Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Фитопланктон прудов как показатель иx экологическогосостояния

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Фитопланктон прудов как показатель иx экологическогосостояния"

НАЦЮНАЛЬНА АКАДЕМЫ НАУК УКРА1НИ 1НСТИТУТ ГТДРОБЮЛОШ

На правах рукопису

ХАМАР 1гор Степанович

Ф1ТОПЛАНКТОН СТАВ1В ЯК ПОКАЗНИК IX ЕКОЛОГ1ЧНОГО СТАНУ

03.00Л8 - Пдробюлопя

АВТОРЕФЕРАТ днсертацн на здобуття паукового ступени кандидата б'юлопчннч наук

КпТв -1996

Дисертащею е рукопис

Робота виконана у Лынвському державному ушверситеп iM. 1вана Франка

НАУКОВИЙ КЕР1ВНИК:

кандидат бюлопчних наук, доцент 1.Т.Олекав

ОФ1Ц1ЙН1 ОПОНЕНТИ:

доктор бюлопчних наук, професор Л-А.Слренко

кандидат бюлопчних наук В.В.Ступша

ПРОВ1ДНА ОРГАН13АЦ1Я:

Кшвський нацюнальний ушверситет iM.Tapaca Шевченка, бюлопчнин факультет

Захист вщбудеться ...1997 р. о год. на засщанш спещал^зовано! Вчено'1 Ради Д 01.77.01 1нституту пдробюлоги HAH Украши за адресою: 254210, Кшв-210, пр.ГероГв Сталшграду, 12

3 днсерташао можна ознаномитися у öionioreni 1нституту пдробюлоги HAH Украши

Автореферат розкланий<84" ,.ТГ.&-тт?<й>Ь.^1996 р.

Вчений секретар спещал1зовано'1 Вчено! Ради, кандидат бюлопчних наук

Н.М.См1рнова

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальшсть А ступть дослгджеиоспи теми. Пошук бтш-дикащйних характеристик стану водойм серед пдробюнпв р1з-ного троф1чного р1вня - завдання актуальне й важливе як з теоретичного погляду, так 1 для практичного використання. 1снуто-ча система контролю забрудиення водних екосистем, яка грун-туеться на визначенш аналпичними методами гранично допустимых концентраций (ГДК) окремих речовин I саштарно-ппе-шчннх показшгов, не забезпечуе збереження еколопчного бла-гополуччя водних об'екпв (Жукинскнй, Оксгаок, 1983). Бшьш ефективними засобами, за допомогою яких можна виршшти дану проблему, е бюлопчш метода анашзу, оскшьки процеси самоочищения 1 формування чисто! води у водоймах 1 водотоках магогь, в основному, бюлопчну природу (Винберг, 1979).

У бютичному кругооб1гу речовин 1 енерги водних екосистем внхгдш позици займае процес формования первинно! продукцп. Ф1топланктон, як основний фотосинтезуючий компонент пдро-екосистем, випрас иадзвичайно важливу роль у формуйанш xi-м1чного складу води та запаав оргатчних речовин водойм (Си-ренко, Козицкая, 1988) 1 е надо'шим шдикатором 1.x еколопчного стану. Кшьюсш показннки фггопланктону, градаци величин яких характеризуют троф1чний та сапробюлопчнии стан водних екосистем, зокрема, ступшь '¿х навантаження оргашчними сполука-ми, входять до числа обов'язкових у кнугочнх класифйсашях яко-сп води, як середовища ¡снування пдроошнтш та и придатносп до р1зного виду водокористування (Оксшок, Жданова, Гусын-ская, Головко, 1994). Хоча проблем! альгошдикаци присвячена велика кшьюсть роб1т, недостатньо з'ясованими залишаються за-коном1риост! формування планктонних водоростевих угруповань

у присутносп токсичних концентрацш важких метаМв (ВМ), особливо в умовах рибничогосподарських став!в.

Мета роботи:

1. З'ясувати законом1рносп формування фггопланктонних уг-руповань ставкових екосистем у залежносп вщ змши BMicTy 6io-генних елеменпв, оргашчних сполук та ВМ.

2. Провести анал1з шформативносп основних характеристик фп"опланктону, ям вже використовуються при проведенш бюш-дикацц якосп води i вибрати з них найбшьш адекватш.

3. На паста вi визначених найбшьш шформативних показни-KiB розробити автоматизовану систему мошторингу якосп води у водоймах рибничого й сшьськогосподарського призиачения, що р1зняться ъаж собою особливостями формування водних мае, р1внем i складом бюгенного та оргашчного навантаження, а та-кож наявшепо ВМ.

Основт завдання дошдження:

1. Встановити законом1рносп формування видового складу фггопланктону, його чисельносп, бшмаси, розчпрних показни-ив; з'ясувати особливосп динамжи вм^сту фотосинтетичних nir-мента та продутецшних nponeciß у ставах, що р1знягься М1Ж собою характером формування водних мае i динамисою пдрох1\пч-ного режиму.

2. Виявити 3aK0H0MipH0CTi сезонно! динамки видового складу й б1омаси фитопланктону став1в, як можливого ¿ндикатора сап-робносп водойм даного типу.

3. На приклада вибраноУ тест-культури природного штаму Scenedesmus obliquus (Turp.) Kütz. визначити piBHi летальних концентрацш мйа, хрому, цинку, свинцю, марганцю i зал1за у лабораторних умовах.

-34. Дослщити динамису структурно-функцюнальних показание фггопланктону тд впливом забруднення став1в ВМ п засто-суванням методу мезокосму.

Наукова новизна г теоретична щншсть робота:

1. Вперше на шдстав1 пор1вняльного анатзу пдротичнпх. ! пдробюлопчних показштав в умовах натурного експерименту у мезокосмах встановлеш законо\прносп формування фггопланк-тониих угруповань у рибничогосподарських ставах при наявно-сп токсичних для альгофлори концентращй ВМ.

