с международным участием «Водоросли: проблемы таксономии и экологии, использование в мониторинге и биотехнологии» (12–18 сентября 2022, Москва, Россия) Детальные результаты диатомового анализа донных отложений озера Большое Миассово (Челябинская область, Россия)
Валиева Э.А., Нигаматзянова Г.Р., Нигматуллин Н.М., Нургалиев Д.К., Elvira A.Valieva, Gulnara R. Nigamatzyanova, Niyaz M.Nigmatullin,
Казанский (Приволжский) федеральный университет (Казань, Россия) УДК 561.26
В данной работе представлены результаты диатомового анализа колонки донных отложений озера Большое Миассово (Южный Урал). Был изучен 51 образец и идентифицировано 124 таксона диатомовых водорослей, принадлежащих 47 родам. Преобладали космополитные представителя бентоса, предпочитающие олиготрофный-мезотрофный статус трофности и щелочные условия водной среды. Колонка донных отложений была разделена на две диатомовых зоны, в зависимости от изменения численности диатомовых водорослей и состава таксонов. Первый период отражал стадию олиготрофно-мезотрофного озера с низким уровнем воды. Второй период характеризовался увеличением количества планктонных видов и разнообразием сообщества диатомовых водорослей, формированием глубоководного водоема в условиях теплого климата. Ключевые слова: диатомовые водоросли; донные отложения; озеро Большое Миассово; изменение климата
Сведения о современном состоянии водоемов, а также палеоэкологическая оценка, позволяют выявить основные этапы изменения природных условий водосборного бассейна озер в период позднего плейстоцена и голоцена, прогнозировать эволюцию озерных ландшафтов (Зиннатова, Фролова, 2019). Органические остатки в донных отложениях, такие как: диатомовые водоросли, пыльца, Cladocera, являются одним из лучших источников исторических данных о климате исследуемого региона (Frolova, 2017). Благодаря хорошей сохранности и большому количеству таксонов, диатомовые водоросли широко используются в качестве индикаторов экологических условий озер, таких как: соленость, рН, температура, уровень питательных веществ и др. (Valieva et al., 2020). Однако диатомовые водоросли, как палеоиндикаторы относительно слабо изучены в водоемах Челябинской области. Результаты наших исследований предоставят дополнительную информацию для региональных баз данных и помогут повысить точность палеоэкологических реконструкций. Целью исследования колонки донных отложений озера Большое Миассово, отобранной летом в 2018 г., являлось изучение таксономического состава палеосообществ диатомовых водорослей с последующей реконструкцией изменений климата в позднем голоцене на прилегающей территории. Озеро Большое Миассово (55°08'57" с. ш.; 60°16'32" в. д.) находится на территории Ильменского заповедника и занимает 30% его площади. Территория заповедника расположена в подзоне сосновых и березовых лесов Уральского горно-лесного растительного региона. Озеро Большое Миассово имеет тектоническое происхождение, как и большинство озер Южного Урала (Snit'ko, 2002). Его берега местами заболочены — в основном вблизи устьев впадающих рек. Длина озера составляет 8 км, ширина – 1,5 км, площадь – 11,4 км2. Максимальная глубина составляет 25 м, средняя – 11,2 м. Озеро представляет собой пресный гидрокарбонатно-кальциевый водоем с минерализацией около 200 мг/л. Его отложения хранят информацию об изменениях в окружающей среде и уровне антропогенного воздействия, оказываемого на озеро (Frolova, Frolova, 2017). Исходя из того, что водоемы особо охраняемых природных территорий имеют высокую ценность, их изучение крайне актуально для решения задач рационального природопользования, разработки научных основ оценки экологического состояния водных объектов и нормирования антропогенных нагрузок на водные экосистемы (Зиннатова, Фролова, 2019). Колонка донных отложений №3 (55°0951,1 с. ш.; 60°1721,9 в. д.) была отобрана в самой глубокой части озера Большое Миассово (на глубине 24 м) в июле 2018 г. В полевых условиях был получен керн длиной 498 см. Абсолютное датирование отложений было проведено радиоуглеродным методом в Лаборатории NTUAMS (Департамент геонаук Национального Тайваньского университета). Данный керн охватывает период в 13500 лет. Пробоподготовка образцов донных отложений на диатомовый анализ осуществлялась с использованием стандартного метода водяной бани (Battarbee, 1986) в лаборатории Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета. Подсчет и определение диатомовых створок проводились с использованием светового микроскопа Zeiss Axio Emager A2 (иммерсионный объектив х100, n.a.