CC BY
12
УДК 574.583:581.526.325.2
Т. В. Дрозденко*, И. В. Тимофеев**, Т. А. Мишкова***
Псковский государственный университет, г. Псков, Россия *E-mail: [email protected] **E-mail: [email protected] ***E-mail: [email protected]
ВИДОВОЙ СОСТАВ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ФИТОПЛАНКТОНА ОЗЁР КАЛАЦКОЕ И ЛЕСИЦКОЕ (ПСКОВСКАЯ ОБЛАСТЬ, ПЕЧОРСКИЙ РАЙОН)
В статье рассмотрен таксономический состав и количественные характеристики фитопланктона озёр Калацкое и Лесицкое. В весенний период 2021 г. фитопланктон озера Калацкое был представлен 47 таксонами рангом ниже рода из 8 отделов, а Лесицкого — 37 видовыми и внутривидовыми таксонами из 8 отделов. Численность фитопланктона озера Калацкое составила 1,38 млн кл./л, озера Лесицкое — 1,81 млн кл./л, биомасса — 0,09 и 0,12 мг/л соответственно. К доминирующим по численности видам микроводорослей в обоих озёрах относились представители отдела Cyambacteria, а в озере Калацкое заметную роль в общей численности также играла зелёная водоросль Coelastrum microporum Nageli. Эколого-географическая характеристика микроводорослей показала, что для альгофлор обоих озёр характерно преобладание космополитных пресноводных планктонных форм, предпочитающих слабощелочные воды.
Ключевые слова: альгофлора, таксономический состав, биомасса, эколого-географическая характеристика, озеро Калацкое, озеро Лесицкое, Псковская область.
Для цитирования: Дрозденко Т. В., Тимофеев И. В., Мишкова Т. А. Видовой состав и количественные показатели фитопланктона озёр Калацкое и Лесицкое (Псковская область, Печорский район) // Вестник Псковского государственного университета. Серия: Естественные и физико-математические науки. 2022. Т. 15. № 2. С. 56-65.
T. V. Drozdenko*, I. V. Timofeev**, T. A. Mishkova***
Pskov State University, Pskov, Russia
*E-mail: [email protected] **E-mail: [email protected] ***E-mail: [email protected]
SPECIES COMPOSITION AND QUANTITATIVE INDICATORS OF
PHYTOPLANCTON IN LAKES KALATSKOYE AND LESITSKOYE (PSKOV REGION, PECHORY DISTRICT)
The article considers the taxonomic composition and quantitative characteristics of phytoplankton in the lakes of the Pechory district of the Pskov region Kalatskoye and
Lesitskoye. In the spring period of 2021, the phytoplankton of Kalatskoye Lake was represented by 47 taxa below the genus rank from 8 phylums, and Lesitskoye Lake by 38 species and intraspecific taxa from 8 phylums. The number of phytoplankton in Lake Kalatskoye was 1.38 million cells/l, in Lake Lesitskoye — 1.81 million cells/l, biomass — 0.09 and 0.12 mg/l, respectively. Representatives of the Cyanobacteria division were the dominant microalgae species in both lakes, and the green alga Coelastrum microporum Nageli also played a significant role in the total abundance in Lake Kalatskoye. The ecological and geographical characteristics of microalgae showed that the algal floras of both lakes are characterized by the predominance of cosmopolitan freshwater forms that prefer weakly alkaline waters.
Keywords: algoflora, taxonomic composition, biomass, ecological and geographical characteristics, Kalatskoye lake, Lesitskoye lake, Pskov region.
For citation: Drozdenko T. V., Timofeev I. V., Mishkova T. A. (2022), Species composition and quantitative indicators of phytoplankton in lakes Kalatskoye and Lesitskoye (Pskov region, Pechory district), Vestnik Pskovskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Estestvennye i fiziko-matematicheskie nauki [Bulletin of the Pskov State University. Series "Natural and physical and mathematical sciences"], vol. 15, no. 2, pp. 56-65. (In Russ.).
