CC BY
14
УДК 574.583:581.526.325.2
Т. В. Дрозденко1, И. В. Тимофеев2
Псковский государственный университет, г. Псков, Россия 'E-mail: [email protected] 2E-mail: [email protected]
РАЗВИТИЕ ФИТОПЛАНКТОНА И КАЧЕСТВО ВОДЫ УСТЬЯ РЕКИ МИРОЖКИ В ВЕСЕННЕ-ЛЕТНИЙ ПЕРИОД 2022 ГОДА
В статье рассмотрен качественный и количественный состав фитопланктона устья реки Мирожки в весенне-летний сезон 2022 г. В мае было идентифицировано 79 видовых таксонов фитопланктона рангом ниже рода из 8 отделов: Bacillariophyta, Chlorophyta, Cyanobacteria, Ochrophyta, Euglenozoa Miozoa, Di-nophyta, Charophyta и Cryptophyta. Альгофлора характеризовалась как диатомово-хлорофитово-цианобактериально-охрофитовая. Общая численность весеннего фитопланктона составляла 3,3 млн кл./л, общая биомасса — 1,0 мг/л.
В августе был зарегистрирован 61 видовой таксон фитопланктона рангом ниже рода из 8 отделов, как и в весной. Основу флористического комплекса альго-флоры составляли отделы Bacillariophyta и Chlorophyta. Общая численность летнего фитопланктона составляла 8,1 млн кл./л. Доминирующим видом по численности являлась зелёная водоросль Coelastrum microporum Nageli. Общая биомасса фитопланктона составляла 1,5 мг/л.
Воды устья реки Мирожки в весенне-летний период 2022 г., согласно рассчитанному индексу Миллиус и проведённому сапробиологическому анализу, относились к бета-мезосапробной зоне самоочищения и 3 классу качества.
Ключевые слова: фитопланктон, альгофлора, таксономический состав, численность, биомасса, индекс трофности, сапробиологический анализ.
Для цитирования: Дрозденко Т. В., Тимофеев И. В. Развитие фитопланктона и качество воды устья реки Мирожки в весенне-летний период 2022 года // Вестник Псковского государственного университета. Серия «Естественные и физико-математические науки». 2023. Т. 16. № 2. С. 78-87.
T. V. Drozdenko1, I. V. Timofeev2
Pskov State University, Pskov, Russia
'E-mail: [email protected] 2E-mail: [email protected]
PHYTOPLANKTON DEVELOPMENT AND WATER QUALITY IN THE MOUTH OF THE MIROZHKA RIVER IN THE SPRING-SUMMER PERIOD OF 2022
The article considers the qualitative and quantitative composition of phytoplankton of the mouth of the Mirozhka River in the spring-summer season of2022. In May, 79 species taxa ofphytoplankton ranked below the genus from 8 phylums were identified: Bacil-
lariophyta, Chlorophyta, Cyanobacteria, Ochrophyta, Euglenophyta, Dinophyta, Charo-phyta and Cryptophyta. Algoflora was characterized as diatom-chlorophytic-cyanobacte-rial-ochrophytic. The total number of springphytoplankton was 3.3 million cells/l, the total biomass was 1.0 mg/l.
In August, 61 species taxa of phytoplankton were registered with a rank below the genus from 8 phylums, as in spring. The basis of the floral complex of algoflora was the phylums of Bacillariophyta and Chlorophyta. The total number of summer phytoplankton was 8.1 million cells/l. The dominant species in number was the green alga Coelastrum microporum Nageli. The total phytoplankton biomass was 1.5 mg/l.
The waters of the mouth of the Mirozhka River in the spring-summer period of2022, according to the calculated Millius index and the saprobiological analysis carried out, belonged to the beta-mesosaprobic self-purification zone and quality class 3.
Keywords: phytoplankton, algoflora, taxonomic composition, abundance, biomass, trophic index, saprobiological analysis.
For citation:_Drozdenko T. V., Timofeev I. V. (2023), Phytoplankton development and water quality in the mouth of the Mirozhka River in the spring-summer period of 2022, Vestnik Pskovskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Estestvennye i fiziko-ma-tematicheskie nauki [Bulletin of the Pskov State University. Series "Natural and physical and mathematical sciences"], vol. 16, no. 2, pp. 78-87. (In Russ.).
