Разумовский Л.В.

Lev V. Razumovskiy

Институт водных проблем РАН (Москва, Россия)

УДК 574.21+561.26+56.074.6

Работа посвящена унификации биоиндикационных методик на основе диатомового анализа. Предложена новая методика расчета численных значений pH и температуры во времени. В качестве методологического принципа унификации использован расчет индекса сапробности (S). Апробация методики проводилась для озер из различных ландшафтно-климатических зон Европейской части России. Полученные результаты палеореконструкций признаны достоверными и информативными.

Ключевые слова: диатомовый анализ; биоиндикация; палеореконструкции.

Очевидно, что трансформация структуры диатомовых комплексов во времени связана с основными гидрологическими параметрами: температурой (t^°C), pH, концентрацией биогенов и др. В свою очередь эти параметры среды подвержены многолетней изменчивости, связанной с климатическими колебаниями. Для того чтобы «совместить» трансформацию диатомовых комплексов и изменение гидрологических параметров во времени была предложена единая методика расчета последних (Разумовский, 2008а; Моисеенко, Разумовский, 2009).

Принцип унификации биоиндикационных методов (УБМ) состоит в следующем: в качестве образца взята методика расчета индекса сапробности (S) по Сладечеку (Slàdeček, 1973). В этом случае расчет S проводится следующим образом:

где s_i – индивидуальное численное значение для каждого таксона-индикатора, k – коэффициент относительного обилия, рассчитанный по шестиступенчатой шкале обилия для каждого таксона-индикатора (Свирская, 1992).

Соответственно, расчет значений рН и t^°C проводился по аналогичным формулам:

где ph_i, t_i — индивидуальные численные значение для каждого таксона-индикатора.

Исходной информационной базой при расчете индивидуальных численных значений для таксонов-индикаторов рН и t^°C, послужила работа С.С. Бариновой с соавторами (Баринова и др., 2006). При наличии информации, представленной для данного таксона в виде численного интервала, рассчитывалось его среднее значение.

Очевидно, что подобный методологический подход приводит к значительному огрублению и «примитивизации» тех численных значений, которые будут получены. Однако основной целью проведенных исследований было выяснение возможности достоверной реконструкции темпов и направленности изменения гидрологических параметров (т.е. динамики), а не расчет численных значений, как таковых. Это в равной степени касается реконструкции всех трех показателей гидросреды: t^oC, рН и S.

На первый взгляд, в категориальном понимании, сопоставляются очень разные величины: t^oC (физический параметр), рН (химический параметр полигенезисного происхождения) и индекс S (совокупный «отклик» диатомового комплекса на суммарную концентрацию природных биогенов растворенных в озерных водах). На самом деле сравниваются не перечисленные величины, а динамика и сопряженность их изменения. Кроме того, все три величины будут сопоставляться не напрямую, а при помощи «биоиндикационного резонатора», в качестве которого и выступает диатомовый комплекс.

На основе УБМ были проведены реконструкции температурного режима озер Борое, Глубокое, Галичское, и Кордывач. При исследовании диатомовых комплексов из колонок донных отложений (ДО) для новейшей эпохи трансформации этих озер были выявлены температурные циклы различной длительности (Разумовский, 2008а, б; Разумовский, Гололобова, 2008; Моисеенко, Разумовский, 2010). Эти циклы определяются периодами изменениями солнечной активности, а возможность их выявления зависит от темпов осадконакопления в озерах.

Колебания температурного режима в озерах вызывают регулярные изменения других параметров гидросреды, в первую очередь уровня концентрации растворенных органических веществ.

С помощью нового методологического подхода можно достоверно определять озера с устойчивым катионно-анионным балансом и озера, имеющие тенденции к закислению (Моисеенко, Разумовский, 2009; Моисеенко и др., 2012). УБМ позволяет проводить сравнительный анализ темпов закисления в озерных экосистемах из различных ландшафтно-климатических зон, достаточно удаленных друг от друга.

