CC BY
45
лизации энергетических ресурсов в единицу времени, возможность эффективного переключения на белково-жировой обмен, высокие функциональные возможности печени по обеспечению необходимого на Севере уровня обменных процессов и её возможности по детоксикации эндогенных и экзогенных токсических веществ и лекарств. В этот же перечень следует включить индивидуальные возможности иммунной системы, а также способность организма восстанавливать резервы антиоксидантной защиты.
Как позволяют данные результаты исследований защитить человека на севере от сочетанного неблагоприятного влияния социальных, климато-геофизических и техногенных факторов на здоровье? Прежде всего, в инновацию системы охраны здоровья северян на основе научных выводов должна быть внедрена система медицинского отбора для проживания и работы на Севере с учетом всех выявленных физиологических особенностей человека, обеспечивающих высокую адаптивную устойчивость в высоких широтах. Во-первых, это высокая функциональная активность обоих полушарий мозга, обеспечивающая эффективность приспособления, как к экстремальным природным факторам, так и к негативным социальным факторам. Во-вторых, принадлежность к адаптивному типу, способному переносить хроническое действие стрессирующих воздействий среды обитания и другие особенности функционирования жизнеобеспечивающих систем организма, перечисленные нами ранее. Методические рекомендации с критериями медицинского отбора на Север разработаны нами несколько лет назад и опубликованы. Необходимо лишь, чтобы Минздравсоцразвитие РФ и другие заинтересованные органы практического здравоохранения обратили внимание на необходимость внедрения этих рекомендаций в качестве элемента своей инновационной деятельности на Севере.
Библиографический список
Следующим разделом такого здоровьесберегающего преобразования на Севере должна стать экспертная деятельность медицины по оценке всех социально-экономических преобразований на Севере с позиций их полезности для здоровья жителей высоких широт. Ни одно решение по перспективам социальных преобразований, экономических, экологических, производственных и прочих программ развития северных территорий не должно быть начато без предварительной экспертизы ученых медиков, физиологов и экологов - специалистов по системам жизнеобеспечения и охране здоровья человека в высоких широтах.
Третий раздел инноваций на Севере должен включать внедрение систем стимулирования уже известных механизмов обеспечения адаптивной устойчивости людей, живущих в неблагоприятных природных и социальных условиях. Необходимо создать специальные межведомственные инновационные подразделения, объединяющие ученых и практических врачей, обеспечивающих внедрение уже имеющихся теоретических и практических разработок в научных центрах СО РАМН, СГМУ в Архангельске, Коми научного центра Уро РАН, и других, по организации рационального питания, эффективных режимов труда и отдыха, режимов физических упражнений, повышению устойчивости к действию биологически негативных колебаний метеорологических и геофизических факторов авроральной зоны планеты, по внедрению в схемы профилактики и коррекции хронических заболеваний у северян лекарственных и нелекарственных воздействий, направленных на коррекцию механизмов формирования синдрома полярного напряжения (северного стресса).
1. Агаджанян, Н.А. Проблема адаптации и экологии человека // Экология человека. Основные проблемы. - М., 1988.
2. Commoner, B. The closing circle. Nature, man, technology. - New York. - 1971.
3. Лещенко, Я.А. Мониторинг здоровья человека. Теоретико-методологические аспекты. - Новосибирск, 1998.
4. Зайфудим, П.Х. Социальная реабилитация населения российского севера. - М., 1994.
5. Кейль, В.Р. Здоровье трудящихся промышленных предприятий Севера: Стратегия разработки оздоровительных программ / В.Р.Кейль, И.Ю. Кузнецова, И.М. Митрофанов [и др.]. - Новосибирск, 2005.
6. Бузинов, Р.В. Социально-гигиенический мониторинг в Архангельской области: достижения и перспективы / Р.В. Бузинов, Т.Н. Зайцева,
Н.К. Лазарева, А.Б. Гудков. - Архангельск, 2005.
7. Хаснулин, В.И. Медико-экологические основы формирования, лечения и профилактики заболеваний у коренного населения Ханты-Мансийского автономного округа. Методическое пособие для врачей / В.И. Хаснулин, В.Д. Вильгельм, М.И. Воевода [и др.]. - Новосибирск, 2004.
8. Хаснулин, В.И. Этнические особенности психофизиологии коренных жителей Севера как основа выживания в экстремальных природных условиях // Проблемы сохранения здоровья в условиях Севера и Сибири: труды по медицинской антропологии. - М., 2009.
Bibliography
1. Agadzhanyan, N.A. Problema adaptacii i ehkologii cheloveka // Ehkologiya cheloveka. Osnovnihe problemih. - M., 1988.
2. Commoner, B. The closing circle. Nature, man, technology. - New York. - 1971.
3. Lethenko, Ya.A. Monitoring zdorovjya cheloveka. Teoretiko-metodologicheskie aspektih. - Novosibirsk, 1998.
4. Zayjfudim, P.Kh. Socialjnaya reabilitaciya naseleniya rossiyjskogo severa. - M., 1994.
5. Keyjlj, V.R. Zdorovje trudyathikhsya promihshlennihkh predpriyatiyj Severa: Strategiya razrabotki ozdoroviteljnihkh programm / V.R.Keyjlj, I.Yu. Kuznecova, I.M. Mitrofanov [i dr.]. - Novosibirsk, 2005.
6. Buzinov, R.V. Socialjno-gigienicheskiyj monitoring v Arkhangeljskoyj oblasti: dostizheniya i perspektivih / R.V. Buzinov, T.N. Zayjceva, N.K. Lazareva, A.B. Gudkov. - Arkhangeljsk, 2005.
7. Khasnulin, V.I. Mediko-ehkologicheskie osnovih formirovaniya, lecheniya i profilaktiki zabolevaniyj u korennogo naseleniya Khantih-Mansiyjskogo av-tonomnogo okruga. Metodicheskoe posobie dlya vracheyj / V.I. Khasnulin, V.D. Viljgeljm, M.I. Voevoda [i dr.]. - Novosibirsk, 2004.
