Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изменение зоопланктона малых озер урбанизированных территорий на разных этапах антропогенного воздействия и оздоровления

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Изменение зоопланктона малых озер урбанизированных территорий на разных этапах антропогенного воздействия и оздоровления"

с?: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ИНСТИТУТ ОЗЕРОВЕДЕНИЯ

СЧ!

На правах рукописи УДК: 574.57; 504.064

ДЕРЕВЕНСКАЯ Ольга Юрьевна

ИЗМЕНЕНИЕ ЗООПЛАНКТОНА МАЛЫХ ОЗЕР УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И ОЗДОРОВЛЕНИЯ

03.00.16 - экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена в Казанском государственном университете

Научный руководитель кандидат биологических наук Н. М. Мингазова

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук И.Н.Андроникова кандидат биологических наук И.В.Телеш

Ведущее учреждение Институт экологии природных систем АН Татарстана

Защита состоится " иЫМ^Я_ 1997 г.

в —1М— часов на заседании диссертационного совета Д.200.10.01 Института озероведения РАН по адресу: 196199, г. Санкт-Петербург, ул. Севастьянова, 9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института озероведения.

Автореферат разослан "_Ч_" Ао^дХ 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат биологических наук

В.П.Беляков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Воздействие загрязняющих веществ сказывается на всех компонентах водных экосистем, в результате- чего изменяются их основные характеристики. Одним из важнейших компонентов, структурно и функционально связанных с другими, является зоопланктон. Установлено, что при эвтрофировании водоемов в сообществе зоопланктона происходят весьма характерные перестройки, позволяющие выявить тенденции изменения трофического статуса водоема вследствие большой индикаторной значимости зоопланктона (Крючкова, 1987; Андроникова, 1989 и др.). Гораздо менее изучен процесс изменения зоопланктонных сообществ пресных водоемов в результате процессов загрязнения и при проведении оздоровительных мероприятий.

К числу водоемов, требующих оздоровления их экологического состояния, относятся озера Кабан г. Казани: Нижний, Средний и Верхний Кабан. В прошлом озера были пригодны для водоснабжения города, но вследствие сильного антропогенного воздействия, главным образом поступления промышленных и бытовых сточных вод в условиях непроточности, водоемы достигли состояния сильного загрязнения (гипертоксичности). К озерам Нижний и Средний Кабан применялся комплекс оздоровительных мероприятий.

По величине антропогенной нагрузки и применению оздоровительных мероприятий для исследуемых озер нами были выделены следующие периоды: 1981-1983 гг - наибольшего загрязнения; 1984-1986 гг - проведения оздоровительных мероприятий на оз. Н.Кабан, 1984-1995 гг - на оз. С.Кабан; 19911995 гг - "послеоздоровительный" период (оз. Н.Кабан). Оз. В.Кабан не испытывало воздействия сточных вод и может быть использовано в качестве контрольного.

Цель работы: Выявить тенденции изменения сообществ зоопланктона озер Кабан при антропогенном воздействии и оздоровлении.

Задачи исследований:

1. Определить видовой состав зоопланктона озер Кабан в современный период.

2. Дать оценку количественных показателей сообществ зоопланктона.

3. Выявить изменения видового состава и показателей таксономической структуры зоопланктона озер в связи с антропогенным воздействием и оздоровлением.

4. Проанализировать динамику численности и биомассы зоопланктона е многолетнем ряду исследований.

5. Определить уровень загрязнения озер по показателям сапробности и егс изменение на разных этапах;

6. Оценить экологическое состояние озер по показателям зоопланктона.

Научная новизна: Впервые выполнены исследования на трех модельны>

озерах с различной степенью антропогенной нагрузки, охватывающие периодь загрязнения и оздоровления; получены данные о современном состоянии зоо планктона озер Кабан; определена направленность изменений зоопланктонны? сообществ при загрязнении и проведении оздоровительных мероприятий.

Теоретическое значение: Показана возможность использования сообщеси зоопланктона в качестве индикатора изменений состояния озерных экосисте,\ при загрязнении и восстановлении.

Практическое значение: Полученные результаты могут быть использовань для экологического прогнозирования и мониторинга при восстановленш аналогичных водоемов. По договору с Министерством охраны окружающе! среды и природных ресурсов Республики Татарстан проведена оценка совре менного экологического состояния озер Кабан г. Казани, выполнено экологи ческое обоснование проведения восстановительных мероприятий, показан их роль в снижении степени загрязнения озер. В соответствии с темой про граммы "Экологическая безопасность России" создан банк данных по метода; оздоровления водоемов, который используется при экспертизе мероприятий п охране поверхностных вод в Департаменте государственного экологическс

го контроля Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации.