Введение. В связи с увеличивающейся антропогенной нагрузкой на гидросферу возникает необходимость мониторинговых работ на водных объектах. Особое внимание уделяется исследованиям фитопланктона, который является основным первичным продуцентом и играют важную роль в поддержании круговорота веществ и энергии в водных экосистемах [20]. Показатели развития микроводорослей во многом определяют структуру и функционирование водной экосистемы в целом [6]. Анализ видового богатства и количественных характеристик фитопланктонных сообществ широко используется в оценке качества водоёмов, в частности, при определении их трофического статуса [1; 16; 19]. Озёра как естественные водоёмы играют важную роль в природе и являются уникальными объектами для исследования состояния окружающей среды [5; 14]. Региональные альгофлористические исследования способствуют обобщению видового разнообразия микроводорослей, способствуют получению данных об экологических особенностях и распространении видов в пределах региона. Всестороннее изучение видового состава, а также количественных показателей фитопланктона является актуальным не только с точки зрения инвентаризации биоразнообразия, но и в целях наиболее эффективного использования и охраны водоёмов [1].
Целью работы является исследование качественного и количественного составов фитопланктона озёр Калацкое и Лесицкое в раннелетний период 2021 г.
Методы исследования. Исследования проводились в мае 2021 г. на двух озёрах Печорского района, принадлежащих бассейну Псковского озера, — Калацком и Лесицком (рис. 1). По зоне ландшафта озёра относятся к Балтийско-Ладожскому округу, поверхность которого представляет собой приозёрную низменную террасированную равнину, образованную озёрными, озёрно-ледниковыми и зандровыми песками и супесями [11].
Калацкое * Печки
Калки
озеро Лесицкое *
1
Рис. 1. Карта расположения озёр Калацкое и Лесицкое
Озеро Калацкое — проточное озеро плотвично-окуневого ихтиотипа с лещом, площадью 17,6 га, средней глубиной 2,4 м (максимальная глубина — 6,3 м) и крутыми берегами. Степень зарастания озера макрофитами достигает 15,0 %. Заморные явления в водоёме наблюдаются изредка.
Озеро Лесицкое — глухое озеро плотвично-окунёвого ихтиотипа, имеет площадь 24,0 га, среднюю глубину — 1,7 м (максимальная глубина — 5,0 м) и отлогие берега. Степень зарастания озера макрофитами достигает 7,0 %. Часто наблюдаются заморные явления [9].
У обоих озёр илисто-песчаное дно, низкие, частью заболоченные берега, на которых располагаются лес, луга, огороды, сплавины, коряги. Озёра являются важными социально-хозяйственными, рекреационными и рыбохозяйственными объектами. Вблизи водоёмов располагаются деревни и базы отдыха.
Фитопланктонные пробы собирались с поверхностного горизонта озёр, фиксировались 40 %-м раствором формалина и обрабатывались по стандартной методике [10]. Микроводоросли определяли с использованием микроскопа «Carl Zeiss Axio Lab. A1» с помощью ряда определителей [2-4; 7; 8; 12; 17]. При выделении отделов водорослей придерживались системы сайта AlgaeBase [15].
Численность микроводорослей просчитывали 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 исследуемых озёр проводили с использованием индекса Сьёренсена-Чекановского [13].
Данные для эколого-географической характеристики брались из тематических монографий [1; 11]. Для расчёта индекса сапробности использовался метод Пантле-Букк в модификации Сладечека [18].
Статистическая обработка данных и построение графических изображений производились с использованием программы «MO Excel».
Результаты и их обсуждение. В результате исследований в фитопланктоне озёр Калацкое и Лесицкое в мае 2021 г. было идентифицировано всего 64 видовых и внутривидовых таксона из 8 отделов: Chlorophyta (23 вида), Bacillariophyta (16), Cyanobacteria (10), Ochrophyta (7), Charophyta (4), Cryptophyta (2), Euglenophyta (1) и Miozoa (1).