8. Khasnulin, V.I. Ehtnicheskie osobennosti psikhofiziologii korennihkh zhiteleyj Severa kak osnova vihzhivaniya v ehkstremaljnihkh prirodnihkh uslo-viyakh // Problemih sokhraneniya zdorovjya v usloviyakh Severa i Sibiri: trudih po medicinskoyj antropologii. - M., 2009.
Статья поступила в редакцию 17.09.11
УДК 574.587(571.15):574.633
Koveshnikov M.I., Krylova E.N. TYPOLOGY OF BENTHIC INVERTEBRATES COMMUNITYES OF LAKE TELETSKOYE AND ASSESSMENT OF WATER QUALITY BY ZOOBENTHOS. Using the literature and field data (1996-2004) on Lake Teletskoye, six major types of benthic invertebrate communities were identified. The data on spatial and temporal changes in the composition and trophic structure of the biomass of the dominant complex provide the basis for typing. Based on the established patterns of distribution of zoobenthos within different parts of the lake, the indices that reflect the composition of a particular community and possible changes in its structure in case of contamination were chosen. The water quality was evaluated, and the recommendations for environmental monitoring were given.
Key words: zoobenthos, community, typology, water quality.
М.И. Ковешников, канд. биол. наук, н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: [email protected], Е.Н. Крылова, м.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: [email protected]
ТИПИЗАЦИЯ СООБЩЕСТВ ДОННЫХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ ТЕЛЕЦКОГО ОЗЕРА И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ ПО ЗООБЕНТОСУ
На основании литературных и натурных (1996-2004 гг.) данных для Телецкого озера были выделены шесть основных типов сообществ донных беспозвоночных. В основу типизации положена информация по пространственно-временному изменению состава и трофической структуры доминирующего по биомассе комплекса. С учетом установленных закономерностей распределения зообентоса для различных участков озера были выбраны индексы, отражающие состав конкретного сообщества и возможное изменение его структуры в случае загрязнения. Оценено качество воды и даны рекомендации к организации экологического мониторинга.
Ключевые слова: зообентос, сообщество, типизация, качество воды.
Телецкое озеро относится к котловинным озерам тектонического происхождения, его максимальная глубина - 323 м [1]. Это одно из 50-ти глубочайших озер мира, включенное в список мирового наследия ЮНЕСКО [2]. Озеро слабо минерализованное, холодноводное, олиготрофное, богатое кислородом, ди-миктическое. Придонная температура изменяется в литорали (до 10 м) в пределах 1,8-11,7оС, в сублиторали (до 40 м) - 1,4-7,6оС, в профундали - 2,1-4,2оС [3]. Характерные черты: большая волновая активность, обратно-трапециевидная форма котловины с обширной заиленной профундалью, наклонной сублиторалью и незначительной литоралью. Меридиональная (большая) часть озера состоит из глубокого плёса с отвесными скалистыми бортами и песчано-галечникового южного мелководья, включающего Кыгинский залив. Широтная часть озера состоит из северо-западного мелководья и Камгинского залива, она характеризуется более плавным нарастанием глубин, наличием зарастающих илистых или галечниковых мелководий.
Большая часть береговой линии Телецкое озера (на восток
- от р. Ойор и на юг -до р. Чулышман) входит в состав Государственного природного заповедника «Алтайский». Озеро представляет интерес как эталонный участок для фонового мониторинга состояния окружающей среды [4]. Исследование водных объектов, не испытывающих в настоящее время значительной антропогенной нагрузки даёт ценный материал для решения теоретических и практических вопросов экологи, таких, как изучение естественной структуры гидробиоценозов и организация экологического мониторинга пресноводных объектов.
Потенциальные источники антропогенного загрязнения Телецкого озера сосредоточены на его северо-западной и северной оконечностях (это туристические базы и населенные пункты: Артыбаш, Иогач и Яйлю), а также по кордонам заповедника и в локальных очагах рекреационного использования [5]. Горнопромышленные разработки, несмотря на свою локальность, в отдельных местах оказали существенное влияние на трансформацию естественной структуры ландшафтов и на осадкона-копление в донных отложениях озера. В месте впадения в озеро р. Самыш могут наблюдаться последствия горнопромышленной разработки ее русла, проводимой в середине XX века [6], а в вблизи устья р. Тевенек - последствия строительства дороги и моста, проводимого в 1999-2000 гг.
Целью нашей работы являлось определение качества воды различных участков Телецкого озера по результатам исследований сообществ донных макробеспозвоночных и разработка рекомендаций для организации экологического мониторинга.
Материалы и методы
Пробы глубоководного зообентоса отбирали на девяти участках Телецкого озера: Кыгинский и Камгинский заливы; напротив сел Атрыбаш и Яйлю, напротив притоков Чулышман, Челюш, Кокши, Б. Корбу и Самыш. Зообетос литорали озера исследовали (кроме указанных выше пунктов) вблизи впадения наиболее крупных притоков и на нескольких удаленных от притоков участках (рис. 1).
Рис. 1. Телецкое озеро с участками отбора проб
Для анализа пространственного распределения зообентоса и типизации сообществ были использованы материалы обработки 229 количественных проб общего зообентоса из литорали Телецкого озера и 37S проб из его глубоководной части (фонд Лаборатории водной экологии ИВЭП Со РАН за период с 199б по 2004 гг.). Пробы отбирали в период открытой воды и обрабатывали по стандартным гидробиологическим методам [7; S]. Оценку качества воды по структурным характеристикам зообентоса проводили как на заповедной, так и на неохраняемой акватории, в сообществах всех выявленных типов: на 13 глубоководных створах (11б2 пробы олигохет за 199б-2002 гг.) и на 21 участке литорали (42 пробы общего зообентоса за 2004 г.). Использовали общепринятые и рекомендованные действующими руководствами индексы:
- биотический индекс Ф.С. Вудивисса [9];
- олигохетный индекс С.Л. Гуднайта и Л.С. Уитлея [9];
Оценка состояния пресноводных
- индекс информативности Шеннона [10];
- олигохетный индекс Э.А. Пареле [10];
- индекс сапробности олигохет В.И. Попченко [11];
- олигохетный индекс Р.О. Бринкхурста [12];
- олигохетный индекс Цанера [12];
- хирономидный индекс Е.В. Балушкиной [13].
