Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Микробиологический режим Усть-Илимского водохранилища в процессе его формирования

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Микробиологический режим Усть-Илимского водохранилища в процессе его формирования"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Л(1 ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ р f D 117ЯУТСКИП ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На tipie** рукописи

ВИНОГРАДОВА ТАТЬЯНА ПЕТРОВНА

УДК 574.513(571.5)

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ УСТЬ-ГШШСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА Ь ПРОЦЁССЕ ЁГО ФОРМИРОВАНИЯ

03.00.18 - Гидробиология

Автореферат диссертации rta соискание ученой степени кп11дидата FHtdidrtftccKHX наук.

Иркутск -1994 ( .

Работа выполнена в Лимнологическом институте СО РАН_ и Научно-исследовательском институте биологии при ИГУ

Научный консультант - кандидат биологических наук.

с.н.с. Л. Р. Изместьева

.Официальные оппоненты - доктор биологических наук.

проф. Б.Н. Огарков кандидат биологических наук, с. н. с. В. В. Дрюккер

ведущее учреждение - Институт эпидемиологии и микробиологии

Б.-С. НЦ СО РАМН

ошцита состоится " ^ МЛЪЛ^Ь-Л" 1994 г. в часов

на заседании Специализированного совета К 063.32.03 при

Иркутском государственном университете по адресу: 664003 г.

Иркутск ул. ..':Уха-Батора. 5, биолого-почвенный факультет

Иркутского государственного университета

/щсонртациви можно ознакомиться в научной библиотеке

Иркутского государственного университета ь

изтореферат разослан

■■ / ■■ йлеГи^Ту-/ ¡994 г.

Ученый секретарь специализированного

совета, кандидат биологических наук

(УЧраХ Е. С. Купчинская

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Интерес к проблемам реки Ангары в связи с проектированием каскзда Ангарских водохранилищ вез) ¡ик еще к 30-е годы. С первых лет создания Ангарских водохранилищ Научно-исследовательский институт биологии при Иркутском госуниверситете исследовал их биологический режим в тесном контакте с Лимнологическим институтом СО АН СССР. Эти работы позволили выявить общие приемы биологического . анализа водохранилищ и разработать методы прогноза биомов водохранилищ тлезкнэй зоны Сибири с учетом специфики климата, ландшафта, гидрологии, гидрохимии региона. На основании этого был дан прогноз формирования биологического режима Усть-Илимского водохранилища -третьего в Ангарском каскаде по времени создания и месту положения (Кожова. 1975).

С началом заполнения водохранилища (1975) началось интенсивное исследование его гидробиологического' режима. Настоящая работа является логическим продолжением и составной частью этих исследований.

Как известно, зарегу ''арушает сложившиеся в

течение длительной эвол' у^ ~ речные связи и

изменяет условия, при ^ ' >па 0Пти-.

мально. Темпы формирс фф ^Оа "*ли-

ща и ее своеобразие ^Яу

целым набором био" Щу^ ^О

антропогенных. ^ ^ Фес,

На территор»

тельство целлюло.. г. >

оиладают высокой санич- ¿Т , Фа*, ЧГ>1>

' Н ° г> У закономерностей формирования . " ' Оь

-О ь Ой® * о

ранилищ - важнейшего компонента ел_ - /п, <3 ¿Л,

- 4 -

этих условиях. становится особенно актуальным.

Настоящая работа яьлялась составной частью комплексных исследований по тематике ГКНТ Совета Министров СССР (Н гос. регистрации 73003044) Лимнологического института СО АН СССР на Ангаро-Енисейских водохранилищах, продолжающих исследования НШВиологии при ИГУ.

Цель работы - изучить основные закономерности формирования микробиологического режима Усть-Илимского водохранилища и оценить качество воды в условиях интенсивной антропогенной наг, рузки на водосбор.

В задачу исследований входило выяснение роли абиотических факторов в формировании сообществ микробиального планктона и бентоса Усть-Илимского водохранилища, изучение пространственно-временной динамики микробиологических параметров на разных этапах его формирования и степени воздействия промышленных сточных вод на качество воды.

На'/чнан новизна. В результате многолетних режимных наблюдений (1980-1990 гг.) установлены особенности межгодовой, сезонной и пространственной динамики бактериопланктона и бактерио-бентоса Усть-Илимского водохранилища на разных этапах его формирования. Впервые даны количественные и качественные характеристики дрожжевых организмов и различных групп бактерий - индикаторов на Определенные загрязнители. Оценено участие микробных популяций в продукционно-деструкционных процессах и выявлена функциональная активность микробоценозов. Установлена приоритетность факторов, определяющих динамику развития микро-, биального планктона, в том числе и его гетеротрофного компонента. '

Практическая значимость. Результаты исследований дают возможность прогнозировать эколого-бактериологическую обстановку

на разных этапах развития водохранилищ и ее негативные изменения под воздействием антропогенного фактора в строящихся и проектируемых водохранилищах таежной зоны Восточной СнСсри. Выявленная неоднородность в распределении различных'групп микроорганизмов по акватории водохранилища позволила классифицировать 'достояние водных масс и рекомендовать водопотребителям места водозабора с точки зрения зколого-санитарного их благополучия. На основе функциональной активности микробоцонозов возможны рекомендации рационального использования природных, вод при размещении водоемких предприятий.