В озере Калацкое зарегистрировано 47 таксонов фитопланктона рангом ниже рода, принадлежащих 8 отделам (рис. 1, прил. 1).
Больше всего видовых таксонов было обнаружено в отделе Chlorophyta (19), который был представлен только монотипическими и битипическими родами (прил. 1). Среди микроводорослей отдела Bacillariophyta идентифицировано 10 видовых таксонов из 10 родов. На третьем месте по представленности видами находился отдел Cyanobacteria, содержащий 7 видовых таксонов. Остальные отделы водорослей содержали заметно меньшее количество видов (рис. 2).
Калацкое
/ </ / / / / У / s / / * * S *
Отделы водорослей
Рис. 2. Общий таксономический состав озера Калацкое (май 2021 г.)
В озере Лесицкое было выявлено всего 37 таксонов фитопланктона рангом ниже рода из 6 отделов (рис. 3, прил. 1). Наибольшее количество видов наблюдалось среди диатомовых и зелёных водорослей, содержащих по 13 видовых таксонов из 12 родов в каждом отделе. На долю цианобактерий приходилось 13,5 %, охрофитовых — 10,8 %. Остальные отделы существенный вклад в видовое богатство планктонной альгофлоры озера не вносили. Представителей отделов Euglenophyta и М^оа в озере Лесицкое встречено не было.
Лесицкое
40,0
# ^ о/
JF
jr ¿г
с/
Отделы водорослей
Рис. 3. Общий таксономический состав озера Лесицкое (май 2021 г.)
Индекс Сьёренсена-Чекановского составил 47,1 %, что свидетельствует о невысоком сходстве видового состава фитопланктонных сообществ озёр Калацкое и Лесицкое в мае 2021 г., что может быть объяснено, в т. ч., разными морфометрическими и гидрологическими характеристиками озёр. Общими для двух альгоценозов были 20 видов микроводорослей.
Численность фитопланктона в озере Калацкое составила порядка 2,74 млн кл./л, биомасса — 0,2 мг/л (табл. 1). Основной вклад в численность вносили представители отдела Chlorophyta, на долю которых приходилось около 54,0 % от общего количества клеток микроводорослей. Доминирующую роль играла водоросль Coelastrum microporum Nageli (21,6 %) (табл. 2). Весомую роль зелёные водоросли играли и в биомассе, составляя 76,8 % от общей. Почти 30,0 % от общей численности составляли цианобактерии. Среди доминант отмечены Aphanocapsa delicatissima West & G.S.West и Microcystis sp. Роль цианобактерий в биомассе была ничтожна мала — 0,4 %. В биомассе заметен вклад диатомовых и охрофитовых водорослей — 11,0 % и 8,9 % соответственно.
Таблица 1
Численность фитопланктона исследуемых озёр (май 2021 г.)
Отделы водорослей Калацкое Лесицкое
N, тыс. кл/л В, мкг/л N, тыс. кл/л В, мкг/л
Chlorophyta 1480,0 148,3 37,8 4,8
Bacillariophyta 56,0 21,2 16,7 6,5
Cyanobacteria 816,0 0,7 102,5 1,6
Ochrophyta 264,0 17,2 4,5 0,9
Charophyta 8,0 2 0 0
Euglenophyta 0 0 - -
Cryptophyta 0 0 0,7 0,4
Miozoa 0 0 - -
Chlorococcales 120,0 3,76 3,6 0,1
Итого: 2744,0±516,1 193,2±49,9 165,8±58,6 14,3±4,7
Таблица 2
Доминирующие по численности виды фитопланктона (май 2021 г.)
