifer Sars + + + - - - - +
C. vicinus Uljanin + + - - - - - +
Cyclops sp. + - + + - + + +
Eudiaptomus gracilis (Sars) - + - - - - - +
Heterocope appendiculata Sars +
Mesocyclops leuckarti (Claus) - + + D + - - + +
Число видов в группе 4 6 3 2 - 2 2 8
Общее число видов 16 15 12 16 8 14 16 27
ПРИМЕЧАНИЕ: D - доминирующий вид в конкретный период исследования.
Периоды N, тыс. экз/м3 B, г/м3 Н (N), бит/экз. Трофический статус
Условно фоновый район
Июль 1996 г. 96.5 1.0 2.5 Олиготро фный
Июль 1998 г. 20.1 0.4 2.6 То же
Август 2003 г. 7.8 0.2 2.9 «
Август 2006 г. 43.4 0.4 1.7 «
Губа Белая
Июль 1996 г. 491.1 3.4 2.9 Р-мезотрофный
Июль 1998 г. 326.5 2.8 1.9 То же
Август 2001 г. 14.5 0.2 1.6 Олиготро фный
Август 2003 г. 35.8 0.6 2.9 То же
Август 2006 г. 232.9 0.3 2.2 «
Июль-август 2011 г. 1064.5 206.6-1927.7 71 0.2-12.7 11 0.5-1.6 а-эвтрофный
Июль-август 2012 г. 645.5 611.2-680.0 13 1.25-1.28 21 2.1-2.4 а-мезотрофный
В августе 2003 г. величины общей численности и биомассы оставались невысокими и составляли соответственно 7.8 тыс. экз/м3 и 0.2 г/м3. По численности превалировали коловратки (62.8%), по биомассе - копеподы (63.2%).
В августе 2006 г. по сравнению с 2003 г. общая численность зоопланктона увеличилась в 6 раз и составила 43.4 тыс. экз/м3, биомасса возросла до 0.4 г/м3. По численности также преобладали коловратки (86.4%), по биомассе - копеподы (72.8%).
В соотношении по биомассе основных таксономических групп Rotatoria, Cladocera и Copepoda преобладают коловратки (табл.4) - наиболее ценные в кормовом отношении крупные ветвистоусые (B. obtusirostris, D. cristata, H. gibberum.) и веслоногие (M. leuckarti, E. gracilis) рачки. Следует отметить обильное развитие чувствительных к загрязнению активных «грубых» мирных фильтраторов каланоид (E. gracilis, H. appendiculata), играющих значительную роль в процессе самоочищения воды. Индекс видового разнообразия Шеннона варьировал от 1.70 до 3.01 бит/экз. Диапазон колебаний средней индивидуальной массы зоопланктера сообщества (0.006-0.021 мг) согласуется с данными для других водоемов Кольского п-ова (Кашулин и др., 2005, 2008). По «шкале трофности» воды условно фонового района Бабинской Имандры относились к низкому типу трофности, трофический статус - олиготрофный (табл.3).
Зоопланктонное сообщество губы Белой Большой Имандры радикально отличается от сообществ других зон озера. Для него характерны резкие колебания численности и биомассы, изменение видового состава. Ретроспективный анализ данных показал, что многолетняя динамика зоопланктона характеризовалась сокращением видового разнообразия, уменьшением численности и биомассы до начала 1980-х гг. и последующим увеличением количественных показателей к 1990 г.
Показатель Июль Август Июль-август
1996 г. 1998 г. 2001 г. 2003 г. 2006 г. 2011 г. 2012 г.
Условно-фоновый ■ зайон
ЛКо : ЛСЫ : ЛСор, % 87:8:5 46:37:17 - 63:11:26 86:1:14 - -
БКЛ : БСЫ : БСор, % 50:32:18 16:56:28 - 24:14:62 26:1:74 - -
N общая, тыс. экз/м3 96.5 20.1 - 7.8 43.4 - -
Б общая, г//м3 1.0 0.4 - 0.2 0.4 - -
Индекс Шеннона, бит/экз. 2.7 2.8 - 3.0 1.7 - -
БСпб1:/БКо1 1.0 5.3 - 3.2 0.01 - -
ЛСы/ЛСор 1.7 2.1 - 0.4 0.04 - -
Б3/Б2 0.6 0.5 - 1.9 3.9 -
w=Б/N, мг 0.006 0.02 - 0.02 0.01 - -
Губа Белая
ЛКо : ЛСЫ : ЛСор, % 97:1:3 98:1:1 37:37:36 77:9:14 97:2:1 96:3:1 97:2:1
БКЛ : БСЫ : БСор, % 92:1:7 96:1:3 8:53:39 15:59:26 54:45:1 58:29:13 49:37:14
N общая, тыс. экз/м3 491.1 326.5 14.551 14.5 232.9 1064.5 645.0
Б общая, г//м3 3.4 2.8 0.2 0.6 0.3 7.1 1.3
Индекс Шеннона, бит/экз. 2.9 1.9 1.6 2.9 2.3 1.3 2.1
БСпб1:/БКо1 0.1 0.04 11.8 6.5 0.9 0.9 1
ЛСЫ/ЛСор 0.1 0.9 1.4 0.6 - 8.8 6.1
Б3/Б2 0.9 0.9 0.6 2.8 0.2 2.1 0.4
'№=Б/Л, мг 0.007 0.008 0.014 0.01 0.001 0.006 0.001
ПРИМЕЧАНИЯ. Лм, ЛСЫ, ЛСор - численность коловраток, кладоцер и копепод; Бм, БСЫ, БСор, Вашх - биомасса коловраток, кладоцер, копепод, ракообразных; Б2, Б3 - биомасса
«мирного» и хищного зоопланктона, прочерк - отсутствие данных.
В период исследований с 1978 по 1991 гг. отмечалось массовое развитие коловраток (численность выше 70%, биомасса - 55% всего зоопланктона) (Яковлев, 1998). Вблизи дамбы отстойника АНОФ-2 видовой состав зоопланктона был крайне обедненным, а количественные показатели низкими. К выходу в открытое озеро видовое разнообразие и количественные характеристики зоопланктона закономерно возрастали (в основном за счет коловраток). На специфическую структуру сообщества зоопланктона могло оказать влияние и обильное развитие в воде сапрофитных, денитрифицирующих бактерий, актиномицетов и «фосфорных» бактерий, способных разлагать некоторые нерастворимые минеральные формы Робщ (Евдокимова, 1988; Яковлев, 1998). Преобладали А. рпоёоМа, Ло№о1еа 8р., Б. оЫш1то$Ш8, хищные веслоногие рачки рода Acanthocyclops. Фильтраторы и седиментаторы были обнаружены только в пелагиали плеса, где концентрация минеральных тонкодисперсных частиц в воде была сравнительно низкой. Здесь наряду с А. рпоёоШа, К. longispina, К. cochlearis и Б. pectinata в пробах присутствовал рачок Б. obtusirostris (Деньгина, 1980; Моисеенко, Яковлев, 1990; Яковлев, 1995).
С 1981 по 1990 г. численность зоопланктона увеличилась примерно в 9 раз (с 9 до 81 тыс. экз/м3).
Всего в период гидробиологического лета 1996, 1998, 2003, 2006, 2011, 2012 гг. в данной акватории озера было выявлено 30 таксонов видового ранга: Rotatoria -17, Cladocera - 6, Copepoda -7. В составе руководящего комплекса организмов в разные периоды исследований преобладали коловратки A. priodonta, B. calyciflorus, B. hudsoni, K cochlearis, K. hiemalis, K. quadrata, N. caudata, Polyarthra sp., Synchaeta sp. и ветвистусый рачок-фильтратор B. obtusirostris (табл.2).
Следует отметить, что видовой состав зоопланктона в различные годы был непостоянен и число видов в отдельные сезоны колебалось от 8 до 16. Присутствовали зоопланктеры, которые не встречались в условно фоновом районе: из коловраток - E. dilatata, F. longiseta, Ploesoma sp., Synchaeta sp., Trichocerca sp., Trichotria sp.; из кладоцер - A. elongata, C. globosus, Daphnia sp.; из копепод - A. vernalis.
В июле 1996 и 1998 гг. в губе Белой были зарегистрированы высокие значения общей численности зоопланктона - 491.1 и 326.5 тыс. экз/м3 (табл.3), число видов в сообществе - 16 и 15 соответственно (табл.2). Доминировали коловратки (97.1 и 98.2%), причем крупная A. priodonta составляла 80-90% общей численности. Низкой была доля кладоцер (0.3 и 0.4%), копеподы составляли 2.6 и 0.4% соответственно. Величины общей биомассы зоопланктона также были высоки и составляли 3.4 и 2.8 г/м3 (табл.3). По биомассе по-прежнему преобладали коловратки (91.2 и 96.4%), кладоцеры и копеподы составляли соответственно 1.4 и 1.1% и 7.4 и 2.5% общей биомассы. Подобные изменения структуры зоопланктона характерны и для других северных озер, загрязняемых стоками горнорудных производств.