=1,4) с применением дифференциально-интерференционного контраста (DIC) Номарского. Микрофотосъемку производили посредством фотокамеры Axio Cam MRc5. Диатомовая диаграмма была создана с использованием программы Тилиа (версия 2.0.41). Результаты были зонированы с помощью CONISS в рамках данной программы (Grimm, 2004). Общее число створок бралось за 100%, доминантами считались диатомеи, составляющие в осадках более 10% створок, субдоминантами – от 5 до 10%. При идентификации видов измеряли длину и ширину створки диатомеи, подсчитывали число штрихов, ребер и септ в 10 микронах; использовали отечественные и зарубежные определители, систематические сводки и стати (Krammer, Lange-Bertalot, 1988, 1991; Забелина и др., 1951; Lange-Bertalot, Ulrich, 2014; Куликовский и др., 2016; Chudaev, Gololobova, 2016). В результате проведенных исследований в донных отложениях озера Большое Миассово было идентифицировано 124 таксона диатомовых водорослей, принадлежащих 47 родам: Epithemia (8 видов), Pseudostaurosira (6), Cocconeis (6), Amphora (5), Gomphonema (5), Staurosira (5), Fragilaria (5), Aneumastus (5), Navicula (5), Mastogloia (4), Cymbella (4), Diploneis (4), Nitzschia (3), Staurosirella (3), Gyrosigma (3), Pinnularia (3), Sellaphora (3), Encyonema (3), Ulnaria (3), Aulacoseira (2), Caloneis (2), Karayevia (2), Planothidium (2), Platessa (2), Stephanodiscus (2), Cavinula (2), Surirella (2), Neidium (2), Tabellaria (2), Halamphora (2), Geissleria (2), Cymbopleura (2), Crenotia (1), Cyclotella (1), Cymatopleura (1), Cymbellafalsa (1), Ellerbeckia (1), Handmannia (1), Pantocsekiella (1), Placoneis (1), Punctastriata (1), Rhopalodia (1), Reimeria (1), Scabitschewskia (1), Stauroforma (1), Eunotia (1), Hantzschia (1). Наибольшим видовым богатством характеризовался род Epithemia (8 видов). Представители данного рода являются преимущественно пресноводными видами, обитающими в разнотипных водоемах, предпочитающими алкалинные условия среды. Распространены всесветно. В количественном отношении доминировал представитель центрических диатомей Handmannia comta (Ehrenberg) Kociolek & Khursevich emend. Genkal (15,53% от общего числа видов), который является планктонным пресноводным видом, широко распространенным в мезотрофных и эвтрофных алкалинных водоемах. Также были выделены виды субдоминанты, такие как: Amphora pediculus (Kützing) Grunow, (9,00% от общего числа видов), Karayevia clevei (Grunow) Bukhtiyarova (5,16%), Aulacoseira ambigua (Grunow) Simonsen (6,93%), Pseudostaurosira brevistriata (Grunow) D.M. Williams & Round (6,30%), Stephanodiscus alpinus Hust. in Hub.-Pest (5,93%). Диатомовые водоросли в донных отложениях оз. Большое Миассово были представлены в основном космополитными бентосными олиготрофными-мезотрофными видами, обитателями алкалинных водоемов. Среди диатомовых водорослей по местообитанию преобладали бентосные виды – 32 (52,46% от общего числа таксонов), затем следовали планктонно-бентосные – 24 (39,34%), планктонные виды были самыми малочисленными – 5 (8,20%). По температурной приуроченности большинство видов характеризовались как обитатели умеренных температурных условий, всего 2 вида – холодолюбивые (Stephanodiscus alpinus Hust. in Hub.-Pest, Halamphora oligotraphenta (Lange-Bertalot) Levkov). По трофности преобладали мезотрофные-эвтрофные виды (30,49% от общего числа таксонов) и мезотрофные-олиготрофные виды (26,83%), затем следовали олиготрофные – 14,63%, далее виды-индифференты (13,41%), олиготрофные-эвтрофные таксоны составили – 6,10%, виды мезотрофные (4,89%) и эвтрофные (3,66%) были встречены в меньшем количестве. По отношению к рН большая часть отмеченных видов предпочитают алкалинные водоемы – 64 (94,12%), индифференты и ацидофилы составили 2,94% от общего числа таксонов, что связано с достаточно высокой минерализацией озера. По географической приуроченности большая часть видов являлась космополитами – 60 видов (62,50%), 36 видов диатомей представлены обитателями голарктической области (37,50% от общего числа таксонов). Анализ колонки донных отложений позволил выявить этапы в развитии озера, которые сопровождались не только массовым развитием диатомовых водорослей, но и деградацией диатомовых комплексов в связи с экологическими и климатическими изменениями. С помощью кластерного анализа колонка донных отложений была разделена на 2 диатомовых зоны и 5 подзон, в зависимости от наличия диатомовых таксонов и их относительной численности (рис. 1). Последовательность зон в данной работе приводится снизу вверх по колонке донных отложений.