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены на У и У1 Всесоюзных совещаниях лимнологов (Лиственичное на Байкале. 1981; 1985 гг.), Всесоюзных научных конференциях"Проб ■ лемы экологии Прибайкалья" (Иркутск. 1982; 1985; 1986; 1988 гг.), на 3 и 4-ой конференции молодых ученых г. Иркутска (1965; 1986 гг.), на совещании по качеству воды камских водохранилищ и мероприятий по предотвращению их загрязнений (Пермь, 1989), на институтских семинарах (секция биологическая).

Публикации. Основные положения диссертации опуОликсзанк в 16 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит т введения, 6 глав, содержит 54 таблицы и 35 рисунков. Список цитируемой .литературы включает ¿/.¿^наименований советских и -зарубежных авторов.

ОСНОВНЫЕ ТЕЗИСЫ РАБОТЫ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОАНИЙ

В основу настоящей работы легли материалы, собранные авто*

ром в 1980-1990 гг. на Усть-Илимском водохранилище в 27 экспедиционных съемках. Обобщены опубликованные ранее результаты 1975-1979 гг., полученные сотрудниками Лимнологического инсти-

тута иод руководством А-Г.Скрябина (Скрябин и др.. 1981; 1982. 19Я7; Виноградова. 1У87). Экспедиционные съемки выполнялись в соответствии с установленными для данного региона гидрологическими сезонами: весна СIV—VI). лето (VII-VIII). осень (IX-XI). зима (XII—III) (Бачурин. Вавилова. 1962). отбор проб проводился на 33 стандартных станциях, выбранных с учетом мор-Фометрических и гидробиологических особенностей водоема (рис. 1), со следующих горизонтов: поверхностный слой, 1/2 S (S -прозрачность соды по белому диску), S, 10, 20. 30. 50. 70 м и придонный слой. В пробах определяли: общую численность бактерий (1975-1987, 1990 гг. - в воде), содержание гетеротрофных бактерий (РПА:10) (1930-1987, 1990 гг. - в воде. 1984-1988 гг.

- грунте), дрожжевых организмов (1980-1987 гг. - в воде), фе-нплокисляющих (1982, 1934-1987, 1990 гг. - зоде; 1984-1988 гг.

- гранте), цедшюзоразруааищих (1982, 1984-1987 гг. - в воде 1984-1988 гг. - грунте), сульфатредуцирущих (1980. 1982. 1984-1987 гг. - в воде. 1984-1987 гг. - грунте) микроорганизмов и санитарной микрофлоры (1981-1982, 1985-1986, 1990 гг. -в воде): количество бактерий, растущих на МПА при 37° С в течение 24 ч, количество бактерий группы кишечной палочки, количество ' лактозоположительных форм кишечной палочки. Всего исследовано около 3,5 тыс. образцов воды и 500 проб поверхностного слоя грунт^общепринятыми методами (Новожилова, 1953; Родина. 1965: Романенко, Кузнецов. 1974: Лабинская, 1978; Кузнецов, Дубинина, 1989). Биомасса бактерий рассчитана по средним размерам клетки (Родина, 1965), коэффициент усыхания 1,6 (Локк, 196Э). Бремя генерации бактерий определили в 1981-1982. 1984-1986 fv. скляночным методом'по М. В. Иванову (1Э55). продукцию рассчитывали по Д.З.Гак (1975). Видовую принадлежность устанавливали по■определителям Н.А.Красильиикова (1949), Берги

- ?

,хранилище, 3 - 0,5 ни ниже Братском ГйС; 2 - Гицростроителе; 3 - Дубинине?; 4 - 2,0 «и ваше р .Вихоревой; 5 0.5 КМ 8БГИв р.Вихоревой; 6 - устье р.ВихопевоЙ; 7 -- валил р.Вихоревой; С

- 0,5 !гм ник р.Вихоревой; 9 - 5 км кигв р.Вйхоровой; 10 -10 кы ниже р.Вихоревой; 11 - 15 ки.аихе р.Вихйоавой, 12 - Се даново; 13 - Подъеяанка; 14 - Шаманка; 15 - Закурдаево; 16 -Ервово; 17 - Воробьово; 16 - Ьанщиково; 19 - устье Илика; 20

- Бадарма; 21 - Карапчанха; 22,- Усть-йпмсн; 23 - Атаианово; 24 - 0,5 км гшпе рЛорпуиихи, 25 - устье р.Коршунихи; 26 -0,5 км-ниже р..Чоршунихи; 27 - Илимск; 2В - Йгиоиа; 29 - аа-лив йгирыа; 30 - Ерусничннй; 31 - Туба; 32 -'. эаяиз Туба; 33 Зятья.

- в -

(Bergey-s, 1975), Дж.Лоддера (Lodder. 1970), И.П.Бабьевой и В.И.Голубева (1979). Интенсивность процесса разложения клетчатки в естественных условиях определялась в 1987 г. по З.А.Максимовой и И.А.Ерентенко (1979).

Опыты и посевы проводились в 3-х кратной повторности. Все микробиологические работы выполнены автором лично. Общая численность бактерий просчитана автором с 1975 г. на одном микроскопе (МББ-1А), что повышает достоверность результатов. Статистическая обработка выполнена по H.A. Плохинскому (1961).