2. Сформований банк альголопчних даних для чотирьох най-бшыл поширених титв рибнпчогосподарських ста в ¡в. Визначеш фактори, яю oптимiзyють ркт окремих виддв або ж приводить до IX ел!м1нацп. Створена шформашйно-пошукова програма, що значно прнскорюс обробку даних и складання прогнознпх характеристик.

3. З'ясоваш законохпрносл прояву бюлопчно1 активносп \н-дд, цинку та свиищо въдносно видового складу, нагромадження бшмасп 1 темтв розмноження водоростей. Вперше сформоваш списки видав водоростей, найбшмп толерантних до дн р1зних концентращй даних ВМ. Це значно розширюе можливосп бюш-дикацн еколого-санггарного стану став1в.

4. Запропонований орипнальний бютест - змiнa бактерицидно! активносп зовшшшх метаболтв, як показннк впливу того чи шшого фактору иа метабол1чш процеси водоростей.

Практичне значения роботы:

1. Запропонована модифжащя кругових дааграм (круги р1зно-го дааметру яких вщповщають категор!ям якосп води, встанов-лених у "Нормативному документь..еколопчно\" оцшки якосп по-верхневих вод..." (1994), а радауси - нормованим еколого-токси-

колопчним характеристикам, для яких створена вщповщна еко-лопчна градащя 1х значень) дозволяе наглядно продемонстру-вати меж1 коливань якосгп води згщно екстремальних (макси-мальних 1 мпнмальних) та середньостатистичних значень кожного п гщрох1м1чних показншав.

2. Встановлено, що найбшьш достов1рну шформащю щодо елемеетпв еколого-токсиколопчного стану екосистеми став1в при р1зних р1внях IX навантаження бшгенними 1 оргашчними речови-нами та токсичними концентращямн ВМ ¡з характеристик фгго-планктону дають: його флористичний спектр, видове багатство I домшуюче ядро видав.

3. Апробована чутливкть бактерицидно! активносп зовшш-гах метаболтв природного штаму S.obliquus до да ВМ 1 запро-понована експресна, вщтворювана, легкодоступна та перспективна для стандартизацп тест-реакщя.

4. Встановлет концентраца мш, цинку та свинцю, яю викли-кають суттсв1 негативш змши у функщонувашн природних фгсо-планктонних утруповань.

Основю положения, що виносяться на захист. Аиа.шзом фло-ристичного матер1алу, проведениям токсиколопчних експери-мента у лабораториях 1 польових умовах, комп"ютерно-граф1ч-ною обробкою отриманих даних встановлено, що при значнш ампл1туда коливань основних пдрох!м1чних параметр1в та наяв-ност1 токсиканта змши у склада й структур! угруповань фп^о-планктону е надайним показником стану екосистеми став1в та ЯК0СТ1 IX води.

Реалгзащя наукових розробок. Результата дослщжень були використаш при виконант держбюджетних тем: Бз-410Б, "Роз-робка науково-прикладннх основ бюшдикацп природних вод ма-

лих водойм Захщного репону УРСР" (1991-1994); Бз-009Б, "Розробка еколого-токсикологтчних метода ощнки забруднення природних вод важкими металами" (1994-1995); Бз-702Б1, "Доел) дження буферносп водних екосистем Галичини до да важких метал1в" (1996-1998); а також госпдогошрнси теми Бз-71-90, "Розробка бютехнологп штенсивного внрощування товарно! ри-би на теплих водах агроф1рми "Провеешь" (1990-1991)", яи ви-конувалися науково-досшдною лаборатор1ао "Охорони оточую-чого середовища 1 ращонального внкористання природних ресурсов" Льв1вського державного утверситету ш.1.Франка.

Апробащя роботы. Матер1али дисертаци доповщалися на:

-1 зг1зда пдроеколопчного товариства Украши, Кшв, 1994;

- конференци "Урбашзашя як фактор змш бюгеоценотичного покриву", Льв1в, 1994;

- наукових конфрешиях Льв1вського державного ушверситету ¡мЛ.Франка (1990-1996 рр.).

Пуб.и'кацИ'. За матер1аламн дисертацп опублжовано 7 робп\

Структура та обсяг. Дисертащя складасться п вступу, п'яти роздопв та висновюв, викладених на 145 сторипсах, а також списку ллгератури, то включае 307 джерел, I додатку. Робота шострована 39 таблицями 1 21 рисунком.

Конкретна особиста участь автора в отриманих материалах.

Проведения лабораторннх та польових експеримен™, зб1р алъголопчних проб, IX ана.щз 1 наступна комп'ютерна обробка, узагальнення отриманих фактичних даних виконаш дисертантом особисто. У дисертацп використаш дат пдрох1м1чного аналгзу, виконаш ствробтшками лаборатори "Охорони оточуючого середовища 1 ращонального внкористання природних ресурав" Льв1Вського державного ушверситету ¡м.1.Франка.

-6-

ЗМ1СТ РОБОТИ МАТЕР1АЛ I МЕТОДИКА ДОСЛЩЖЕНЬ

Матер1алом для написания дисертацп було дослщження про-тягом 1991-1995 рр. законо\прностей формування структурно-функщональних показншав фгсопланктону рибничогосподарських став1в захщного репону Укра'ши, яи характеризуются джерельно-атмосферним типом водопостачання, але р1зняться м1ж собою ф!зико-географ1чними умовами, тривалктю водного наповнення 1 антропогенним навантаженням, а саме: став!в Льв1вськоУ агроф1рми "Провеешь" та дальниць "Солонсько" 1 "Дусашв" Лыпвського рибкомбшату.

