Еремкина Т.В.¹, Генкал С.И.²

Tatyana V. Eremkina, Sergey I. Genkal

¹Всероссийский научно-исследовательский институт
рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО), Уральский филиал (Екатеринбург, Россия)
²Институт биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН (Борок, Россия)

УДК 582.26+581.9

В данной работе обобщены литературные, фондовые и собственные данные о разнообразии и количественных показателях развития диатомовых водорослей в Белоярском, Черноисточинском и Нижнетагильском водохранилищах Свердловской области. Изучение диатомовых водорослей с помощью электронной микроскопии позволило существенно дополнить данные по видовому составу Bacillariophyta водоемов Свердловской области. Общий таксономический список диатомовых водорослей исследуемых водохранилищ включает 352 таксона видового и внутривидового ранга из 85 родов. Наиболее разнообразны Bacillariophyta Нижнетагильского водохранилища (247 видов).

Ключевые слова: фитопланктон; водохранилище; Bacillariophyta; биоразнообразие; численность; биомасса

Водохранилища на Среднем Урале создавались с XVIII в. Ввиду неравномерности и низкого по величине стока большинства уральских рек, их роль в условиях дефицита водных ресурсов и развитой промышленности чрезвычайно велика. Вместе с тем, изучение таксономического состава альгофлоры водохранилищ, начатое во второй половине XX в., не имеет систематического характера и проводится, как правило, в рамках периодических экологических или рыбохозяйственных исследований. Известно, что диатомовые водоросли являются одной из наиболее важных групп пресноводного фитопланктона с чрезвычайно богатым и разнообразным систематическим составом (Давыдова, 1985). В водохранилищах Свердловской области эта группа, как правило, занимает ведущие позиции в структуре альгоценозов.

Цель настоящей работы – систематизация литературных, фондовых и собственных результатов многолетних исследований диатомовых водорослей Белоярского, Нижнетагильского и Черноисточинского водохранилищ Свердловской области с учетом данных электронной микроскопии.

Для анализа использованы немногочисленные литературные данные (Генкал, Ярушина, 2002; Ярушина и др., 2003; Мухутдинов, Попов, 2004; Биломар, Кульнев, 2014; Марченко, Анциферова, 2018), фондовые данные Уральского филиала ФГБНУ «ВНИРО» и результаты собственных исследований Белоярского (сборы 2001–2007, 2012–2020 гг.), Нижнетагильского (2006, 2012, 2016, 2017 гг.) и Черноисточинского (2012 г.) водохранилищ.

Пробы фитопланктона отбирали ежемесячно в течение вегетационного сезона батометром Руттнера на постоянных станциях наблюдений последовательно с каждого метрового горизонта от поверхности до дна, смешивали в одной емкости и отбирали интегральную пробу объемом 0,5 дм³, фиксировали 4%-ным раствором формалина и обрабатывали в лаборатории в соответствии с общепринятыми методами (Методика…, 1975; Методические рекомендации…, 1981).

Для определения видового состава использовался световой микроскоп «Микмед-6». Численность водорослей определяли в камере Нажотта объемом 0,01 см³, биомассу – счетно-объемным методом (Методика…, 1975; Садчиков, 2003). Для электронной микроскопии освобождение створок диатомей от органических веществ проводили методом холодного сжигания (Балонов, 1975). Препараты водорослей исследовали в сканирующем электронном микроскопе JSM-6510 LV. За основу классификации при оценке таксономического состава сообщества принята система, используемая в альгологической базе данных Algaebase (Guiry, Guiry, 2022).

Сведения об исследуемых водохранилищах приведены в табл. 1 с учетом литературных данных (Водные ресурсы…, 2004). Все водохранилища северные равнинные, по генезису котловины – русловые долинные, комплексного использования, по трофическому статусу – эвтрофные с высоким уровнем антропогенной нагрузки.

Таблица 1. Характеристика исследуемых водоемов

Table 1. Characteristics of the studied reservoirs

К настоящему времени сводный список фитопланктона Белоярского водохранилища с учетом литературных, фондовых и собственных данных включает 638 видов, разновидностей и форм из 10 отделов, Нижнетагильского – 464 таксона из 8 отделов, Черноисточинского – 233 таксона из 9 отделов.