Дальнейшие исследования проводились с целью изучения и реконструирования долговременных геоэкологических процессов в малых озерных экосистемах Западного и Центрального Кавказа.

С целью выявления изменений параметров озерных вод, были проанализированы таксоны-индикаторы диатомовых водорослей и их относительная численность в ДО из озер Зеркальное, Большое, Донгузорун и Каракёль (Разумовский и др., 2014, 2018).

Для озер Донгузорун и Каракёль была установлена единая, значимая тенденция изменения рН в сторону защелачивания (Разумовский и др. 2018; Разумовский, Разумовский, 2018). Выявленная тенденция, вероятно, связана с воздействием обрамляющих горных пород. Это соответствует современным гидрохимическим особенностям, которые установлены для рек и озер Кавказа: усиление сульфатного компонента от высокогорий к предгорьям (Баттерби и др., 1991).

Результаты применения УБМ, опубликованные с 2008 по 2019 гг., дают возможность обоснованно утверждать, что данная методика расчёта pH, температуры и сапробности, позволяет достоверно устанавливать процессы долговременных изменений этих параметров в озерных водах.

Работа выполнена в рамках Госзадания ИВП РАН тема № 0147-2019--0004, п. 4.2. и при поддержке гранта РФФИ № 17-05-00673/19.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данном сообщении.

Список литературы

1. Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова О.В. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. – Тель-Авив: PiliesStudio, 2006. – 498 с.
2. Баттерби Р.В., Будаева Л.М., Гелетин Ю.В. Особенности горных потоков Центрального Кавказа как объектов мониторинга // Экологические модификации и критерии экологического нормирования: труды Междунар. симпоз. (Нальчик 1–12 июня 1990 г.). – Л.: Гидрометеоиздат,1991. – С. 86–101.
3. Моисеенко Т. И., Разумовский Л.В. Новая методика реконструкции катионно-анионного баланса в озерах (диатомовый анализ) // Доклады Академии наук. Общая биология. 2009. Т.427, №1. С. 132–135. DOI: https://doi.org/10.1134/S0012496609040061.
4. Моисеенко Т.И., Разумовский Л.В. Горные озера как индикаторы загрязнения атмосферы // Формирование химического состава вод озер в условиях изменения окружающей среды. – М.: Наука, 2010. – С. 219–240.
5. Моисеенко Т.И., Разумовский Л.В., Гашкина Н.А., Шевченко А. В., Разумовский В.Л., Машуков А.С., Хорошавин В.Ю. Палеоэкологические исследования горных озер // Водные ресурсы. 2012. Т.39, №5. С. 543–557. DOI: https://doi.org/10.1134/S0097807812050065.
6. Разумовский Л.В. Новейшая история озера Борое по результатам диатомового анализа // Водные ресурсы. 2008a. Т.35, №1. С. 98–109. DOI: https://doi.org/10.1134/S0097807808010120.
7. Разумовский Л.В. Реконструкция температурных циклов и сукцессионных изменений по диатомовым комплексам из донных осадков на примере Галичского озера // Водные ресурсы. 2008b. Т.35, №6. С. 595–608. DOI: https://doi.org/10.1134/S0097807808050084.
8. Разумовский Л.В., Гололобова М.А. Реконструкция температурного режима и сопряженных гидрологических параметров по диатомовым комплексам из озера Глубокого // Водные ресурсы. 2008. Т.35, №4. С. 490–504. DOI: https://doi.org/10.1134/S0097807808040106.
9. Разумовский Л.В., Разумовский В.Л. Оценка долговременных изменений pH в озерах Кавказа методом биоиндикации (диатомовый анализ) // Водные ресурсы. 2019. Т.46, №.1. С. 51–57. DOI: https://doi.org/10.31857/S0321-059646151-57.
10. Разумовский Л.В., Калугин И.А., Дарьин А.В., Шелехова Т.С., Разумовский В.Л. Реконструкция температурного режима двух горных озер Кавказа по результатам диатомового анализа // Вестник Тюменского государственного университета. 2014. №4. Науки о Земле. С. 67–75.
11. Разумовский Л.В., Разумовский В.Л., Чудаев Д.А., Гололобова М.А. Диатомовые водоросли из донных отложений озера Каракель (Центральный Кавказ) и реконструкция региональных климатических событий в позднем голоцене // Водные ресурсы. 2018. Т.45, №.4. С. 443–447. DOI: https://doi.org/10.1134/S0097807818040188.
12. Разумовский Л.В., Шелехова Т.С., Разумовский В.Л. Новейшая история озер Большое и Зеркальное по результатам диатомового анализа // Водные ресурсы. 2015. Т.42, №2. С. 222–227. DOI: https://doi.org/10.1134/S0097807815020128.
13. Свирская Н.Л. Мониторинг зоопланктона // Абакумов В.А. (ред.). Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. – С. 105–130.
14. Slàdeček V. System of water quality from the biological point of view // Archiv für Hydrobiologie. 1973. Beih.7. P. 1–218.