Значение индексов ранжировали в соответствии с универсальным классификатором качества воды Общегосударственной службы наблюдений и контроля за уровнем загрязнения водных объектов внешней среды [14]. Для оценки экологического состояния каждого участка значения индексов сверяли с утвержденными Минприроды РФ критериями (табл. 1) и учитывали критерии инвариантных состояний (экологических модуляций) зообентоса: метаболический и экологический прогресс (регресс) [13].
Таблица 1
стем по известным критериям [15-16]
Показатели зообентоса Экологическое бедствие* Чрезвычайная экологическая ситуация** Относительно удовлетворительная ситуация***
Биотический индекс по Вудивиссу, баллы менее 1 1-2 более 6
Олигохетный индекс по Гуднайту и Уитлею, % 100 100-8б менее 50
Хирономидный индекс по Балушкиной более 9,0 б,б-9,0 менее 6,5
Олигохетный индекс по Цанеру, тыс.экз./ м2: - тубифициды более 50,0 50,0-10,0 0,1
- лимнодрилюсы более 100,0 100,0-50,0 0,1
Олигохетный индекс по Пареле более 0,8 0,5-0,8 менее 0,5
Примечание: * - присутствие только некоторых видов червей, не требовательных к кислороду (тубифицид); ** - резкое сокращение численности и разнообразия донных животных, присутствие тубифицид (олигохет) и таниподин (хирономид); *** - естественное развитие зообентоса на региональном уровне.
Видовое разнообразие зообентоса Телецкого озера
По обобщенным литературным и собственным данным для Телецкого озера указан 3S1 вид донных и зарослевых макробеспозвоночных животных (в профундали отмечено 44 вида, в сублиторали - 85, в литорали - 36s). В литорали озера по числу видов значительно доминирует отряд Diptera (1бб), второе место занимает отряд Trichoptera (40), третье - Coleoptera (29). Среди двукрылых преобладает сем. Сhironomidae (139), с преимуществом подсемейств Chironominae (б7) и Orthocladii-nae (49). Существенную роль в формировании бентофауны литорали играют отряды Ephemeroptera (18), Acariformes (18), Lymnaeiformes и Naidomorha (по 15 видов). Из числа обитающих в литорали видов - 293 не обнаружены глубже этой зоны.
В сублиторали по числу видов доминируют отряды Diptera (34 вида), Naidomorha (7) и Trichoptera (8). При этом двукрылые представлены только сем. Сhironomidae со значительным преобладанием п/сем. Chironominae (23), среди ручейников - се-
мейство Limnephilidae (4), среди малощетинковых червей - сем. Tubificidae (б). Следует отметить большое относительное разнообразие кольчатых и круглых червей: 14 видов, и б видов, соответственно. Профундаль озера отличается наименьшим разнообразием зообентоса (44 вида). Насекомые представлены только семейством Сhironomidae (22 вида) с преобладанием п/сем. Chironominae (15). Второе место по видовому разнообразию делят отряды Naidomorha (б видов из сем. Tubificidae) и Tricladida (б). Круглые черви с шестью видами имеют наибольшее разнообразие на уровне семейств. Живые моллюски в профундали Телецкого озера не обнаружены.
Типизация сообществ донных беспозвоночных Телецкого озера
В основу типизации были положены экологическая зональность дна Телецкого озера и различия таксономической и трофической структур зообентоса в наиболее характерных биотопах с учётом сезонной динамики этих показателей (рис. 2).
Зообентос Телецкого озера
Сообщества глубоководных участков Сообщества литорали
Сообщество Сообщество Сообщества литорали Сообщество литорали
профундали сублиторали меридиональной части широтной части
Сообщества Сообщество
приустьевых участков открытой литорали
Рис. 2. Типизация сообществ донных беспозвоночных Телецкого озера
Сообщества глубоководных участков характеризуются низким биологическим разнообразием и отсутствием выраженной сезонной динамики таксономичесой и трофической структур зообентоса. Основу донного населения составляют формы,
способные существовать в условиях глубоководий, амфибион-ты представлены только семействами СЫгопот1<^ае и ШтперЫ^ае, приуроченными к сублиторали. В сообществе сублиторали в течение всего сезона по численности и биомас-
се доминируют общие с литоралью виды сем. Tubificidae и п/сем. Chironominae, преобладающий тип питания - детрито-и альгофагия. В сообществе профундали доминируют грунто-ядные олигохеты сем. Tubificidae и сем. Haplotaxidae. Средняя многолетняя биомасса зообентоса в период летней температурной стратификации (июль-август 1996, 1999, 2000, 2002 гг.) для сообщества сублиторали (65 проб) составила 2,2±0,5 г/м2, из которых 56 % олигохет, а для сообщества профундали (102 пробы) - 1,0±0,2 г/м2 (олигохет 93 %).
Сообщества литорали характеризуются высоким биологическим разнообразием и наличием сезонной динамики таксономической и трофической структур. В сообществах литорали меридиональной части озера в период весеннего нагревания по численности и биомассе доминируют собиратели широкого спектра питания, в основном представители отр. Ephemeroptera и р. Gammarus, а в период летней температурной стратификации (на пике развития фитоперифитона) - собиратели: альго-, эври- и детритофаги (преимущественно сем. Chironomidae, р. Gammarus, отр. Trichoptera и кл. Oligochaeta). К периоду осеннего охлаждения значительно увеличивается доля сем. Chironomidae и т. Mollusca. При этом в сообществах приустьевых участков доминируют те же виды, что и в нижнем течении притоков, а в сообществе открытой литорали - озерные виды. Средняя биомасса зообентоса литорали меридионального участка в период летней стратификации (90 проб за 1999, 2000, 2004 гг.) составила 1,4±0,2 г/м2.