Для цього був виконаний наступнин обсяг робгг:

- проанал1зовано 360 пдрох1м1чних проб;

- вцнбрано та оброблено 368 альголопчних проб, 210 ¡з яких отримано при проведенш польового експерименту 13 застосуван-ням метод\' мезокосм1в з метою встановлення закоиом1рносп прояву бюлопчно! активносп ВМ;

- проанал1зовано 84 проби вмкту у планктош фотосинтетичних гпгмента;

- закладено 56 експериметзв на первинну продукцию фгго-планктону та деструкцио оргашчних речовин;

- проведено 87 лабораторних експерименпв ¡з клоновою культурою природного штаму Б.оЬИциш з метою встановлення ток-

СИЧНОСП ВМ.

Пдрохзм1чиий анал1з проводився зпдно загальноприйнятих методик (Алекин, 1954). Валовий вм1ст метал1в у вода визначався методом атомно-абсорбщино! спектроскопп (Карякин, Грибов-ская, 1987), а вмшт 1х вшьних шшв - методом шверсшноГ вольт-амперометрц (Линник, Набиванец, 1988).

Зб1р проб ф1топланктону та його кшьккний облж проводився згщно методики, викладено! у монографп 1.0.Кисельова, (1969). При ¡дентифисаци водоростей використовувалися загальновщом1 визначники (Топачевський, Оксиок, 1960; Матв!енко, 1965; Кондратьева, 1968; Асаул, 1975; Матв1енко, Литвиненко, 1977; Мат-в1енко, Догадана, 1978; Мошкова, 1979; Кондратьева, Коваленко, Приходькова, 1984; Паламар-Мордвиннева, 1984, 1986; Цареико, 1990).

За допомогою спещально створено! комп'югерно! програми, розроблено! 1.Т.Олекс1Вим та В.Н.Марченком, ус! виявлеш види разом ¡з IX лшшннми розм1рами та кшьюсними показниками були занесет у банк альголопчних даних. На основ! дано! програми I сформованого банку розраховувалнея таи показники струк-турованосп ф1топланктону, як шдекси р!зномаштносп Шеннона 1 внр1вняносп видового складу та коефвдент подабносп Жаккара (Шмидт, 1980).

Сапробшсть водойм визначалась за бюмасою шдикаторних виддв водоростей (Унифицированные методы, 1977) методами Пантле-Букка та Зелшки-Марвана (Матер уппш, 1974).

Концентращя хлорофшу визначалася екстрактним спектро-фотометричним методом (Сиренко, Курейшевич, 1982) 1 розрахо-вувалася за формулою СЛеПегеу (1978).

Втпрговання первшшо! продукцп планктону 1 деструкцп ор-гашчних речовин проводилося кисневою модифкащею склянко-вого методу (Винберг, 1960).

Критер1ем токсичносп ВМ при бютестуванш були нагрома-дження бшмаси та змша бактерицидно! активносп зовшшшх метабол!™ клоново! культури S.oЫiquus, отримано! нами мшрока-тлярним методом ¡золяци !з природних популящй.

При встановленш законом1рностей прояву бюлопчно! актив-носп ВМ у природних умовах була використана експеримен-тальна мжроекосистема (мезокосм), отримана ¡золящею далянки

■з

ставу рибничого господарства об'емом 330 дм .

Ф13ИКО-ГЕОГРАФ1ЧН1 УМОВИ ТА ОСОБЛИВОСТ1 Г1ДРОХ1М1ЧНОГО РЕЖИМУ СТАВ1В ЗАХ1ДНОГО РЕПОНУ УКРАКНИ

Уа дослщжуваш стави у залежносп вщ ф1зико-географ1чних умов, тривалосп водного наповнення 1 антропогенного наванта-ження були розгруповащ наступним чином:

- 1 група - стави ¡з круглор1чною вегетащею фггопланктону, у яю надходять господарсько-побутови тепличш та поверхнев1 стоки, сформоваш у лковому, заболоченому масивц

- 2 група - стави ¿з крутлор1чною вегетащею фитопланктону, у яга надходять тшьки тепличш та поверхнев1 стоки, сформоваш у лковому, заболоченому масивц

- 3 група - стави п обмеженою вегетащею ф1топланктону (тра-вень-вересень), у яга планово вносяться мшеральш \ оргашчш добрива, а поверхнев1 стоки формуються у гасовому, заболоченому масив!;

- 4 група - стави ¡з обмеженою вегетащею фпопланктону (тра-вень-вересень), у яга планово вносяться мшеральш \ оргашчш добрива, а поверхнев1 стоки формуються на поруч розташованих сшьськогосподарських угщдях.

Комп'ютерним 1 граф1чним (за допомогою модифнсованих нами модель-карт) анализом динамиси гщрох1м1чного режиму до-слщжуваних водойм встановлено, що яисть 1х води визнача-еться, в основному, вмютом у нш мшеральних та оргашчних речовин. Домшуючим фактором евтрофування водойм е стоки ¡з

теплиць 1 сшьськогосподарських угтдь, на яких штенсивно за-стосовуються мшеральш добрив а. Д1я бюгешв моднфисуегься додатковим надходженням неочнщеннх господарсько-побутових стогав (1 група), кшьюстю атмосферних опадав (2 група) 1 аль-гщидною даею пестицида (4 група) та iншиx токсикант, зо-крема таких, як ВМ.