Таксономическая структура фитопланктона исследуемых водохранилищ, обладая определенной индивидуальностью, характеризуется общим преобладанием диатомовых водорослей (рис. 1). Изучение диатомовых водорослей с помощью электронной микроскопии позволило существенно дополнить данные о разнообразии Bacillariophyta не только в исследуемых водохранилищах, но и в водоемах Свердловской области в целом. Так, сводный список диатомовых водорослей водоемов области в настоящее время включает 387 ВВТ, в исследуемых водохранилищах – 352 ВВТ, что составляет 90,96% от общего разнообразия Bacillariophyta. В Белоярском водохранилище их доля в общем разнообразии фитопланктона составляет 30,1%, в Нижнетагильском – 53,2%, в Черноисточинском – 47,6%. Методом электронной микроскопии выявлено 17 таксонов, новых для флоры России, из них представитель нового для России рода – Brevilinea kevei Ács et Ector.

Рис. 1. Таксономическая структура фитопланктона исследуемых водохранилищ

Fig. 1. Taxonomic structure of phytoplankton of the studied reservoirs

Современная таксономическая структура диатомовых водорослей исследуемых водоемов представлена в табл. 2.

Таблица 2. Таксономическая структура диатомовых водорослей исследуемых водоемов

Table 2. Taxonomic structure of diatoms of the studied reservoirs

Родовые спектры флор водорослей исследованных водоемов имеют значительное сходство (табл. 3), но различаются ранговыми местами составляющих их родов. Первое место везде занимает Nitzschia. Вклад этого рода в общее разнообразие диатомовых водорослей водоемов Свердловской области также наиболее значим (31 ВВТ). Кроме того, наиболее насыщенными для исследуемых водохранилищ оказались рода Navicula (26 ВВТ), Pinnularia (20), Sellaphora (15), Gomphonema (15), Planothidium (11), Fragilaria (10), Surirella (10). Их вклад в таксономическое разнообразие диатомовых водорослей водоемов региона составил 35,7%.

Таблица 3. Родовые спектры Bacillariophyta в исследуемых водоемах

Table 3. Generic spectra of Bacillariophyta in the studied reservoirs

Численность и биомасса диатомовых водорослей в исследуемых водохранилищах варьируют в широком диапазоне величин, как в течение вегетационного сезона, так и в разные годы. Сезонная динамика развития комплекса диатомовых водорослей (рис. 2) отражает индивидуальный характер экосистем водоемов, обусловленный различными факторами (геология, ландшафт водосборной площади, антропогенная нагрузка, гидрологические характеристики и морфометрические особенности водного объекта и т.п.). Диатомовые водоросли на протяжении всего вегетационного периода играют существенную роль в формировании структуры биомассы альгоценозов исследуемых водохранилищ. Максимальная численность Bacillariophyta наблюдается весной, летом она снижается и повышается к осени в Белоярском и Нижнетагильском водохранилищах, в Черноисточинском снижается до минимума. Максимальная численность диатомовых водорослей в Белоярском водохранилище достигала 104,59 млн. кл/л, биомасса – 80,33 г/м³, в Нижнетагильском – 55,12 млн. кл/л и 83,12 г/м³, в Черноисточинском – 27,03 млн. кл/л и 39,31 г/м³.

Рис. 2. Сезонная динамика численности (N) и биомассы (B) (% от общей численности и биомассы) диатомовых водорослей в исследуемых водоемах:
а – Белоярское водохранилище; б – Нижнетагильское водохранилище, в – Черноисточинское водохранилище

Fig. 2. Seasonal dynamics of numbers and biomass (% of total numbers and biomass) of diatoms in the studied reservoirs: a – Beloyarskoe reservoir; б – Nizhnetagilskoe reservoir, в – Chernoistochinskoe reservoir

В состав доминирующего комплекса (численность и/или биомасса вида составляет более 10% от общих количественных показателей) в зависимости от сезона в Белоярском водохранилище входят Aulacoseira granulata (Ehrenberg) Simonsen, A. italica (Ehrenberg) Simonsen, Stephanodiscus hantzschii Grunov, в Нижнетагильском – A. granulata, St. hantzschii, Fragilaria crotonensis Kitton, Asterionella formosa Hassall, Melosira varians C. Agardh, в Черноисточинском – A. granulata и A. italica.

По результатам электронно-микроскопического изучения диатомовых водорослей в Белоярском, Нижнетагильском и Черноисточинском водохранилищах (Средний Урал) существенно дополнен таксономический список Bacillariophyta водоемов Свердловской области. Общий таксономический список диатомовых водорослей исследуемых водохранилищ включает 352 таксона видового и внутривидового ранга из 85 родов. Наиболее разнообразны Bacillariophyta Нижнетагильского водохранилища (247 ВВТ). Диатомовые водоросли вносят существенный вклад в формирование структуры альгоценозов исследуемых водохранилищ. Полученные результаты свидетельствуют о важной роли этой группы и необходимости дальнейшего изучения диатомовых водорослей в водоемах Среднего Урала.