В литорали широтной части озера донное сообщество меньше зависит от населения притоков, в основном оно приурочено к зарослям, где достигает максимального видового разнообразия в июле-августе. В период весеннего нагревания в широтной части преобладают собиратели: эври-, детрито-и пелофаги (обычно р. Gammarus, сем. Chironomidae
и кл. Oligochaeta). В период летней стратификации и максимального прогрева верхнего слоя воды наблюдается пик развития высших водных растений и фитоперифитона. При этом вне
зарослей доминируют представители кл. Oligochaeta, сем. Chironomidae и отр. Trichoptera, а под зарослями и у заболоченных берегов - сем. Chironomidae, кл. Oligochaeta, р. Gammarus и кл. Gastropoda. Преобладают собиратели: альго- и дет-ритофаги. В зарослях в состав доминант входят также зоофаги. Средняя биомасса зообентоса литорали широтной части озера в период летней стратификации (79 проб за тот же период) составила 2,8±0,5 г/м2. Наибольшее количество и разнообразие зообентоса Телецкого озера обычно отмечали в северовосточной части Камгинского залива и на участке между впадением рек Ойор и Тевенек.
Таким образом, вертикальное распределение зообентоса в Телецком озере соответствует экологической зональности дна, при этом пространственная неоднородность и сезонная динамика сильнее выражены в литорали, чем в сублиторали и профундали. Существенное влияние на формирование зообентоса в широтной части озера оказывает медленное нарастание глубин, наличие мелководий с зарослями водных растений и заиленным грунтом. Уменьшение средних значений численности и биомассы зообентоса на створах меридиональной части озера по отношению к створам широтной части связано с более быстрым нарастанием глубин, большей глубиной профундали и большей прибойно-волновой активностью в литорали.
Оценка качества воды Телецкого озера
В сублиторали и профундали озера, учитывая решающее значение малощетинковых червей в формировании донных сообществ на большей площади дна Телецкого озера, экологическую оценку глубоководных участков водоема следует проводить с использованием олигохетных индексов. По нашим многолетним наблюдениям (11б2 пробы олигохет за 199б-2002 гг.) наибольшей достоверностью для сублиторали и профундали озера отличаются индексы Бринкхурста и Цанера [17]. Среднесезонное значение индекса Бринкхурста для различных участков озера колебалось от нуля до 0,32, при среднем многолетнем значении 0,0б (табл. 2).
Таблица 2
Средне-сезонные значения индекса Бринкхурста для глубоководных участков Телецкого озера, 1996-2002
Участок 199б 1997 1998 1999 2000 2001 2002 среднее
Чулышман 0,25 0,27 0,21 0,14 0,05 0,1 б 0,2 0,18
Кыга 0,32 0,12 0,03 0,03 0,0б 0 0,19 0,11
Челюш - - - 0 0 0 0 0
Б.Чили - - - 0 0 0 0 0
М.Чили - - - 0 0 0 0 0
Кокши 0,14 0 0 0,04 0 0 0 0,03
Б.Корбу 0,29 0 0 0 0 0 0 0,04
Яйлю 0 0 0 0 0 0 0 0
Колдор - - - 0,08 - - 0 0,042
Самыш 0,23 0,22 0,15 0,01 0,11 0,22 0,22 0,17
Стационар 0 0 0 0,02 0 0 0,09 0,02
Артыбаш 0 0 0 0 0 0 0 0
Камга - 0,11 0,25 0,09 0,07 0,1 0,15 0,13
Таблица 3
Средне-сезонные значения численности T. tubifex (экз./м2) для различных глубоководных участков Телецкого озера, 1996-2002 гг.
Участок 199б 1997 1998 1999 2000 2001 2002 среднее
Чулышман 1,08 0,3б 0,4б 0,41 1 1 0,49 0,б9
Кыга 0,2 0,45 1,21 0,35 0,34 0,37 0,34 0,47
Челюш - - - 0 0 0,02 0,01 0,01
Б.Чили - - - 0 0 0 0 0
М.Чили - - - - 0 0 0 0
Кокши 0 0 0 0 0,01 0,01 0,01 0,01
Б.Корбу 0 0,02 0 0,02 0 0 0 0,01
Яйлю 0,03 0 0 0,0б 0 0 0 0,01
Колдор - - - 0 - 0 0 0
Самыш 0,64 0,36 0,48 0,15 0,59 0,18 0,16 0,37
Стационар 0 0 0 0,01 0,02 0,03 0,02 0,01
Артыбаш 0,25 0 0 0 0,02 0,08 0,02 0,05
Камга - 0,04 0,11 0,08 0,08 0,05 0,01 0,06
В переложении с десятибалльной на унифицированную шестибалльную шкалу, все указанные значения входят в две первые категории, что соответствует I-II классу качества (очень чистые - чистые воды). По индексу Бринкхурста, наиболее чистым участком озера является его центральная (глубоководная часть) максимально удаленная от берегов, а более высоким содержанием органических веществ в отдельные годы отличаются участки сублиторали в местах впадения крупных притоков (р. Чулышман и р. Самыш), а так же в Камгинском и Кыгинском заливах. На этих же участках наблюдается и увеличение количества общего зообентоса.
Средне-сезонное значение численности Tubifex tubifex (O.F. Muller, 1773) колебалось в пределах 0-1210,9 экз./м2 (табл. 3), при среднем многолетнем значении 155,2 экз./м2, а численность Limnodrilus hoffmeisteri Claparede, 1862 - от нуля до 502,5 экз./м2, при среднем многолетнем значении - 46,6.
Увеличение значений индекса наблюдается вблизи впадения р. Чулышман. Указанные в табл. значения, согласно индексу Цанера (1965), в основном соответствуют I классу, достигая уровня II класса на участке Чулышман (1996, 2000, 2001 гг.) и на участке Кыга (1998 г.).
Сложность определения качества воды в литорали озера обусловлена отличиями ее меридиональной и широтной части, а так же наличием заболоченных участков вблизи впадения рек Чулышман, Кыга, Камга, Колдор, Самыш, Ойор [14]. Разные условия формирования донных сообществ определяют различие таксономической структуры зообентоса и его количественных показателей. Кроме этого, литораль испытывает на себе влияние как озерной, так и речной фауны.
