Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Структурно-функциональная характеристика мейобентоса разнотипных озер Северо-Запада Российской Федерации

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Петухов, Василий Александрович, Санкт-Петербург

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ЗООЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

УДК 591,587.11

ПЕТУХОВ Василий Александрович

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕЙОБЕНТОСА РАЗНОТИПНЫХ ОЗЕР ' СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

03.00.18 - гидробиология

.ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: кандидат биологических наук С.М. Голубков

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.............................'.............3

Глава 1. Географический очерк исследованных озер . . б

Глава 2. Материал и методика......................37

Глава 3. Состав и количественное развитие

мейобентоса в исследованных озерах ....... 4 8

3.1. Проточные озера...........................4-8

3.2. Бессточные озера..........................60

3.3 сравнительный анализ фауны мейобентоса

исследованных озер.........................71

Глава 4. Динамика мейобентса......................82

4.1. проточные озера...........................82

4.4. Бессточные озера..........................93

Глава 5. Продукция мейобентоса ....................105

5.1. Роль мейобентоса в трансформации органического вещества на литорали озера Верхнее Врево.............................105

5.2. Продукционные показатели сообщества мейобентоса изученных озер................116

5.2.1 Проточные озера..........................116

5.2.2 Бессточные озера.........'................121

5.3. О соотношении мейо- и макробентоса в некоторых озерах..........................12 6

Глава б. Роль мейобентоса в прибрежной зоне озер,

используемых в рыбохозяйственных целях . . . 133

6.1. Ихтиофауна озер, используемых в интенсивном рыбном хозяйстве..............133

6.2. Трофические связи мейобентоса прибрежья

озер......................................141

Выводы............................................148

Литература........................................151

Введение.

Гидробиология призвана решать многие задачи, связанные с эксплуатацией человеком водных ресурсов. Одной из важнейших задач, несомненно является всестороннее их изучение для рационального использования, обеспечения их охраны от отрицательных последствий антропогенного воздействия. Решение этих задач возможно на основе проведения гидробиологических исследований, направленных на изучение структуры водных экосистем, их функционирования, процессов круговорота вещества и трансформации энергии. Исследование продуктивности внутренних водоемов должно основываться на данных, количественно характеризующих сообщества животных и растений, входящих в их состав. Поэтому необходимо возможно полнее учитывать различные экологические группировки в водоемах, участвующие в круговороте вещества и энергии.

Мейобентос, сообщество донных животных с размерами тела 0.1-3.0 мм, относится до сих пор к слабо изученным компонентам населения озер, хотя давно предполагалось, что его роль, учитывая высокие значения численности и биомассы мейобентосных животных, часто сопоставимые с количественными показателями макробентоса, может быть велика. Мейобентосные организмы, занимая благодаря малым размерам их тел, множество- мелких биотопов дна водоемов, могут в известной мере определять биологическое разнообразие этих водоемов. Недоучет продукции сообщества мейобентосных животных может повлиять на правильность определения продуктивности донного населения озер. Известно, что мейобентосные животные потребляют в пищу детрит, заселенный бактерия-

ми, фитомикробентосные водоросли, определяющие в известной мере динамику развития этого сообщества. В свою очередь мейобентосные животные служат пищей как мейобентосным хищникам (некоторым придонным циклопам и отдельным крупным нематодам), так и организмам макробентоса, а также рыбам. Животные относящиеся к мейо-бентосному сообществу, способствуют деструкции органики, накапливающейся в водоемах. Многие мейобентосные животные, чаще всего нематоды и циклопы, могут служить видами-индикаторами качества воды. Учитывая, что озерный фонд Северо-Запада Российской Федерации насчитывает сотни тысяч единиц, в которых экологическая обстановка может складываться по-разному, изучение сообщества мейобентосных животных может принести существенную пользу.

В последнее время в гидробиологии стали накапливаться данные по различным аспектам, связанным с мейо-бентосными сообществами водохранилищ и рек (Гагарин, 1972, 1978), крупных озер (Цалолихин, 1980; Курашов, 1994, 1997), некоторых малых озер (Скворцов, 1985, 1998). Тем не менее дальнейшее изучение самых разных аспектов функционирования мейобентосных сообществ многочисленных водоемов должно быть продолжено и в дальнейшем.

Целью предлагаемого исследования было изучение прибрежного мейобентоса - одного из компонентов озерных экосистем разного типа, различающихся по морфомет-рии, гидрологическому, гидробиологическому режимам, с разным трофическим статусом. В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:

1. Выяснить состав и количественное развитие мейо-бентоса изученных озер, установить степень сходства и различия мейофаун озер.

2. Установить характер динамики количественных характеристик (численность, биомасса) в развитии мейо-бентоса как в сезонном, так и в многолетнем аспектах,

3.Определить продукционные возможности сообщества мейобентосных животных и установить место сообщества мейобентоса в трофических цепях экосистемы.

