CC BY
31
УДК 574.587
А.В. Мельникова, В.А. Яковлев
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, d.bugensis@mail.ru
СОВРЕМЕННОЕ ЭКОЛОГИчЕСКОЕ СОСТОяНИЕ ОЗЕРА хАРОВОЕ (г. КАЗАНь)
В статье представлены результаты определения видового состава, количественные показатели зообентоса озера Харовое, дана оценка качества воды по состоянию донной фауны.
Ключевые слова: озеро Харовое; зообентос; видовой состав; количественные показатели; биоиндикация; оценка качества вод.
Введение
Город Казань характеризуется наличием большого количества водных ресурсов, различающихся по происхождению котловин, типам питания, гидрохимическим характеристикам и степени антропогенного воздействия. На территории города насчитывается около 250 водоемов и водотоков, однако многие из них остаются еще не изученными. Водоемы, располагающиеся в черте города, как правило, используются населением в рекреационных целях, для проведения различных мероприятий (соревнований и праздников). Эти водоемы являются также источниками воды хозяйственно-бытового значения и приемниками сточных вод города. Наряду с этим водоемы и прилегающие к ним территории в условиях города часто подвергаются застройкам, что впоследствии приводит к изменению водного баланса, эвтрофированию и загрязнению (Экология..., 2005).
Одним из таких водоемов является оз. Ха-ровое, которое находится в центральной части г. Казани, на пересечении крупных автомобильных магистралей (ул. Ф. Яруллина и М. Вахитова, Кировский район). Водоем относится к типу малых, мелководных озер и имеет природно-техно-генное происхождение. Площадь водного зеркала озера составляет 0.38 га. Средняя глубина - 0.98 м, а максимальная достигает 3.11 м. Озеро располагается в пойме реки Казанки, на месте Ки-зического болота. В 1980-1990-е гг. озеро представляло собой пойменное болото, а в 1990-е годы его углубили до трех метров. Озеро является бессточным, для него характерен смешанный тип питания с преобладанием подземного. Озеро использовалось в качестве источника воды для пожарных целей (Экологический., 2007). В 2012 г. на территории озера планировали построить многоярусную парковку и жилой комплекс «Приозерный» из трех 14-этажных домов, но в 2014 г. его благоустроили и создали экопарк «Харовое».
В связи с этим актуально изучить современный
видовой состав бентосных организмов, их количественные показатели и дать оценку качества воды оз. Харовое.
Материалы и методы
Материалом для публикации послужили пробы зообентоса, отобранные на оз. Харовое с мая по ноябрь 2014 г. Всего было отобрано и обработано 14 качественных и 1 количественная проба. Качественные пробы отбирали с помощью ручного сачка (сеть с размером ячеи 0.5 мм) (Frost et al., 1972; Методика., 1975; Методические., 1984). Нами также была отобрана одна количественная проба зообентоса с глубины 2.2 м с помощью дночерпателя. В связи с тем, что дно водоема плотно выстлано водорослями, отбор проб было трудно осуществлять. Поэтому в дальнейшем было решено ограничиться отбором только качественных проб. Для фиксации использовали этиловый спирт. Камеральную обработку выполняли в лабораторных условиях в соответствии с общепринятыми в гидробиологии методами (Методика., 1975; Руководство., 1983). Поскольку площадь облова сачком различалась, учитывали лишь состав и соотношение отдельных таксонов или групп в суммарных количественных показателях. Для оценки достоверности в зависимости от различных факторов использовали дисперсионный анализ способом ANOVA (Tukey 's HSD test), перед обработкой данные были преобразованы в нормальное распределение с использованием функции Log10(x+1).
Результаты и их обсуждение
Видовой состав. За период исследования в оз. Харовое было обнаружено 53 таксона беспозвоночных, из них 32 рангом до вида. По количеству видов в пробах преобладали насекомые, на их долю приходилось более 50% всех обнаруженных таксонов беспозвоночных. Наиболее богато был представлен отряд двукрылых насекомых, в котором наибольшее разнообразие наблюдалось в
семействе Chironomidae. Среди хирономид преобладали по составу представители подсемейства Chironominae, в основном за счет представителей трибы Chironomini (9 таксонов, 5 видов) (см. табл. 1).