Апробация работы:

Основные результаты работы докладывались на Республиканской конференции "Рациональное использование и прогноз качества водных ресурсов республики Татарстан" (г. Казань) в 1993 г., на Международном конгрессе "Вода: экология и технология" (г. Москва) в 1994 г., на 2 Всероссийской научно-практической конференции "Антропогенные воздействия и здоровье человека" (г. Калуга) в 1995 г., на 1 и 2 Республиканских конференциях "Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан" (г. Казань) в 1993 г. и 1995 г., на итоговых научных конференциях Казанского ГУ (г. Казань) в 1993-1995 гг, на заседаниях Лаборатории гидробиологии Института озероведения РАН (г. Санкт-Петербург) в 1996 г., на 7 съезде Гидробиологического общества РАН (г. Казань) в 1996 г.

Публикации:

По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Структура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и выводов, списка литературы, приложения. В работе приведено 28 рисунков и 25 таблиц. Общий объем диссертации составляет 200 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Антропогенное эвтрофирование, загрязнение и проблема оздоровления озер.

В связи с усилением антропогенного воздействия проблема оздоровления водоемов становится весьма актуальной. В работе приведена характеристика наиболее часто используемых методов оздоровления и результаты их применения на водоемах.

Структура водных экосистем имеет многокомпонентный характер. В системе как самоорганизующемся единстве индивидуальные характеристики подсистем согласованы между собой. Вследствие изменения одного из звеньев системы изменяется структура и функции других, или даже полностью изменяется целое (Реймерс, 1994). Показатели сообщества зоопланктона могут быть использованы для трофической типизации озерной экосистемы, а также для выявления и определения направленности трансформации экосистемы (Андроникова, 1988, 1989, 1990; Андроникова, Смельская, 1994).

Видовой состав зоопланктона озер является довольно постоянным и может не изменяться на протяжении многих десятилетий и даже столетия. В то же время при определенного рода воздействиях некоторые виды исчезают, а другие - появляются. Признаком эвтрофирования можно считать резкое^увеличение численности коловраток из семейств Вгас1пош(1ае (В.ап£и1аш, В.са1уаПош5, В.сПуе^согтпз, Кега1е11а сосЫеапз) и ТпсЬосегасЬе, ветвисто-усых ракообразных Воэтта Ьгщноз^б, СЬус1оги5 зрЬаепсиз, ОарЬта сиси11а!а и некоторых других видов, а при устойчивом видовом составе - смену доминант (Кутикова, 1976; Макарцева, 1983; Андроникова, 1993).

По мере эвтрофирования часто наблюдается изменение процентного соотношения основных групп зоопланктона. С увеличением уровня трофности в планктоне начинают преобладать виды с простыми жизненными циклами и высокой скоростью размножения (коловратки, мелкие кладоцера), большее развитие получают тонкие фильтраторы и ракообразные с широким спектром питания СЫосега (Крючкова, 1987; Галковская, 1989, 1995). При эвтрофиро-вании наблюдается повышение общей численности зоопланктона. Увеличение биомассы обычно прослеживается не столь четко в связи с увеличением доли мелких форм. Последнее закономерно приводит к снижению средней индивидуальной массы зоопланктера в сообществе (Андроникова, 1980; Макарцева, 1983, Макарцева, Трифонова, 1990; Ривьер, Столбунова, 1990; Андроникова, Смельская, 1994).

Одним из наиболее информативных показателей при загрязнении и эвтро-фировании является индекс видового разнообразия Шеннона (Н, бит/экз). Загрязнение и эвтрофирование водоемов и водотоков приводит к упрощению структуры сообществ гидробионтов, что находит свое отражение в снижении их разнообразия (Алимов, 1995). Уменьшение величины индекса Шеннона указывает также на функциональную перестройку сообществ планктонных животных (Иванова, 1976). С уровнем трофности соотносится такой показатель как индекс сапробности водоема, рассчитанный на основе списка индикаторных видов (Теоретические вопросы..., 1993).

Загрязнение водоемов токсичными и нетоксичными веществами также приводит к изменению структуры экосистем и их отдельных компонентов. Ответная реакция сообществ зоопланктона на действие загрязняющих веществ может быть использована для выявления направленности изменений и характеристики состояния экосистемы.