В мае 2004 г. зообентос литорали меридионального участка озера в каждой пробе был представлен лишь несколькими экземплярами 1-2 видов, либо отсутствовал. Оценить качество
воды в данном случае не один из используемых нами индексов не позволяет. Формально минимальное количество зообентоса должно свидетельствовать о катастрофическом загрязнении, однако низкий уровень развития зообентоса для данного участка озера является естественным (особенно после весеннего половодья), а встречающиеся здесь поденки, гаммарусы и ор-токладиины свидетельствуют о чистоте воды. Поэтому выбор индексов и оценку качества воды проводили по пробам, отобранным в литорали широтной части озера, где донные сообщества развиты лучше.
Индексы, вычисляемые как отношение численности видов сем. ТиЫНа!^ к другим олигохетам (Пареле, Попченко, Бринк-хурста) не работали или противоречили друг другу в связи с тем, что представители других семейств (развивающихся в зарастающей литорали озера в вегетационный период) в майских пробах встречались единично. Поэтому среди индексов, ориентированных на олигохет, лучше работали менее специфичные: Цанера и Гуднайта-Уитлея. При этом индекс Цанера лучше всего согласовывался с индексом Шеннона, а индекс Гуднайта-Уитлея - с индексом Балушкиной (табл. 4). Индекс Шеннона отражает структуру сообщества в целом и поэтому его можно считать наиболее показательным. Минимальное значение он принимал в пункте, расположенном в 100 м западнее устья р. Колдор, и отражал нарушение структуры сообщества на галечниково-песчаном грунте после шторма. Идекс Балуш-киной оказался наиболее чувствительным, поскольку основу видового разнообразия составляла одна группа - хирономиды. С небольшим количеством «групп Вудивисса» в литоральных пробах и с редкостью веснянок связано неадекватное поведение индекса Вудивисса, который изменялся в широких пределах (от 1 до 7), плохо согласовывался с прочими индексами, и везде, кроме станции Ойор, указывал на загрязнение воды.
Таблица 4
Значения биотических индексов для литорали широтной части оз. Телецкое, май 2004 г.
Ориентир и удаление (м) Вудивисса Гуднайта- Уитлея е л ш о. а с Попченко Бринк-хурста Цанера Балушкиной Шеннона
Река Камга (10)** 2* 56* 0,93* 0,93* 0,07 0,07 6,50* 2,3
Река Камга (100)** 2* 9 1,00* 0,86* 0 0,07 6,70* 2,1
Река Колдор (10) 6* 0 - - - 0 0,14 1,5
Река Колдор (100) 1* 0 - - - 0 - 1,0
Река Ойор (10) 7 0 - - - 0 0,14 1,9
Река Ойор (100)** 5* 52* 1,00* 1,00* 0,02 2,3* 6,50* 2,5
Река Тевенек (10) 6* 13 0,50* 0,50* 0 0 - 2,5
Река Тевенек (100) 6* 0 - - - 0 0,14 2,3
Примечание: * - значения индексов, указывающие на загрязнение, ** -заболоченные участки.
В результате сравнения не пригодными для оценки качества воды в данной выборке были признаны индексы Вудивисса, Пареле, Попченко и Бринкхурста. Основными (отражающими значительные изменения в сообществах) можно считать индексы Шеннона и Цанера, а более чувствительными (дополнительными) - индексы Гуднайта-Уитлея и Балушкиной. Индекс Шеннона на всех участках указывает на сложную структуру сообществ, характерную для водоемов с высоким качеством воды, но индекс Цанера регистрирует органическое загрязнение в 100 м восточнее р. Ойор, отраженное высокой численностью вида Т. tubifex. Данное загрязнение, отмечается обоими
дополнительными индексами: индексом Гуднайта-Уитлея характеризуется как IV класс качества или «загрязненная вода», значение индекса Балушкиной соответствует нижней границе «чрезвычайной экологической ситуации». Этот же уровень загрязнения дополнительные индексы отмечают и на восточной оконечности Камгинского залива.
Однако, именно на этих участках наблюдаются максимумы видового разнообразия и количественных показателей зообентоса. Данные участки находятся в охраняемой заповедной зоне, а район Камгинского залива не заселен и не освоен, что исключает антропогенный характер наблюдаемого загрязнения. По-
этому полученные значения биотических индексов отражают естественный уровень развития зообентоса на заболоченных участках литорали Телецкого озера. Данные биотопы получают повышенное количество растворенного органического вещества по сравнению с другими участками, в результате здесь наблюдаются усложнение таксономической структуры зообентоса и пики его численности и биомассы , что свидетельствуют о стимулирующем, а не угнетающем действии растворенного органического вещества.
Эти обстоятельства позволяют рассматривать заболоченные участки литорали как специфические биотопы олиготроф-ного Телецкого озера, получающие значительную субсидию органического вещества. В связи тем, что они встречаются редко, проводить здесь оценку качества воды для всего Телецкого озера нельзя. При исследовании долгосрочных изменений следует принимать значения основных (Шеннона, Цанера) и дополнительных биотических индексов (Гуднайта-Уитлея и Ба-лушкиной), полученных на естественных заболоченных участках как фоновые, для выявления факта возможного заболачивания других участков литорали.
Для оценки качества воды в литорали меридионального участка озера, проведенной в августе 2004 г., наиболее приемлемыми оказались те же индексы, что и для нижнего течения местных притоков: Шеннона, Гуднайта-Уитлея и Балушкиной. Олигохетные индексы Цанера, Бринкхурста, Пареле, Попченко не работали ввиду отсутствия соответствующих видов-индикаторов. Индекс Вудивисса, как и в подавляющем большинстве исследованных биотопов бассейна Бии, принимал не адекватные значения. Индекс Шеннона на стабильных грунтах варьировал от 2,1 до 3,1, а в прибойной зоне и на песчаных пляжах южного мелководья - от 1,0 до 1,1. Индекс Гуднайта-Уитлея принимал значения от 0 до 20 %, что соответствует I классу качества воды. Значения дополнительного индекса Балушкиной не выходили за рамки «удовлетворительной экологической ситуации». При ранжировании этого индекса по шести классам качества, он отмечает условное загрязнение только вблизи заболоченной дельты р. Кыга, где хирономиды были представлены двумя экземплярами п/сем. СЫгопотлпае, но прочие показатели характеризуют данный участок как чистый (табл. 5).