ПОСМОТРЕТЬ УВЕЛИЧЕННОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ
Зона ДЗ I Диатомовые водоросли в данной зоне были встречены в низких концентрациях, что могло быть обусловлено недостатком органических веществ и низкими температурами воды. Количество видов невысокое, флора диатомовых водорослей носит выраженный бентический характер. Преобладающими формами среди диатомей являются формы бентосные, доля планктонных видов низкая, что может свидетельствовать о небольших глубинах озера в данный период его развития. Большое количество представителей центрических диатомовых водорослей, а именно литорально-бентосной Ellerbeckia arenaria (D.Moore ex Ralfs) Dorofeyuk et Kulikovskiy свидетельствует о том, что в озере на данный период развивалась богатая прибрежная растительность, возможно с включением отдельных видов мхов. Данный вид является индифферентом по отношению к кислотности (pH 7), однако остальные диатомеи, отмеченные в данной диатомовой зоне предпочитают рН>7 (алкалифилы), что свидетельствует о достаточно высоком pH вод на данном этапе, возможно в начале формирования озера. Подзона ДЗ-I A отличается очень низким видовым разнообразием и низкими концентрациями диатомей. Именно в данной подзоне максимальный пик развития приходится на крупноклеточную центрическую Ellerbeckia arenaria. Вид относится к холодолюбивым пресноводным видам с очень низким диапазоном температур, доминирование которого может свидетельствовать о низких температурных условиях среды, что соответствует пребореалу ~10780–11550 к.л.н. Подзона ДЗ-I Б: в данной подзоне доминирующая ранее Ellerbeckia arenaria сменяется доминированием бентосной широко распространенной Amphora pediculus, обитающей в пресных и соленых водоемах различного трофического статуса. Исчезают такие виды как Stauroforma exiguiformis (Lange-Bertalot) R.J.Flower, V.J.Jones & Round, Pseudostaurosira polonica (M.Witak & Lange-Bertalot) E.A.Morales & M.B.Edlund, Nitzschia angustata (W.Smith) Grunow. Подзона ДЗ-I В характеризуется относительно высоким видовым разнообразием и доминированием олиготрофного центрического вида Handmannia comta. Сохраняются щелочные условия водоема с низкими температурами, но стоит отметить, что увеличение доли планктонных видов, в частности Aulacoseira ambigua, может свидетельствовать о начальных этапах увеличения глубины озера и об увлажнении климата в данный период существования.
Зона ДЗ II Количество видов значительно возрастает, увеличивается разнообразие сообщества диатомовых водорослей, за счет чего повышается продуктивность озера на фоне потепления и увлажнения климата. Диатомовый комплекс характеризуется абсолютным доминированием планктонных Aulacoseira ambigua и Handmannia comta. Максимальное количество планктонных диатомовых водорослей на протяжении всей исследованной колонки донных отложений свидетельствует об увеличении глубины озера. Подзона ДЗ-II A характеризуется увеличением числа Amphora pediculus наряду с доминированием Aulacoseira ambigua и Handmannia comta. В пробах данного интервала отмечено высокое количество створок галофобных видов, что косвенно свидетельствует об уменьшении минерализации в связи с повышением уровня воды. Подзона ДЗ-II Б соответствует субатлантическому периоду ~2055–830 к.л.н. Максимальный пик развития приходится на Handmannia comta, а также стремительно растет число олиготрофного-мезотрофного вида Tabellaria fenestrata (Lyngbye) Kützing. Развитие и доминирование последнего может быть связано с дальнейшим повышением уровня воды в озере из-за потепления климата. На данном этапе продолжают преобладать планктонно-бентосные виды, предпочитающие развиваться при щелочной реакции воды и умеренных температурных условиях. Отмечается изменение состава диатомовых сообществ, колебание числа планктонных и бентосных диатомей, что также указывает на изменение уровня озера. Исходя из особенностей описанных диатомовых сообществ, можно сделать вывод о том, что в начале осадконакопления оз. Большое Миассово представляло собой мелководный олиготрофный-мезотрофный водоем. В дальнейшем происходит увеличение количества и разнообразия сообществ диатомовых водорослей, растет доля планктонных видов на фоне потепления климата и увеличения глубины озера.
Мы благодарны всем участникам экспедиции за помощь в организации и проведении полевых работ. Лабораторный анализ был проведен при поддержке гранта Российского научного фонда (№ 22-47-08001) и Программы Стратегического академического лидерства Казанского федерального университета. Статистический анализ проведен за счет средств субсидии, выделенных Казанскому федеральному университету по государственному заданию № 671-2020-0049 в сфере научной деятельности. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.