В.И.Кухарев с соавторами (1998) также отмечают доминирование коловраток и практически полное исчезновение рачков группы Calanoida в водах хвостохранилища Костомукшского ГОКа (наиболее экологически нарушенного водоема).
По «шкале трофности» воды губы Белой относились к среднему типу трофности, трофический статус - ß-мезотрофный (табл.3).
В конце августа 2001 г. в губе Белой было выявлено 12 видов зоопланктона, из них Rotatoria - 6, Cladocera - 3, Copepoda - 3 (табл. 2). Общая численность зоопланктона - 14.5 тыс. экз/м3, биомасса - 0.2 г/м3 (табл.3). Индекс видового разнообразия Шеннона 2.1 бит/экз. В планктоне не были обнаружены ранее обычные для озера ценные в кормовом отношении ветвистоусые (Daphnia longispina O.F.Müller, Daphnia galeata G.O.Sars, Daphnia longiremis Sars, L. kindtii (Focke)) и веслоногие (Eudiaptomus graciloides Lilljeborg, H. appendiculata Sars) ракообразные. Доминирующий комплекс составляли Synhaeta sp., B. hudsoni, B. obtusirostris, M. leuckarti.
В середине августа 2003 г. зарегистрировано 16 таксонов видового ранга: Rotatoria - 10, Cladocera - 4, Copepoda - 2 (табл.2). Показатели общей численности и биомассы были также невысоки и составляли 35.8 тыс. экз/м3 и
0.6 г/м3 соответственно (табл.3). Индекс видового разнообразия Шеннона
2.9 бит/экз. Доминировали коловратки B. hudsoni и K. longispina. Следует отметить, что в планктоне были обнаружены ранее обычные для озера ценные в кормовом отношении ветвистоусые ракообразные H. gibberium и Daphnia sp.
В августе 2006 г. общая численность зоопланктона снова возросла до
232.9 тыс. экз/м3, в то время как величина общей биомассы оставалась довольно низкой (0.3 г/м3) (рис.2, табл.3), что было обусловлено преобладанием коловраток, имеющих мелкие размеры. Доминировали K. cochlearis и Polyarthra sp. Из ветвистоусых ракообразных была отмечена только B. obtusirostris, представители веслоногих в пробах отсутствовали. Общее число видов в сообществе было минимальным - 8 (табл. 2).
Рис.2. Количественные показатели зоопланктонного сообщества оз.Имандра в многолетнем ряду наблюдений: А - численность, Б - биомасса
По «шкале трофности» (Китаев, 1984) воды акватории губы Белой в 2001, 2003 и 2006 г. принадлежали к низкому классу трофности, трофический статус - олиготофный (табл.3).
Аномально высокие показатели численности (1922.7 тыс. экз/м3) и биомассы зоопланктона (12.7 г/м3) были зарегистрированы в июле 2011 г., что по-прежнему было связано с массовым развитием коловраток (K. cochlearis, Polyarthra sp., Synchaeta sp.) и присутствием в пробах ветвистоусых ракообразных родов Bosmina, Chydorus, хищной L. kindtii, обладающей крупными размерами, а также веслоногих хищных циклопоид родов Acanthocyclops и Cyclops (табл.2). При этом индекс видового разнообразия Шеннона был низким - 1.1 бит/экз. Высокие количественные показатели зоопланктона, по-видимому, связаны с процессом эвтрофирования, вызванным высоким содержанием в воде основных биогенных элементов Nq64 (341.0-433.5 мкг/л) и Робщ (10.5-58.0 мкг/л), поступающих с хозяйственно-бытовыми стоками и отходами апатит-нефелиновой индустрии. Биогены снижают токсичность тяжелых и других металлов и частично оказывают стимулирующее влияние на развитие зоопланктона, что согласуется с литературными данными (Дубровина и др., 1991). М.Т.Сярки также отмечает максимальные биомассы зоопланктона для антропогенно эвтрофированной системы в вершинной части Кондопожской губы Онежского озера (до 6 г/м2), с увеличением трофности возрастает доля кладоцер и коловраток (Биоресурсы Онежского озера, 2008).
К августу количественные показатели зоопланктона снизились и составляли соответственно 206.6 тыс. экз/м3 0.2 г/м3, что было сравнимо с таковыми в предыдущие периоды исследований (табл.3).
Индекс видового разнообразия Шеннона 0.5-1.6 бит/экз, общее число видов - 14 (табл.2). По «шкале трофности» воды принадлежали к высокому классу трофности, трофический статус - а-эвтрофный (табл.3).
В период гидробиологического лета 2012 г. в губе Белой было зарегистрировано 16 видов организмов: Rotatoria - 11, Cladocera - 3, Copepoda -2 (табл.2). Показатели общей численности и биомассы составляли
соответственно 645.5 тыс. экз/м3 и 1.27 г/м3 (табл.3), индекс видового разнообразия Шеннона 2.1 бит/экз. Доминировали коловратки B. calyciflorus, K. cochlearis и Polyarthra sp. Трофический статус акватории характеризовался как а-мезотрофный (табл.3).
Соотношение основных таксономических групп Rotatoria, Cladocera и Copepoda в величине общей численности и биомассы в многолетнем ряду наблюдений (1996-2012 гг.) свидетельствует о преобладании типичных индикаторов загрязнения - коловраток (A. priodonta, K. cochlearis, Polyarthra sp., Synchaeta sp.) (табл.4). Наблюдались вспышки численности и других видов коловраток в разные годы, например, B. hudsoni (2001 г.), B. calyciflorus (2012 г.), N. caudata (1996-1998 гг.). Мирная коловратка K. hiemalis доминировала в 1996 г., но в дальнейшем (1998-2012 гг.) в пробах не встречалась. Из кладоцер на всем протяжении превалировала B. obtusirostris, из веслоногих - рачок Cyclops sp. Следует отметить, что чувствительные к загрязнению активные «грубые» фильтраторы каланоиды, изымающие из толщи воды крупные частицы взвешенных органических веществ, в пробах отсутствовали или были отмечены единично, что свидетельствует о снижении биофильтрационной активности
зоопланктона в данном районе озера. Величина средней индивидуальной массы зоопланктера сообщества (0.001-0.018 мг) отражает преобладание форм, имеющих мелкие размеры (коловраток).
Обильное развитие коловраток можно объяснить их повышенной устойчивостью к токсикантам (благодаря смешанному характеру питания), слабым выеданием хищниками, а также меньшей, по сравнению с ракообразными, чувствительностью их к условиям высоких концентраций неорганической взвеси в воде (Телеш, 1996; Gliwicz, 1969; Malley et al., 1982; Brezonik et al., 1984).
Влияние стоков предприятий горнопромышленного комплекса на зоопланктонное сообщество выражается в изменении не только количественных (увеличение в биомассе доли коловраток и кладоцер при уменьшении доли копепод) показателей, но и структурных. Отмечается сокращение видового состава, появление особей с измененной морфологией и окраской тела, наличие погибших форм и выброшенной несформировавшейся молоди кладоцер на разных стадиях развития, снижение плодовитости, нарушение процесса размножения, сокращение доли яйценосных самок и другие патологические явления. Возрастает продукция хищников, увеличиваются траты энергии на поддержание структуры сообщества (Вехов, 1986; Сергеева 1988; Ривьер, 1990; Сярки, 1995 и др.).
К многочисленным факторам среды, воздействующим на гидробионтов, относится и повышение мутности водных масс, происходящее как в результате естественных процессов, так и в результате деятельности человека. По данным Л.М.Сущени (1975) и Б.Л.Гутельмахера (1986), избыток взвеси оказывает механическое воздействие на низших ракообразных. Минеральные частицы забивают фильтрационный аппарат многих фильтраторов (кладоцеры и каланоиды), препятствуя тем самым их питанию. Взвеси забивают фильтрационный аппарат зоопланктеров-фильтраторов, вызывают погружение организмов ко дну и их отмирание (Ривьер, 1990). Опыты, проведенные на популяции Daphnia magna Straus, показали, что после пребывания рачков в воде с высоким содержанием минеральных частиц грунта отмечается снижение устойчивости дафний к воздействию токсических веществ за счет изменения состояния адаптационных возможностей организма. Снижение устойчивости находится в зависимости от концентрации взвеси и времени ее воздействия (Горбунова, 1991). Отрицательное влияние механических примесей на гидробионтов выражается в основном в гибели взрослых особей и молоди, а также в нарушении процессов размножения и развития, в резорбции и выбрасывании яиц и мертвых зародышей, образовании эфиппиев. Коагуляционные частицы засоряют фильтрационные аппараты рачков, лишая их возможности нормально плавать и питаться (Куликова, 1976).