Таблица 5
Значения биотических индексов для литорали меридиональной части оз. Телецкое, август 2004 г.
Ориентир и удаление (м) Вудивисса Гуднайта- Уитлея ш л е о. а с Попченко Бринк- хурста Цанера Балушкиной Шеннона
Кыга (10) 5* 20 0 0 - - 6,5* 2,3
Кыга (100) 1* 0 - - - - - 1,0
Чулышман (100) 4* 0 - - - - 0,1 1,1
Челюш (10) 9 2,4 0 0 - - 0,1 2,5
Челюш (100) 5* 14 0 0 - - 0,1 1,0
М.Чили (10) 1* 0 - - - - 0,2 1,1
М.Чили (100) 5* 0 - - - - 0,3 2,6
Кокши (10) 6* 6,7 0 0 - - 0,3 3,1
Кокши (100) 7 10 0 0 - - 1,8* 2,9
Б. Корбу (10) 6* 0 - - - - 0,1 2,1
Примечание: * - значения индексов, указывающих на загрязнение.
Таблица 6
Значения биотических индексов для литорали широтной части оз. Телецкое,
август 2004 г.
Ориентир и удаление (м) Вудивисса Гуднайта- Уитлея Пареле о к X е ч га о П Бринк- хурста Цанера Балу1киной Шеннона
Река Камга (10)** 2* 68* 0,96* 0,83* 0 0,2 6,50* 2,3
Река Камга (100)** 2* 90* 0,99* 0,99* 0 - 6,50* 0,8*
Река Колдор (10) 5* 15 0 0 0 - 0,25 3,8
Река Колдор (100) 6* 13 0,07 0,17 0 0,1 6,50* 3,1
Река Ойор (10) 6* 2 0 0 0 - 1,45 2,9
Река Ойор (100)** 5* 59* 1* 1* 0 0,2 6,50* 2,0
Река Самыш (10**) 6* 41* 0,27 0,27 0 0,5 7,15* 3,5
Река Самыш (100) 3* 4 0 0 0 - 0,14 2,4
Залив Каменный, 1 2* 20 - - 0 - 0,19 2,5
Залив Каменный, 2 2* 0 - - - - 0,14 1,7
Река Тевенек (10) 6* 4 1* 1* 0 - 0,14 2,4
Река Тевенек (100) 4* 6 0 0 0 - 0,34 3,0
Примечание: * - значения индексов, указывающих на загрязнение, ** -заболоченные участки.
В литорали широтного участка в августе 2004 г. индекс Шеннона имел высокое значение в большинстве случаев, а индексы Пареле и Попченко изменялись в своих крайних пределах, достигая на заболоченных участках значений, соответствующих «экологическому бедствию». Изменение структуры сообществ на заболоченных участках, как и в мае, отразили большинство индексов. При этом менее чувствительный индекс Цанера характеризовал такие участки как «чистые», а более чувствительная пара индексов «Гуднайта-Уитлея и Балушкиной» отмечала существенное загрязнение: вблизи рек Ойор и Самыш до уровня IV класса качества воды, а в Камгинском заливе даже до VI класса, формально соответствующего гипер-сапробным условиям. В последнем случае нарушение структуры донного сообщества было подтверждено и индексом Шеннона (табл. 6).
Но гиперсапробные условия подразумевают уничтожение зообентоса (кроме устойчивых тубифицид), а в данной пробе присутствовали 10 видов, включая ручейников и водяных клещей. Критические значения индексов были обусловлены не уменьшением численности чувствительных к загрязнению видов, а массовым развитием обычного для Камгинского залива червя Spirosperma ferox, составившего в данной пробе 89 % численности, что и отразили биотические индексы. То есть повышенное содержание растворенного органического вещества на заболоченных участках широтной литорали снова произвело стимулирующий эффект.
Для различных участков Телецкого озера необходимо выбирать индексы, отражающие состав конкретного сообщества, вероятное изменение его структуры в случае загрязнения, и не противоречащие данным гидрохимического мониторинга. В качестве «основных» мы предлагаем выбирать индексы, показывающие высокое качество воды на заведомо чистых (контрольных) участках. Их значения должны согласовываться между собой и фиксировать только значительное изменение условий среды и структуры донного сообщества. Более чувствительные «дополнительные» индексы могут отражать менее значительные изменения условий среды, приводящие к изменению доминирующего комплекса в пределах естественных (в т.ч. сезонных) колебаний. С учетом структуры донных сообществ, для оценки качества воды в литорали Телецкого озера (исключая заболоченные участки) можно рекомендовать использовать индексы Шеннона и Гуднайта-Уитлея в качестве основных, Балушкиной - в качестве дополнительного. На заболоченных участках литорали мы рекомендуем использовать индексы Шеннона и Цанера в качестве основных, Балушкиной и Гуднайта-Уитлея - в качестве дополнительных. Для сублито-
Библиографический список
рали и профундали озера - основные индексы Бринкхурста и Цанера.
При таком подходе воду Телецкого озера, на большей части его акватории, можно оценить 1-11 классом качества и охарактеризовать как «чистая». Участки ухудшения качества воды имеют очаговый характер и приурочены к местам с повышенным природным уровнем содержания органического вещества. В сублиторали и профундали такие участки локализованы вблизи впадения крупных притоков (Чулышман и Самыш) и в крупных заливах (Камга и Кыга). Однако средне-сезонные значения индексов Бринкхурста и Цанера не опускаются здесь ниже II класса. В литорали озера такие участки расположены вблизи заболоченных берегов Камгинского залива и северозападного мелководья, значения индксов Гуднайта-Уитлея и Балушкиной в них могут понижаться до Ш-М класса (участки Самыш и Ойор) и даже до V-VI класса (Камга). Установленные тенденции распределения загрязнения согласуются с данными Горно-Алтайской СИАК: по комплексу гидрохимических показателей вода Телецкого озера в 2002-2003 гг. была признана «экологически чистой» с отдельными участками «умеренного загрязнения» в широтной части озера [2].