Таблица 1. Список обнаруженных таксонов зообентоса в оз. Харовое
Таксон Количество видов
Oligochaeta 4
Gastropoda 10
Hydracarina 1
Isopoda 1
Insecta: 37
Ephemeroptera 2
Odonata 3
Hemiptera 5
Coleoptera 5
Trichoptera 2
Diptera: 20
Chironomidae 16
Ceratopoganidae 1
Athericidae 1
Tipulidae 1
Diptera sp. 1
Второе место по видовому богатству занимали моллюски, на их долю пришлось около 17% всех обнаруженных таксонов. Тип был представлен исключительно брюхоногими моллюсками.
В целом среднее количество таксонов в качественной пробе составило 8.0±1.5. Было выявлено снижение этого показателя в период весны до осени, однако достоверных различий не было обнаружено (рис. 1).
18 15 12
9 6 3 0
сентябрь октябрь
ноябрь
Рис. 1. Среднее количество таксонов в одной пробе зообентоса
Наиболее часто в пробах встречались поденки C. horaria (57.1%). Другой вид поденок P. bifidum был обнаружен в 50% проб. Также можно выделить водяного клеща Hydracarina sp. (42.9%), хирономид Ch. plumosus (42.9%) и Ablabesmyia
sp. (35.7%) и брюхоногого моллюска G. (Anisus) albus (35.7%). Другие виды встречались редко.
В количественной пробе, отобранной дночер-пателем, был обнаружен только один вид - хиро-номида Ch. plumosus reductus, численность и биомасса которого в пробе составила 25 экз./м2 и 0.04 г/м2 соответственно.
Количественные показатели. Общая численность и биомасса зообентоса в исследуемом водоеме составила 230.9±86.3 экз./м2 и 3.0±2.3 г/м2 соответственно. В целом основу количественных показателей зообентоса озера формировали представители класса насекомых, на долю которых приходилось по численности 74.1±9.1%, а по биомассе 73.4±10.0% (рис. 2).
I Oligochaeta I Gastropoda l Hydracarina l Isopoda l Ephemeroptera l Odonata I Hemiptera l Coleoptera l Trichoptera ■ Diptera l Chironomidae
ALI
Рис. 2. Доля (%) основных систематических групп в численности и биомассе всего зообентоса
Основной вклад в численность и биомассу насекомых вносили поденки (38.3±10.2% и 33.2±10.5% соответственно) и двукрылые насекомые (22.8±8.2% и 20.2±8.6% соответственно). Количественные показатели Diptera формировались главным образом за счет хирономид, на долю которых приходилось 22.1±8.0% по численности и 17.4±7.4% по биомассе всего зообентоса. Второе место по вкладу в общую численность и биомассу занимали моллюски (14.6±6.3% и 24.0±9.8% соответственно), а вклад других групп был незначителен.
Наибольший вклад в общую численность вносили два вида поденок (C. horaria - 23.1% и P bifidum - 26.2%) и ручейник L. tineiformis (20.5%). По этому показателю им существенно уступали брюхоногий моллюск P planorbis (9.4%) и водяной клещ Hydracarina sp. (8.3%). В биомассу зообентоса наибольший вклад был отмечен у моллюска P planorbis (67.4%). Другие значительно ему уступали. Так, у второго вида, L. stagnalis, по вносимому вкладу в биомассу зообентоса этот показатель составил лишь 6.7%. Вклад других видов или таксонов был минимален.
При рассмотрении сезонной динамики количе-
%
50
40
30
20
10
0
1/2015
27
ственных показателей было показано, что максимальная численность зообентоса определяется в мае (626.0±241.1 экз./м2), а затем наблюдалось ее постепенное снижение. Таким образом, в ноябре средняя численность всего зообентоса в озере составила только 16.0±9.1 экз./м2. Для биомассы максимальные средние значения были выявлены в июне (11.2±9.1 г/м2), а затем наблюдалась такая же динамика, что характерна для численности. В результате среднее значение биомассы зообентоса в ноябре составило всего 0.1±0.05 г/м2. Однако достоверных отличий ни для численности, ни для биомассы зообентоса не было выявлено (рис. 3).