Работа выполнена в рамках государственного задания по темам №121051100099-5 и №721916Ф.99.1.БЛ16ФФ00000.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Список литературы

1. Балонов И.М. Подготовка водорослей к электронной микроскопии // Методика изучения биогеоценозов. – М.: Наука, 1975. – C. 87–90.
2. Биломар Е.Е., Кульнев В.В. Биологическая реабилитация Белоярского водохранилища методом коррекции альгоценоза // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2014. Т.23, №2. С. 22–32. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21774224
3. Водные ресурсы Свердловской области // Прохорова Н.Б. (ред.) – Екатеринбург: АМБ, 2004. – 432 с.
4. Генкал С.И., Ярушина М.И. Материалы к флоре центрических (Centrophyceae) диатомовых водорослей водоемов Среднего Урала // Биология внутренних вод. 2002. №2. С. 27–32. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21497779
5. Давыдова Н.Н. Диатомовые водоросли – индикаторы экологических условий водоемов в голоцене. – Л.: Наука, 1985. – 244 с.
6. Марченко Е.А., Анциферова Г.А. Фитопланктон Нижнетагильского городского пруда и Леневского водохранилища // Глобальные экологические проблемы: локальное решение. Материалы Всероссийской с международным участием научно-практической конференции. – Борисоглебск: Кристина и К, 2018. – С. 74–84. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32495163
7. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. – М.: Наука, 1975. – 240 с.
8. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах. Фитопланктон и его продукция / Сост.: Г.М. Лаврентьева, В.В. Бульон. – Л., 1981. – 32 с.
9. Мухутдинов В.Ф., Попов А.Н. Продукционные характеристики фитопланктона Белоярского водохранилища // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2004. Т.6, №3. С. 243–262. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18965708
10. Садчиков А.П. Методы изучения пресноводного фитопланктона: методическое руководство. – М.: Университет и школа, 2003. – 75 с.
11. Ярушина М.И., Гусева В.П., Чеботина М.Я. Видовой состав и экологическая характеристика водорослей водоема-охладителя Белоярской АЭС // Экология. 2003. №1. С. 23–29. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17294756
12. Guiry M.D., Guiry G.M. AlgaeBase. 2022. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway. https://www.algaebase.org (дата обращения – 30.05.2022)

Статья поступила в редакцию 01.06.2022
После доработки 20.06.2022
Статья принята к публикации 06.07.2022

Об авторе

Еремкина Татьяна Владимировна – Tatyana V. Eremkina

старший научный сотрудник,  Уральский филиал ФГБНУ «ВНИРО», Екатеринбург, Россия 
(Ural Branch of "VNIRO" ("UralNIRO"), Ekaterinburg, Russia)

tver60@mail.ru

Генкал Сергей Иванович – Sergey I. Genkal

доктор биологических наук
главный научный сотрудник,  Институт биологии внутренних вод им. И.Д.Папанина РАН, Борок, Россия (Institute for Biology of Inland Waters of RAS, Borok, Russia)

genkal@ibiw.ru

Корреспондентский адрес: 620014, Екатеринбург, ул. 8 Марта, д. 5, УралНИРО. Телефон (343)212-44-16.

ССЫЛКА:

Еремкина Т.В., Генкал С.И. Диатомовые водоросли Белоярского, Нижнетагильского и Черноисточинского водохранилищ (Свердловская область, Средний Урал) // Вопросы современной альгологии. 2022. № 1 (28). С. 74–80. URL: http://algology.ru/1810

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2022-1(28)-74-80

EDN – NKUDEJ

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

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

Diatom algae of the Beloyarskoe, Nizhnetagilskoe and Chernoistochinskoe reservoirs (Sverdlovsk region, Middle Ural)

Tatyana V. Eremkina¹, Sergey I. Genkal²

¹Ural Branch of “VNIRO” – “UralNIRO”(Ekaterinburg, Russia)
²Institute for Biology of Inland Waters of RAS (Borok, Russia)

This paper summarizes the literature, stock and own data on the diversity, number and biomass of diatoms in the Beloyarskoe, Chernoistochinskoe and Nizhnetagilskoe reservoirs of the Sverdlovsk region (Middle Ural). The study of diatoms using electron microscopy made it possible to significantly supplement the data on the species composition of Bacillariophyta of reservoirs of the Sverdlovsk region. The general taxonomic list of the studied reservoirs includes 352 taxa of specific and intraspecific rank from 85 genera. The diatoms of the Nizhnetagilskoe reservoir are the most diverse (247 species).