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УСТЬ-ИЛИМСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА В главе по литературным данным (Астраханцев и ;р.. 1975; Кожова, 1975; Планктон Усть-Илимского водохранилища, 1Э82; Ге-та, 1933; Стрижова, 1985; Биология Усть-Илимского водохранилища, 1987 и мн.др.) приводятся физико-географические, морфомет-рическне, гидрологические параметры Усть-Илимского водохранилища, характеристики основных абиотических факторов, влияющих на динамику микробиологических процессов. Особое внимание уделено характеристике гидрохимического режима ангарских вод до и после зарегулирования Средней Ангары. Описана перестройка биоценозов, произошедшая в связи с изменением гидрологического режима Ангары.

ОБЩАЯ ЧИСЛЕННОСТЬ БАКТЕРИЙ (ОЧБ) '■. Рремецнйя {^менчивость. 1 Состояние микробных популяций в экосистемах определяют экологические условия и их динамичность. Как известно; для более стабильных экосистем характерно относительное постоянство плотности микробных популяций, для неустойчивых - сильно выраженные флуктуации. Экосистемы искусственных' водоемовуводохранилищ особенно неустойчивы в начальный период существования.. *

В формировании микробиологического режима Усть-Илимского

водохранилища отмечено 3 этапа развития. Первый этап охватыва- . ет годы наполнения (1975-1977). когда интенсивный поток, органических веществ из залитых почв о бус л с. бил Подъем ОЧБ с 2,7 ± 0.19 в 1975 г. до 4.0 ± 0.36 в 1976 г. и широкий диапазон ее колебаний - 0,2- 10,4 млн. кл/мл. Второй этап охватывает годы после достижения НПУ (1978-1981) - пространственно-временные изменения ОЧБ были менее выражены: 0,1-6,8 млн. кл/мл и опре-. делялись более благоприятным, по сравнению с предшествующим периодом, гидрохимическим режимом (Стрижова, 1985^ и колебаниями уровня воды (Р > 95Ж). В маловодные годы ОЧБ была типична . для олиготрофных вод, в многоводные повышалась. Для третьего этапа, начинающегося с 1982 г., свойственны цикличные изменения ОЧБ. Повышенная численность в 1932-1986 гг., сходная с третьим годом наполнения (3,2 ± 0,"22 млн. кл/мл), снизилась (до 1,4 ± 0,07) в 1987 г. и внойь увеличилась (до 4,5 ± 0,23) в 1990 г. Пределы колебаний ОЧБ (1,0—12,,0 мян. кл/мл) были наибольшими за весь период исследований, включая годы наполнения. На третьем этапе возросло количество районов с бактериальной плотнрстыо более 5,0 млн. кл/мл: с 3% в 1980 г., до ¿8% в 1986 г. и 32% в 1990 г.

Годовой цикл развития бактерйопланктона определился интен-. сивностью потока органических веществ в экосистеме водохрани-.лища, водностью года и температурным режимом. При наличии весеннего паводка (1977, 1984, 1986'гг.) за зимней депрессией

следовал "паводковый" пик ОЧБ с летним снижением и осенней

*

депрессией. В маловодные и средние по водности годы максимум развития смещался на июль или август - период высокой температуры воды и интенсивного развития планктона.

Пространственная изменчивость. До зарегулирования среднего участка Ангары уровень развития микроорганизмов был типичным

для олиготрофных вод с повышением только в районе впадения р. Влхоревой, принимающей стоки Братского 'лесо-промышленного комплекса (БЛПК) .(Скрябин и др.. 1973; Путятина, Трямкина. 1975 а,б). Смена гидрологических условий и, вследствие этого, замена транзитного переноса загрязняющих веществ на аккумуля^ тивный, усилило бактериальную неоднородность водных масс. По количественному развитию бактериошшктона в настоящее время в Усть-Илимском водохранилище можно выделить следующие участки: в Ангарской ветви - I - верхний-слабозарегулированный (станции 1-3), II - верхний-озеровидный (4-12), III - средний. (13-18). IV - приплотинчай (19-2й) и самостоятельный V участок Илимская ветвь (23-33) (см.риб. 1).

Ка I участке ОЧБ (пределы колебаний в годы исследований -0,2-5, в млн. кл/мл) минимальна на акватории нижнего бьефа Братской ГЭС. Это обусловлено стабильностью экологических условий (круглогодично низкие температуры воды, высокая прозрачность и скорость течения, обедненный биосток). В районе поступления хозяйственно-бытовых стоков- д.-Энергетик на участке Гидрострситель-Дубышшо. где температура ■воды повшена ■ ва 3-4 0С, ОЧБ возрастает до максимальных'для этого участка величий.