750 600 450 300 150 0
21 18 15 12
9 6 3 0
сентябрь октябрь
ноябрь
Рис. 3. Сезонная динамика численности N и биомассы (В) зообентоса
Во все периоды исследования по численности и биомассе существенный! вклад вносили насекомые, за исключением июня, где их вклад был
Численность
сентябрь октябрь Биомасса
ноябрь
I Diptera
■ Trichoptera I Coleoptera
■ Hemiptera
■ Odonata
I Ephemeroptera I Isopoda I Hydracarina I Gastropoda I Oligochaeta
■ Diptera
■ Trichoptera
■ Coleoptera
■ Hemiptera
■ Odonata
■ Ephemeroptera
■ Isopoda
■ Hydracarina
■ Gastropoda Oligochaeta
май июнь сентябрь октябрь ноябрь
Рис. 4. Сезонная динамика вклада (%) в общую численность и биомассу основных групп зообентоса
минимален и составил 40.7±24.7 и 34.2±26.9% соответственно. В июне показатели численности формировались за счет двух групп - насекомых и моллюсков, а биомасса в основном моллюсками. Достоверные отличия были выявлены для биомассы насекомых, определенной в июне и в осенние месяцы (ANOVA, p<0.05) (рис. 4).
Олигохеты встречались во все периоды исследования, за исключением сентября. Максимальная численность их была выявлена в июне (8.3±6.8%), а минимальная - в октябре (0.1±0.07%). Биомасса изменялась в пределах ошибки, однако минимальные значения были отмечены в октябре.
Наибольший вклад в общие количественные показатели зообентоса Gastropoda вносили в июне (по численности - 41.3±17.8%, по биомассе - 64.1±26.2%), а наименьший - в сентябре (1.1±0.9%), а в октябре представители класса нами не были обнаружены.
В октябре представители класса Isopoda не встречались, в целом изменения количественных показателей наблюдались в пределах ошибки.
Для водяных клещей было отмечено снижение вклада в общую численность и биомассу всего зообентоса с мая по ноябрь. Достоверные отличия численности были выявлены только между маем и октябрем, а также маем и ноябрем (ANOVA, p<0.04). Биомасса в мае достоверно отличалась от биомассы, характерной для осенних месяцев (p<0.02).
В мае, июне и сентябре основной вклад в количественные показатели насекомых вносили поденки, а в остальные месяцы доминировали двукрылые насекомые. Для поденок было характерно увеличение вклада в общие количественные показатели зообентоса до сентября (66.0±17.1% - численность и 53.8±20.6% - биомасса), а затем их снижение. В ноябре эти показатели составили 14.5±6.1% и 2.1±1.2% соответственно. Однако достоверных отличий нами не было выявлено.
Стрекозы (Odonata) были обнаружены в мае, сентябре и ноябре, а максимальная численность была отмечена в ноябре. Представители класса Hemiptera не встречались в пробах в октябре. Наибольшее значение их численности наблюдалось в ноябре, а минимальное - в начале исследования. Жуки были обнаружены только в мае и июне, а ручейники - только в мае.
Для двукрылых насекомых было характерно увеличение показателей численности и биомассы с мая по октябрь (53.3±33.0% и 52.5±33.6%), но в ноябре они снизились до 36.2±16.8% и 30.4±23.1% соответственно. Однако достоверных отличий не было выявлено.
B, г
%
100
80
60
40
20
0
%
100
80
60
40
20
0
Таким образом, существенный вклад в численность и биомассу всего зообентоса озера вносили насекомые (>70%). Такое доминирование 1-2 групп свидетельствует о загрязненности воды и донных отложений органическими веществами. Также наблюдалось снижение численности и биомассы всего зообентоса с мая по ноябрь. В мае в пробах были обнаружены представители всех групп, а минимальное количество было характерно для октября, когда зообентос были представлен только олигохетами, хидракаринами, поденками и хирономидами.
Оценка качества воды. Донные беспозвоночные могут представлять большую ценность в качестве индикаторов загрязнения, так как их видовой состав и количественные показатели характеризуют степень загрязнения грунта и придонного слоя воды. Однако для объективной оценки качества вод и экологического состояния требуется использование комплекса методов и подходов биоиндикации (Руководство..., 1983, 1992; Шитиков и др., 2003). В настоящем исследовании использовали следующие индексы: индекс разнообразия Шеннона (Hn), индекс сапробности Пантле и Букка в модификации Сладечека (5), биотический индекс Вудивисса (W) и хирономидный индекс Е.В. Балушкиной (К).