Отдел Вид Численность, тыс. кл./л % от общего числа видов
Калацкое
СЫогорИуа Сов1а^гит ткгорогит 520,0 21,6
СуапоЬаСейа ЛрИапосарьа dвlicatissima 400,0 14,6
СуапоЬаСейа Microcystis Бр. 782,4 11,7
Лесицкое
СуапоЬаСейа 8пом>вПа lacustris 43,6 26,3
СуапоЬаСейа ЛрИапосар&а dвlicatissima 36,4 21,9
СуапоЬаСейа ЛпаЬавпа Бр. 18,2 11,0
В озере Лесицкое в рассматриваемый период количественные показатели фитопланктона были значительно ниже. Численность микроводорослей составляла 165,8 тыс. кл./л, а биомасса — 14,3 мкг/л (см. табл. 1). Больше половины от всей численности составляли цианобактерии (61,8 %), среди видов-доминантов которых отмечались Snowella lacustris (Chodat) Котагек & Н^ак, Aphanocapsa delicatissima и АпаЬаепа sp. (см. табл. 2). На представителей отделов CЫorophyta и BacШarюphyta приходилось 22,8 % и 10,1 % соответственно. Около 45,0 % от общей биомассы составляли диатомовые водоросли, 33,7 % — зелёные и 11,0 % — цианобактерии. Представители остальных отделов в количественные показатели заметный вклад не вносили.
Согласно эколого-географическому анализу по распространению в рассматриваемых озёрах доминировали космополиты — 61,7-67,6 % от общего числа.
По отношению к местообитанию основная масса микроводорослей приурочена к пелагиали — 63,8-64,9 %. На долю планктонно-бентосных форм приходилось 13,5-25,5 %, бентосных — 8,5-13,5 %.
По отношению к минерализации вод все встреченные микроводоросли являлись олигогалобами. Из них доминировали индифференты — 46,8-54,1 %, на долю галофилов приходилось 10,8-12,8 %, галофобов — 2,7-4,3 %.
По отношению к рН среды большинство встреченных микроводорослей данных не имело (62,2-73,2 %), алкалифилы составляли 14,9-27,0 %, ацидофилы — 2,1-2,7 %.
Большинство идентифицированных микроводорослей являлись Р-мезосапробами, составляющие 48,1-50,0 % от видов, имеющих данные, что свидетельствует о Р-мезосапробной зоне самоочищения обоих озёр.
Заключение. Таким образом, в весенний период 2021 г. в озере Калацкое выявлено 47 видовых таксонов фитопланктона, в озере Лесицкое — 37. Альгофлора озера Калацкое характеризовалась как хлорофито-диатомово-цианобактериальная, а в Лесицком — как хлорофито-диатомово-цианобактериальная с присутствием охрофитовых водорослей.
Численность и биомасса весеннего фитопланктона озера Калацкое составляла 2,74 млн кл./л и 0,2 мг/л соответственно, озера Лесицкое — 165,8 тыс. кл./л и 14,3 мкг/л соответственно.
Для обеих озёр характерно преобладание широко распространённых пресноводных форм микроводорослей, предпочитающих слабощелочные воды.
Воды исследуемых водоёмов соответствуют Р-мезосапробной зоне самоочищения.
Приложение 1
Таксономический список фитопланктона озёр Калацкое и Лесицкое (май 2021 г.)
Видовые и внутривидовые таксоны Калацкое Лесицкое
Bacillariophyta
Achnanthidium nodosum (Cleve) Tseplik & Chudaev +
Cocconeis placentula Ehrenberg + +
Cyclostephanos dubius (Hustedt) Round +
Cyclotella sp. + +
Diatoma tenuis C.Agardh +
Encyonema ventricosum (C.Agardh) Grunow + +
Fragilaria capucina Desmazieres + +
Fragilaria sp. + +
Gogorevia exilis (Kützing) Kulikovskiy & Kociolek +
Gomphonella olivacea (Hornemann) Rabenhorst +
Navicula menisculus Schumann +
Planothidium lanceolatum Lange-Bertalot + +
Sellaphora bacillum (Ehrenberg) D.G.Mann +
Staurosira construens Ehrenberg +
Stephanodiscus hantzschii Grunow +
Ulnaria acus (Kützing) Aboal + +
Charophyta
Closterium aciculare T.West
Closterium acutum Brebisson +
Closterium sp. +
Cosmarium sp. + +
Elakatothrix gelatinosa Wille
Elakatothrix genevensis (Reverdin) Hindak +
Staurastrum sp.