II участок по ОЧБ (1,0-10,4 млн.). как правило, презосходит всо участки Ангарской вегви. Стабильно высокая численность наблюдается в заливе и устье р. Вяхиревой', к Седаново (20 км ниже устья) она обычно, снижается. В отдёльше сеэсуш ОЧБ снижалась на 5-10 км ниже уотья Шхорево.й .и вновь увеличивалась на 15-20 км ниже устья до значений, превосходящих _ таковые в лоне наиболбшего загрязнения Уровень количественного''ррз|ития бактерий на.верхнеад-озеровидном участке определяется концентрациями органических веществ,' обусловленных работой прздприя-

тий-загрязнителей, сезонными условиями к существующей двухслойной циркуляцией вод. способствующей выносу более теплых минерализованных еихоревских вод из залива ъ Ангару (Лагаилова. 1978). |

На III участке (0.75-6,3 млн. ) ОЧБ достигает максимальна значений в районе Шамздки-Подьелеяки. где происходит накопление взЕешенного вещества за счет естественного барьера, созданного поворотом русла Ангары, на северо- рооток. Взаимосвязь факторов (ОЧБ и взвешенное вещество) положительная (Р >30"). что полностью подтверждает прогноз повьмения численности бактерий. сделанный О.К.КожоьоЯ (1975). Б отдзльиые се.чонк ОЧБ здесь была сопоставима и даже превышала, такое:.'» в районе р. Ни-хоревой

ОЧБ на акватории глубоководного (94 м) прппдотишого участка (IV). где происходит смешение ангарских и илдасккх зод. ко лебалась в пределах 0,4-6,7 млн, кл/мл в годы, когда наблюдалось снижение плотности от верхнего-еаеровилно/'о участка к плотине. При увеличении концентраций бактерий от верховий к плотине (август 1976 и 1990 гг.) верхнее границы расширялись соответственно до 8,1 и 12,0 млн. кл/мл.

V участок - Илимская ветвь <0.2~ю.О млн.) в силу обилия аллохтонного и автохтонного органического субстрата (промстоки Коршуновскдго горно-обогатительного комбина (ЩШ. 'затопленные с/х угсдья, болота) и минеральных источников, приближается по ОЧБ ко II участку Ангарской веуви. Величины ОЧБ либо макси-:, мальны в районе непосредственного влияния промстоков - Коршу-нихи-Илимска и Игирме-йт«инскок заливе, где. очень слабый водообмен, либо равномерно высокие на всей акватории Илимской ветви. . , •

На всех участках водохранилища, различающихся уровнем йн-

^наивности развития микроорганизмов, межгодовые изменения были однотипны :,рис.2).

В период наполнения водохранилища бактериопланктон преимущественно развивался у дна. После достижения НГ1У преобладало: 1 - приблизительно равномерное распределение бактерий от поверхности ко дну (весной и осенью при гомотермии), 2-е эгш-лимническим максимумом в слое 5-10 ми падением ко дну, 3-е эпилимническим максимумом в слое 5-10 м. падением в толще воды и ростом у дна (чаще всего в зонах антропогенного влияния и заливах».

Формы микробных клеток и ^х биомасса. В "чистых" районах водохранилища кокковидные клетки (0,09-0,18 мкм3) преобладают над палочковидными (0,21-0,61 мкм3) в соотношении 8:2. В райог нах антропогенного воздействия их соотношение равное или меняется в сторону преобладания последних. Средний объем бактериальных клеток с 1975 по 1987 гг. существенно не менялся (0,270,33 мкм3), в 1990 г. снизился до 0,22 мкм3, а на верхнем-озе-ровидном участке - до о,18 мкм3.

Биомасса бактерий колебалась от 0,1 до 4.5 г/м3, средняя многолетняя для обеих ветвей водохранилища составила 1.3 г/м3. Межгодовые изменения бактериальной биомассы в целом повторяют динамику ОЧБ.

Время генерации (д) и продукция бактерщ (Ри. Время генерации ОЧБ изменялось от 9 ч до 23 суток и в среднем за годы исследований составило 56 ч. Темп размножения бактерий, к&к правило, был выше весной. Какие либо районы или глубины по этому показателю не выделяются. Не прослеживалась также связь между скороетью размножения бактерий и температурой воды.

Продукция бактерий б 13% из 164 опытов не превышала 0.5 или.- кл/мл-сутки'1, в 23% - колебалась от 0,5 до 1,0, в 30% -

Ри^. 2. Ыехгодовая динамика общей численности бактерий (1, млн. нл/мя), численности гетеротрофных бактерия (2, тыс. кл/мл) и уровня воды (3) в Усть-Илимскок водохранилище.

Рис. 3. Численность гетеротрофных бактерий (1) к их дисперсия (2) для поверхностных вод взохнего-озероридного участка Ангарской ветви Усть-Илииского водохранилища.

от 1,0 до 2,0, в 12% - от 2.0 до 3.0, в 4% - от 3,0 до 5.0. В некоторых опытах (335) не было достоверного изменения числа бактерий, в 15% наблюдали фазу отмирания бактерий. Среднемесячные значения Pt для водохранилища изменялись от 0,13 до 1,8 млн. кл/мл сутки"1. Минимальные значения чаще всего наблюдались осенью, максимальные - весной, при средней за годы исследований - i. 25 млн. кл/мл сутки"1. Бактериальная продукция в районах, находящихся под воздействием БЛПК и КГОК была выше, чем в приплотинном районе (соответственно 1.5 и 0.8 млн. кл/мл сутки"1).

Р/В- коэффициент колебался о-т 0.04 до 1,4 сутки"1, в сред-лем за 1981-1982. 1984-1986 гг. составил 0,48.

ГЕТЕРОТРОФНЫЕ БАКТЕРИИ (ГБ)

ритрофные микроорганизмы - наиболее динамичный компонент микробного сообщества, отраиашцШ направленность, процессов загрязнения-самоочищения водоемов.