Отсутствие в пробах наиболее чувствительных к загрязнению типичных обитателей северных водоемов из зон тундры и тайги каланоид (E. graciloides,
H. appendiculata) указывает на неблагополучную экологическую ситуацию в данной акватории озера, что также согласуется с данными других исследователей. В частности, Н.М.Калинкина и Т.П.Куликова (2005, 2009) в своих работах отмечают меньшую устойчивость данных рачков к действию минеральных загрязняющих веществ. Эврибионтные виды кладоцер и коловраток (родов Bosmina, Asplanchna, Keratella) более толерантны
к минеральному загрязнению, что обусловило их выживание в водах с повышенными концентрациями неорганических веществ.
Основным фактором, с которым связаны перестройки в сообществе, по мнению данных авторов, является не ухудшение трофических условий, а различная толерантность представителей зоопланктона к отходам горнорудного производства. Ими по степени толерантности к нарушению ионного состава воды среди массовых видов были выделены три группы организмов: с весьма низкой толерантностью - H. gibberum, L. kindtii, P. pediculus, Bosmina longimanus Leydig, E. gracilis, H. appendiculata; со средней -Thermocyclops oithonoides Sars, M. leuckarti, D. cristatas, B. obtusirostris, K. longispina; с высокой - D. longispina, B. hudsoni и др. Замена каланоид ветвистоусыми - типичный признак повышения трофического статуса водоема (Андроникова, 1996).
Анализ таксономического состава зоопланктонного сообщества за многолетний период исследований (1996-2012 гг.) выявил доминирование коловраток: A. priodonta, K. cochlearis, Polyarthra sp., Synchaeta sp. Следует отметить вспышки численности и других видов коловраток в разные годы, например, B. hudsoni (2001 г.), B. calyciflorus (2012 г.), N. caudata (1996-1998 гг.). Мирная коловратка K. hiemalis доминировала в 1996 г., но в дальнейший период (1998-2012 гг.) в пробах не встречалась.
В группе «тонких» фильтраторов кладоцер на всем протяжении превалировала B. obtusirostris, из «грубых» фильтраторов копепод преобладал веслоногий рачок Cyclops sp.
Анализ количественных показателей зоопланктонного сообщества исследуемых районов оз. Имандра за многолетний период наблюдений выявил, что значения общей численности и биомассы в губе Белой значительно превышали таковые условно фонового района (табл.5). При этом для них характерны резкие колебания (рис.2) при непостоянстве видового состава. Совершенно очевидно, что система находится в нестабильном состоянии и подвержена значительным флуктуациям. Выделить ключевые факторы, контролирующие численность зоопланктона губы Белой в условиях многофакторного разноуровневого загрязнения, достаточно сложно.
Для понимания механизмов пищевых взаимоотношений были исследованы особенности сезонной динамики биомассы фито- и зоопланктона в период гидробиологического лета 2011-2012 гг. Следует отметить, что изменение показателей биомассы хорошо отражает сезонную динамику в развитии сообществ и их взаимосвязь (рис.3).
В составе фитопланктонного сообщества (2011-2012 гг.) было обнаружено 104 таксона водорослей: Bacillariophyta - 53, Chlorophyta - 24, Cyanophyta - 15, Chrysophyta - 4, Dinophyta - 3, Charophyta - 5. В течение всего вегетационного периода в общей биомассе фитопланктона доминировали диатомовые водоросли.
Массовыми представителями (до 80% численности) фитопланктона являлись 4 вида диатомовых водорослей, максимальное развитие которых, как правило, приходится на июнь.
1. Aulacoseira islandica var. helvetica O. Müll. Холодноводный, планктонный. Нейтрофил по отношению к pH, ß-мезосапроб (2.0), арктоальпийский. Обитает в водоемах от олиготрофных до эвтрофных.
2. Diatoma tenue Ag. var. tenue. Планктонно-бентосный. Индифферент по отношению к pH, бета-альфамезосапроб (2.5), космополит, населяет эвтрофные водоемы.
3. Asterionella formosa Hass. var. formosa. Планктонный. Алкалифил по отношению к pH, олигосапроб (1.0), космополит, населяет мезотрофные водоемы.
4. Fragilaria crotonensis Kitt. var. crotonensis. Планктонный. Галофил. Алкалифил по отношению к pH, альфа-бетамезосапроб (2.7), космополит, населяет мезотрофные водоемы.
Экологические характеристики массовых видов хорошо отражают состояние экосистемы губы Белая: присутствие алькалифилов, галофилов и водорослей, населяющих воды с мезотрофным трофическим статусом в составе массовых видов, свидетельствует о развитии процессов эвтрофирования и об увеличении общей минерализации.
Таблица 5
Количественные показатели численности N, биомассы B зоопланктона и индекса видового разнообразия Шеннона по численности H(N) оз.Имандра в многолетнем ряду наблюдений (условно фоновый район -гидробиологическое лето 1996, 1998, 2003, 2006 гг.; губа Белая -гидробиологическое лето 1996, 1998, 2003, 2006, 2011, 2012 гг.)
Показатели зоопланктонного сообщества M±m min-max Std. dev.
Лобщ (тыс. экз/м3) Условно фоновый район
27.7 ± 24.5 7.8 - 113.9 49.1
Вобщ (г/м ) 0.3 ± 0.1 0.1 - 0.7 0.2
Н(Л) (бит/экз) 2.7 ± 0.3 1.7 - 2.9 Губа Белая 0.5
Лобщ (тыс. экз/м3) 401.5 ± 140.1 14.5 - 1064.5 190.1
Вобщ (г/м ) 2.2 ± 0.9 0.2 - 7.1 1.6
Н(Л) (бит/экз) 2.1 ± 0.2 1.1 - 2.9 0.6
ПРИМЕЧАНИЕ: В числителе указаны среднее значение и стандартная ошибка (М±т),
в знаменателе - предельные значения.
Единично отмечены некоторые виды диатомей, являющихся типичными обитателями бентоса и перифитона (Rhopalodia gibba (Ehrb.) Müll., Surirella sp.), что, очевидно, связано с выносом этих организмов в водную толщу течением р. Белая, впадающей в губу. Вклад представителей других отделов водорослей в общую биомассу фитопланктона невелик, наиболее характерными представителями зеленых водорослей являются колониальные виды Eudorina elegans Ehrb., Mucidosphaerium pulchellum (Wood) Bock, Prosch. & Krienitz, Pandorina morum (Müll.) Bory de Saint-Vincent, Pseudosphaerocystis lacustris
(Lemm.) Nováková; сине-зеленых - представители рода Anabaena: A. contorta Bachm., A. planctonica Brnnnthaler, A. subcylindrica Borge, A. flosaquae West. Золотистые - Dinobryon bavaricum Imhof, D. divergens Imhof, Mallomonas lychenensis Conrad и перидиниевые - Ceratium hirundinella (Müll.) Dujardin, Peridinium umbonatum var. goslaviense (Wolszynska) Popovsky & Pfeister и P. willei Huitfeldt-Kaas здесь встречаются редко. Следует отметить, что видовой состав исследуемого района претерпел значительные изменения по сравнению с исследованиями прошлых лет. По результатам изучения фитопланктона озера Имандра, в период 1993-1994 гг. в составе водорослевого сообщества губы Белой доминировали представители видов Limnothrix planctonica, Phormidium tenue, Cryptomonas sp., Aulacoseira islandica, Stephanodiscus rotula, Eudorina elegans, Pandorina morum (Шаров, 2004). Список видов, обнаруженных в период гидробиологического лета 2012 г. в акватории губы Белой, представлен в табл.6. Видовой состав фитопланктона условно фонового района представлен в статье настоящего сборника, посвященной сообществам водорослей Бабинской Имандры.
Рис.3. Динамика показателей биомассы фито- и зоопланктона в период исследований (июнь - октябрь 2011 г.)
Таблица 6
Видовой состав фитопланктона губы Белой оз.Имандра в период гидробиологического лета 2011-2012 гг.