Увеличение концентрации органического вещества на заболоченных участках литорали (БПК5 до 4,7 при обычном для озера летнем значении <1 мг О2/дм3, по архивным данным ЛВЭ ИВЭП СО РАН за 2004-2006 гг.) и в местах впадения крупных притоков приводит к значительному увеличению количества и разнообразия общего зообентоса за счет увеличения доли полисапробных видов, что является признаком метаболического и экологического прогресса [11]. Такая реакция зообентоса на увеличение количества органического вещества может объясняться его изначальным дефицитом в олиготрофном озере и благоприятным кислородным режимом: не ниже 7 мг/л, по архивным материалам ЛВЭ за 2004-2006 гг. и литературным данным [16].
Давать оценку качества воды для всего Телецкого озера на основании исследования локальных заболоченных участков литорали нельзя. Также не пригодны для мониторинга ее прибойные участки. Для исследования долгосрочных изменений экосистемы литорали Телецкого озера мы рекомендуем проводить мониторинг в 100-200 м восточнее устьев рек Тевенек и Самыш. Эти пункты достаточно удалены от притоков и заболоченных участков, обладают развитым и устойчивым донным сообществом, расположены в «низовье» проточного озера и вблизи потенциальных источников антропогенного загрязнения. Для исследования долгосрочных изменений экосистемы сублиторали и профундали озера мониторинговые участки должны быть удалены от крупных притоков.
1. Физико-географическая и геологическая характеристика Телецкого озера // Труды Деп. геологии, том 105. - Тервюрен (Бельгия), 2001.
2. Large Lakes. Ecological Structure and Function / M. Tilzer & C. Serruya, ed. - Springer-Verlag, 1990).
3. Селегей, В.В. Телецкое озеро / В.В. Селегей, Т.С. Селегей. - Л., 1978.
4. The outbreaks of life in the littoral cenoses of the deepest lake in western Siberia, Lake Teletskoye / V.V. Kirillov, V.V. Selegei, G.V. Kim et al. // 8th Conference on the Conservation and Management of Lakes. - Copenhagen - 1999.
5. Доклад о состоянии и об охране окружающей среды Республики Алтай в 2003 г. - Горно-Алтайск, 2004.
6. Геохимические индикаторы современного осадконакопления в Телецком озере / И.А. Калугин, В.А. Бобров, С.В. Мельгунов, С.С. Воробьева // Основные закономерности глобальных и региональных изменений климата и природной среды в позднем кайнозое Сибири. - Новосибирск, 2002. -Вып. 1.
7. Яшнов, В.А. Практикум по гидробиологии. - М., 1969.
8. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. - Л., 1983.
9. Оценка степени загрязнения вод по организмам планктона и бентоса. Методическое руководство. - Красноярск, 1982.
10. Унифицированные методы исследования качества вод. Методы биологического анализа - М., 1983. - Ч. III.
11. Попченко, В.И. Водные малощетинковые черви Севера Европы. - Л., 1988.
12. Методы биологического анализа пресных вод. - Л., 1976.
13. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. - СПб., 1992.
14. ГОСТ 17.1.3.07-82. Охрана природы. Гидросфера: Правила контроля качества воды водоемов и водотоков. - М., 1982.
15. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия // Зеленый мир. - 1994. - № 11.
16. Шитиков, В.К. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации / В.К. Шитиков, Г.С. Розенберг, Т.Д. Зинченко - Тольятти,
2003.
17. Крылова, Е.Н. Оценка качества воды и донных отложений Телецкого озера по составу и количеству олигохет // Мир науки, культуры, образования. - 2009. - № 1 (13).
Bibliography
1. Fiziko-geograficheskaya i geologicheskaya kharakteristika Teleckogo ozera // Trudih Dep. geologii, tom 105. - Tervyuren (Beljgiya), 2001.
2. Large Lakes. Ecological Structure and Function / M. Tilzer & C. Serruya, ed. - Springer-Verlag, 1990).
3. Selegeyj, V.V. Teleckoe ozero / V.V. Selegeyj, T.S. Selegeyj. - L., 1978.
4. The outbreaks of life in the littoral cenoses of the deepest lake in western Siberia, Lake Teletskoye / V.V. Kirillov, V.V. Selegei, G.V. Kim et al. // 8th Conference on the Conservation and Management of Lakes. - Copenhagen - 1999.
5. Doklad o sostoyanii i ob okhrane okruzhayutheyj sredih Respubliki Altayj v 2003 g. - Gorno-Altayjsk, 2004.
6. Geokhimicheskie indikatorih sovremennogo osadkonakopleniya v Teleckom ozere / I.A. Kalugin, V.A. Bobrov, S.V. Meljgunov, S.S. Vorobjeva // Os-novnihe zakonomernosti globaljnihkh i regionaljnihkh izmeneniyj klimata i prirodnoyj sredih v pozdnem kayjnozoe Sibiri. - Novosibirsk, 2002. - Vihp. 1.
7. Yashnov, V.A. Praktikum po gidrobiologii. - M., 1969.
8. Rukovodstvo po metodam gidrobiologicheskogo analiza poverkhnostnihkh vod i donnihkh otlozheniyj. - L., 1983.
9. Ocenka stepeni zagryazneniya vod po organizmam planktona i bentosa. Metodicheskoe rukovodstvo. - Krasnoyarsk, 1982.
10. Unificirovannihe metodih issledovaniya kachestva vod. Metodih biologicheskogo analiza - M., 1983. - Ch. III.
11. Popchenko, V.I. Vodnihe malothetinkovihe chervi Severa Evropih. - L., 1988.
12. Metodih biologicheskogo analiza presnihkh vod. - L., 1976.
13. Rukovodstvo po gidrobiologicheskomu monitoringu presnovodnihkh ehkosistem. - SPb., 1992.
14. GOST 17.1.3.07-82. Okhrana prirodih. Gidrosfera: Pravila kontrolya kachestva vodih vodoemov i vodotokov. - M., 1982.
15. Kriterii ocenki ehkologicheskoyj obstanovki territoriyj dlya vihyavleniya zon chrezvihchayjnoyj ehkologicheskoyj situacii i zon ehkologicheskogo bedstviya // Zelenihyj mir. - 1994. - № 11.