Средняя величина индекса Шеннона (Hn) составила 1.582±0.204, что говорит о небольшом видовом разнообразии зообентоса. Наибольшие средние значения индекса наблюдались в мае (2.096±0.144), а минимальные — в октябре (0.687±0.163). Таким образом, в водоеме в целом наблюдалось уменьшение видового разнообразия к осени, однако достоверных отличий не было выявлено.
По индексу сапробности (5=2.51±0.12) и биотическому индексу (W=5.9±0.6) водоем в целом можно было отнести к а-мезосапробным - «загрязненные», что соответствует IV классу качества воды.
В мае и июне качество воды по индексу сапроб-ности характеризовалось как «умеренно-загрязненные» (III класс). Однако в осенние месяцы наблюдались высокие значения индекса, и водоем классифицировался как «загрязненный». Были выявлены достоверные отличия значений индексов между маем и осенними месяцами (ANOVA, ^<0.01), а также между июнем и октябрем и ноябрем (р<0.03). Возможно, ухудшение качества воды связано с процессом разложения растительных остатков, так как в осенний период отмечалось наличие сильного сероводородного запаха, или иным процессом загрязнения (рис. 5).
май июнь сентябрь октябрь ноябрь
Рис. 5. Сезонная динамика средних значений индексов Шеннона (Н), сапробности (Б'), Вудивисса (Ж) и Е.В. Балушкиной (К) по зообентосу
Высокие значения биотического индекса Вудивисса наблюдались в мае, и в этот период водоем можно было отнести к олигосапробным, а воды классифицировались как «чистые» (II класс). В последующие месяцы качество воды по этому показателю ухудшалось: так, в июне и октябре водоем относился к а-мезосапробным («загрязненные»), а в сентябре и ноябре - к В-мезосапробным («умеренно-загрязненные»).
Среднее значение хирономидного индекса Балушкиной составило 4.7±0.6 («умеренно-загрязненные» воды). С мая по сентябрь наблюдалось увеличение значений индекса с последующим снижением в конце исследования, однако достоверных отличий выявлено не было. В целом значения индекса Балушкиной характеризовали данный водоем во все периоды исследования как «умеренно-загрязненный».
Выводы
1. Фауна зообентоса озера Харовое включала 53 таксона и была представлена в подавляющем большинстве широко распространенными эв-рибионтными видами. Около 70% бентофауны составляли насекомые, 17% - моллюски и 13% -прочие беспозвоночные.
2. Общая численность и биомасса зообентоса за период исследования составила 230.9±86.3 экз./м2 и 3.0±2.3 г/м2 соответственно. Основу количественных показателей донного населения формировали представители класса насекомых (>70%).
3. В целом наблюдалось снижение численности и биомассы зообентоса с мая по ноябрь. В мае в пробах обнаружены представители всех групп, а минимальное их количество характерно для октября, где были встречены только олигохеты, водяные клещи, поденки и хирономиды.
4. Воды оз. Харовое по большинству показате-
1/2015
29
леи характеризуются как «загрязненные», что соответствует IV классу качества вод.
Список литературы
1. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов / Под ред. Ф.Д. Мордухай-Болтовского. М.: Наука, 1975. 240 с.
2. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах: Зообентос и его продукция / Сост. А.А. Салазкин, А.Ф. Алимов, Н.П. Финогенова. Л., 1984. 52 с.
3. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений / Под ред. В.А. Абакумова. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 239 с.
4. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем / Под ред. В.А. Абакумова. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 318 с.
5. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. 463 с.
6. Экологический паспорт водного объекта «Озеро Харо-вое по ул. Яруллина Кировского района г. Казани». Казань, 2007. 37 с.
7. Экология города Казани. Казань: Изд-во «Фэн» Академии наук РТ, 2005. 576 с.
8. Frost S., Huni A., Kershaw W.E. Evaluation of a kicking technique for sampling stream bottom fauna // Can. J. Zool. 1972. Vol. 49. P. 167-173.
A.V. Mel'nikova, V.A. Yakovlev. Modern
ecological state of lake Charovoe (Kazan)
The results of estimation of species composition along with quantitative indexes for zoobenthos of lake Charovoe (Kazan) are presented. Water quality was characterized using data about bottom fauna characteristics.
Keywords: lake Charovoe; zoobenthos species composition; quantitative indicators; bioindication; water quality assessment.