Содержание ГБ в Усть-Илимском водохранилище составляло 0.006-0,56% от 043. Их количество варьировало от единиц до 6,0 тыс, кл/мл в период наполнения, а после достижения НПУ - до 18,0 тыс. кл/мл. В отличие от ОЧБ, межгодовая динамика ГБ в Ангарской и Илимской акваториях была различной. В Илимской ветви их средние концентрации й период открытой воды 1975-1987 гГК' колебались около 1,0 тыс. кл/мл с максимумом в 1987 г. (2,0). В Ангарской ветви наблюдалось последовательное увеличение средней•численности бактерий с 0,5 тыс. кл/ыл в 1975-1977 тт. до 2,5 тыс.- кл/мл и более в последующие годы. •

• Распределение,ГБ по длине Ангарской ветви в. первые 3 года ллгни водоема'было,довольна равномерное, после достижения НПУ

: ' • ' '' I

- аналогично-ÖHB, ■ с, максимумом в районах поступления . хозяйс-

твенно-бытовых и промышленных стоков. Звтрофирующее воздействие сточных вод БЛПК подтверждается трендом численности бактерий данной группы на верхнем-озеровидном участке (рис. 3).

Распределение ГБ в Илимской ветви было неоднородно с первого года жизни водохранилища. Повышенной плотностью бактерий выделялись район воздействия КГОК и заливы Игирма и Туба, где затоплено много торфяников.

Вертикальное распределение ГБ аналогично ОЧБ.

Для сезонной динамики ГБ присущ один или два 11ика развития,. часто не совпадающие во времени на разных участках водохранилища. Пик развития этих бактерий на участке I в 1976-1978 гг. был осеныо. а в последующие годы сместился на летнее время. На II- участке преобладал летний пик развития бактерий и только в 1978 и 1982 гг. - весенний. На III и IV участках сезонная динамика обычно совпадала и максимумы были.в августе, реже в октябре, в Илимской ветви сезонные ритмы развития ГБ проходили синхронно в ее верхней, средней и нижней частях и обычно совпадали с динамикой приплотинного участка.

Содержание гетеротрофных бактерий в грунтах (в кл/г влажного грунта). До образования водохранилища в 1973 г. ГБ в грунтах различного гранулометрического состава были распределены довольно равномерно (25-30 тыс.) (Путятина, Трямкина. 1975 а). В заливе и устье р.Вихоревой их численность возрастала (120 ЮО тыс.). в водохранилище, по средним результатам пятилетни наблюдений (1984-1988 гг.), грунты по количеству гетеротрофно го бактериобентоса можно поставить в ряд: пески - 5. 0 млн., кирпичного цвета грунт - 8,0. черный ил - 13,2, коричневый и серый ил - 18,0, . т.е. общая для большинства водоемов закономерность (низкая численность бактерий - в песках, высокая - в илах) сохраняется и для водохранилища таежной зоны- Восточной

Сибири. В рамках внутриголовой изменчивости закономерность терялась. Количество бактериобентоса значительно варьировало (0.06-125.С млн.) по площади дна как в грунтах разного механического состава, так и в однотипных из близлежащих и удаленных районов и. в большей степени, 6tm обусловлено неравномерным пог.'жом органического вещества в процессе осадконакопления и антропогенным влиянием. Повышенная и максимальная плотность ГБ наблюдалась, особенно в lgee-l^SS гг.. в грунтах, подверженных влиянию БППК и КГОК и заличах Илимской ветги. По количеству ГБ грунты Ангарской ветви (в среднем за годы исследований 7 16 млн.) превосходят Илимские (10 млн.) и таковые до зарегулирования реки (110 тыс.). Сезонные максимумы и минимумы наблюдались в те же сроки, что и для ГБ. развивающихся в водной тол-

9

ще.

удвоения гетеротрофных бактерий короче (3-110 ч) и размножаются они в 3.5 раза быстрее, чем бактериошйнктон. В приплотин-ном районе темп деления составил в среднем 13 ч. в Илимскр -14 ч. а в устье р. Вихоревой.'при высокой плотности популяций. замедлялся на 6-7 ч. В толще водного столба значения g стличэ--лись в 1-10 и более раз и связь с температурой воды не прослеживалась. Уровень суточной продуктивности ГБ в 1981 г. составил 4,5 тыс. кл/мл. увеличивался в 1982 г. до 10.3. а затем снижался до 3.5 в 1934 г.. 3.0 в 1985 г. и 1,8 в 1986 г. Наиболее продуктивным был район устья р.Вихоревой (6.0 тыс. кл/мл сутки"1), менее - верхнего бьефа Усть-Илимской ГЭС (4.3) и Илимска (3.4) (по средним за 5 лет наблюдений).

Суточный коэффициент Р/В гетеротрофных бактерий составил 1.7, его колебания - 0,2-5.2 сутки"1.

Взаимосвязь численности микроорганизмов и Факторов окружающей среды. Достоверно (Р > 90-9855) с общей численностью бактерий связаны: положительно - уровень воды (р-0,66). температура воды (р=0,79), взвешенное вещество (р=0,50). содержание Н02' (р=0.47). концентрации фенолов (р=0,48). отрицательно - содержание нефтепродуктов (р=-0.60). Для гетеротрофных бактерий положительная взаимосвязь установлена с температурой воды (р=0,99), сульфат ионами (р=0.60) и суммой минеральных азотных соединений (р=0,54). отрицательная - с нефтепродуктами (р=-0,78).