4. Выяснить роль и значение мейобентосных организмов в озерах, интенсивно используемых в рыбном хозяйстве .

На протяжении большого времени меня постоянно окружали люди, дружеское участие и помощь которых я постоянно получал. Формы поддержки и помощи были самыми разными: консультации, редакторская работа над моими рукописями, добрые советы, техническая помощь. Хочу выразить искреннюю благодарность всем коллегам, с помощью которых завершена эта многолетняя работа.

Прежде всего хочу поблагодарить моего научного руководителя к.б.н. Сергея Михайловича Голубкова за постоянное доброжелательное отношение к моим проблемам, которые он помог мне решить.

Я выражаю благодарность: члену-корреспонденту РАН, профессору А. Ф. Алимову, д.б.н. Н.В. Аладину, д.б.н. В. Р. Алексееву, д.б.н. В.В. Бульону, ст. хранителю В.Г. Власовой, д.б.н. М.Б. Ивановой, к.б.н. А.Ю. Ко-мендантову, к.б.н. И.С. Плотникову, д.б.н. В.В. Хлебо-вичу, д.б.н. Е. А. Курашову, д.б.н., профессору Г.М. Лаврентьевой, д.б.н. В.В. Скворцову.

Глава 1.

Географический очерк исследуемых озер

В этой главе дается описание исследуемых озер, при этом особый упор делается на характеристики, которые определяют условия существования в этих озерах мейобен-тосных животных.

Изучаемые озера можно разделить на две группы: проточные, к которым относятся Пелюга, Верхнее Врево, Кос-томоярви; бессточные, куда входят Мужа, Малый Окуненок, Большой Окуненок, Голубое 1, Голубое 2 (Табл. 1).

Бессточные малые (с площадью зеркала 1-10 км2) и мельчайшие (до 1 км2) озера относятся к группе наиболее распространенных на Северо-западе России водоемов, доля которых среди прочих озер составляет 40-80% (Григорьев, Фрейндлинг, Харкевич, 1965). «Расположенные в пределах того или иного бассейна, бессточные водоемы, имея свой собственный, хотя и очень малый водосбор, не участвуют в балансе стока и по существу должны рассматриваться как «гидрологические хищники». Воды своего водосбора они не отдают в общий сток бассейна главной реки, к которому принадлежат, а расходуют его на испарение в атмосферу и часть на фильтрацию. Бессточные озера характеризуются и особыми гидрологическими и биологическими чертами (гидрохимия, термика)» (Григорьев, Фрейндлинг, Харкевич, 1965).

В проточных озерах масса воды, которая выводится из водоема через реки или ручьи всегда во много раз больше, чем ее количество, уходящее путем просачивания и испарения (Жадин, 1950). В проточных озерах, где существует хотя бы небольшой ток воды, имеются особенности гидрологии, связанные с повышенным транспортом кислоро-

* *

я я ¡и

2 Я Ч о

РО ^ . N

14

" в

Голубое 2 Голубое 1 Малый Окуненок Большой Окуненок Мужа | Костомоярви | Верхнее Врево | Пелюга Название озера

I-1 о ко СЛ ■е. сл о 970. | 106. Площадь , га

сп о СО О о о о

СО н> КЗ со СО •С» 1Е». шах ч

о о о о СЛ О СУ. «< 2 21

Л» сл е-1 КЗ КЗ со м сл СО сЗо I 0)

о сл о о о о •с»

За о о о

0 й 1 (У. о I . ш Т1 ■с. 1 о о 00 1 м КЗ сл КЗ о Прозрачность, М

ш 0 00 СЛ

о Н-" о 25.4 19.39 ко •с. со со 230. 1 110. Минерализация, мг/л

о СЛ О СЛ о о

сл (Л СП

кз 1 1Л ы 1 СЛ СУ1 СЛ 1 1Х> <Г> ■ь. 1 сг> из рН у дна

1С» СУ> КЗ ко

ко о КЗ о КЗ о КЗ о 10.0 со о 10.0 СЛ о Зарастаемость, %

1 16-50 20-100* 1200** 1370** 400.0 | 330* I 1650.0 | 1000.0 Первичная продукция, -2 ккал•м за сезон

КЗ 1 1С. ■ь. КЗ 1 КЗ ко 9.77 3.31 го 0 КЗ 1 о 0-1 СП КЗ о Биомасса зоопланктона, г • м~3