Под действием загрязнения наблюдается обеднение видового состава зоопланктона (Иванова, 1976; Белова, Константинов, 1977; Бейм, Зубкович, 1978; Дубовская, Еникеев, 1980; Потапов, 1993). Для сильно загрязненных водоемов характерно доминирование одного-двух видов, массовое развитие Brachionus rubens, В. calyciflorus, B.urceus, Keratella quadrata (Чуйков, 1975), встречаются также B.angularis, виды из рода Asplanchna и хищные Cyclopoidae (Поливанная, Сергеева, 1978). Под действием токсикантов в первую очередь происходит выпадение ветвистоусых ракообразных, в отличие от них Copepoda более стойки, популяции коловраток отличаются высокой динамичностью (Брагинский и др., 1987).

"Химический стресс", как правило, резко меняет ход кривой численности или биомассы в сторону снижения (Иванова, 1976; Поливанная, Сергеева, 1978; Брагинский и др., 1987; Ривьер и др., 1990 и др.), приводит к уменьшению среднего размера тела зоопланктонных организмов, либо к преобладанию мелких видов над крупными в сообществах (Moore, Folf, 1993).

Таким образом, анализ литературных данных показал, что в ответ на различные виды антропогенного воздействия происходит изменение ряда показателей сообществ зоопланктона. В настоящее время выявлена направленность изменения структурных показателей зоопланктона при эвтрофировании, показана возможность их использования в целях трофической типизации, индикации состояния водоемов. В случае загрязнения возможность применения индексов выявляется постепенно, по мере их использования в конкретных исследованиях. Изменение же состояния зоопланктона при оздоровлении водоемов исследовано крайне недостаточно. Однако, имеющиеся материалы указывают на перспективную возможность использования сообществ зоопланктона в качестве индикатора состояния водных экосистем при изменении уровня троф-ности и уровня загрязнения вследствие проведения оздоровительных мероприятий.

Глава 2. Характеристика района исследований.

Город Казань расположен на левом берегу р. Волги у впадения в нее левого притока - р. Казанки. Озера Кабан располагаются на первой надпойменной террасе р. Волги, имеют старичное происхождение, углублены карстовыми процессами (Сементовский, 1940). Озерная система состоит из трех водоемов

- Нижний, Средний и Верхний Кабан.

Оз. Н.Кабан находится в центральной части города, его длина составляет 1,75 км, ширина от 120 до 325 м, современная глубина - до 12 м, площадь зеркала - около 0,55 км2. Оз. С.Кабан располагается к югу от оз. Н.Кабан и имеет длину - 3,3 км, ширину - 170-580 м, глубину - до 15 м, площадь водного зеркала

- 1,19 км2. Нижний и Средний Кабан соединяются между собой протоком. Оз. В.Кабан находится в 1,3 км от оз. С.Кабан, не соединяется с остальными водоемами системы, имеет наименьшие размеры: длина - 930 м, ширина - 300 м, современная глубина - до 10 м, площадь озера - около 0,3 км2 (Каштанов, 1959).

В составе зоопланктона озер Кабан по исследованиям М.Д.Рузского (1889) и В.И.Мейснера (1904) было выявлено 74 вида. В 1950-1960 гг В.В.Нечкиной

была проведена оценка уровня загрязнения озер на основании результатов исследования сообществ зоопланктона (Нечкина, 1953, 1965, 1971). Автором было выявлено 116 видов зоопланктона, установлено сильное загрязнение озер по индикаторным видам зоопланктона. Исследования озер продолжились в 1980-е годы с целью разработки проекта оздоровления (Мингазова, 1984; Мин-газова, Котов, 1989).

В 1981-1983 гг в оз. Н.Кабан поступали хозяйственно-фекальные, промышленные, ливневые сточные воды общим объемом 15386 тыс.м3/год, в оз. С.Кабан - 69423 тыс.м3/год. Комплекс гидротехнических мероприятий по оздоровлению озер Нижний и Средний Кабан включал отвод промышленных сточных вод, установление временной проточности, изъятие слоя загрязненных донных отложений (общий объем извлеченных илов из оз. Н.Кабан составил 1102 тьгс.м3 и из оз. С.Кабан - 2929 тыс.м3), благоустройство берегов.

Результаты многолетних наблюдений за основными физико-химическими показателями воды озер показали их изменение вследствие проведения оздоровительных мероприятий, а также позволили оценить роль оздоровительных мероприятий в улучшении экологического состояния озер.

В 1981-1983 гг оз. Н.Кабан было сильно загрязнено, по уровню токсической загрязненности являлось "гипертоксичным". В период проведения оздоровительных мероприятий (1984-1986 гг) увеличилась прозрачность воды, снизилась общая жесткость, но по ряду показателей произошло ухудшение, вызванное поступлением загрязняющих веществ из донных отложений при их изъятии. По величине среднего рангового показателя водоем являлся "умеренно загрязненным". В "послеоздоровительный" период (1988-1995 гг) произошло, снижение содержания минеральных форм азота и фосфора, хотя их концентрации все еще оставались высокими и позволяли отнести водоем к "умеренно загрязненным" - "слабо загрязненным", снизился уровень токсической загрязненности до значений, соответствующих состоянию "а-мезотоксичности".