16. Shitikov, V.K. Kolichestvennaya gidroehkologiya: metodih sistemnoyj identifikacii / V.K. Shitikov, G.S. Rozenberg, T.D. Zinchenko - Toljyatti, 2003.
17. Krihlova, E.N. Ocenka kachestva vodih i donnihkh otlozheniyj Teleckogo ozera po sostavu i kolichestvu oligokhet // Mir nauki, kuljturih, obrazovaniya. - 2009. - № 1 (13).
Статья поступила в редакцию 22.09.11
УДК 561.26
Sutchenkova O.S, Mitrofanova E.Yu. THE HISTORY OF DIATOMS STUDY IN BOTTOM SEDIMENTS OF LAKE TELETSKOYE. Diatoms with silicon frustules are important as indication group among algae used for reveal of environmental changes and reconstruction of paleoclimate. The history of diatoms study in bottom sediments of Lake Teletskoye, a deep oligotro-phic reservoir in the south of West Siberia, was considered. Analyzes of diatoms taxonomic composition and abundance in studied bottom sediments cores was done.
Key words: diatoms, bottom sediments, Lake Teletskoye, taxonomic composition, number of frustules.
О.С. Сутченкова, аспирант ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: [email protected];
Е.Ю. Митрофанова, канд. биол. наук, с.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: [email protected].
ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ДИАТОМОВЫХ ВОДОРОСЛЕЙ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ОЗЕРА ТЕЛЕЦКОЕ
Диатомовые водоросли, имеющие кремнистый панцирь, являются индикаторно значимой группой, используемой при выявлении изменений экологических условий и реконструкциях палеоклимата. В работе рассмотрена история исследования диатомовых водорослей в донных отложениях озера Телецкое, глубокого олиготрофного водоема на юге Западной Сибири. Проведен анализ таксономического состава и количества диатомей в изученных кернах донных отложений озера.
Ключевые слова: диатомовые водоросли, донные отложения, Телецкое озеро, таксономический состав, количество створок.
В альгофлоре морей диатомовые водоросли составляют до 80 % общего систематического состава фитопланктона [1], в континентальных водоемах они также присутствуют в значительных количествах и являются круглогодичными доминантами [2]. Выпадая на дно водоемов после завершения жизненного цикла, створки диатомовых водорослей формируют донные отложения, которые накапливают сведения о круговороте веществ в водных экосистемах и являются важным источником информации об экологических условиях, существовавших на водосборе и непосредственно в водоеме ранее и наблюдаемых в настоящее время. Это дает возможность оценивать состояние водных экосистем во временном интервале. Для изучения диатомовых водорослей в донных отложениях подходящими объектами являются крупные и глубокие озера, осадки в которых сохраняются в неизменном виде в течение долгого времени и представляют собой «летопись» происходивших в них процессов.
Озеро Телецкое - крупнейший водоем в горах на юге Западной Сибири - расположено между 51°21'46'' и 51°48'36''с.ш. на высоте 434 м над ур. м. в верховье реки Оби. По глубине (максимальная - 323 м, средняя - 181 м) оно занимает третье место в России после Байкала (1641 м) и Каспийского моря-озера (980 м) и 25-е место в мире [3]. При длине озера 78,6 км и средней ширине 2,89 км объем пресной воды в Телецком составляет 41,1 км3, площадь водного зеркала - 227,3 км2. Водоем относится к водным объектам с большим водосборным бассейном - 20400 км2 [4-5] и высокой скоростью осадконакоп-ления - 1,33 мм/год для северной части озера и 2,39 мм/год -в южной, а вблизи устья р. Чулышман, определяющего до 80 % общего притока - 4-6 мм/год [6].
По данным С.Г. Лепневой [4] и В.В. Селегея [5] котловина озера состоит из южной меридиональной (длина около 48 км) и северной широтной (30 км) частей, разделённых подводным хребтом (длина 2,3 км, ширина 0,6-0,8 км), возвышающимся над дном до 211 м. Озеро окружено горами высотой 600-1300 м на севере и 1700-2400 м на юге. В обрамлении озера Телецкое выделяют Горно-Алтайский, Телецкий и Западно-Саянский
геологические блоки [3], которые представлены телецкими ост-рово-дужными офиолитами, кремнисто-терригенными, туфо-генно-терригенными и метаморфическими породами, зелеными сланцами и кремнисто-глинистыми осадками [7]. Остатки этих пород после размыва берегов вместе с диатомеями самого озера, водоемов и водотоков водосборного бассейна поступает в донные отложения озера.
Цель работы - изучение, анализ состава и количества диатомовых водорослей в донных отложениях глубокого олиго-трофного озера Телецкое в историческом аспекте.
Материалы и методы исследования В работе проанализированы материалы исследования диатомовых водорослей озера Телецкое с начала ХХ века и до настоящего времени. Первоначально пробы бентоса, в том числе поверхностного слоя донных отложений, собранные Те-лецкой экспедицией под руководством С.Т. Лепневой, отбирали драгой Дорогостайского, тралом Сигсби или дночерпателем Экмана [8]. В современный период исследования (с 1993 г.) для извлечения верхних 20 см донных отложений использовали коробчатый дночерпатель Wild Core с сечением 14х14 см без нарушения верхнего слоя и длиной 20 см, для кернов длиной 1,5-1,7 м и диаметром 60 мм - гравитационную трубку [6]. Были отобраны короткие керны в разных участках меридиональной части озера, в районе пос. Артыбаш, длинные керны - в районе устья р. Корбу и пос. Яйлю, на подводном хребте Софьи Лепне-вой. Анализ таксономического состава проведен по опубликованному списку диатомовых водорослей в альгоценозах озера Телецкое [9], выделение экологических групп - по методикам С.С. Бариновой с соавт. [10], Н.А. Скабичевской [11], Х. Ланге-Берталота [по 12].
Результаты и обсуждение Изучение водорослей озера Телецкое, и диатомовых в том числе, началось в начале ХХ века, когда на озере в 1901 г. побывала экспедиция Русского Географического общества под руководством П.Г. Игнатова. Альгологические материалы были