24.7 7.92 18.1 1С. 0.62 1 4.28 1 2.40 1 3-94 ] Биомасса макробентоса, -2 г • м

о I-1 о о КЗ о КЗ Биомасса

ы |-> м КЗ со <3-1 со СЛ о СЛ ю КЗ о КЗ мейобентоса, г • и'2

Ультраолиготроф-ное, ацидное Олиготрофное, ацидное Эвтрофное Эвтрофное [ Мезотрофное Эвтрофное 1 Мезотрофное | Мезотрофное | Трофность

X

си

я в 0> •хз

о я 5! Я 03

О О Й л

Й <<

0)

Е X

о

со ф

Т5

ьЭ

С"

а й

Е

Си

¿

p-,¡o .1 Gxô.vU озз; G ? íj JJ..:o- гр^.ыы. I ом- 2.5 км I- ®з» Евлыпэй Окуненвк es. Малый Окуненвк

Риз. 2

Схема расположения исследованных озер южной Карелин.

Таблица 2

Рыбохозяйственная характеристика изученных озер

Название озер Проточность рН Пресс рыб Трофический статус

Пелюга п 6.9 ++ Мезотрофное

В. Врево п 7.6 ++ Мезотрофное

Костмоярви п 6.4-7.2 ++ Эвтрофное

Мужа нп 6.7 +++ Мезофное

Б. Окуненок нп 6.4-9.2 +++ Эвтрофное

М. Окуненок нп 6.5 +++ Эвтрофное

Голубое 1 нп 5.3-5.6 + Олиготрофное

Голубое 2 нп 5.2-5.4 . + Олиготрофное

+++ - сильный пресс рыб ++ - средний пресс рыб + - слабый пресс рыб

да, питательных веществ, удалением различных взвешенных частиц, продуктов жизнедеятельности животных, выравниванием температуры воды, а также некоторые другие особенности.

Рассматриваемые озера помимо уже указанных гидролого-гидрохимических особенностей, существенно различаются и по своим биологическим показателям, а именно по такому существенному для других биологических комплексов озер, как их ихтиоценоз. В озерах Голубое 1, Голубое 2, находящихся в естественном олиготрофном состоянии, пресс обитающих в нем немногочисленных (согласно наблюдениям) рыб на обитающих в нем животных бентоса и планктона, можно считать слабым. В озерах Пелюга, В. Врево, Костомоярви из-за их больших размеров, а также относительно слабой вовлеченности их в рыбохозяйствен-ную деятельность, пресс рыб на других. Обитающих в озерах животных, можно считать средним. В озерах Мужа, Б. Окуненок, М. Окуненок, которые многократно удобрялись и и в которых регулярно проводились эксперименты по выращиванию молоди рыб в разных количествах и соотношениях,

пресс рыб на планктон и бентос можно считать сильным (Табл. 2).

Сяберские озера, в систему которых входят озера Пе-люга, Мужа, Большой Окуненок, Малый Окуненок и в известной мере оз. Верхнее Врево находятся в западной части Лужского района Ленинградской области вблизи ее границ с Псковской областью (рис. 1). Координаты центра района исследований - 59°46'с.ш. и 29°45' в.д. Эта группа озер включает в себя более 300 водоемов с общей площадью около 2.3 тыс. га. В нее входят озера с площадью зеркала 1.0 га (75%), самое крупное из них озеро -Сяберское (1440 га) . Сяберские озера располагаются на склонах Лужской возвышенности, которая характеризуется преобладанием холмистых камово-моренных ландшафтов. Озера довольно хорошо изучены. Растительность, гидрохимия, гидрология, гидробиология этих озер довольно хорошо изучены (Мещерякова, 1981; 1984), (Алферовская, Красникова, 1972; Фролов, 197 6) , (Гвоздев, Волков, 1978; Бельтенев, 1984).

Озеро Врево также находится в Лужском районе Ленинградской области, но относится к бассейну реки Луги и располагается в 30 километрах к северу от Сяберских озер.

Озера Костомоярви, Голубое 1, Голубое 2 расположены в 30 километрах от северо-западной оконечности Ладожского озера и относятся к системе Аккахарских озер. Сток из проточных озер осуществляется в Ладожское озеро через реку Соскуан-йоки (рис.2). Район исследований расположен вблизи южной границы древнего Балтийского кристаллического щита, который образовался более миллиарда лет назад «и с этого времени никогда не опускался

ниже уровня моря» (Горелова и др., 1974). «Кристаллическая порода щита разбита сетью линейных тектонических нарушений (разломов) на системы блоков. Зоны разрывных нарушений отражены в рельефе в виде глубоких линейных депрессий северо-западного и северо-восточного направлений, причем система северо-западного направления позднее дополнительно разработана двигавшимися на юго-восток ледниками. Неширокие пространства между такими депрессиями на суше представляют собой линейные возвышенности (вараки)» (Кошечкин, 1990). Изучаемые озера расположены в понижениях этой сложной в геологическом отношении местности. Координаты центра района исследований - 61°26' с.ш. и 29°45' в.д.