Оз. С.Кабан в 1981-1983 гг также характеризовалось сильным загрязнением, "гипертоксичностью". В период проведения оздоровительных мероприятий, который для оз. С.Кабан оказался более растянут (1984-1995 гг), произошло снижение содержания в воде органических веществ, биогенных элементов, общей жесткости воды, снизилось содержание токсических веществ. По величине среднего рангового показателя качество воды соответствовало разряду "слабо загрязненная", по уровню токсической загрязненности - "р-мезотоксичная".

В оз. В.Кабан с 1981 г. по 1995 г. величины основных ингредиентов изменялись не столь значительно, как в двух предшествующих случаях. По величине среднего рангового показателя качество воды соответствовало разрядам "достаточно чистая "-"слабо загрязненная", по уровню трофности - эвтрофному типу.

Глава 3. Материалы и методики исследований.

В данной работе использованы собственные и архивные материалы, собранные в период с 1984 по 1995 гг. Материалы 1989-1995 гг определены и обработаны автором. Пробы отбирали в соответствии с методикой (Методические рекомендации..., 1982) в 1984 г. и 1995 г. ежедекадно в течение вегетационного периода (с мая по октябрь), в 1985, 1986 и 1989 гг - ежемесячно, а в остальные годы - по одному разу в основные сезоны вегетационного периода стандартной сетью Джеди с газом N 65. Всего за период исследований автором было отобрано и обработано 445 количественных проб зоопланктона. Индивидуальные веса организмов зоопланктона рассчитывали по степенным уравнениям, связывающих длину организмов с их массой (Балушкина, Винберг, 1979).

Виды-доминанты и субдоминанты были выделены на основе функции рангового распределения численности видов (Федоров и др., 1977).

Для выявления изменений в зоопланктонном сообществе использовали показатели, основанные на оценке таксономической структуры: соотношение основных групп зоопланктона но численности и биомассе (Крючкова, 1987); от-

ношение биомассы Crustacea к биомассе Rotatoria (Bc/BroI); отношение численности Cladocera к численности Copepoda (Na/NCop); отношение биомассы Cyclopoida к биомассе Calanoida (Bcyc/Bcai); средняя индивидуальная масса зоопланктера для сообщества в целом w = B/N (Андроникова, 1989). Расчет показателей таксономической структуры проводили по средним за вегетационный период данным. На основе видового состава зоопланктона рассчитывали показатель трофии Е/О (отношение числа эвтрофных (Е) видов к олиготроф-ным (О)) (Hakkari, 1972). Для оценки степени разнообразия и выровненности зоопланктонного сообщества вычисляли индекс Шеннона (по численности и биомассе) (Shennon, Weaver, 1965; Гиляров, 1969). Индекс сапробности рассчитывали по методу Пантле и Букка в модификации Сладечека (Sladet'ek, 1973).

Расчет биомассы зоопланктона, индексов Шеннона, сапробности, репрезентативности данных проводили при помощи специально созданной в Лаборатории водных экосистем экологического факультета КГУ компьютерной программы (Универсальная..., 1992).

Математическая обработка данных включала вычисление их средних значений по станциям, горизонтам, водоемам. Стандартные статистические параметры вычисляли при помощи ППП "Statgraphics". Для оценки вертикального распределения зоопланктона, а также сравнения средних значений численности и биомассы исследованных озер использовали метод проверки гипотез по Стьюденту.

По величине прозрачности воды, измеренной по диску Секки, рассчитывали трофический индекс Карлсона (Carlson, 1977), для оценки степени загрязнения - средний ранговый показатель; качество воды определяли по эколого-санитарной классификации поверхностных вод суши (Романенко и др., 1990; Комплексная..., 1993), а уровень токсического загрязнения - по Л.П.Брагинскому (Брагинский, 1985).

Глава 4. Изменение сообществ зоопланктона озер Кабан на разных этапах антропогенного воздействия и оздоровления.

Промышленное загрязнение оз. Н.Кабан вызвало значительное сокращение числа видов в сообществе зоопланктона (от 116 до 36 в 1981-1983 гг), при доминировании коловраток. В период проведения оздоровительных мероприятий в состав доминирующего комплекса помимо коловраток (Asplanchna priodonta, K.quadrata, В. angularis) включаются и ракообразные (Cyclops strenuus, Acanthocyclops vernalis). В 1991-1995 гг, после окончания оздоровительных мероприятий число видов увеличилось до 69 (в 1991-1995 гг), из них коловраток было 26 видов (38%), ветвистоусых - 28 (41%), веслоногих ракообразных- 15 (22%).