Таксон S Sap pH N, млн кл/м3
1 2 3 4 5
Cyanoprokaryota 534.6 (21.2-1663.6)
Achroonemaproteiforme Skuja _ _ _ 136 (21-288)
Anabaena catenula Kütz. ex Born. et Flah. - ß-o _ 1 (0.4-1.4)
1 2 3 4 5
Anabaena contorta Bachm. - - - 18.5 (1.1-35.8)
Anabaenaflosaquae West 2.0 ß - 35 (3.7-72.7)
Anabaena subcylindrica Borg. - - - 40.2 (0.03-119.3)
Coelosphaerium kuetzingianum Näg. 1.6 ß-o - 22.9
Dolichospermum lemmermannii (Ricter) Wack., 2.1 ß - 9.8
Hoff. & Kom.
Dolichospermum planctonicum (Brunnth.) Wack., 1.6 ß- - 57 (8.3-174.5)
Hoff. & Kom
Komvophoron constrictum (Szafer) Anagn. & Kom. 2.5 ß-a - 4.4 (2-6.7)
Microcystis sp. - - - 27.3
Microcystis viridis (A.Braun) Lemm. 1.8 o-a - 89.7 (1.8-177.7)
Phormidium incrustatum (Näg.) Gom ex Gom 0.1 x alf +
Planktothrix agardhii (Gom.) Anagn. & Kom. 1.6 ß-o - 614.9 (249.8-981.4)
Pseudanabaena limnetica (Lemm.) Kom. 1.6 ß-o - 212
Trichormus variabilis (Kütz. ex Born. & Flah.) - - - 8.3 (0.01-16.6)
Kom. & Anagn.
Badllariophyta 530.3 (58.2-1357.5)
Achnanthes sp. — - - 0.6 (0.5-0.7)
Asterionella formosa Hass. 1.0 o alf 38.6 (1.4-268.5)
Aulacoseira alpigena (Grun.) Kram. — o ind 1.4
Aulacoseira islandica (Müll.) Sim. 0.6 o-x neu 178 (0.6-784.4)
Aulacoseira italica (Ehrnb.) Sim. 1.9 o-a neu 124.6
Cyclotella comensis Grun. 1.5 o-ß ind 57.4 (2.3-139.8)
Cyclotella kützingiana Thwaites 2.1 ß ind 1.7 (0.4-3.6)
Cyclotella melosiroides (Kirch.) Lemm. - - - 0.4
Cyclotella meneghiniana Kütz. 1.8 o-a alf +
Cymatopleura solea var. solea (Bréb.) W. Sm 1.0 o ind +
Diatoma moniliformis Kützing - ß-a - 0.3
Diatoma tenuis Agardh 1.5 o-a ind 24.8 (0.1-77.0)
Diploneis sp. - - - +
Encyonema minutum (Hilse) D.G.Mann 1.3 x-o ind 0.2
Epithemia argus (Ehrb.) Kütz. 1.8 o ind +
Eunotia zasuminensis (Cab.) Korner - - - +
Fragilaria capucina Desm. 1.0 o neu 24.5 (0.3-134.6)
Fragilaria capucina var. vaucheriae (Kütz.) 1.5 o-ß alf +
Lange-Bert.
Fragilaria crotonensis Kitt. 2.7 a-ß alf 30.1 (0.1-117.8)
Fragilaria gracilis 0str. - - neu 0.7
Fragilariforma virescens (Ralfs) 1.3 o neu 2.73
Williams & Round
Fragilariforma neoproducta (Lange-Bert.) 1.0 o - +
Williams & Round
Gomphonema angustum Ag. 1.4 o-ß ind +
Gomphonema acuminatum Ehrb. 0.9 x-ß alf +
Hannaea arcus (Ehrenberg) Patr. 1.5 o-ß alf 3.5 (0.2-6.8)
1 2 3 4 5
Melosira lineata (Dillwyn) Agardh - - alf 172.5 (0.7-515.8)
Melosira varians Agardh 2.7 а-ß alf 7.3
Navicula sp. — — — 0.7 (0.1-1.2)
Navicula cryptotenella Lange-Bert. 1.4 o-ß ind 0.4 (0.1-0.7)
Navicula oblonga Kütz. 2.0 ß alf +
Navicula pusilla W. Sm. 1.5 o-ß ind +
Navicula radiosa Kütz. 1.1 o ind +
Navicula rostellata Kütz. 1.7 ß-o alf +
Nitzschia acicularis (Kütz.) W.Smith 1.5 o-ß alf 0.7
Nitzschia frustulum var. perminuta Grun. 2.0 ß alf +
Nitzschia paleacea (Grun. in Cleve et Grun.) 2.2 ß alf 0.1
Grun. in Van Heurck Rhizosolenia eriensis H.L.Smith acf 5.0 (0.1-9.8)
Rhizosolenia longiseta Zach. 0.4 x-o acf 4.5 (3.2-5.8)
Rhopalodia gibba (Ehrb.) Müll. 0.4 x-o alb 0.1
Rhopalodia gibberula (Ehrb.) Müll — — ind 0.7
Stephanodiscus alpinus Hust. — — — 2.9
Stephanodiscus minutus Pant. — — — 5.7
Stephanodiscus hantzschii Grun. 2.7 а-ß alf 4.4 (2.0-6.8)
Stephanodiscus sp. — — — 0.2
Surirella biseriata Bréb. 1.5 o-ß alf 0.5
Surirella elegans Ehrb. 1.2 o alb 0.2
Synedra ulna (Nitzsch) Ehrb 1.9 ß-o alf 4.8 (0.1-12.8)
Tabellaria fenestrata (Lyngbye) Kütz. 0.2 x neu 5.6 (0.03-16.4)
Tabellaria flocculosa (Roth) Kütz. 1.9 o-а acf 20.0 (16.1-23.9)
Planothidium minutissimum (Krasske) Lange-Bert. 2.2 ß ind 0.2
Planothidium frequentissimum (Lange-Bert.) 1.0 o alf +
Lange-Bert. Staurosira venter (Ehrb.) Kobayasi 2.0 ß alf 0.3
Chlorophyta Actinastrum hantzschii Lagerh 2.3 ß 165.6 (1.7-576.0) 1.4
Acutodesmus acuminatus (Lagerh.) Tsar. 2.2 ß ind 3.2 (0.03-6.7)
Chlamydomonas sp. — — — 18.8
Coenocystis subcylindrica Korsh. — — — 1 (0.2-1.8)
Eudorina elegans Ehrb. 2.2 ß — 7.9 (0.1-27.6)
Golenkinia radiata Chod. 1.9 o-а — 0.3 (0.2-0.5)
Hindakia tetrachotoma (Printz) C.Bock, 2.5 ß-а — 17
Proschk & Krienitz Kirchneriella contorta (Schm.) Bohl. 1.8 o-а 0.4
Kirchneriella lunaris (Kirch.).Möb. 2.0 ß — 1.4
Micractinium pusillum Fres. 2.5 ß-а — 52 (1.9-161.3)
Monoraphidium contortum (Thuret) Kom.-Legn. 2.2 ß — 0.7 (0.5-0.9)
Mucidosphaerium pulchellum (Wood) Bock, 2.3 ß ind 15.9 (0.3-53.8)
Prosch. & Krienitz Pandorina morum (Müll.) Bory 2.1 ß 14.9 (0.1-55.2)
Paulschulzia pseudovolvox (Schultz) Skuja 1.2 o — 6.4 (2.3-13.5)
Paulschulzia tenera (Korsh.) Lund — — — 3.0 (1.2-6.4)
1 2 3 4 5
Pediastrum duplex Meyen 1.8 o-a ind 0.8 (0.2-1.4)
Planctonema lauterbornii Schm. 1.8 o-a - 1.6 (0.5-2.2)
Planktosphaeria gelatinosa Smith 1.6 ß-o - 3.8
Pseudopediastrum boryanum (Turp.) Hegew. 1.9 o-a ind 6.2 (1.4-11.5)
Pseudosphaerocystis lacustris (Lemm.) Nováková - - - 35.5 (0.4-98.6)
Scenedesmus quadricauda (Turp.) Bréb. 2.1 ß ind 3.1 (0.1-6.4)
Sphaerocystisplanctonica (Korsh.) Bourr. - - - 3.0 (0.1-8.5)
Tetrastrum komarekii Hind. - - - 1.1 (0.8-1.4)
Ulothrix zonata (Weber & Mohr) Kütz. 1.8 o-a ind 2.7 (1.7-3.7)
Chrysophyta 15.6 (0.5-51.8)
Dinobryon bavaricum Imhof 1.1 o - 3.7
Dinobryon divergens Imhof 1.8 o-a ind 3.5 (0.2-6.8)
Mallomonas crassisquama (Asmund) Fott - - - 13.5 (0.5-26.6)
Mallomonas lychenensis Conrad - - - 1.2 (0.3-2.9)
Charophyta 2.5 (1.4-3.7)
Closterium gracile Bréb. ex Ralfs 0.7 o-x acf 1.2 (0.4-3.7)
Staurastrum arachne Ralfs ex Ralfs - - - 0.1
Staurodesmus incus (Hass. ex Ralfs) Teil. - - - 0.8
Cosmarium botrytis Ralfs 2.3 ß ind +
Cosmarium laeve Rabenh. 1.8 o-a ind +
Dinophyta Ceratium hirundinella (Müll.) Dujard. Peridinium umbonatum var. goslaviense (Wolszynska) J.Popovsky & L.Pfeister Peridinium willei Huitf.-Kaas 1.2 1.1 1.5 o o o-ß - 1.1 (0.7-1.7) 1 0.7 (0.5-0.9) 0.5
ПРИМЕЧАНИЯ: S - сапробное значение организма-сапробионта; Sap - степень сапробности (х - ксеносапробная, x-o - ксено-олигосапробная, x-o - олиго-ксеносапробная, о - олигосапробная, o-ß - олиго-бетамезосапробная, ß-o - бета-олигосапробная, о-а - олиго-альфамезосапробная, ß - бетамезосапробная, ß-a - бета-альфамезосапробная, a-ß - альфа-бетамезосапробная); pH - приуроченность организма к экологической группе по отношению к реакции среды (ind - индифферент, neu - нейтрофил, alf - алкалифил, alb - алкалибионт, acf - ацидофил); N - численность (перед скобками указано среднее значение, в скобках - диапазон; «+» - вид встречается единично).