Статья поступила в редакцию 1.06.2019
Статья принята к публикации 21.07.2019

Об авторе

Разумовский Лев Владимирович – Lev V. Razumovskiy

доктор географических наук
ведущий научный сотрудник, Институт водных проблем РАН, Москва, Россия (Water Problems Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia)

lazy-lion@mail.ru

Корреспондентский адрес: 119333, Россия, г. Москва, ул. Губкина, 3; тел. 8-499-135-54-30.

ССЫЛКА:

Разумовский Л.В. Оценка достоверности реконструкций на основе унификации биоиндикационных методов (диатомовый анализ) // Вопросы современной альгологии. 2019. № 2 (20). С. 74–78. URL: http://algology.ru/1497

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2019-2(20)-74-78

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Reliability estimation of reconstructions on the basis of bioindication methods unification (diatom analysis)

Lev V. Razumovsky

Water Problems Institute of RAS (Moscow, Russia)

The work is devoted to the unification of bioindication techniques based on diatom analysis. A new method for calculating the numerical values of pH and temperature in time was proposed. The calculation of the saprobity index (S) is used as a methodological principle of unification. Approbation of the method was carried out for lakes from different landscape and climatic zones of the European part of Russia and the results of paleoreconstructions were found to be reliable and informative.

Key words: graphic analysis; diatom complexes; freshwater systems.