Загрязнение оз. С.Кабан также вызвало обеднение состава зоопланктона (от 67 видов в 1950-1964 гг до 34 в 1981-1983 гг) при сокращении количества доминирующих видов, которыми чаще всего являлись коловратки K.quadrata либо B.angularis. В ответ на проведение оздоровительных мероприятий количество видов увеличилось до 82, из них коловраток было 32 вида (39%), ветвистоусых - 31 (38%), веслоногих ракообразных - 19 (23%), увеличилось число доминирующих видов с включением в состав доминирующего комплекса веслоногих и ветвистоусых ракообразных (D.cucullata, B.longirostris, С. strenuus).

В 1991-1995 гг зоопланктон оз. В.Кабан состоял из 68 видов, из них коловраток - 31 вид (46%), ветвистоусых - 22 (32%), веслоногих ракообразных - 15 (22%). Состав зоопланктона преобразовывался по мере увеличения уровня трофности. Из числа доминирующих видов исчезли ракообразные, уступив место коловраткам; наиболее многочисленными из них были Polyarthra dolichoptera, К. cochlearis, В. angularis, В. diversicornis.

В период проведения оздоровительных мероприятий в сообществах зоопланктона озер увеличилась доля Cladocera (Н.Кабан) и Cladocera и Copepoda (С.Кабан), уменьшилась доля коловраток и увеличилась доля ракообразных. Соответственно увеличились средняя индивидуальная масса зоопланктера, по-

казатели Вс/Вя„, и Ысы/Нсор, значения ивдекса Шеннона, а значения показателя трофии Е/О снизились (с гиперэвтрофного до эвтрофного). • В "послеоздоровительный" период в сообществе зоопланктона оз. Н.Кабан увеличилась' доля коловраток, снизилась доля ракообразных (по численности и биомассе), увеличилось видовое разнообразие зоопланктона (табл. 1).

В сообществе зоопланктона оз. В.Кабан по численности преобладали коловратки, по биомассе - веслоногие ракообразные; перераспределение долей между С1ас1осега и Сорерос1а вызвало увеличение индекса Мда/^Сор, а уменьшение численности Са1апо1с1а - увеличение показателя Всуы/Всаи увеличились значения показателя трофии Е/О, снизилась средняя индивидуальная масса зоопланктера. Произошедшие изменения характерны для процесса эвтрофиро-вания.

В период наибольшего загрязнения вследствие действия токсикантов отмечены наименьшие величины численности и биомассы зоопланктона. В результате проведения оздоровительных мероприятий численность зоопланктона оз. Н.Кабан увеличилась от 215,86 до 871,00 тыс.экз/м3 (в 4 раза), биомасса - от 2,25 до 6,91 г/м3 (в 3 раза), оз. С.Кабан - от 98,34 до 392,03 тыс.экз/м3 (в 4 раза) и от 0,68 до 3,34 г/м3 (в 4,9 раза) соответственно (табл. 2). Низкая биомасса зоопланктона оз. В.Кабан (1,96 г/м3) обусловлена'преобладанием в сообществе коловраток, поэтому при увеличении численности в 2,3 раза биомасса увеличилась всего в 1,5 раз. На протяжении вегетационного периода наибольший пик численности и биомассы наблюдается в конце весны - начале лета; для вертикального распределения зоопланктона характерна концентрация в поверхностных слоях воды.

По величине индекса сапробности озера относятся к Р-мезосапробной зоне, являются умеренно загрязненными. В 1981-1983 гг в сообществах зоопланктона озер произошло уменьшение доли олигосапробов и увеличение (3—ц—, р-а-(.1-, а-мезосапробов; в период проведения оздоровительных мероприятий и в

Таблица 1.

Средние значения структурных показателей сообществ зоопланктона озер Кабан.