За перюд дос.шджень встановлеш наступи! межп коливань основиих пдрох1\пчних характеристик: рН - 6,3 - 10,2; О2 - 0,414,1 мг/дм3; С1" - 6,6 - 119,2 мг/дм3; Б042" - 5,1 - 232,5 мг/дм3; КН4+- 0,01 - 13,20 мг Ы/дм3; Ж)2"- 0,010 - 0,210 мг И/дм3; М03~-0,20-24,8 мг И/дм3; Р043"- 0,010-0,960 мг Р/дм3; перманганатна окислювашсть - 1,1-13,1 мг О/дм3; БСК5- 0,2-16,3 мг О2/ДМ3; Ре-0,01-0,76 мг/дм3; Си- 0,0-84,0 мкг/дм3; Ъ\\- 0,0-238,2 мкг/дм3; РЬ-0,0-239,4 мкг/дм3; Сг- 0,0-126,0 мкг/дм3; №- 0,0-364,0 мкг/дм3.

ГПд вплнвом антропогенного навантаження на стави ВМ1СТ бшъшосп пдрох1м1ЧНИ.х показшшв набувас 1Мпулъсно1 динамь ки, а обумовлена ними як1сть води зпдно "Кер1вного нормативного документу...еколопчно? ощнки як осп поверхневих вод..." (1994) зм1нюеться вщ дуже чисто? (олго-мезотрофшсть) до гранично брудно? (ппертрофшсть). Найпрша категор1я якосп води обумовлена вмкггом у нш ВМ. Зпдно виявлених у ставах мак-симальних концентраций мцо, цинку, свинцю 1 хрому вода у них потенцшно токсична.

КШБК1СН1 I ПРОДУКЦ1ЙН1 ПОКАЗНИКИ Ф1ТОПЛАНКТОНУ ЯК ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНУ

ВОДНИХ ЕКОСИСТЕМ У планктош дослщжуваних ставкових господарств за перюд 1991-1994 рр. виявлено 176 видав водоростей (179 внутршшьови-дових таксошв), яы вцщосяться до 86 родав. Найбьтьшою кип,и-

стк> видав предсгавлеш зелеш (47,2% загального видового складу), даатомов! (15,9%), евгленов1 (14,2%) та синьозелеш (10,8%). У склад провщних родов увшшли: Scenedesmus Meyen - 14; Tra-chelomonas Ehr.- 8; Euglena Ehr., Cosmarium Corda - 7; Navícula Bory, Phacus Duj., Monoraphidium Kom.-Legn., Pediastrum Meyen, Peridinium Ehr.- 5; Oscillatoria Vauch., Chlamydomonas Ehr., La-gerheimia Chod. - 4; Anabaena Bory, Microcystis Lem., Closterium Nitzsch., Glenodinium Ehr., Cryptomonas Ehr. - 3 види, яи у сукуп-hoctí складають 50,0% загального видового складу фп'опланкто-ну став1в.

Результати анал1зу флорнстично! подобносп ставив за коефь щентом Жаккара пщтверджують i'x розгрупування згщно пдро-хш1чного режиму i свщчать про збереження високого ступеня специф1чносп видового складу фитопланктону у кожшй Í3 груп дооиджуваних водойм. До видав найвищого вщносного траалян-ня (>75%) вщносяться:

- 1 група - Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs, Melosira granu-lata (Ehr.) Ralfs, Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb.;

- 2 група - Coelastrum microporum Nag., Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb.;

- 3 група - Cyclotella meneghiniana Kutz., Melosira granulata (Ehr.) Ralfs, Trachelomonas volvocina Ehr., Coelastrum microporum Nag., Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb.;

- 4 група - Melosira granulata (Ehr.) Ralfs, Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb.

У ставах 1 групп штенсивного розвитку досягають водоросп pijHHX систематичних вщдшв. Протягом вегетащйного першду спостер1гаеться одне, а ипсоли два-три "цвтння" води. Як правило, збудником даного явища е Aphanizomenon flos-aquae. Але у

деяких випадках межу бшмаси 100 мг/дер долають Stephanodis-cus hantzschii, Euglena caudata i Pteromonas aculeata. 0;цlitio Í3 основних причин "цвтння" e зростання у ставах дано! групи BMicrry бшгенних елемен™ (v першу чергу фосфору) та аллох-тонних opranÍ4Hiix сполук, яке суттево порушуе íx стввццюшен-ня у прнродних водоймах.

У формуванш альгомаси 2 групи ставив виршальну роль вид-грають атмосферш опади. Зокрема, в умовах !х пщвшцено! кшь-koctí весняш угруповання фггопланктону формуються представ-никами в^ддшв Chlorophyta, Chrysophyta, Bacillariophyta, Eugle-nophyta та Cyanophyta. Вираженими домшантами, яю зумов-люють короткотривале "цвтння" води, е Dinobryon divergens i Chlamvdomonas immobilis. Представник синьозелених - Aphani-zomenon fios-aquae - активпусгься Í3 тдвнщенням температур», досягаючи 6ioMacn 810,3 иг/дм-*. При сухому к:пмап штенсив-ного розвитку досягають представники Dinophyta, Chlorophyta, Cyanophyta i Euglenophyta. Але максимум ix загально! бкшаси у лтнй першд не перевнщував 80 мг/дм^.

У стави 3 групи з метою стимулящ! природно! кормово! бази вносяться opraHÍ4iii i мшералъш добрива. Внаслиок даних захода у липш-серпш, а пжоли i у вересш б1омаса водоростей збшь-шувалася до 160 мг/дм^. Проте, в одному випадку таке збшь-шення вщбувалося за рахунок интенсивного розвитку Oocystis borgei, в шшому - за рахунок Melosira granulata. "Цвтння" Cyanophyta не спосщнгалося, хоч у деяких випадках !х вегетащя була досить штенсивною i досягала бшмаси 59 мг/дм^. У цшому, ситуащя у данш rpyni водойм найбшьш сприятлива, оскшьки нарощення альгомаси планктону став!в контрольоване.