Доминирование в видовом составе фитопланктона акватории губы Белой колониальных зеленых водорослей и крупноклеточных диатомей было описано также другими авторами (Моисеенко и др., 2009). Следует отметить, что увеличение доли центрических диатомовых водорослей является одним из признаков эвтрофикации водоема (Трифонова, 1990). Согласно литературным данным, в период максимального загрязнения данной акватории озера из фитопланктона исчезли десмидиевые водоросли, которые наряду с диатомовыми являлись характерными представителями фитопланктона озера Имандра в доиндустриальный период (Воронихин, 1935), и сократилась доля диатомей рода Tabellaria. Однако после снижения антропогенной нагрузки
представители данного таксона вновь обнаруживаются в пробах (Moiseenko et al., 2009). В первой половине лета и осенью 2012 г. в акватории губы Белой было отмечено в незначительных количествах присутствие видов водорослей T. fenestrata (Lyngb.) Kütz. и T. flocculosa (Roth) Kütz. Представители порядка Desmidiales обнаружены единично (Closterium gracile Bréb. ex Ralfs, Staurodesmus incus (Hass. ex Ralfs) Teil., Staurastrum arachne Ralfs ex Ralfs) в пробах, отобранных в сентябре. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что видовой состав фитопланктонного сообщества губы Белой, несмотря на поступление большого количества биогенных элементов и развитие процессов эвтрофикации, сохраняет определенные черты, характерные для арктических олиготрофных водоемов (доминирование диатомей, присутствие в планктоне золотистых и десмидиевых), хотя отмечаются периоды увеличения доли типичных представителей эвтрофных водоемов (зеленых и сине-зеленых водорослей).
Концентрация хлорофилла «а» в исследуемый период находилась в диапазоне 4.9-18.2 мг/м3 (среднесезонное значение 9 мг/м3), что, согласно классификации озер по уровню трофности С.П.Китаева (1984), соответствует переходному от повышенного а-эвтрофного к умеренному а-мезотрофному типу.
Динамика биомассы популяций и сообществ организмов определяется особенностями их структуры, жизненных циклов отдельных видов, спецификой их реагирования на изменения внешних условий и биотических связей в сообществах (Алимов, 1990). Сезонные изменения, особенно в озерах умеренных широт, относятся к числу наиболее изученных аспектов экологии фитопланктона (Саут, Уиттик, 1990). Тем не менее, до сих пор нет единого мнения относительно причин сукцессии видов в сообществе фитопланктона (Михеева, 1983). Динамика фитопланктона губы Белой во многом определяется развитием процессов эвтрофикации. Сезонные сукцессии водорослевого сообщества проявляются в следующем. Вегетация начинается в июне после вскрытия водоема ото льда, когда в толще воды интенсивно развиваются холодноводные крупноклеточные колониальные диатомовые водоросли Aulacoseira islandica (Müll.) Simons., составляющие основу биомассы фитопланктона (в отдельные периоды до 100% общей биомассы) и формирующие первый, наиболее выраженный сезонный максимум. Важную роль в экологии этого вида играет вертикальная турбулентность среды, способствующая поддержанию их во взвешенном состоянии в фотической зоне и обогащению верхних слоев водной толщи биогенными элементами (Науменко, 2007). Поэтому к концу июля - началу августа, в связи со сменой продолжительности дня и температурного режима, осаждением диатомей в нижележащие слои воды, а также сокращением доступных элементов минерального питания интенсивное развитие диатомовых водорослей данного вида прекращается. Следует отметить, что в районах непосредственной близости источников загрязнения, к которым относится исследуемая акватория губы Белой, в 1950-1960-х гг. произошло резкое изменение многолетней сукцессии диатомовой флоры: исчезли стенобионтные виды Aulacoseira valida,
A. subarctica, Melosira scabrosa, виды рода Cyclotella, появились эврибионтные виды - Aulacoseira islandica и виды, предпочитающие более высокий уровень трофности среды - A. italica, A. ambiqua (по данным Л.Я.Каган, цит. по: Шаров, 2004).
В связи с крупными размерами клеток диатомовые не используются большинством массовых представителей растительноядного зоопланктона в качестве пищи, поэтому развитие зоопланктона происходит позже, когда в составе фитопланктона появляются другие группы водорослей - Chlorophyta, Charophyta, Cyanoprokaryota и др., характеризующиеся меньшими размерами клеток и отсутствием кремнеземного панциря. Как правило, развитие этих водорослей начинается вслед за первым максимумом биомассы фитопланктона, обусловленной развитием диатомей. Несмотря на высокую численность, мелкоклеточные группы водорослей характеризуются меньшей биомассой. В осенний период, когда поверхностные воды охлаждаются и исчезновение термоклина делает возможным их смешение с более глубокими, богатыми биогенами слоями воды, возможно второе диатомовое цветение (Саут, Уиттик, 1990). На рис.4а, б показано сезонное изменение количественных характеристик, а также вклад различных отделов водорослей в общую биомассу и численность фитопланктона губы Белой.
а
N (млн. кл./м3)
зоОо -|
15 июня 2 июля 25 июля 2 августа 10 сентября 25 сентября
□ N cyanophyta □ N bacillaryophyta □ N chlorophyta □ N chrysophyta б
15 июня 2 июля 25 июля 2 августа 10 сентября 25 сентября
□ B cyanophyta □ B bacillaryophyta □ B chlorophyta □ B chrysophyta
Рис.4. Динамика показателей численности (а) и биомассы (б) фитопланктона в июне — сентябре 2012 г. (величина биомассы является расчетной и
выражена исходя из индивидуальной численности и размеров клеток водорослей)
Биомасса зоопланктона закономерно возрастала с 0.2 г/м3 в середине июня до максимального значения (1.3 г/м3) в начале августа, затем плавно снижалась и к концу сентября составляла 0.8 г/м3. Биомасса фитопланктона также плавно возрастала с 3.0 г/м3 в середине июня до 7.0 г/м3 к концу июля, затем, в отличие от зоопланктона, резко снизилась к началу августа до 3.0 г/м3 и к концу сентября плавно снижалась до 1.0 г/м3, что также хорошо отражает сезонную динамику в развитии сообществ (рис.5).
15 июня пвввиг; cyanophyta i ж badílaryophyta 25 сентября
В chlorophyta i i R chrysophyta
В zoo
Рис.5. Динамика показателей биомассы фито- и зоопланктона в период
исследований (июнь - сентябрь 2012 г.)
Особенности распределения организмов планктона в поверхностных горизонтах губы Белой оз.Имандра (слои 0-2 м, 2-5 м)
Фитопланктон редко бывает распределен равномерно по водоему, различия наблюдаются как в вертикальном, так и в горизонтальном распределении, причем эти распределения меняются со временем (Саут, Уиттик, 1990). Вертикальное распределение отражает адаптацию сообщества фитопланктона к определенным условиям среды и определяется морфометрией водоема, динамикой водных масс и составом водорослей, который связан с трофическими условиями (Трифонова, 1990).