ЧИСЛЕННОСТЬ СПЕЦИФИЧЕСКИХ ГРУПП МИКРООРГАНИЗМОВ.

Дрожжевые организмы. До зарегулирования Средьзй Ангары и в первый год наполнения водохранилища количество дрожжей было довольно высокое: 37-1040 тыс. кл/л (Путятина и др.. 1977). В последствии размах колебаний заметно снижается: в 1980-1982 гг. г 0,2-160 тыс. кл/л, в 1984-1987 гг. - 0-45. Соответственно уменьшаются и средние концентрации дроасяей с 4-22 тыс. кл/л в 1975 г. до 3-6 тыс. в 1986-1987 гг. Межгодовые изменения дрожжей в Ангарской и Илимской ветвях, в основном, совпадали, как и уровень их количественного развития. Закономерность распределения грибков по длине Ангарской ветви, свойственная ОЧБ, не всегда сохранялась. Максимальные величины в обеих вс-твях водохранилища отмечались как в районах влияния промстоков БЛПК и КГ:.'К, заливах Туба, Игирма, так к на других участках водохранилища. Исключительно редко дрожжи равномерно распределялись по продольному профилю Илимской акватории (октябрь 1980, июнь 1984 и 1986 гг.). Вертикальное распределение дрожжевых организмов аналогично ОЧБ. Сезонной динамике присущи один (летний) или два (весной и осенью, летом и осенью) пика развития, такях не совпадающие во времени на разных участках водохранилища.

Дрожжи представлены 19 видами, относящимися к 6 родам. В начале 80-х годов среди выделенных штаммов (50) доминировали 4 вида и черные дрожжи рода /нгпоЪазЫШгп 'Лосе&з, 1981). В 1935 -1986 гг. (150 штаммов; состав доминантов расширялся за счет СгуяЬососсиэ а1Ыйиэ тг. а1Ыаиз, ^ ЯойоюгиШ gШtЛnis тг. Ла1гвпепв1з и СеЬагуотусез '»апзегнД. Наибольшее видовое разнообразие дрожжей зарегистрировано осенью, когда снижается численность основных их потребителей - зоопланктона <Бакина, 1987), что, по-видимому, и определяет разнообразие грибков.

Выявлены широко распространенные (4) и локальные (6) в&аы. Черные дрожки рода АигеоЪаз1<1Шп в массе развивались в районах антропогенного воздействия (Виноградова. 1987». Генетическая связь байкали-ангарской системы определила наличие общих видов в из.Байкал, Иркутском. Братском. Усть-Илимском водохранилищах (Земская. 1983; Виноградова. 1987; Максимова, Максимов. 1989). 73-Э53& выделенных культур обладала, высокой биохимической активностью. что подтверадает положительную роль дрожжей в плане минерализации органических субстратов.

иеллилозопазруыаюше микроорганизмы (Ш1). Увеличение количества целлюлозы р водохранилище определило однонаправленные изменения численности бактерий этой группы: в водной толще концентрации их возросли более чем в 100 раз (с 400 кл/л в 1977 г. до'45 тыс. кл/л в 1987 г. ). в грунтах ( ЦМ- аэробы) -в 8 раз (с 4 в 1973 г. до 31 тыс. кл/г влажного грунта в 1987 Г.), с особенно мощной вспышкой в августе 1985 г. - 110 тыс. ,кл/г влажного грунта. Процесс разлокения целлюлозных остатков

в грунтах осуществлялся весной с преимущественным участием или

в

анаэробов (19^6 г.); или аэробов (1987 г.), летом - с равной долей участия тех и других, осенью - за счет подавляющего развития анаэробов. Пространственное распределение ЦМ в воде и

грунтах характеризовалось их массовым развитием в районах воздействия промстоков, а также в заливах Игирма, Туба.

* Аэробные цм Усть-Илимского водохранилища представлена 12 видами, принадлежащими к 7 родам. По численности доминировали миксобактерии (6355). Интенсивность процесса разрушения целлюлозы зависела от температуры. При 20-25 °С Myxococcus vires-cens и Cellvibrio ochraceus разрушали до 70-90% целлюлозы за месяц. При 4 °С процесс разложения замедлялся в 3-7 раз. Азот

■ и фосфор .стимулируют развитие ЦМ и их участие в разрушении

* клетчатки. Высокая биохимическая активность ЦМ водохранилища подтверждается опытами по разрушению целлюлозы в естественных условиях- - в течение 4-х месячной экспозиции она полностью разрушается.

Фенслокисляшие микроорганизмы (ФМ). Микробиологическое Окисление фенолов отмечается на всех участках водохранилища. ФМ В количестве до 100-500 кл/мл распространены повсеместно. Максимальные значения, выраженные тысячами клеток б миллилитре, приурочены к зонам антропогенного воздействия. После зарегулирования Ангары возросла численность ФМ и ь грунтах, особенно в 1966-1967 гг. (с 1.4 в 1984 г. до 200-155 млн. кл/г олайного грунта). Максимальные и минимальные значения ФМ в

■ грунтах не были приурочены к определеному биотопу.