Загальна 6ioMaca фп"опланктону 4 групи став1в не перевищуе

-1213,4 мг/даА Основну п частку почергово формують представни-ки даатомових i зелених. Евгленов1 тшьки в одному випадку досягали меж) 3,2 мг/даР. Максимальна бюмаса синьозелених не перевищувала 0,035 мг/дм^. Якщо взяти до уваги, що pieeHb 6io-генних елемента та оргашчних сполук у данш rpyni craeiB зна-ходився у тих же межах, що й у шших групах, беззаперечним с твердження, що речовини альгщидно! до вщграють тут визна-чальну роль як у piBHi розвитку альгомаси, так i у сгаввщношенш м1ж р1зними таксоном1чними вщщлами водоростей.

Досягаючи високого р1вня нарогцування бюмаси, домшантш види планктонних утруиовань водоростей е найбшьш адаптова-ними до х1м1чного складу води. Вони репрезентативно вщобра-жають основн1 риси угруповань i визначають ix структурш особ-ливосп як у 4aci, так i npocropi (Уатт, 1971; Шварц, 1973; Одум, 1975). Анал13 динамки домшуючого ядра фггопланктону дозво-ляе вщаяти внпадков1 види, присутшсть яких в утрутюванн1 не е визначальною у дослщженш стану водойми.

Стави вщр1зняються М1Ж собою видовою представлешстю домшуючого ядра, кшьистю та послщовшстто змши домшанпв, тривал1стю домшування:

- для 1 групи ставив характерне переважання серед дошнанта Aphanizomenon flos-aquae, який обумовлюе тривале (до 18 тижшв) "цвтння" води;

- у 2 rpyni аналопчна ситуащя спостерц-аеться при пщвшценш кшькосп атмосфершгх опадав. У випадку сухого юпмату трива-лим е тшьки весняне домшування Trachelomonas volvocina (13 тижшв). Серед домшантш лшнх угруповань зусгрхчаються пред-ставники ycix основних вщщив водоростей, яю почергово 3Mi-нюють один одного протягом 2-3 тижшв;

-13- для 3 групп ставт характерними е переважання серед дом1-нанпв Melosira granulata i Oocystis borgei, максимальна трива-л\сть домшування якнх становпла 12 тижшв, а також реестрацк внпадав, коли домшуточе ядро протягом тривалого перюду фор-мують два-чотири, a íhkojui i бшьше видов, частка б1омасн яких знаходиться у межах 10-30° о. Дане явите при значному видовому GaraTCTBi, на нашу думку, е ознакою тидносно! cxauLibnocti ri;xpoxÍMÍ4noro режиму;

- домшанти 4 групи став1в представлен! титьки доатомовими, евгленовими i зеленими водоростями. Корогкотривалкть i'x домшування (не бшьше 2 тижшв) при незначному видовому багат-ctbí е воображениям несприятливоУ еколопчно! ситуаци.

1з 176 видов водоростей, виявленнх у планктош, 142 види с показникамн сапробность Макснмальним видовим рпномашт-тям серед шдикатор1в орган1чного забруднення став1в характе-ризувалися зелеш водоросп - 58 видових таксошв, що становить 41° о В1Д ycici кшькость Ihiiií таксоном1чн1 вщдоли водоростей на-раховували наступиу юльюсть íhднкаторних видав: доатомов! -25; евгленов1 - 25; синьозелеш - 19; динофггов! - 6; жовтозелеш - 4; криптоф1тов1 - 3; золотись - 2.

У фггопланктош ycix став1в виявлеш види ¡з максимальним значениям шдикаторно1 маси (5), яю е субдомшантами, а пгколи, i домшантами у загальнш альгомась Частка 6ioMacn видав Í3 не-з'ясованим шдексом сапробносп е незначною. Зпдно шдикатор-них водоростей планктону стугань навантаження став1в оргашч-ними сполуками вщповщае у 1 rpyni а-мезосапробносп; у 2 гру-ni - р-мезосапробнос-ri; у 3 i 4 групах - а-мезосапробносп у момент внесения оргашчних добрив та р-мезосапробносп у весь наступили першд.

1ндекс сапробносп водойм, визначений ¡з використанням бюмаси ¿ндикаторних видав фггопланктону методами Пантле-Букка 1 Зел1нки-Марвана досить точно вщображае процеси надходжен-ня та наступно'1 трансформацп оргашчних речовин. Проте, при цьому спостер1галися певш протир1ччя. Зокрема, у ставах вияв-лена одночасна присутшсть видав водоростей з максимальною нщикаторною масою (5), р1зниця м1ж сапробними шдексами яких складала дай однниш 1 бшьше. Це може бути зумовлене двома причинами: р!зкою змшою гщрох1м1чних умов ¡снування, внасль док чого зареестрована картина поступово1 змши видового "ядра" фп-опланктону, основу якого складають види ¡з вузьким еко-лопчним оптимумом; або ж суттевою змшою у сапробнш валент-носп видав-1нднкатор1в у водоймах, що мютять токсичш для аль-гофлори концентраци ВМ.

Концентращя хлорофшу а, яка знаходилася у межах 33,9 -182,4 мкг/дм^, бшьш адекватно вщображала динамжу пдрохь м1чного режиму став1в, шж загальна альгомаса. Бюмаа фть планктону при нестабщьносп гщрох1м1чного режиму властива певна шертшсть. При змии домшантного ядра вона не враховуе динамжи внутршшьоюнтинного вмкту хлорофшу, дня якого спостер1гаеться певна градащя значень у залежносп вц[ лашйних розм1р!в клшш. Бшьш "насиченими" хлорофшом виявшшся щнбш види ф1тош1анктону. Одиниця бюмаси великих за роз\и-рами видав володала низькою концентращею фотосинтетичних шгмешзв. Корелятивна залежшсть вм1сту хлорофшу а вш альго-маси оберненопропорцшна до сили оргашчного навантаження на стави: миимальш значения кореляци були характерними для 1 групи став1в (г=0,59-0,71; Р=0,016-0,009); у ставах 2 групи сила зв'язку значно внща (г=0,76-0,91; Р=0,007-0,001). Це не дозволяе

надшно використовувати один ¿з даних показншав для визначен-ня шшого.