На рис. 6 представлено вертикальное распределение численности фитопланктона в разные периоды гидробиологического лета 2012 г. На графиках видно, что в начале вегетационного периода общая численность невелика и сформирована главным образом диатомовыми водорослями. К концу июля происходит выравнивание численности диатомей и других групп (в основном зеленых и сине-зеленых), причем поверхностный и более глубокий слои практически не отличаются по величине численности и соотношению таксономических групп, что говорит о достаточном перемешивании водных масс.
Рис. 6. Вертикальное распределение численности фитопланктона в губе Белой в
разные периоды гидробиологического лета 2012 г.
В начале августа доминирующее положение занимают сине-зеленые водоросли, причем максимум численности отмечается в слое 2-5 м. В первой декаде сентября вновь увеличивается доля диатомей, в составе фитопланктона в незначительных количествах появляются золотистые водоросли. Фитопланктонное сообщество губы Белой в конце сентября вновь представлено главным образом диатомовыми, с незначительной долей зеленых. Надо отметить, что численность фитопланктона в поверхностном слое, как правило, превышает таковую в более глубоких слоях, что может быть связано с выеданием водорослей организмами зоопланктона, биомасса которых в слое 2-5 м была выше (см. далее).
В ходе исследований удалось установить, что численность коловраток в слоях 0-2 м и 2-5 м является практически одинаковой (26.2±11.5, 25.7± 11.3 тыс. экз/м3 соответственно) (рис.7). «Тонкие» фильтраторы кладоцеры и «грубые» фильтраторы копеподы имели большую численность в слое 2-5 м (5.7±5.5 и 1.02±0.11 тыс. экз/м3 против 3.1±2.1 и 0.3±0.27 тыс. экз/м3 в горизонте 0-2 м соответственно) (табл.7, рис.7).
Анализ данных по биомассе выявил преобладание кладоцер (0.119±0.012 и 0.146±0.138 г/м3 соответственно) в обоих горизонтах, которые, несмотря на малую численность, являются крупными формами и обладают большой биомассой (В. оЫш1то$Ш8, Н. gibberum, Ь. кгп^И). Биомасса коловраток достоверно не отличалась и составляла соответственно 0.055±0.032 и 0.066±0.047 г/м3, биомасса копепод в слое 2-5 м приблизительно в 1.5 раза была выше, чем в слое 0-2 м (0.041±0.024 против 0.029±0.026 г/м3) (табл.7, рис.8). Следует отметить, что у всех трех групп зоопланктона биомасса в горизонте 2-5 м была выше, чем в вышележащем горизонте.
Таблица 7
Количественные показатели зоопланктона губы Белой оз.Имандра (июль - август 1993, 1994, 1996, 1998, 2001, 2003, 2006, 2011, 2012 гг.)
Группа зоопланктона М ± т тт-тах Стандартное отклонение, с
1 2 3
Численность, тыс. экз/м3
Яйайпа (0-2 м) 26.2 ± 11.5 43.1
0.4 - 163.3
Яйайпа (2-5 м) 25.7 ± 11.3 42.4
0.08 - 154.9
СШосега (0-2 м) 3.1 ± 2.1 3.03
0.9 - 5.2
СШосега (2-5 м) 5.7 ± 5.5 7.8
0.2 - 11.3
Copepoda (0-2 м) 0.3 ± 0.27 0.47
0.006 - 0.88
Copepoda (2-5 м) 1.02 ± 0.11 0.19
0.9 - i .25
1 2 3
Биомасса, г/м3
Rotatoria (0-2 м) 0.055 ± 0.032 0.001 - 0.445 0.12
Rotatoria (2-5 м) 0.066 ± 0.047 0.0007 - 0.663 0.17
Cladocera (0-2 м) 0.119 ± 0.012 0.107 - 0.13 0.016
Cladocera (2-5 м) 0.146 ± 0.138 0.008 - 0.284 0.195
Copepoda (0-2 м) 0.029 ± 0.026 0.002 - 0.083 0.046
Copepoda (2-5 м) 0.041 ± 0.024 0.008 - 0.09 0.043
ПРИМЕЧАНИЕ. M±m - среднее значение и стандартная ошибка, min-max - предельные значения.
Рис. 8. Биомасса зоопланктонного сообщества в горизонтах 0-2 и 2-5 м в период исследований (гидробиологическое лето 1996, 1998, 2001, 2003, 2006, 2011 и 2012 гг.)
Заключение
Таксономическая структура фито- и зоопланктонного сообществ является хорошим индикатором степени загрязнения водоема в целом или его отдельных участков. В фитопланктонном сообществе губы Белой в течение вегетационного периода доминируют крупноклеточные колониальные диатомовые водоросли A. islandica (Müll) Simons и A. formosa (Hass). Отмечается присутствие видов рода Tabellaría, которые в период максимального загрязнения исследуемого района не обнаруживались в пробах фитопланктона. Десмидиевые водоросли, характерные для оз.Имандра в доиндустриальный период, в настоящее время в губе Белой обнаруживаются единично и, возможно, являются заносными из рек Жемчужная и Белая, впадающих в губу. Возрастает роль зеленых и сине-зеленых водорослей. Золотистые водоросли, являющиеся характерными обитателями холодных чистых вод, обнаруживаются в очень малых количествах в конце вегетационного периода. Несмотря на существенное антропогенное влияние на экосистему губы Белой, в
целом флористический состав фитопланктона сохраняет определенные черты, характерные для арктических водоемов.
В зоопланктонном сообществе губы Белой структурные перестройки проявляются в снижении обилия типичных представителей фауны олиготрофных озер (L. kindtii, H. gibberum) или полном исчезновении наиболее чувствительных к загрязнению типичных обитателей северных водоемов - каланоид E. graciloides и H. appendiculata. Их замещают и постепенно формируют состав руководящего комплекса эврибионтные виды, с широкой экологической валентностью, простыми жизненными циклами и высокой скоростью размножения - коловратки (A. priodonta, K. cochlearis, Polyarthra sp., Synchaeta sp.), значительная доля которых относится к космополитам. Это свидетельствует о снижении биофильтрационной активности зоопланктона в данном районе озера.
В удаленном от источников загрязнения условно фоновом районе
оз.Имандра возрастает доля организмов-фильтраторов - наиболее ценных в кормовом отношении крупных ветвистоусых (B. obtusirostris, D. cristata, H. gibberum) и веслоногих (M. leuckarti, E. gracilis) ракообразных в величине общей численности и биомассы. Следует отметить обильное развитие чувствительных к загрязнению активных «грубых» фильтраторов каланоид (E. gracilis, H. appendiculata), играющих значительную роль в процессе самоочищения воды, что не было характерно для губы Белой.
Количественные показатели планктонных сообществ также проявляют определенную специфику в зависимости от степени техногенного загрязнения водоема. Общая численность и биомасса зоопланктона в условно фоновом районе составляли соответственно 27.7 ± 24.5 тыс. экз/м3 и 0.3 ± 0.1 г/м3 против 401.5 ± 140.1 тыс. экз/м3 и 2.2 ± 0.9 г/м3 в губе Белой. Обильное развитие фито- и зоопланктона в губе Белой связано с процессом эвтрофирования, которое выступает здесь «ведущим» фактором и обусловлено достаточно высокими концентрациями в воде биогенных элементов (N и P) и органических веществ при сопутствующем техногенном загрязнении неорганической взвесью.
Изменение показателей биомассы фито- и зоопланктона хорошо отражает сезонную динамику в развитии сообществ. Сезонная динамика фитопланктона губы Белой также во многом определяется развитием процессов эвтрофикации. Общая биомасса и численность фитопланктона в исследуемом районе в течение вегетационного периода 2012 г. варьировали в диапазоне 2.3-7 г/м3 и 137-2566 млн кл/м3 соответственно, причем максимальная биомасса отмечалась в конце июля, а максимальная численность - в начале августа, когда происходило развитие зеленых и сине-зеленых водорослей, обладающих мелкими размерами клеток. Массовое развитие крупноклеточных колониальных диатомей (A. islandica) в начале гидробиологического лета сопровождается низкими количественными характеристиками зоопланктона, который не может использовать эти водоросли в качестве пищи. Увеличение биомассы зоопланктона происходит с началом развития мелкоклеточных водорослей, преимущественно зеленых, во второй половине июля - начале августа.
Анализ особенностей распределения организмов зоопланктона губы Белой по численности и биомассе в горизонтах 0-2 м и 2-5 м в многолетнем ряду исследований выявил, что наиболее продуктивным в кормовом отношении является слой 2-5 м, где отмечена наибольшая концентрация представителей всех трех групп зоопланктона.