Введение. Водные объекты, находящиеся в черте города, в большей степени подвержены антропогенному прессу, что, в свою очередь, сказывается на качестве воды, жизнедеятельности гидробионтов, а также водной растительности. Особенно уязвимыми являются бессточные и слабопроточные водоёмы, т. к. процессы самоочищения в них минимизированы из-за отсутствия проточности. За счёт избыточного поступления в водные объекты биогенных и загрязняющих веществ, активируются процессы эвторификации, что вызывает нарушение равновесия и ведёт к необратимым перестройкам в водных экосистемах [1]. Поэтому не вызывает сомнения необходимость изучения экологического состояния городских водоёмов в целях обеспечения экологической безопасности населения. Информация о состоянии водных экосистем имеет важное значение в т. ч. для управления городской средой [20].
Для оценки качества воды широко используют показатели развития фитопланктона, который в силу мелких размеров и короткого жизненного цикла быстро реагирует на изменение состояния водной среды и может служить индикатором состояния всей водной экосистемы [5; 6; 19].
Река Мирожка — важная часть гидрографической системы р. Великой, присоединяющая к её водосбору значительную территорию и непосредственно влияющая на общее качество речных вод. Поэтому она должна являться объектом экологического мониторинга и охраны [7].
Целью работы стало исследование качественного и количественного состава фитопланктона устья реки Мирожки, а также оценка качества воды акватории.
Методы исследования. Исследования проводили в мае и августе 2022 г. в устье р. Мирожки (пруд № 5) (рис. 1). Река Мирожка — приток р. Великой, явля-щейся крупной рекой, протекающей почти через всю территорию Псковской области. В результате искусственного зарегулирования стока р. Мирожка превратилась в систему прудов с замедленным водообменом и биологический отстойник бытовых стоков [15].
Рис. 1. Карта пруда № 5 р. Мирожка (белыми кружками обозначены места отбора проб)
Пробы фитопланктона собирали с поверхностного горизонта акватории, фиксировали 40 %-ым раствором формалина и обрабатывали стандартными методами [10]. Микроводоросли определяли с использованием микроскопа «Carl Zeiss Axio Lab. A1» с помощью ряда определителей [2-4; 8; 9; 13; 17]. При выделении отделов водорослей придерживались системы сайта AlgaeBase [16].
Численность микроводорослей учитывали в камере Нажотта (0,05 мл) и пересчитывали на 1 л по общепринятой формуле [10]. К доминирующим относили виды, численность которых составляла более 10 % общей численности планктонных водорослей.
Оценку сходства видового состава фитопланктонных сообществ в весенний и летний сезон проводили с использованием индекса Сьёренсена — Чекановского [14].
Для установления трофности водоёма вычислялся индекс трофности Миллиус [12]. Для расчёта индекса сапробности использовали метод Пантле — Букк в модификации Сладечека [18].
Данные по экологическим особенностям водорослей и их распространению брали из монографии Д. Н. Судницыной [11].
Статистическую обработку данных и построение графических изображений производили с использованием программы «MO Excel».
Результаты и их обсуждение. В результате исследований в весенне-летний период 2022 г. в фитопланктоне устья р. Мирожки было всего зарегистрировано 106 видовых и внутривидовых таксонов из 8 отделов: Bacillariophyta (46), Chlorophyta (23), Cyanobacteria (11), Ochrophyta (9), Euglenophyta (5), Cryptophyta (4), Charophyta (4), и Dinophyta (4) (рис. 2). На отдел Bacillariophyta приходилось 43,4 % всего видового богатства микроводорослей, на отдел Chlorophyta — 21,7 %, на Cyanobacteria —
10.4 %. Вклад остальных отделов в таксономический состав акватории составлял
24.5 %.
I......I
и 70 Bacillario phyta Chloroph yta Cyanobac teria Ochroph yta Euglenoz oa Charophy ta Miozoa Cryptoph yta
^■Август 27 16 5 4 3 1 1 4
^■Май 36 15 S 8 4 3 3 2
Общие виды 17 8 2 3 2 0 0 2
Рис. 2. Таксономический состав устья р. Мирожки (май, август 2022)
В мае в устье р. Мирожки было обнаружено 79 видовых таксонов фитопланктона (рис. 2, 3, прил. 1). Флористический комплекс весенней альгофлоры составляли отделы Bacillariophyta (36 видовых таксонов), Chlorophyta (15), Cyanobacteria и Ochrophyta (по 8). Остальные отделы видимую роль в видовом разнообразии планктонной альгофлоры не играли.
Наиболее богатыми по количеству видов были роды диатомовых водорослей Navicula (5 видов) и Fragilaria (4). Остальные роды водорослей были моно- и бити-пическими, реже содержали по 3 вида.