Добове значения первшшо'1 продукца (А) змшювалося у межах

3

2,58-5,54 мг С^/дм . Випц значения А характерш для 1 групп ста-в1в. У щлому, при такому р1вш розвитку альгомаси у ставах мож-на було б сподаватися на значно вшщ й значения. 1снуе загальна тенденщя зростання фотосинтетично! активное^ водоросгей планктону п ростом 1'х сломаш до меж1 "цвтння" води. Наступ-не збшьшення альгомаси супроводжуеться пригшченням продук-цшних процест. Результат даного явища вщображений у зво-ротшй кореляцн стввщношення А/В до В: г=(-0,72)-(-0,92); Р=0,05-0,001. Ще вгаца корелящя була встановлена мгж динамь кото продукин 1 вмкгом хлорофйту а: г=0,93-0,98; Р=0,001. Значения питомого фотосинтезу (асимтяцшного числа) знаходило-ся у межах 0,03-0,08 мг 0?/мкг хлорофшу 1 тдтверджувало в ищу продуктивну здатшсть по\прних концентрацш ф1топланктону у

3

пор1ВИЯнш ¡з альгомасою, яка перевищувала 100 мг/дм .

Р1неш. деструкщйних процеав (Я) знаходився у межах 2,083

5,06 мг 0-)/дм . Вшщ значення Я спостер1галнся у 1 груш став1в, у яких деструкции» процесн домшували над продукцшними, а чиста продукшя фгсопланктону характеризувалася вщ'смними величинами. Коефщ1ент самоочищения (А/11) 1 групп став1в знаходився у межах 0,84-1,06, а у 2 груш становнв 1,01-1,68. У щ-лому, максимальш значення як продукцшних, так 1 деструкцш-них процест спостер1галися при найвищих значениях температуря води.

При пор1внянш результатов бшшдикацй стану водойм згтдно кшыасних характеристик ф1топланктону ¡з яюстю води, визна-ченою на тдстав1 гшрох!м1ЧНого анал1зу, виявилося, що пдробь

олопчш показники вказують на значно бшьше забруднення, шж гщрохМчш. Найбшын наближеними до бшлопчних характеристик за ямстю води виявилися показники вшсту речовин токсично! до - ВМ.

1з основних характеристик фггопланктону, яю внкористову-ються на практищ проведения бюшдикацп якосп води, найбшьш достов1рну шформацио щодо елемеипв еколого-токсиколопчно-го стану став1в при р1зних р1внях IX навантаження бюгенними та оргашчними речовинамн \ наявносп токсичних для альгофлори концентращй ВМ дають:

- його флористичний спектр (видовий склад провщних родав та частка таксошв бшьш високого рангу);

- видове багатство (юльюсть видав та р1вень розвитку ь\ б!ома-си);

- домшуюче ядро видав (видова представлешсть, кшьюсть та послщовшсть змши домшанпв, тривалкть домшування).

Токсичний вплив ВМ вщображаеться 1 на шших характеристиках водоростей планктону:

- зникае ч1тка залежшсть м1ж значениями бюмаси, концентра-цн хлорофту а 1 первинно! продукцп ф1топланктону;

- рееструються ¡стотш змши у сапробнш валентносп шдика-торних видав водоростей.

ПР1СНОВОДНИЙ Ф1ТОПЛАНКТОН У ТОКСИЧНОМУ СЕРЕДОВИЩ1

Наявшсть у ставах токсичних для альгофлори концентращй ВМ стала причиною дослщження 1х впливу на структурш та функщональш характеристики фггопланктону у лабораторних 1 польових експериментах.

Тест-оргашзмом ддя бютестування був обраний представник

домшуючого ядра фггопланктону ставкових екосистем - Б. оЬИ-Яиив. Токсичшсть ВМ для клоновоТ культури його природного штаму зростала у напрямку Мп7+<РЬ2+<гп2+- Сг6+<Си2+. 1х летальш концентраци при цьому становили 10,0; 5,0; 1,0; 1,0 та 0,5 мг/дм^ вццговщно. Пор1вняння дашк результате п лпера-турними ведомостями про чутливкть шпшх водоростей, свгдчать про те, що Б.оЬИяииз воло.шг спеннф1чного реакщею на токсичшсть досладжуваних концентращй ВМ, але у межах, яю вста-новлеш 1 для шшнх водоростей. Концентраци мии 1 хрому 0,05, а цинку 0,1 мг/дм^ зумовлювали шактивацио бактерицидно! до екзогенних метаболтв, ЯК1 у природних екосистемах вщграють роль регуляторного зв'язку м1ж фггопланктоном \ бактерю-планктоном. При наявносп у середовиии киькох ВМ, бактерицидна актившсть таких метаболтв тест-оргашзму зиикала при значно меншнх концентрациях: Си2+ + - по 0,01 мг/дм^.