Chlorophyta
Ankistrodesmus arcuatus Korshikov +
Chlamydomonas globosa J.W.Snow + +
Chlamydomonas sp. + +
Chlorella vulgaris Beijerinck +
Coelastrum microporum Nägeli + +
Coenococcus planctonicus Korshikov +
Coenochloris pyrenoidosa Korshikov +
Desmodesmus denticulatus (Turpin) Brebisson +
Raphidocelis danubiana Marvan, Komarek & Comas + +
Kirchneriella lunaris (Kirchner) Möbius +
Lemmermannia triangularis (Chodat) C.Bock & Krienitz +
Microglena monadina Ehrenberg + +
Monoraphidium griffithii (Berkeley) Komarkova-Legnerova +
Monoraphidium minutum (Nägeli) Komarkova-Legnerova +
Mucidosphaerium pulchellum (Wood) Bock, Proschold & Krienitz +
Oocystis borgei Chodat +
Oocystis lacustris Chodat + +
Phacotus lenticularis (Ehrenberg) Diesing + +
Pseudodidymocystis planctónica (Korshikov) E.Hegewald & Deason + +
Gemellicystis planctonica (Woronichin) J.W.G.Lund + +
Scenedesmus quadricauda (Turpin) Brébisson +
Siderocelis ornata (Fott) Fott +
Tetraedron minimum (A.Braun) Hansgirg +
Cyanobacteria
Anabaena sp. +
Aphanocapsa delicatissima West & G.S.West + +
Aphanothece clathrata West & G.S.West +
Aphanothece sp. +
Chroococcus minimus (Keissler) Lemmermann +
Lingbya sp. + +
Microcystis aeruginosa (Kutzing) Kutzing +
Microcystis sp. +
Snowella lacustris (Chodat) Komarek & Hindak + +
Ochrophyta
Chrysococcus rufescens Klebs +
Kephyrion doliolum Conrad +
Kephyrion rubri-claustri Conrad + +
Kephyrion sp. +
Kephyrion spirale (Lackey) Conrad +
Tribonema affine (Kützing) G.S.West +
Tribonema sp. +
Euglenophyta
Trachelomonas hispida (Perty) F.Stein +
Miozoa
Ceratium hirundinella (O.F.Müller) Dujardin +
Cryptophyta
Cryptomonas erosa Ehrenberg +
Cryptomonas sp. +
Литература
1. Баринова С. С., Медведева А. Л., Анисимова О. В. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. Тель-Авив: PiliesStudio, 2006. 498 с.
2. Голлербах М. 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 водоёма (на примере озера Барское, Псковская область) // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер.
Сер. Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18. Вып. 2. С. 225-231. DOI: 10.18500/1816-9775-2018-18-2-225-231.
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. DOI: 10.24143/2073-5529-2021-1-51-60.
7. Забелина М. 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.
8. Матвиенко А. М. Золотистые водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР. М.: Сов. наука, 1954. Вып. 3. 188 с.
9. Рыбы и озёра Псковской области / Озёра Псковской области. [Электронный ресурс]: URL: http://pskovfish.ru/index.htm (дата обращения: 27.04.2022).
10. Садчиков А. П. Методы изучения пресноводного фитопланктона: методическое руководство. М.: Изд-во «Университет и школа», 2003. 157 с.