оуд^уредущфукзшие микроорганизмы (СМ) интенсивно развиваются в искусственных водоемах в первые 2-3 года, после чего процессы сульфатредукцда, как Правило, затухают (Рсманенко; 1985). В Усть-Илимском период протекания биохимических процессов восстановительного характера Сыл более продолжителен ц по сравнению о рекой (в зоне влияния БЛЛК) (Путятина, Трлккина, 1975 а)'., охватывал всю акваторию Ангарской и. Илимской ветвей. Дане на 6 году мощный рост СИ отмечен в веде на всех участках,

водохранилища (Виноградова, 1987). На 8-ом году - очаги распространения СМ все еще сохраняются, хотя количественные показатели снижаются на большей части акватории водохранилища (десятки кл/мл), кроне локальных зон ("сплошной рост"). Активная деятельность бактерий подтверждается высокими концентрациями НгБ в воде (Ожерельев я др., 1982). И только на 10-11 году процессы сульфатредукции отмечались лишь эпизодически в районах непосредственного влияния промстоков со значительным снижением количественных показателей СМ (десятки, реже сотни кл/мл). В годы снижения численности СМ в водной толще (1984-1985) они отсутствовали и в грунтах. В этот период активизируется деятельность окислителей сероводорода - тионовых бактерий. После чего (1986-1987 гг.) вновь расширяются границы

9

распространения и рост СМ в грунтах и воде (2,0 млн. кл/г влажного грунта, десятки-тысячи кл/мл. "сплошной рост" - в грунтах и воде в гиперэвтрофных зонах соответственно). Локальные зоны, где высокая численность СМ обусловлена воздействием промстоков, ограничены в Ангарской ветви - заливом и устьем р.Ьлхоревой, в Илимской - районом Коршунихи-Илимска. где недо-насыщенность кислородом глубоководных и придонных горизонтов •составляет 26-59%, а содержание органического вещества достигает 89-130 мг/'л (Воробьева и др., 1986).

БАКТЕРИОПЛАНКТОН КАК ПОКАЗАТЕЛЬ КАЧЕСТВА ВОДЫ

На основании вариабельности санитарно-микробиологических

нормативных показателей качества воды (ОЧБ, численности ГБ. их

соотношению, количества бактерий, растущих на МПА при 37 "С в

течение 24 ч, количества бактерий группы кишечной палочки и

о

лактозополокительных форм кишечной палочки) в водохранилище выцелены зоны устойчивого и неустойчивого санитарного режима вод. К первому режиму относятся: зона I подзона 1 (акватория

нижнего бьефа), где водные насоы характеризуются как стабильно "чистые" и зона II подзона 1 (залив и устье р.Вихоревой) -"весьма грязные". Ко второму (неустойчивому): зона I подзона г (Гидростроитель-Дубынино). где качество воды в зависимости от сезона меняется от "достаточно чистой" до "умеренно-загрязненной", гона II подзона 2 (2,5 км выше устья р. Вихоревой до Седаново) - от "слабо-загрязненной" до "умеренно-загрязненной", зона III (Ершово-Банщиково) - от "удовлетворительной чисто.ы" до "слабо-загрязненной", зона IV (устье Илима - верхний бьеф Усть-Илимской ГЭС) - от "вполне чистых" до "весьма грязных". ' зона V (Илимская акватория) - от "удовлетворительной чистоты" до "весьма грязных". Спектр изменения качества во^ы обусловлен гидрологическими условиями года, рекреационной нагрузкой, работой предприятий-загрязнителей - БЛПК и КГОК. Степень эпидемической опасности возрастает в весенне-летнее время, что предполагает усиление санитарного .контроля на водохранилище в этот период. Наиболее пригодны для водоснабжения водные массы нижнего бьефа Братской ГЭС и слои воды ниже температурного скачка, но не глубже 13-25 м от дна в зоне III и IV.

ВЫВОДЫ

1. Бактериопланктон Усть-Илимского водохранилища в процессе его формирования прошел 3 этапа развития. Первому (период наполнения - 1975-1977 гг.) свойственно увеличение ОЧБ, второму (1978-1981. гг.) - снижение ОЧБ в период кратковременной стабилизации гидрохимического режима, третьему (с 1982 г.) - новое повышение с превышением уровня развития 1975-1977 гг.

2. Распределение бактериопланктона на участках водохранилища (I - верхнем-слабозарегулированном. II - верхнем-озеровид-ном, III - среднем, IV - приплотинном, V - Илимской ветви), различающихся гидрологическим, гидрохимическим и гидробиологи

чеоким режимами (Лутнй и др., 1975; .Стрижова, 1985; Бакина, 198?; Воробьева. 1937) неоднородно. Бактериальная плотность выше на верхнем-очевидном участке и в Ил' чекой ветви. Закономерность межгодоеых изменений сохраняется на всех участках.

й. Вертикально*? распределение бактерий характеризовалась тр^мя основными типами: ' - приблизительно равномерное от поверхности до дна (период гомотермии). 2-е эпилимническим максимумом (р слое 5-10 м) и падением ко дну. 3-е эпилимническим максимумом, падением в толще воды и ростом у дна (в районах с повышенным содержанием органического вещества;.