При з'ясування законом1рностей прояву бшлопчно! активно-ст1 ВМ у природних умовах за допомогою експериментально'г мгкроекосистеми встановлено, що у присутносп мщ1, цинку й свинцю видове багатство фггопланктону 1 його загалыга бюмаса змипоються у залежиост1 вщ х1м1чно1 природа та юлькосп вне-сеного у мезокосм ВМ: при його мипмальшй концентраци, (рь вень яко1 у кожного п токагканта е специфгчним) даш показни-ки стабигьш, або ж незначно тдвшцуються; при вигщн концентраци ВМ даш показники зменш)тоться, а амплггуда зменшення IX значения зростае прямопропорщйно до ктькосп металу. Р1з-новидшсть, складнгсть водоростевих угруповань, а значить 4 спшасть, у кожному мезокосм1 е специф1чними, що й визначае г'х змшу у чась Коливання показниюв структурованостз фитопланктону яскраво виражеш як при меншому, так г при б/лыиому

навантаженш екосистеми ВМ. Форми, частка бшмаси яких у контрольному мезокосм1 була незначною, ставали домшантними i навпаки. Д1я кожного Í3 дослщжуваних метал1в виявилася спе-iui(J)Í4hoio щодо вндових мнпеней. Однаков1 концентрацй' мщ, цинку i свинцю обумовлювали випадання Í3 структуры фгго-планктонного угруповання вщмшний «¡ж собою Ha6ip високо-чутливих видав: при концентрацй 1,0 мг/дм^ мщь зумовлювала етмшацпо Í3 загального видового списку Cyclotella meneghinia-na, Navícula virdula, Chlorococcum infusionum i Pediastrum tetras; цинк - Oscillatoria tenuis, Navícula cuspidata, Crucigenia tetrapedia та Willea irregularis; свинець - Oscillatoria tenuis, Amphora ovalis, Navícula cuspidata i Pandorina morum. Найбшьш резистентними виявилися Coelastrum microporum i Scenedesmus quadricauda, яи були здатн1 переноснти концентрацй 10,0 мг/дм^ ycix трьох ВМ, i зберп-али при цьому статус домшанпв або ж субдомшанттв протягом часу тривання експозицй.

Аиа.шз зв'язив вмкту Mini, цинку та свинцю Í3 показниками cTpyKTypoBaHocTi угруповань фп~опланктону у штучно ¡зольова-них долянках ставково! екосистеми рибничого господарства вка-зуе на те, що концентрацй у вода Си 0,1, a Pb i Zn 1,0 мг/дм^ порушують природний характер функцюнування екосистем. Це знаходить вщображення у:

- зменшешн кшькост! видав та спрощенш структурно! оргашза-Щ1 фггопланктонного утруповання;

- зростанш амшитуди флуктуащй загально! 6ioMacn водоростей, йщекав Шеннона i вир1вняносп видового складу;

- ¡мпульсних зм1нах домшуючого ядра видав ф1топланктону, серед яких переважають еврибюнти з широким еколопчним спектром.

-19-

ВИСНОВКИ

1. 0триманий протягом 1991-1995 рр. фактичний Marepia.i св1дчить, що у рибнпчогосподарсышх ставах захщного репону УкраУни, як-i характеризуготься джерельно-атмосфершш живлен-ням водних мае, ютотний вплив на формування яьлеппх i кЬь-kíchhx характеристик фпопланкгону, його продукщшшх можли-востей мають: тривалють водонаповнешш, динамка riapoxi-MÍ4HHX показн1гав га наявшсть токсичних забрудншав, зокрема ВМ.

Для став1в Í3 круглор1чною вегетащею фпопланкгону, у яи надходять господарсько-побутов! стоки, характерш: широкий флористичний спектр, високий pieeiib нагромадження альгомаси (>100 мг/дм3), переважання серед домшант1в Aphanizomenon IIоs-aquae, який обумовлюс довготривале (до 18 тижшв) "щптшня" води.

Ставн Í3 кр\тлор1чною вегетащею фпопланкгону, у форму-Baniii водних мае яких основиу роль вщдграють атмосфер!» опади, характеризуются: за умови велико? кшькосп атмосферних опаддв - ентуащя, як у попереднш ipyni craniis; за умови сухого клшагу - широкий флористичний спектр, помфнии ршень нагромадження альгомаси (<80 мг/дм3), домшування представшшв ycix основних систематичних вщщв водоростей, якл почергово змнпоють один одного протягом 2-3 тижшв.

Для став1в Í3 обмеженою вегетащею фггопланктону (травень-вересень), у яких проводяться заходи штенсивного вирощування риби (плановане внесения велико? кшькосп мшеральних i орга-шчтк добрив) характерш: широкий флористичний спектр, високий pieeHb нагромадження альгомаси (>100 мг/дм3), переважання серед домшанпв Melosira granúlala i Oocystis borgei, а також

формування домшуючого ядра протягом тр ив алого перюду (вщ 2 до 8 тижшв) двома-чотирма, а школи 1 бшьшою кшьгаспо видав, частка бюмаси яких знаходилася у межах 10-30%.

Стави з обмеженою вегетащею ф1топланктону (травень-вере-сень), у яи надходять стоки, сформоваш на поруч розташованих сшьськогосподарських упддях, характеризуються: вузьким фло-ристичним спектром, низьким р1внем нагромаджеиня альгомаси фпопланктону (<15 мг/дм^), почерговим короткотривалим (не бшьше 2 тижшв) домшуванням даатомових, евгленових 1 зелених водоростей.

2. 1з основних характеристик фпопланктону, яю використо-вуються на практищ при проведеши бюшдикацй якосп води, найбшьш достов1рну щформащю щодо елеменпв еколого-токси-колопчного стану став1в при р1зних р1внях 1х навантаження бю-генними \ оргашчними речовинами та наявносп токсичних для альгофлори концентращй ВМ дають:

- його флористичний спектр (видовий склад провщних родав та частка таксошв бшьш високого рангу);

- видове багатство (кшьюсть видав та р1вень розвитку 1х бюма-си);

- домшуюче ядро видав (видова представлешсть, кшьюсть та послщовшсть змши домшантш, трнвалзсть домшування).

3. В умовах високого р1вня бюгенного 1 оргашчного навантаження став1в та присутносп ВМ, порушуеться чгтасть залежно-сп \пж кшьюстю хлорофшу а та загальною альгомасою планктону. Це може бути одним ¡з показншав несприятливо! еколого-саштарно! ситуацп.