11. Судницына Д. Н. Альгофлора водоемов Псковской области. Псков: ООО «ЛОГОС Плюс», 2012. 224 с.
12. Царенко П. М. Краткий определитель хлорококковых водорослей Украинской ССР / АН УССР. Ин-т ботаники им. Н. Г. Холодного; отв. ред. Г. М. Паламарь-Мордвинцева. Киев: Наукова думка, 1990. 208 с.
13. Шмидт В. М. Статистические методы в сравнительной флористике. Л.: Издательство Ленинградского университета, 1980. 176 с.
14. Castellani C. Plankton: A Guide to their Ecology and Monitoring for Water Quality // J Plankton Res. 2010. No. 32 (2). P. 261-262. DOI: 10.1093/plankt/fbp102.
15. Guiry M. D., Guiry G. M. AlgaeBase. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway. URL: http://www.algaebase.org (accessed: 25.06.2021-22.08.2021).
16. Jiang, Y. J., He, W., Liu, W. X., Qin, N, Ouyang, H. L., Wang, Q. M., Kong, X. Z., He, Q. S., Yang, C., Yang, B., & Xu, F. L. The seasonal and spatial variations of phytoplankton community and their correlation with environmental factors in a large eutrophic Chinese lake (Lake Chaohu) // Ecological Indicators, 2015. 40. Р. 58-67.
17. Komarek J, Anagnostidis K. Cyanoprokaryota. Teil 1: Chroococcales // Süsswasserflora von Mitteleuropa. Bd. 19/1. Jena; Stuttgart; Lübeck; Ulm. 1998. 548 p.
18. Slädecek V. System of water quality from biological point of view // Arch. Hydrobiol. Ergebn. Limnol, 1973. 7. P. 1-218.
19. Salmaso, N., Morabito, G., Buzzi, F., Garibaldi, L., Simona, M., & Mosello, R. Phytoplankton as an indicator of the water quality of the Deep Lakes South of the Alps // Hydrobiologia, 2006. 563. Р. 167-187.
20. Song S., Sun J., Luan Q., & Shen Z. Size-fractionated phytoplankton biomass in autumn of the Changjiang (Yangtze) River Estuary and its adjacent waters after the Three Gorges Dam construction // Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2008. No. 26. Р. 268-275.
Об авторах
Дрозденко Татьяна Викторовна — кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники и экологии растений, старший научный сотрудник лаборатории комплексных экологических исследований, естественно-географический факультет, институт медицины и экспериментальной биологии, Псковский государственный университет, г. Псков, Россия.
E-mail: [email protected]
Тимофеев Илья Вячеславович — студент естественно-географического факультета, институт медицины и экспериментальной биологии, Псковский государственный университет, г. Псков, Россия.
E-mail: [email protected]
Мишкова Татьяна Анатольевна — кандидат биологических наук, доцент кафедры зоологии и экологии животных, естественно-географический факультет, институт медицины и экспериментальной биологии, Псковский государственный университет, г. Псков, Россия.
E-mail: [email protected]
About the authors
Dr Tatyana Drozdenko, Associate Professor of the Department of Botany and Ecology of Plants, Senior Researcher of the Laboratory for Integrated Environmental Research, Faculty of Natural Geography, Institute of Medicine and Experimental Biology, Pskov State University, Pskov, Russia.
E-mail: [email protected]
Ilya Timofeev, Student of the Faculty of Natural Geography, Institute of Medicine and Experimental Biology, Pskov State University, Pskov, Russia.
E-mail: [email protected]
Dr Tatyana Mishkova, Associate Professor, Department of Zoology and Ecology of Animals, Faculty of Natural Geography, Institute of Medicine and Experimental Biology, Pskov State University, Pskov, Russia.
E-mail: [email protected]
Поступила в редакцию 20.04.2022 г.
Поступила после доработки 18.05.2022 г.
Статья принята к публикации 03.06.2022 г.