References

1. Barinova S.S., Medvedeva L.A., Anissimova O.V. Bioraznoobrazie vodorosley-indikatorov okruzhayushchey sredy [Diversity of algae indicators in environmental assessment]. Pilies Studio, Tel Aviv, 2006. 498 p. (In Russ.)
2. Batterbi R.V., Budaeva L.M., Geletin YU.V. Osobennosti gornykh potokov Central'nogo Kavkaza kak ob`ektov monitoringa [Features of mountain streams of the Central Caucasus as objects of monitoring]. Ekologicheskie modifikatsii i kriterii ekologicheskogo normirovaniya [Ecological modifications and criteria for environmental regulation]. Trudy Mezhdunar. simpoz. (Nal'chik, 1–12 iyunya 1990 g.). Gidrometeoizdat, Leningrad, 1991. P. 86‑101. (In Russ.)
3. Moiseenko T.I., Razumovskiy L.V. A new technique for reconstructing the cation-anion balance in lakes by diatom analysis. Doklady Biological Sciences. 2009. V.427, №1. P. 325‑328. DOI: https://doi.org/10.1134/S0012496609040061.
4. Moiseenko T.I., Razumovskij L.V. Gornye ozera kak indikatory zagryazneniya atmosfery [Mountain lakes as indicators of atmospheric pollution]. Formirovanie himicheskogo sostava vod ozer v usloviyakh izmeneniya okruzhayushchej sredy [Formation of the chemical composition of lake waters under the conditions of environmental change]. Nauka, Moscow, 2010. P. 219‑240. (In Russ.)
5. Moiseenko T.I., Gashkina N.A., Razumovskii L.V., Razumovskii V.L., Shevchenko A.V., Mashukov A.S., Khoroshavin V.Y. Paleoecological studies of mountain lakes. Water Resources. 2012. V.39, №5. P.576‑589. DOI: https://doi.org/10.1134/S0097807812050065.
6. Razumovskii L.V. Modern history of Lake Boroe based on the results of diatom analysis. Water Resources. 2008a. V.35, №1. P. 97‑107. DOI: https://doi.org/10.1134/S0097807808010120.
7. Razumovskii L.V. Reconstruction of temperature cycles and succession changes by diatomic complexes from bottom sediments: Case study of Lake Galichskoe. Water Resources. 2008b. V.35, №5. P. 570‑582. DOI: https://doi.org/10.1134/S0097807808050084.
8. Razumovskii L.V., Gololobova M.A. Reconstruction of the temperature regime and the hydrologic parameters associated with it by using data on diatomic complexes from Lake Glubokoe. Water Resources. 2008. V.35, №4. P. 469‑482. DOI: https://doi.org/10.1134/S0097807808040106.
9. Razumovskii L.V., Razumovskii V.L. Estimation of long-term Ph changes in lakes of the Caucasus using a bioindication method based on diatomaceous analysis. Water Resources. 2019. V.46, №1. P. 51‑57. DOI: https://doi.org/10.31857/S0321-059646151-57.
10. Razumovskij L.V., Kalugin I.A., Dar'in A.V., Shelekhova T.S., Razumovskij V.L. Rekonstruktsiya temperaturnogo rezhima dvukh gornykh ozer Kavkaza po rezultatam diatomovogo analiza [Reconstruction of the temperature regime of two mountain lakes of the Caucasus according to the results of diatom analysis]. Vestnik Tyumenskogo Gosudarstvennogo Universiteta [Bulletin of the Tyumen State University]. 2014. №4. Nauki o Zemle. P. 67‑75. (In Russ.)
11. Razumovskii L.V., Razumovskii V.L., Chudaev D.A., Gololobova M.A. Diatoms from Bottom Sediments of Karakel' Lake (Central Caucasus) and a Reconstruction of Regional Climate Events in the Late Holocene. Water Resources. 2018. V.45, №4. P. 598‑602. DOI: https://doi.org/10.1134/S0097807818040188.
12. Razumovskii L.V., Razumovskii V.L., Shelekhova T.S. Recent history of Lakes Bol'shoe and Zerkal'noe by diatom analysis. Water Resources. 2015. V.42, №2. P. 241‑246. DOI: https://doi.org/10.1134/S0097807815020128.
13. Svirskaya N.L. Monitoring zooplanktona [Zooplankton Monitoring ]. In: Abakumov V.A. (ed.). Rukovodstvo po gidrobiologicheskomu monitoringu presnovodnykh ekosistem [Guidance on hydrobiological monitoring of freshwater ecosystems]. Gidrometeoizdat, St. Petersburg, 1992. P. 105‑130. (In Russ.)
14. Slàdeček V. System of water quality from the biological point of view. Archiv für Hydrobiologie. 1973. Beih.7. P. 1‑218.

Author

Razumovsky Lev V.

Water Problems Institute, Moscow, Russia

lazy-lion@mail.ru

ARTICLE LINK:

Razumovsky L.V. Reliability estimation of reconstructions on the basis of bioindication methods unification (diatom analysis). Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2019. № 2 (20). P. 74–78. URL: http://algology.ru/1497

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2019-2(20)-74–78

When reprinting a link to the site is required

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147