4. Сезонная динамика бактериопланктона зависит от водного и температурного режима и характеризуется одним или двумя пиками. Комбинация их может быть различной в зависимости от наличия паводка. 9

b. Содержание гетеротрофов в микробном сообществе составляет О,-006-0.56%. Их пространственное распределение аналогично СЧЕ. Временная динамика ГБ (мекгодовая. сезонная) отличается как от ОЧБ, так и на разных участках водохранилища.

c. Впервые для Усть-ИлимсИого водохранилища дана видовая характеристика дрожжей и целлвзлозоразрушающих бактерий, уро--зеьь ку биохимической активности и ее изменчивость в разных экологических условиях. Для. межгодовой динамики различных групп .микроорганизмов установлены разнонаправленные тренды: для фенолокисляющих и целлюлозоразрушающих бактерий - увеличение численности, для сульфатредуцирующих бактерий и дрожжей -снижение.

7. Негативнее воздействие промстоков БЛПК на верхний-озеро-видный участок Ангарской ветви подтверждается чет$ выраженным положительным временным трендом всех групп бактерий в этом районе и наличием процессов сульфатредукцли.

Определены основные продукционные характеристики общей численности бактерий и гетеротрофных бактерий.. Наиболее продуктивными являлись районы повышенного содержания органического вещества (устье р.'Вяхоревой, Илимск).

10. По основным микробиологическим критериям оценено качество воды с 1975 г.. выделены зоны и подзоны со спектром от "очень чистых" дб "весьма грязных'' вод. Даны рекомендации мест водозабора с точки зрения з^олого-санитарного благополучия водных масс для водопотребителей.

11. Барьеры, созданные поворотом русла реки, гдэ происходит задержка взвешенного вещества и активизация микробиологических процессов, выступают естественными биофильтрами в самоочищении вод. Прогноз о росте биопродукционного потенциала в районе Подъеланки, где Ангара меняет направление на северо-восток, данный О.М. Ножовой (1975), подтвердился'.

,. 12. Широкие флуктуации исследованных микробиологических параметров, особенно в донных отложениях, свидетельствуют о нестабильности микробных сообществ Усть-Илимского водохранилища, на основании количественных характеристик которых его можно отнести к формирующимся водоемам переходного мезотрофно-эвтро-Фного типа.

Основные работы по теме диссертации

1. Лосева (Виноградова) Т.П. Гетеротрофные бактерии и дрож жи Усть-Илимского водохранилища //Круговорот вещества и энергии в водоемах.' - Иркутск. 1981. - Вып. 2. - С. 26-27.

2. Скрябин А. Г., Воробьева С. С.. Гаврилова М. П.. Лосева (Вц ноградова) Т.П. Антропогенное влияние на жизнь толщи вод Усть-Илимского водохранилища //Круговорот вещества и энергии в водр-емах. - Иркутск, 1981. - Вып. 3. С 40-42.

3. Скрябин А.Г., Воробьева С.С,, Бакина М.П. . Виноградова

Т.П. Формирование укосггтемы Усть-Илимского водохранилища //Проблемы экологии Прибайкалья. - Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та. 1982. - Вып.. 1. - С. 34-35.

4. Виноградова Т.П. Основные показатели бактериопланктона Усть-Илимского водохранилища в 80-е ходы //Круговорот вещества и энергии в водоемах. - Иркутск. 1985. - Вып. 3. - С. 11-12.

5. Скрябин А.Г.. Воробьева С.С.. Земская Т.Н.. Виноградова Т.П.. Бакина М.П., Спиглазова Г.Н. Гидробиологический режим Ангарских водохранилищ //Круговорот вещестса и энергии в водоемах. - Иркутск. 1985. - Вып. 3. - С. 163-165. ..

6. Виноградова Т.П. Микробиологические показатели Усть-Илимского водохранилища в 1984 г. //Третья конференция мододых ученых. - Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та. 1985. - Ч. 2. - С. 6.

7. Виноградова Т.П. Микрофлора грунтов Усть- Илимского во; дохранилища //Четвертая конференция молодых ученых. - Иркутск:

Изд-öo Иркут. ун-та. 1986. - Ч. 2. - С. 46.

. 8. Виноградова Т. П. Бактериопланктон /'/Биология Усть-Илимского водохранилища. - Новосибирск: Наука. Гиб. отд-ние, .1987. - С. 82-111. ' *

9. Скрябин А.Г.. Воробьева С.С., Виноградова Т.П., Бакина МП., Надобнов C.B. Особенности Формирования планктона Усть-Илимского водохранилища //Биология Усть-Илимского водохранилища. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1987. - С. 233-240.

■ 10. Виноградова Т.П. Современное состояние бактериопланкто-. на Усть-Илимского водохранилища //Проблемы экологии Прибайкалья. - Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та,'1988. - Ч. 2. - С. 52.

И. Бакина М.П.',Виноградова Т.П. Качество ангарских вод Усть-Илимского водохранилища в 80-е годы //Современное состояние качества воды камских водохранилищ и мероприятия по пре-

- 25 - .

дотвращению их загрязнений. - Пермь. 1989. - с. 5-6.

12. КожоваО.М.. Ербаева Э.А., Изместьева Л. Р., Виноградова Т.П. и др. Оценка современного состояния Устъ-Илимского водохранилища (пришютинныл участок). - Иркутск, 1993. - 102 с. Рук. Деп. в ВИНИТИ 14.10.93. N 2584-В.93.