1.1. Проточные озера.

Озеро Пелюга

H.A. Винтер (1928) отнес это озеро к низинным. Это - слабо проточные водоемы, цвет воды желтоватый, прозрачность сравнительно низкая, дно покрыто мощным слоем сапропеля. Для них отмечается довольно богатый видовой состав животных бентоса, зоопланктона, сравнительно бедная водная растительность, а также разнообразная фауна рыб. Оз. Пелюга относится к бассейну реки Плюссы. Оно имеет почти круглую форму (наибольшая длина 1.5 км, ширина- 1.1км). Береговая линия озера Пелюга слабоизвилистая (коэффициент извилистости 1.5), ее длина 5.6 км. Озеро слабопроточное. Питание озера осуществляется за счет нескольких заросших родников на западном берегу и одного ручья в северной оконечности, вытекающего из соседнего озера Зеленое. Вода стекает из озера через речку Пелюжку в озеро Вердуга. Береговая линия озера Пелю-

га слабоизвилистая (коэффициент извилистости 1.5), ее длина 5.6 км. На северном и северо-западном берегах озера располагаются песчаные холмы, поросшие сосновым лесом с примесью ольхи и березы. Остальные берега низкие, часто заболочены. Дно озера ровное.

Котловина озера заполнена мощными отложениями сапропелевого ила коричневого цвета. Вдоль береговой кромки тянется узкая полоса песков разной степени заи-ленности, занимающая около 10% общей площади дна озера. Согласно данным С.М. Сорокина (1960) илы озера содержат органическое вещество (69%) и гумус (42%), активная реакция илов 6.9. Содержание общего азота мало - 0.850.91%, причем легко гидролизуемый азот составлял только 6% от общего количества. Минерального фосфора содержалось 39-40 мг/л, органического - 18-21 мг/л. Озеро покрыто льдом, как правило, в течение четырех месяцев - с конца ноября до апреля. Для озера характерна почти полная гомотермия. По данным В.Я. Фролова (1976) кислородный режим в озере благоприятен для развития фауны: «В период открытой воды количество растворенного кислорода достигает 10-12 мг/л или 117-122% нормального насыщения, в зимний период- 3-6 мг/л или 24-40% насыщения». Биогенные вещества в воде содержатся в незначительных количествах. Кремний содержится в довольно высоком количестве - 8-13 мг/л, количество железа невелико - 0.3 мг/л.

Озеро слабо заросло высшей водной растительностью (зарастаемость - 5%). Основу высшей водной растительности (главным образом в заливах) составляли: рдест разнолистный, рдест блестящий, кубышка желтая, кувшинка

чистобелая. Вдоль заболоченных берегов встречались заросли тростника и хвоща.

Фитопланктон озера изучен довольно подробно. В его составе обнаружено 143 вида планктонных водорослей (Те-решенкова,1976). Наиболее богато представлены синезеле-ные и диатомовые водоросли. Средняя за вегетационный сезон биомасса водорослей составляла 2.0 г/м2, величина первичной продукции за этот же период - 1000 ккал/м2 год (Терешенкова,1976). Таким образом, оз. Пелюга может быть отнесено к мезотрофным водоемам.(Табл. 1, Рис.1, 3) .

В состав зоопланктона в конце 70 годов входили 36 видов животных. В нем преобладали в планктоне ракообразные . В среднем за сезон биомасса зоопланктона составляла 2.0 г/м3. Продукция зоопланктона (в зависимости от метеоусловий) колебалась от 30.0 до 45.0 г/м3 (Потина,1981).

В зообентосе озера обнаружено 37 видов животных. По числу видов (21) выделялись хирономиды. Средняя за вегетационный сезон биомасса бентоса составляла 3.94 г/м2 продукция - 15.8 г/м2 (Салазкин, 1981).

В период 1975-1983 гг. в оз. Пелюга неоднократно вносились известь, суперфосфат, селитра (Иванова, 1993) . Цель этих мероприятий - изменение характеристик воды и повышение продуктивности водоема. С 1981 г оз. Пелюга использовался только как нагульный водоем, в который в разное время сажались пелядь, пелчир, пыжьян, муксун, чир, карп, толстолобик, волховский сиг, судак.

Озеро Врево

Рло. 4 Озеро ¿разо. I см- i -ш.

е места ззятлл лроб»

Озеро Врево также находится в Лужском районе Ленинградской области, но относится к бассейну реки Луги. Озеро вытянуто в меридиональном направлении на 14 км, имеет сток на север, состоит из .двух частей: южной -Верхнее Врево, северной - Нижнее Врево, разделенных дамбой. Через реку Быстрицу, вытекающую из Нижнего Врево, водоем соединяется с оз. Череменецким (Рис.4). В оз. Верх