Показатели Нижний Кабан Средний Кабан Верхний Кабан

1981- 1984-1986 1991-1995 1981- 1989-1995 1981- 1991-1995

1983 п=43 п=56 1984 п=64 1984 п=39

Вс/В|?о1 4,2 4,6 28,4 1,2 29,2 7,7 14,1

^ъа^соо 0,2 0,4 0,2 0,2 0,4 0,1 0,2

ВсУс|/Вса1 - 2,8 2,6 0,8 2,8 0,2 0,9

Н,бит/экз (по >1) 1,75 1,90±0,49 2,1410,38 2,12 2,4410,60 2,11 2,3710,84

Н,бит/экз (по В) 1,35 1,5810,39 1,6710,47 1,88 2,1010,55 1,59 1,8910,61

0,0099 0,0165±0,0235 0,015510,0115 0,0074 0,009910,0057 0,0083 0,006010,0038

Я:С1:Сор (по И) 28:12:60 28:17:55 49:11:40 50:10:40 36:18:46 50:6:44 49:11:40

Я:С1:Сор (по В) 21:4:75 9:11:80 33:16:51 48:7:45 14:21:65 14:9:76 30:27:43

Е/О 5,5 4,3 2,6 5,5 2,2 3,7 4,7

Примечание: - нет данных; п-число измерений.

"послеоздоровительный" период увеличилась доля олигосапробов, о-р- мезо-сапробов н снизилась р-о-мезосапробов, Р-Ц- и Р-а-мезосапробов. В оз. В.Кабан за исследуемый период произошло увеличение доли олигосапробов, о-Р-мезосапробов и р-а-мезосапробов.

Таблица 2.

Средние за выделенные периоды значения численности (Ы, тыс.экз/м3) и биомассы (В, г/м3) зоопланктона озер Кабан.

Группы Нижний Кабан Средний Кабан Верхний Кабан

1981- 1984- 1991- 1981- 1984- 1981- 1991-

1983 1986 1995 1983 1995 1984 1995

Rotatoria N 56,14 87,05 568,20 42,37 168,67 77,83 227,54

В 0,64 0,32 3,56 0,37 0,42 0,15 0,25

Cladocera N 26,42 46,97 41,82 11,39 52,94 10,66 25,80

В 0,13 0,41 0,53 0,02 0,79 0,14 1,06

Copepoda N 133,30 185,07 260,95 44,58 170,42 69,95 115,85

В 1,48 2,81 2,82 0,29 2,13 1,05 0,65

Всего N 215,86 319,09 871,00 98,34 392,03 158,44 369,19

В 2,25 3,54 6,91 0,68 3,34 1,34 1,96

Глава 5. Индикаторная роль зоопланктона в оценке экологического состояния озер Кабан.

Из литературы известны тенденции изменения зоопланктонных сообществ при эвгрофировании и за1рязнении. В 1981-1983 гг значения показателен сообществ зоопланктона озер Н. и С.Кабан соответствовали сильно загрязненным водам. В этот период произошло обеднение видового состава зоопланктона (в 1,5-3 раза по числу видов) при преобладании видов коловраток, в больших количествах встречающихся в загрязненных и эвтрофных водах: A.priodonta, B.calyciflorus, B.diversicornis, K.quadrata. Общая численность (N общ) и биомасса (В общ) зоопланктона были низки, что является следствием угнетающего действия загрязняющих веществ. Из групп зоопланктона наименьшей была доля Cladocera, являющихся наиболее чувствительными к дей-

ствию токсикантов. Качество воды по физико-химическим показателям определялось как "умеренно загрязненная", "гипертоксичная".

В период проведения оздоровительных мероприятий увеличилось число видов зоопланктона и видов-доминантов, что вызвало повышение значений индекса Шеннона. Вследствие увеличения числа олиготрофных видов снизился показатель трофии Е/О (с гиперэвтрофного до эвтрофного). Уменьшение уровня токсической загрязненности как фактора сдерживавшего развитие зоопланктона вызвало увеличение численности и биомассы. В зоопланктоне оз. Н.Кабан увеличилась доля группы Cladocera, в оз. С.Кабан - Cladocera и Copepoda. Усиленное развитие этих групп отразили показатели, основанные на соотношении величин численности и биомассы групп зоопланктона; увеличилась средняя индивидуальная масса зоопланктеров. Снижение степени загрязнения вызвало уменьшение в сообществах доли организмов-индикаторов р-ц-, Р-а-мезосапробных вод и увеличение олиго- и о-Р-мезосапробных, снижение значений индекса сапробности. В целом показатели таксономической структуры соответствовали водоемам эвтрофного типа. Эти результаты подтверждают данные физико-химических исследований воды озер.

После завершения оздоровительных мероприятий на оз. Н.Кабан в сообществе зоопланктона увеличилось число видов, в число доминирующих помимо коловраток включаются представители других групп зоопланктона. Увеличилась доля коловраток в сробществс, а доля веслоногих, в особенности Са-lanoida, снизилась; увеличились значения общей численности и биомассы зоопланктона. Подобные изменения часто наблюдаются в процессе эвтрофи-рования озер (табл. 3). Показатели зоопланктонного сообщества соответствовали водоемам эвтрофного типа, качество воды роответствовало разрядам "умеренно загрязненная" - "слабо загрязненная".