В августе в устье р. Мирожки был обнаружен 61 видовой таксон микроводорослей (рис. 2, 4, прил. 1). Основу флористического комплекса летней альгофлоры составляли отделы Bacillariophyta (27 видовых таксонов) и Chlorophyta (16). На представителей отдела Cyanobacteria приходилось 8,2 % (5 видов), Ochrophyta и Cryptophyta — по 6,6 % (по 4 вида). Остальные отделы весомый вклад в видовое богатство не вносили.
Также, как и в весенний сезон наиболее богатым в видовом отношении был род Fragilaria из диатомовых водорослей, содержащий 5 видовых таксонов фитопланктона. Остальные роды водорослей содержали по 1-3 вида.
50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0
II.
4^ 4^ лр^ лР* 4^
,<Г ^ ^ ^ ^ ^ 0<Г
# </ о/ # ^ (/ с/
Отделы
Рис. 3. Таксономический состав фитопланктона устья р. Мирожки (май, 2022)
50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0
4? 4? 4? 4? л?* л?5
•г у ✓ ^ У .¿г *
& с?
У </ * </ </ # ✓
Отделы
Рис. 4. Таксономический состав фитопланктона устья р. Мирожки
(август, 2022)
Согласно рассчитанному индексу Сьёренсена — Чекановского, фитопланктон-ные сообщества в мае и августе были сходны по видовому составу всего на 31,8 %.
Общими для весеннего и летнего альгоценозов являлись 34 вида микроводорослей (рис. 2, прил.).
Общая численность весеннего фитопланктона составляла 3,3 млн кл./л, общая биомасса — 1,0 мг/л (табл. 2). Наибольший вклад (порядка 40 %) в численность вносили охрофитовые водоросли за счёт массового развития золотистых водорослей БтоЬгуоп ёые^ет О. Е. Imhof (25 % в общей численности) и представителей рода Керкупоп (до 15 %). На отдел ВасШапорЬ^а в численности приходилось 33,2 %, СЫогорЬ^а — 18,3 %. На цианобактерии в общем количестве приходилось всего 5,4 %.
Таблица 2
Численность и биомасса фитопланктона устья р. Мирожка (2022 г.)
Отделы водорослей Май Август
N, тыс. кл/л В, мкг/л N, тыс. кл/л В, мкг/л
Bacillariophyta 1088,0 611,9 1100,0 665,0
Chlorophyta 600,0 66,7 5720,0 655,4
Cyanobacteria 176,0 0,7 1020,0 8,18
Ochrophyta 1312,0 238,8 100,0 5,0
Euglenozoa 8,0 12,0 40,0 48,0
Charophyta 16,0 39,2 20,0 7,0
Miozoa 48,0 42,8 - -
Cryptophyta 32,0 16,3 100,0 86,6
Итого: 3280,0 ± 494,3 1028,4 ± 196,0 8100,0 ± 1829,9 1475,2 ± 276,1
В общей биомассе в весенний период выделялись представители диатомовых (59,5 %) и охрофитовых водорослей (23,2 %) (см. табл. 2).
Общая численность летнего фитопланктона составляла 8,1 млн кл./л, что в 2,5 раза выше, чем весной. Общая биомасса была тоже выше — 1,5 мг/л (см. табл. 2). Наибольший вклад (порядка 70 %) в численность вносили зелёные водоросли. До-минантом являлся Coelastrum microporum Nägeli in A. Braun (41,4 % в общей численности). На отдел Bacillariophyta в численности приходилось 13,6 %, Cyanobacteria — 12,6 %.
В августе в общей биомассе заметную роль играли диатомовые (45,1 %) и зелёные водоросли (44,4 %) (см. табл. 2). Остальные отделы в количественные показатели существенный вклад не вносили.
Рассчитанный индекс трофности Миллиус показал, что в воды устья р. Ми-рожки в весенний и летний сезоны соответствовали мезотрофному типу (индекс составил 45,2 и 48,7 соответственно).
Для определения уровня органического загрязнения и степени антропогенной нагрузки на биогеоценозы исследуемой акватории был проведён сапробиологиче-ский анализ. Большинство микроводорослей в весенне-летний период являлись бета-мезосапробионтами. Значения индекса сапробности по Пантле — Букк варьировали от 1,83 в мае до 1,98 в августе. Это позволяет отнести воды устья р. Мирожки к бета-мезосапробной зоне самоочищения, 3 классу качества.