Установлено, что из наиболее информативных показателей,
прореагировавших на техногенное воздействие, можно выделить следующие: процентное соотношение основных таксономических групп Rotatoria, Cladocera и Copepoda в общей численности и биомассе; информационный индекс видового (таксономического) разнообразия Шеннона (Нбит) по численности за вегетационный период; общая численность и биомасса зоопланктона; отношение биомассы Cladocera к биомассе Rotatoria (5Crus/BRot), численности Cladocera к численности Copepoda (Nclad/Ncop), биомассы хищных форм зоопланктона к биомассе фильтраторов (В3/В2); средняя индивидуальная масса зоопланктона для сообщества в целом (w=B/N) за вегетационный период.
Согласно шкале трофности С.П.Китаева (1984), в современный период исследований трофический статус губы Белой по количественным показателям зоопланктона характеризуется как переходный от повышенного а-эвтрофного к умеренному а-мезотрофному типу. Это подтверждается содержанием хлорофилла «а», колеблющемся в течение лета в пределах 4.9-18.2 мг/м3 (среднесезонное значение 9 мг/м3).
В настоящее время развитие экосистемы губы Белой обусловлено мощным притоком биогенных элементов, что стимулирует развитие водорослей и способствует интенсификации продукционных процессов. Наличие течения и постоянный водообмен, наряду с массовым развитием водорослей, способствует активному самоочищению вод. Снижение интенсивности антропогенного эвтрофирования в результате сокращения объемов апатитового производства привело к некоторому улучшению экологической ситуации и стабилизации основных структурно-функциональных показателей планктона за последние 10 лет. В то же время ярко выраженные процессы эвтрофикации представляют потенциальную опасность для дальнейшего развития экосистемы. Изменение объемов притока биогенов, интенсификация токсической нагрузки, а также локальные флуктуации региональной климатической системы могут дестабилизировать существующее хрупкое равновесие, что повлечет за собой катастрофические последствия как для самой губы Белой, так и для оз.Имандра в целом.
Авторы выражают благодарность за практическую помощь при подготовке статьи к.г.н. Л.П.Кудрявцевой, инженеру С.Н.Макогонюку, инженеру С.В.Постновой.
Литература
Абакумов А.И. Влияние условия среды на распределение фитопланктона в водоеме / А.И.Абакумов, Ю.Г.Израэльский // Математическая биология и биоинформатика. - 2012. - Т.7, N° 1. - С.274-283.
Алимов А.Ф. Основные положения теории функционирования водных экосистем / А.Ф.Алимов // Гидробиологический журнал. - 1990. - Т. 26, N 6. - С.3-12.
Андроникова И.Н. Использование структурно-функциональных показателей зоопланктона в системе мониторинга / И.Н.Андроникова // Гидробиологические исследования морских и пресных вод. - Л.: Наука, 1988. - С.47-53.
Андроникова И.Н. Классификация озер по уровню биологической продуктивности // Теоретические вопросы классификации озёр / И.Н.Андроникова. - СПб.: Наука, 1993. - С.51-72.
Андроникова И.Н. Структурно-функциональная организация
зоопланктона озерных экосистем разных трофических типов / И.Н.Андроникова. -СПб., 1996. - С.189.
Балушкина Е.В. Зависимость между длиной и массой тела планктонных ракообразных / Е.В.Балушкина, Г.Г.Винберг // Экспериментальные и полевые исследования биологических основ продуктивности озер. - Л., 1979. - С.58-72.
Баранов И.В. Лимнологические типы озер СССР / И.В.Баранов. -Л., 1961. - С.276.
Баринова С.С. Атлас водорослей-индикаторов сапробности (российский Дальний Восток) / С.С.Баринова, Л.А.Медведева. - Владивосток: Дальнаука, 1996. - 364 с.
Баринова С.С. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды / С.С.Баринова, Л.А.Медведева, О.В.Анисимова. - Тель-Авив: PiliesStudio, 2006. - 498 с.
Биоресурсы Онежского озера. - Петрозаводск: Изд-во Карельского научного центра РАН, 2008. - С.54-67.
Большие озера Кольского полуострова. - Л.: Наука, Ленингр. отд., 1976. -
С.349.
Вехов Н.В. Особенности биологии низших ракообразных при длительном загрязнении тундровых водоемов / Н.В.Вехов. - Киев, 1986. - С.15.
Воронихин Н.Н. Водоросли и их группировки в озерах Имандра и Нотозеро (Кольский п-ов) / Н.Н.Воронихин // Труды БИН АН СССР. Серия II. -Л., 1935. - Вып. 2.
Горбунова А.В. Влияние повышенной мутности воды на токсикорезистентность дафний / А.В.Горбунова // Тезисы докладов II Всесоюз. конф. по рыбохозяйственной токсикологии. - СПб., 1991. - Т. 1. - С.121-122.
Гусева К.А. К методике учета фитопланктона / К.А.Гусева // Труды Института биологии водохранилищ. - Л., 1959. - Т.2. - С.44-51.
Гутельмахер Б.Л. Метаболизм планктона как единого целого. Трофометаболические взаимодействия зоо- и фитопланктона / Б.Л.Гутельмахер.
- Л., 1986. - С.155.
Деньгина Р.С. Экосистема озера Имандра под влиянием техногенного загрязнения / Р.С.Деньгина. - Апатиты: КФАН СССР, 1980. - С.78.
Дубровина Л.В. К вопросу о влиянии биотических и абиотических факторов среды на токсичность тяжелых металлов / Л.В.Дубровина [и др.] // Тезисы докладов II Всесоюз. конф. по рыбохозяйственной токсикологии. - СПб., 1991. - Т. 1. - С.168-170.
Евдокимова Г.А. Изменение интенсивности микробиологических процессов в озере Имандра в связи с его загрязнением / Г.А.Евдокимова // Природа и хозяйство Севера. - 1988. - Вып. 16. - С.59.
Калинкина Н.М. Эволюционная обусловленность реакции гидробионтов на изменение ионного состава воды (на примере пресноводного зоопланктона) /
Н.М.Калинкина, Т.П.Куликова // Известия РАН. Серия биологическая. - 2009. -№ 2. - С.243-248.
Калинкина Н.М. Экологические особенности различных видов пресноводного зоопланктона и их толерантность к антропогенному воздействию / Н.М.Калинкина, Т.П.Куликова // Структурно-функциональные особенности
биосистем Севера (особи, популяции, сообщества): материалы конф.
(Петрозаводск, 26-30 сентября 2005 г.). Ч. 1. - Петрозаводск. 2005. - С.159-162.
Кашулин Н.А. Антропогенные изменения водных систем Хибинского горного массива (Мурманская область) / Н.А.Кашулин [и др.]. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2008. - Т. 2. - 282 с.
Кашулин Н.А. Антропогенные изменения лотических экосистем Мурманской области: в 2 ч. Ч. 1. Ковдорский район / Н.А.Кашулин [и др.]. -Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2005. - 234 с.
Кашулин Н.А. Некоторые аспекты современного состояния пресноводных ресурсов Мурманской области / Н.А.Кашулин [и др.] // Вестник МГТУ. - 2013. - Т. 16, № 1. - С.98-107.
Кашулин Н.А. Современные тенденции изменений пресноводных экосистем Евро-Арктического региона / Н.А.Кашулин [и др.] // Труды КНЦ РАН. Серия «Прикладная экология Севера». - Апатиты, 2012. - Вып. 1. - С.6-53.
Китаев С.П. Экологические основы биопродуктивности озер разных природных зон / С.П.Китаев. - М., 1984. - 207 с.
Корнева Л.Г. Опыт использования морфофункциональной классификации пресноводных водорослей для оценки динамики и
пространственногораспределения ассоциаций фитопланктона Рыбинского водохранилища / Л.Г.Корнева В.В.Соловьева // Ярославский педагогический вестник. Серия «Естественные науки». - 2012. - Т. III, № 3. - С.110-114.
Корнева Л.Г. Сукцессия фитопланктона // Экология фитопланктона Рыбинского водохранилища / Л.Г.Корнева; Ин-т экологии Волжского бассейна РАН.
- Тольятти, 1999. - С.89-114.
Корнева Л.Г. Фитопланктон / Л.Г.Корнева // Экологические проблемы Верхней Волги. Ярославль: Изд-во Ярослав. гос. техн. ун-та, 2001. - С.37-40.
Кузьмин Г.В. Таблицы для вычисления биомассы водорослей /
Г.В.Кузьмин. - Магадан, 1984. - 48 с.