Структура зоопланктона оз. Верхний Кабан характерна для эвтрофных водоемов. В сообществе доминировали коловратки P.dolichoptera, K.cochlearis, B.angularis, B.diversicornis. По численности в зоопланктоне преобладали ко-

ловратки, по биомассе - веслоногие ракообразные. По сравнению с предшествующими исследованиями увеличились общая численность и биомасса зоопланктона; из групп зоопланктона увеличилась доля Cladocera и уменьшилась Copepoda, в особенности Calanoida; уменьшилась средняя индивидуальная масса зоопланктера. Величины индекса Шеннона, Е/О, сапробности соответствовали водоемам эвтрофного типа. Таким образом, изменения в сообществе зоопланктона оз. В.Кабан в целом характерны для водоемов, находящихся в состоянии антропогенного эвтрофирования (табл. 3). Полученные результаты подтверждают физико-химические исследования воды.

Таблица 3.

Направленность изменений показателей сообществ зоопланктона озер Кабан.

Показатели При* эвтро-фиро-вании При* загрязнении Нижний Кабан С.Кабан 19891995 В.Кабан 19911995

1984-1986 1991-1995

Число видов = 4- = t t t

Число доминирующих видов i 4. = t t =

Во/В им 1 - t t t t

Ысьа/Исор t - t i t t

Всус1/Вса1 Í - - l t t

Н, бит/экз (по N1) ; 4. t t t t

Н, бит/экз (по В) 4 i t t t t

4 4 t = t 4

Я:С1:Сор (по >4) Rt С1Т Copl R-CI4 Cop- R= Clt Сор i Rt CU Сор i Rl Clt Copt R= Clt Сор i

К:С1:Сор (по В) RT ClT Cop4 R- cu Cop- Rl Clt Сор i Rt Clt Сор i R4 Clt Copt Rt Clt Сор 4

Е/О t T i i 4 t

N общ t i t t t t

В общ T или 4 i t t t t

Б t T = = = =

Примечание: * по литературным данным (гл. 1); ; - уменьшение показателя, " - увеличение, = - без изменений; - нет данных; обозначение показателей см. в

тексте.

- 18-ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе исследований были проанализированы многолетние (с 1947 г. по 1995 г.) ряды наблюдений (по собственным и литературным данным) за сообществами зоопланктона малых озер Кабан и выявлены тенденции их изменения в результате антропогенного воздействия и оздоровления. По величине антропогенной нагрузки и применению оздоровительных мероприятий на исследуемых водоемах нами были выделены следующие периоды: наибольшего загрязнения (1981-1983 гг); проведения оздоровительных мероприятий (19841986 гг - на оз. Н.Кабан, 1984-1995 гг - на оз. С.Кабан); "послеоздоровительный" период (1991-1995 гг). Озеро В.Кабан являлось контрольным водоемом.

Таким образом, впервые были проведены исследования на трех модельных озерах с различной степенью антропогенной нагрузки и на основе полученных результатов показана возможность использования показателей сообществ зоопланктона для оценки изменения экологического состояния озер вследствие проведения оздоровительных мероприятий. Выполненное исследование дает основание для прогностической оценки состояния озерных экосистем при проведении оздоровительных мероприятий.

ВЫВОДЫ

1. В современном составе зоопланктона озер Кабан было определено 98 видов. В оз. Н.Кабан было обнаружено 69 видов, из них коловраток - 26 видов (38%), ветвистоусых ракообразных - 28 (40%), веслоногих - 15 (22%); в оз. С.Кабан - 82 вида, из коловраток - 32 (39%), ветвистоусых ракообразных - 31 (38%), веслоногих - 19 (23%); в оз.В.Кабан - 68 видов, из них коловраток - 31 (46%), ветвистоусых ракообразных - 22 (32%), веслоногих - 15 (22%). Вслед-

ствие проведения оздоровительных мероприятий число видов в зоопланктоне озер Нижний и Средний Кабан увеличилось в 2-3 раза.