Заключение. Таким образом, в весенний период 2022 г. в устье р. Мирожки выявлено 79 видовых таксонов фитопланктона, в летний — 61. Основу флористического комплекса за весь период наблюдений составляли представители отделов Bacillariophyta и Chlorophyta.
Численность и биомасса весеннего фитопланктона составляла 3,3 млн кл./л и 1,0 мг/л соответственно, летнего — 8,1 млн кл./л и 1,5 мг/л соответственно.
Воды исследуемой акватории в весенне-летний сезон 2022 г. соответствовали бета-мезосапробной зоне самоочищения, 3 классу качества.
Исследование выполнено за счёт гранта Псковского государственного университета (проект «Экологический мониторинг дельты реки Великой по структуре и физиологической активности фитопланктона и показателям качества воды»).
Приложение
Таксономический список фитопланктона устья р. Мирожка (2022 г.)
Видовые таксоны Май Август Видовые таксоны Май Август
Achnanthes sp. + Kephyrion sp. +
Achnanthidium nodosum + + Kirchneriella contorta +
Amphora ovalis + Kirchneriella lunaris +
Aphanocapsa delicatissima + Koliella longiseta +
Aphanocapsa holsatica + Komma caudata + +
Aphanocapsa sp. + Lemmermannia triangularis + +
Aphanothece sp. + Lepocinclis ovum + +
Asterionella formosa + Lindavia bodanica +
Aulacoseira granulata + + Lyngbya sp. +
Chlamydomonas globosa + + Mallomonas sp +
Chlamydomonas sp. + + Meridion circulare +
Chromophyton rosanoffii + Microcystis sp. +
Chroococcus minimus + Microglena monadina + +
Chroococcus minutus + Monoraphidium griffithii +
Chrysococcus rufescens + Navicula cryptocephala + +
Closterium aciculare + Navicula menisculus +
Closterium acutum + Navicula radiosa +
Closterium sp. + Navicula sp. +
Cocconeis placentula + + Navicula sp. 2 +
Coelastrum microporum + Navicula tripunctata +
Comasiella arcuata + Navicula viridula var. capitata +
Cosmarium sp. 2 + Nitzschia acicularis +
Cryptomonas erosa + Oocystis borgei + +
Cryptomonas ovata + + Oocystis lacustris + +
Cryptomonas sp. + Oscillatoria limosa + +
Cyclotella sp. 1 + + Pandorina morum +
Cyclotella sp. 2 + + Peridinium cinctum +
Cymbella cistula + + Phacotus lenticularis +
Cymbella tumida + + Planktolyngbya limnetica + +
Desmodesmus bicaudatus + Planothidium lanceolatum + +
Diatoma moniliformis subsp. Ovalis + + Pseudodidymocystis planctonica + +
Diatoma tenuis + Pseudokephyrion conicum +
Diatoma vulgaris + Rhoicosphenia abbreviata +
Dinobryon divergens + + Rhopalodia gibba +
Encyonema ventricosum + + Scenedesmus ellipticus +
Euglena sp. + Scenedesmus quadricauda + +
Eunotia lunaris + Sellaphora bacillum +
Fragilaria capucina + + Snowella rosea +
Fragilaria crotonensis + + Stephanocyclus meneghinianus +
Fragilaria sp. + + Stephanodiscus hantzschii +
Fragilaria sp. 2 + + Stephanodiscus hantzschii var. pusilla + +
Fragilaria sp. 3 + Surirella librile +
Fragilariforma mesolepta + Tabellaria fenestrata +
Gemellicystis planctonica + Tetradesmus lagerheimii +
Glenodinium sp. + Tetraedron minimum +
Gloeotila curta + Trachelomonas hispida +
Gogorevia exilis + Trachelomonas sp. +
Gomphonema parvulum + Trachelomonas volvocina + +
Gymnodinium sp. + Ulnaria acus + +
Hippodonta capitata + Ulnaria capitata +
Kephyrion doliolum + + Ulnaria ulna +
Kephyrion moniliferum + + Ulothrix sp. +
Kephyrion rubri-claustri + Unruhdinium penardii +
«+> — обнаружение видов
Литература
1. Ахмедова Г. А., Расулова М. М. Состояние малых озёр в урбанизированных ландшафтах и их защита в условиях антропогенной нагрузки (на примере озёр Ак-Гель и Большое Турали) // Юг России: экология, развитие. 2009. № 4. С. 134-138.
2. ГоллербахМ. М., Косинская Е. К., Полянский В. И. Синезелёные водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР. М.: Наука, 1953. Вып. 2. 650 с.