Куликова Т.П. Сезонные изменения влияния сточных вод целлюлознобумажного комбината на зоопланктон Северного Выгозера (водохранилища) / Т.П.Куликова // Влияние отдельных компонентов сточных вод анилинокрасочной промышленности на гидробионтов. - Л., 1976. - С. 118-126.
Кухарев В.И. Комплексная оценка эколого-техногенной нагрузки
(Костомукшский ГОК) на водные системы (р.Кенти) / В.И.Кухарев // Инженерная экология. - М., 1998. - № 6. - С.33-41.
Макрушин А.В. Биологический анализ качества вод / А.В.Макрушин. -Л., 1974. - 60 с.
Михеева Т.М. Сукцессия видов в фитопланктоне: определяющие
факторы / Т.М.Михеева; БГУ им. В.И. Ленина. - Минск, 1983. - 72 с.
Моисеенко Т.И. Антропогенная трансформация Арктической экосистемы озера Имандра: тенденции к восстановлению после длительного периода загрязнения / Т.И.Моисеенко [и др.] // Водные ресурсы. - 2009. - Т. 36, № 3. - С.312-325.
Моисеенко Т.И. Антропогенные модификации экосистемы озера Имандра / Т.И.Моисеенко [и др.]; под ред. Т.И.Моисеенко. - М.: Наука. - 2002. - 487 с.
Моисеенко Т.И. Антропогенные преобразования водных экосистем Кольского Севера / Т.И.Моисеенко, В.А.Яковлев. - Л., 1990. - С.221.
Моисеенко Т.И. Теоретические основы нормирования антропогенных нагрузок на водоемы Субарктики / Т.И.Моисеенко. - Апатиты, 1997. - С.261.
Науменко М.А. Эвтрофирование озер и водохранилищ: учеб. пособие / М.А.Науменко. - СПб.: Изд-во РГГМУ, 2007. - 100 с.
Ривьер И.К. Влияние стоков г. Череповца на зоопланктон Шекснинского плеса / И.К.Ривьер // Влияние стоков Череповецкого промышленного узла на экологическое состояние Рыбинского водохранилища. - Рыбинск, 1990. - С.42-58.
Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. - СПб.: Наука, 1992. - С.318.
Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений / под ред. В.А.Абакумова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983. -239 с.
Саут Р. Основы альгологии / Р.Саут, А.Уиттик; пер. с англ. к.б.н. К.Л.Тарасова. - М.: Мир, 1990.
Сергеева В.А. Влияние системы технического водоснабжения Трипольской ГРЭС на зоопланктон водоисточника / В.А.Сергеева. - Киев, 1988. - С.12.
Сладечек В. Общая биологическая схема качества воды. Санитарная и техническая гидробиология / В.Сладечек. - М.: Наука, 1967. - С.26-31.
Смельская М.В. Индикаторная роль зоопланктона в оценке экологического состояния озера Галичского / М.В.Смельская. - СПб. - 1994. - С.1-2.
Сушеня Л.М. Количественные закономерности питания ракообразных / Л.М.Сушеня. - Минск, 1975. - С.208.
Сярки М.Т. Зоопланктон Кондопожской губы Онежского озера в условиях антропогенного воздействия / М.Т.Сярки // Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоемов Европейского Севера: тезисы докладов междунар. конф. - Петрозаводск, 1995. - С.113-114.
Телеш И.В. Роль планктонных ракообразных в водных экосистемах разного типа (на примере Ладожского озера, р.Невы и Невской губы) / И.В.Телеш // Материалы VII съезда гидробиол. о-ва РАН. - Казань, 1996. - Т. 2. - С.90-92.
Трифонова И.С. Экология и сукцессия озерного фитопланктона / И.С.Трифонова. - Л.: Наука, 1990. - 182 с.
Шаров А.Н. Структура фитопланктона водоемов Крайнего Севера в условиях техногенного загрязнения: автореферат дис. ... канд. биол. наук / А.Н.Шаров. - СПб., 2000. - 23 с.
Шаров А.Н. Фитопланктон водоемов Кольского полуострова / А.Н.Шаров. - Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2004. - 113 с.
Яковлев В.А. Оценка многолетних изменений в развитии и структуре зоопланктона и зообентоса крупного субарктического водоема (на примере
оз.Имандра) / В.А.Яковлев // Проблемы химического и биологического мониторинга экологического состояния водных объектов Кольского Севера. -Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1995. - С.89.
Яковлев В.А. Реакция зоопланктона и зообентоса на изменение качества воды субарктического водоема (на примере озера Имандра) / В.А.Яковлев // Водные ресурсы. - 1998. - Т. 25, № 6. - С.715.
Яценко-Степанова Т.Н. Структурно-функциональная характеристика водорослевого сообщества и ее использование в оценке трофности водоемов озерного типа: автореферат дис. ... докт. биол. наук / Т.Н.Яценко-Степанова. -Оренбург, 2011.
Barinova S. Algal diversity dynamics, ecological assessment, and monitoring in the river ecosystems of the eastern Mediterranean // Nova Science Publishers. -New York, 2011. - 363 p.
Barinova S.S. Microscopic algae in monitoring of the Yarqon River (Central Israel) / S.S.Barinova, M.Tavassi, E.Nevo // LAP Lambert Academic Publishing. -Saarbrücken, 2010. - 187 p.
Brezonik P.L. Planktonic communities in Florida softwater lakes of varying pH / P.L.Brezonik, T.L.Crisman, R.L.Schultz // Can. J. Fish. Aquat. Sci. - 1984. - Vol. 41. -P.46-56.
Determination of photosynthetic pigments in sea-water // Rep. of SCOP-UNESCO Working Group 17; UNESCO. - Paris. - 1966. - P.9-18.
Gliwicz Z.M. Studies on the feeding of pelagic zooplankton in lakes with varying trophy / Z.M.Gliwicz // Ekol. pol. - 1969. - Vol. 17, № 36. - P.663-708.
Jeffrey W. New spectrophotometric equations for determining chlorophylls A,B,C and O2 in higher plants, algae and natural phytoplankton / W.Jeffrey, G.Humphrey // Biochem. Physiol. - 1975. - Vol. 167. - P.191-194.
Lorenzen C.J. Determination of chlorophyll and phaeopigments: spectrophotometry equations / C.J.Lorenzen // Limnol. Oceanogr. - 1967. - № 12. - P. 343-346.
Malley D.F. Ecological effects of acid precipitation on zooplankton /
D.F.Malley, D.L.Findlay, P.S.Chang // Acid precipitation: effects on ecological systems. Ann Arbor Publishers, Ann Arbor. - 1982. - P.297-327.
Moiseenko T.I. Long-term modification of Arctic lake ecosystems: Reference condition, degradation under toxic impacts and recovery (case study Imandra Lakes, Russia) / T.I.Moiseenko [et al.] // Limnologica 39. - 2009. - P.1-13.
Pantle R. Die biologische Überwachung der Gewässer und die Darstellung der Ergebnisse / R.Pantle, H.Buck // Gas - und Wasserfach. - 1955. - 604 pp.
Ruttner-Kolisko A. Suggestion for biomass calculation of planktonic rotifers / A.Ruttner-Kolisko // Arch. Hydrobiol. Ergebn. Limnol. - 1977. - Bd. 8. - P.71-78.
Tikkanen T. Kasviplanktonopas / T.Tikkanen // Forssan kiijapaino Oy. -Forssa, 1986. - 278 p.
УДК 574.5 (52) (58)
Д.Б.Денисов, Н.А.Кашулин
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДОРОСЛЕВЫХ СООБЩЕСТВ ПЛАНКТОНА В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ КОЛЬСКОЙ АЭС (оз. ИМАНДРА)
Аннотация
Исследован видовой состав и структура сообществ фитопланктона в зоне влияния подогретых вод Кольской АЭС и на прилегающих участках акватории оз.Имандра. Проанализирована сезонная динамика, пространственное и вертикальное распределение, концентрация хлорофиллов. Показано, что воздействие подогретых вод ограничено губой, куда открывается сбросной канал; существенного влияния на экосистему Бабинской Имандры не выявлено. Более длительный вегетационный сезон и отсутствие ледового покрова позволяет водорослями планктона утилизировать большую часть биогенных элементов, поступающих в озеро в ходе весеннего снеготаяния. Постоянное перемешивание вод и их обновление, наряду с более интенсивными биохимическими и физиологическими процессами в клетках фитопланктона, способствует активному самоочищению экосистемы губы Молочной, несмотря на дополнительный приток биогенных элементов в ходе эксплуатации форелевого хозяйства.