2. Выявлены изменения в составе сообществ зоопланктона исследованных озер. В зоопланктоне оз. Н.Кабан в 1981-1983 гг доминировали коловратки Asplanchna priodonta, Brachionus calyciflonis, B.diversicornis; в период проведения оздоровительных мероприятий (1984-1986 гг) - Brachionus calyciflorus, Cyclops strenuus, Keratella quadrata; в "послеоздоровительный" период (19911995 гг) - Asplanchna priodonta, Keratella quadrata, Brachionus angularis. В составе зоопланктона оз. С.Кабан в условиях загрязнения и в первые годы проведения оздоровительных мероприятий доминировал один из видов коловраток: Keratella quadrata, Brachionus angularis, B.diversicornis, Asplanchna priodonta. Вследствие проведения оздоровительных мероприятий увеличилось число доминирующих видов, к ним относились также ракообразные Bosmina longirostris, Daphnia cucullata. Видовой состав зоопланктона оз.В.Кабан типичен для эвтрофных водоемов, доминантами являлись коловратки Polyarthra dolichoptera и Keratella cochlearis.

3. В период проведения оздоровительных мероприятий изменились показатели таксономической структуры. В сообществах зоопланктона увеличилась доля Cladocera, уменьшилась доля Rotatoria, соответственно, увеличились средняя индивидуальная масса зоопланктера, показатели Bc/BRoi, NaaJ/NCop, Bcyci/Bcai, индекс Шеннона. В "послеоздоровительный" период в сообществах уменьшились доля веслоногих, значения показателей Ncia</Nc0p, Bc>c/Bcai- В структуре сообщества зоопланктона оз. В.Кабан преобладали коловратки (по численности), уменьшились доля Calanoida и средняя индивидуальная масса зоопланктера.

4. Выявлено снижение значений численности и биомассы зоопланктона озер в условиях промышленного загрязнения с последующим увеличением вследствие проведения оздоровительных мероприятий. В период проведения оздоровительных мероприятий численность зоопланктона оз. Н.Кабан увели-

чилась с 216 тыс.экз/м3 до 319 тыс.экз/м3 (в 1,5 раза), оз. С.Кабан - с 98 тыс.экз/м3 до 392 тыс.экз/м3 (в 4 раза), биомасса - с 2,2 г/м3 до 3,5 г/м3 (в 1,6 раз) и с 0,7 г/м3 -до 3,3 г/м3 (в 4,7 раз) соответственно; в "послеоздоровительный" период численность зоопланктона оз. Н.Кабан увеличилась до 871 тыс.экз/м3 (в 2,7 раз), биомасса - до 7 г/м3 (в 2 раза). Численность зоопланктона оз. В.Кабан составляла 369 тыс.экз/м3, биомасса - 2 г/м3.

5. Вследствие проведения оздоровительных мероприятий в. сообществах зоопланктона уменьшилась доля видов-индикаторов Р-мезосапробных условий и увеличилась доля олигосапробов, снизился индекс сапробности. По уровню загрязнения исследованные водоемы относятся к Р -мезосапробным.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Мингазова Н.М., Деревенская О.Ю. Влияние сточных вод ТЭЦ на состояние озерной системы (на примере о. Средний Кабан г. Казани)//Эколого-токсикологическая характеристика г. Казани и пригородной зоны. - Казань: изд-во Казанского ун-та, 1991. - С. 97-126.

2. Мингазова Н.М., Деревенская О.Ю. О методах предотвращения эвтро-фикации и восстановления загрязненных озер// Казанский медицинский журнал. - 1992. - т. 73,4. - С. 298-299.

3. Мингазова Н.М., Закиров А.Г., Деревенская О.Ю., Фролова Л.Л. Банк данных по методам оздоровления озерных экосистем/Матер. Международного конгресса: "Вода: экология и технология", Москва, 6-9 сентября, 1994 г. - т. 4. -С. 1132-1135.

4. Закиров А.Г., Фролова Л.Л., Деревенская О.Ю., Мингазова Н.М. О банке данных по методам оздоровления озер/Актуальные экологические проблемы республики Татарстан: Матер. 1 Респ. конф. - Казань, 1995. - С. 222-223.

5. Мингазова Н.М., Деревенская ОЛО. Экологическое обоснование проектов оздоровления озерных экосистем//Актуальные экологические проблемы республики Татарстан: Матер. I Респ. конф. - Казань, 1995. - С. 32-33.

6. Деревенская О.Ю., Мингазова Н.М. Состояние зоопланктонных сообществ озер в условиях антропогенного воздействия// Антропогенные воздействия и здоровье человека: Матер. 2 Всерос. науч-практ. конф. - Калуга, 1995. -С. 110-111.

7. Деревенская О.Ю., Мингазова Н.М. Ретроспективный анализ изменения видового состава зоопланктона озер Кабан г. Казани//Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан: Матер. 2 Респ.конф.- Казань, 1995. - С.

8. Деревенская О.Ю. Зоопланктон озер Кабан при их оздоровлении// Матер. 7 съезда Гидробиологического общества РАН. - Казань, 1996. - т.2 - С.

63.

13-15.