Key words: phytoplankton; reservoir; Bacillariophyta; biodiversity; abundance; biomass

References

1. Balonov I.M. Podgotovka vodoroslej k elektronnoj mikroskopii [Preparation of algae for electron microscopy]. In: Metodika izucheniya biogeocenozov [Methods of studying biogeocenoses. Nauka, Moscow, 1975. P. 87–90. (In Russ.)
2. Bilomar E.E., Kul'nev V.V. Biologicheskaja reabilitacija Belojarskogo vodokhranilischa metodom korrekcii al'gocenoza. [Biological rehabilitation of the Beloyarsk reservoir by the method of algocenosis correction]. In: Samarskaja Luka: problemy regional'noj i global'noj ekologii. 2014. V.23, №2. P. 22–32. (In Russ.) https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21774224
3. Davydova N.N. Diatomovye vodorosli – indikatory ekologicheskih uslovij vodoemov v golocene [Diatoms as indicators of the ecological conditions of water bodies in the Holocene]. Nauka, Leningrad, 1985. 244 p. (In Russ.)
4. Genkal S.I., Yarushina M.I. Materialy k flore centricheskih (Centrophyceae) diatomovyh vodoroslej vodoemov Srednego Urala [Materials on the flora of centric (Centrophyceae) diatoms in the reservoirs of the Middle Urals]. Biologiya vnutrennih vod. 2002. №2. P. 27–32. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21497779
5. Guiry M.D., Guiry, G.M. AlgaeBase. 2022. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway. https://www.algaebase.org. (Searched on 30.05.2022)
6. Jarushina M.I., Guseva V.P., Chebotina M.Ja. Vidovoj sostav i ekologicheskaya harakteristika vodoroslej vodoema-ohladitelya Beloyarskoj AES. Ekologiya. 2003. №1. P. 23–29. (In Russ.) https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17294756
7. Marchenko E.A., Anciferova G.A. Fitoplankton Nizhnetagil'skogo gorodskogo pruda i Lenevskogo vodohranilishcha [Phytoplankton of the Nizhny Tagil City Pond and the Lenevsky Reservoir]. Global'nye ekologicheskie problemy: lokal'noe reshenie [Global environmental problems: local solution]. Mat. vseros. s mezhdunarodnym uchastiem nauchno-prakticheskoj konf. (Borisoglebsk, 8–9 Nov. 2017). Kristina i K, Borisoglebsk, 2018. P. 74–84. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32495163
8. Metodicheskie rekomendacii po sboru i obrabotke materialov pri gidrobiologicheskih issledovanijah na presnovodnyh vodoemah. In: G.M. Lavrent'eva, V.V. Bul'on (Eds,) Fitoplankton i ego produkcija. Leningrad, 1981. 32 p. (In Russ.)
9. Metodika izuchenija biogeocenozov vnutrennih vodoemov [Methodology for studying biogeocenoses of inland water bodies]. Nauka, Moscow, 1975. 240 p. (In Russ.)
10. Muhutdinov V.F., Popov A.N. Produkcionnye harakteristiki fitoplanktona Belojarskogo vodohranilishha [Productive characteristics of phytoplankton of the Beloyarsk reservoir]. Vodnoe hozjajstvo Rossii: problemy, tehnologii, upravlenie [Water industry of Russia: problems, technologies, management]. 2004. V.6, №3. P. 243–262. (In Russ.) https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18965708
11. Sadchikov A.P. Metody izuchenija presnovodnogo fitoplanktona: metodicheskoe rukovodstvo [Methods for studying freshwater phytoplankton: a methodological guide]. Universitet i shkola, Moscow, 2003. 75 p. (In Russ.)
12. Vodnye resursy Sverdlovskoj oblasti [Water resources of the Sverdlovsk region]. N.B. Prohorova (Ed.) AMB, Ekaterinburg, 2004. 432 p. (In Russ.)

Authors

Eremkina Tatyana V.

ORCID – https://orcid.org/0000-0002-7133-0520

Ural Branch of "VNIRO" ("UralNIRO"), Ekaterinburg, Russia

tver60@mail.ru

Genkal Sergey I.

ORCID – https://orcid.org/0000-0001-6475-4029

Institute for Biology of Inland Waters of RAS, Borok, Russia

genkal@ibiw.ru

ARTICLE LINK:

Eremkina T.V., Genkal S.I. Diatom algae of the Beloyarskoe, Nizhnetagilskoe and Chernoistochinskoe reservoirs (Sverdlovsk region, Middle Ural). Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2022. № 1 (28). P. 74–80. URL: http://algology.ru/1810

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2022-1(28)-74-80

EDN – NKUDEJ

When reprinting a link to the site is required

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor, please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@algology.ru

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147