4. При наявносп у вода токсичних для альгофлори концентра-цш ВМ рееструються ¡стоп» змши у сапробшй валентносп шди-

каторних видов водоростей. Це приводить до розходження \нж юнцевого оцшкою сапробност! середовища за бюлопчними по-казииками та ктьюстю оргашчних речовии, встановленою на шдстав1 .тнчннх анал1з1в.

5. Встановлеш леталыи концентрацй ВМ для монокультури природного штаму Scenedesmus obliquus (Turp.) Kütz. у конкрет-них лабораториях умовах: - 0,5; i Zn~+ - 1,0; Pb-+ -5,0;Мп7+- 10,0мг/дм3.

6. Токсичний вплив ВМ на процеси жпттсддялыюсп водоростей, проявом яких с бактерицидна актившсть ix екзогенних ме-таболтв, спостер1гаеться при концентращях мцц i хрому - по 0,05, а цинку - 0,1 мг/дм3. При одночаснш наявност! у середо-Biimi юлькох метал1в, бактерицидна актившсть зовшшшх метаб-олтв зникас при менших ix кьлькостях, а саме: Си-+ + - по 0,01 мг/дм3. Стабьтьгпсть коъюсного прояву змши бактерицид-но1 активности водоросп тд впливом TOKciiKaimB дозволяе вико-ристати дану реакцио при бютестуванш.

7. Аналп зв'язив bmictv ВМ п показниками структурованост) угруповань фпопланктоиу в ¡зольованих долянках ставково! екоспстеми вказус на те, що концентрацй у водо Mini 0,1, а цинку i свинцю - 1,0 мг/дм3 порушутоть природний характер функцюну-вання екосистем. Це знаходить вщображення у зменшенш киль-кост1 видов водоростей планктону, спрощенш структурно! оргаш-зацп, зростанш амшптуди флуктуащй загально! 6ioMacir водоростей, iimeKciß Шеннона i вир1вняносп видового складу. У цих же умовах мають мкце ¡мпульсш зм1ни домшуючого ядра видов ф1-топланктону, серед яких переважають еврибюнти з широким еколопчним спектром.

Основт положения дисертацп викладет у публгкащях:

1. Хамар I.C. Водоросп рибницьких став1в як бюлопчш ¡нди-катори ïx забруднення // Пдроеколопчна токсикометр1Я та 6ioiH-дикащя забруднень: теор1я, методи, практика використання.-JlbBiB: Cbît, 1995.- С.355-368.

2. Олекав I.T., Ялинська Н.С., Думич О.Я., Сдинак О.П., Собко O.P., Хамар I.C. Використання методав бюпсшкаци та 6i-отестуваиня для ощнок забруднення водних об'екпв (на приклада водойм Лыпвщинн) // Там же.- С. 169-274.

3. Ялинська Н.С., Собко O.P., Соболев Л.Б., Тизьо Р.В., Хамар I.C. Комп'ютерно-граф1чна штерпритащя bmîctv хлорофшу у планктош як ¡ндашатора забруднення вод// Там же.-С.145-151.

4. Хамар И.С. Оценка качества воды рек Западного Буга и Днестра с помощью модель-карт // Гидробиол.журн.- 1994.- 30, N1.- С.93-98.

5. Хамар I.C. Вплив важких метал1в та оргашчного забруднення на бактерищщну акипипсгь зовшшшх метабо.шг1в Scene-desmus oblquus (Тигр.) Kutz. II Урбашзащя як фактор змш 6ioreo-ценотичного покриву, м.Льв1в-Яремча, 21-23 вер. 1994 р.: Тез. доп.- Льв1в, 1994.- С.112-113.

6. Ялинська Н.С., Олетв I.T., Андрущишин О.П., Соболев Л.Б., Хамар I.C., Думич О.Я., Собко O.P. Гщробюлопчний мо-шторинг якосп природних вод урбашзованого Розточчя // Там же,- С.113-114.

7. Ялинська Н.С., Олекав I.T., Соболев Л.Б., Хамар I.C., Тизьо Р.В., Думич О.Я., Сдинак О.П., Собко O.P. До питания про вплив важких метал1в при дефвдт кисню на планктон ставив i р1чок II I з7зд гадроеколопчного товариства Украши, m.Khïb, 1619 лист. 1993 р.: Тез.доп.- Kiiïb, 1994.- С.149-150.

Xciuap И.С. Фитопланктон прудов как показатель их экологического состояния.

Диссертация на соискание у ченой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00Л8 - гидробиология. Рукопись. Институт гидробиологии НАН Украины. Киев, 1996.

Анализом флористического материала, проведением токсикологических экспериментов в полевых и лабораторных условиях, компьютерно-графической обработкой полученных данных установлено, что при значительной амплитуде колебаний основных гидрохимических параметров и наличии токсических концентраций тяжелых металлов изменения в структурно-функциональной организации сообществ фитопланктона являются надежным показателем состояния экосистемы прудов и качества их воды.

Khamar I.S. The ponds phytoplanklon as indicator of their ecological state.

Dissertation (manuscript) for competition on scientific degree of Candidate of biological sciences on the speciality 03.00.18 - hydrobio-logy. Institute of Hydrobiology, National Academy of Science of Ukraine. Kyiv, 1996.

By the floristic material analysis, toxical experiments conduction under fields and laboratory conditions and by the computer-graphic working of the obtained data it was estimated that under the significant amplitude fluctuations of the main hydrochemical parameters and under the availibility of heavy metal toxical concentrations the changes of phytoplankton communities structural and functional organization are considered reliable index of the ponds ecosystem state and their water quality.

Ключовг слова: водоросп, бюшдикащя, бютестування, еколо-пя, рнбннчогосподарсыа стави, бюгенш елементи, оргашчш спо-луки, важга метали.