3. Дедусенко-Щеголева Н. Т., Матвиенко А. М., Шкорбатов Л. А. Зелёные водоросли. Класс Вольвоксовые. Chlorophyta: Volvocineae // Определитель пресноводных водорослей СССР. М.; Л.: Наука, 1959. Вып. 8. 223 с.
4. Дедусенко-Щеголева Н. Т., Голлербах М. М. Желтозелёные водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР. М.; Л.: Наука, 1962. Вып. 5. 272 с.
5. Дрозденко Т. В. Фитопланктон как индикатор экологического состояния водоема (на примере озера Барское, Псковская область) // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18, вып. 2. С. 225-231.
6. Дрозденко Т. В., Антал Т. К. Оценка качества воды устья реки Великой по показателям фитопланктона // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: рыбное хозяйство, 2021. № 1. С. 51-60.
7. Дрозденко Т. В., Михалап С. Г. Фитоперифитон устья р. Мирожки как показатель качества воды // Псковский регионологический журнал. 2017. № 2 (30). С. 117-129.
8. ЗабелинаМ. М., Киселёв И. А., Прошкина-Лавренко А. И., Шешукова В. С. и др. Диатомовые водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР. М.: Наука, 1951. Вып. 4. 620 с.
9. Матвиенко А. М. Золотистые водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР. М.: Сов. наука, 1954. Вып. 3. 188 с.
10. Садчиков А. П. Методы изучения пресноводного фитопланктона: методическое руководство. М.: Изд-во «Университет и школа», 2003. 157 с.
11. Судницына Д. Н. Альгофлора водоёмов Псковской области. Псков: ООО «ЛОГОС Плюс», 2012. 224 с.
12. Теоретические вопросы классификации озёр / Отв. ред. Н. П. Смирнов СПб.: Наука, 1993. 185 с.
13. Царенко П. М. Краткий определитель хлорококковых водорослей Украинской ССР / АН УССР. Ин-т ботаники им. Н. Г. Холодного; отв. ред. Паламарь-Морд-винцева Г. М. Киев: Наукова думка, 1990. 208 с.
14. Шмидт В. М. Статистические методы в сравнительной флористике. Л.: Издательство Ленинградского университета, 1980. 176 с.
15. Ястремский В. В. Оценить современное экологическое состояние р. Мирожки и возможности её использования в рыбохозяйственных целях // Отчёт о НИР. Псковское отделение Гос НИОРХ. Псков, 1990. 55 с.
16. Guiry M. D., Guiry G. M. AlgaeBase. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway. [Электронный ресурс]: URL: http://www.algae-base.org (дата обращения: 25.06.2021-22.08.2021).
17. Komarek J., Anagnostidis K. Cyanoprokaryota. Teil 1: Chroococcales // Süss-wasserflora von Mitteleuropa. Bd. 19/1. Jena; Stuttgart; Lübeck; Ulm. 1998. 548 p.
18. Sládecek V. System of water quality from biological point of view // Arch. Hy-drobiol. Ergebn. Limnol, 1973. 7. P. 1-218.
19. Vicentin A. M., Rodrigues E. H. C., Moschini-Carlos V., Pompeo, M. L. M. Is it possible to evaluate the ecological status of a reservoir using the phytoplankton community // Acta Limnologica Brasiliensia, 2018. vol. 30. e306.
20. Wang Y., Cai G., Yang L., Zhang N., Du M. Monitoring of urban ecological environment including air quality using satellite imagery // PLoS ONE. 2022. 17 (8): e0266759.
Сведения об авторах
Дрозденко Татьяна Викторовна — кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии и экспериментальной биологии, старший научный сотрудник лаборатории комплексных экологических исследований, Псковский государственный университет, г. Псков, Россия.
E-mail: [email protected]
Тимофеев Илья Вячеславович — студент естественно-географического факультета, Псковский государственный университет, г. Псков, Россия.
E-mail: [email protected]
About the authors
Dr Tatyana Drozdenko, Associate Professor of the Department of Ecology and experimental Biology, Senior Researcher, Laboratory for Integrated Environmental Research, Pskov State University, Pskov, Russia.
E-mail: [email protected]
Ilya Timofeev, Student of the Faculty of Natural Geography, Pskov State University, Pskov, Russia.
E-mail: [email protected]
Поступила в редакцию 17.02.2023 г.
Поступила после доработки 22.03.2023 г.
Статья принята к публикации 05.06.2023 г.