Список литературы
Статья поступила в редакцию 06.06.2022
Об авторах Валиева Эльвира Альбертовна – Elvira A. Valieva младший научный сотрудник, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия (Kazan (Volga region) Federal University, Kazan, Russia), Институт геологии и нефтегазовых технологий, НИЛ палеоклиматологии, палеоэкологии, палеомагнетизма Zinnatova.1994@mail.ru Нигаматзянова Гульнара Ришатовна – Gulnara R. Nigamatzyanova научный сотрудник, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия (Kazan (Volga region) Federal University, Kazan, Russia), Институт геологии и нефтегазовых технологий, НИЛ палеоклиматологии, палеоэкологии, палеомагнетизма GuRNigamatzyanova@kpfu.ru Нигматуллин Нияз Маратович – Niyaz M. Nigmatullin младший научный сотрудник, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия (Kazan (Volga region) Federal University, Kazan, Russia), Институт геологии и нефтегазовых технологий, НИЛ палеоклиматологии, палеоэкологии, палеомагнетизма NiMNigmatullin@stud.kpfu.ru Нургалиев Данис Карлович – Danis K. Nurgaliev доктор геолого-минералогических наук Danis.Nourgaliev@kpfu.ru Фролова Лариса Александровна – Larisa A. Frolova кандидат биологических наук Larissa.Frolova@kpfu.ru Корреспондентский адрес: 420008, Россия, г. Казань, Кремлевская, 4/5, КФУ. Телефон 8(843)292-72-88.
ССЫЛКА: Валиева Э.А., Нигаматзянова Г.Р., Нигматуллин Н.М., Нургалиев Д.К., Фролова Л.А. Детальные результаты диатомового анализа донных отложений озера Большое Миассово (Челябинская область, Россия) // Вопросы современной альгологии. 2022. № 1 (28). С. 110–116. URL: http://algology.ru/1807 DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2022-1(28)-110-116 EDN – VYXMPI
Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно.
Detailed results of diatom analysis of bottom sediments from lake Big Miassovo (Chelyabinsk region, Russia) Elvira A.Valieva, Gulnara R. Nigamatzyanova, Niyaz M.Nigmatullin, Danis K.Nurgaliev, Larisa A. Frolova Kazan (Volga region) Federal University (Kazan, Russia) Diatoms are good indicators of a variety of lake water conditions including salinity, pH, light availability, temperature and nutrient levels, but diatoms as palaeoindicators are relatively poorly studied in the Chelyabinsk region. The diatom results of analysis a 498 cm long continuous sediments core from the Lake Big Miassovo (Southern Urals, Russia) are presented. The core was collected in July 2018 from central part of the lake from a depth of 24 m. Diatom analysis of 51 samples revealed 124 taxa, belonging to 47 genera. Diatom diagram has been divided into two diatom zones and five subzones on the basis on changing diatom abundances and taxa composition. The predominance of cosmopolitan, alkaliphilic benthic, oligogalobic species with the growth under the moderate temperatures is noted. The prevalence of Handmannia comta diatom in sediments have been established. The first period reflected the stage of an oligotrophic-mesotrophic lake with a low water level. The second period is characterized by an increase in the number of planktonic species and diversity of diatoms communities, the formation of a deep water body in a warm climate. Key words: diatom algae; bottom sediments; lake Big Miassovo; climate change
References
Authors Valieva Elvira A. ORCID – https://orcid.org/0000-0002-3941-6666 Kazan (Volga region) Federal University, Kazan, Russia Zinnatova.1994@mail.ru Nigamatzyanova Gulnara R. ORCID – https://orcid.org/0000-0002-9489-5866 Kazan (Volga region) Federal University, Kazan, Russia GuRNigamatzyanova@kpfu.ru Nigmatullin Niyaz M. ORCID – https://orcid.org/0000-0001-6863-8666 Kazan (Volga region) Federal University, Kazan, Russia NiMNigmatullin@stud.kpfu.ru Nurgaliev Danis K. ORCID – https://orcid.org/0000-0003-4269-0962 Kazan (Volga region) Federal University, Kazan, Russia Danis.Nourgaliev@kpfu.ru Frolova Larisa A. ORCID – https://orcid.org/0000-0001-8505-0151 Kazan (Volga region) Federal University, Kazan, Russia Larissa.Frolova@kpfu.ru
ARTICLE LINK: Valieva E.A., Nigamatzyanova G.R., Nigmatullin N.M., Nurgaliev D.K., Frolova L.A. Detailed results of diatom analysis of bottom sediments from lake Big Miassovo (Chelyabinsk region, Russia). Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2022. № 1 (28). P. 110–116. URL: http://algology.ru/1807 DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2022-1(28)-110-116 EDN – VYXMPI When reprinting a link to the site is required
На ГЛАВНУЮ
|
|||
|
|