|
 |
|
24-29 августа 2015 г. Разнообразие и экология диатомовых водорослей в мелководных слабоминерализованных лесных озерах в градиенте pH
Корнева Л.Г. L.G. Korneva
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН (Борок)
УДК 582.26
В работе выявлены закономерности изменения разнообразия, структуры и биомассы планктонных комплексов диатомовых водорослей в 7 слабоминерализованных озерах Вологодской области, расположенных на территории Дарвинского государственного заповедника. Ключевые слова: диатомовые водоросли; планктон; разнообразие; экология; озера; Вологодская область.
Загрязнение окислами серы и азота, а также увеличение концентрации CO2 в атмосферных осадках способствуют закислению поверхностных вод и изменению биотической структуры их сообществ. Для раскрытия экологических механизмов реакции фитопланктона на закисление вод необходим детальный флористический и ценотический анализ различных групп планктонных водорослей. Цель данного исследования – выявить закономерности изменения разнообразия, структуры и биомассы планктонных комплексов диатомовых водорослей в слабоминерализованных озерах, различающихся по степени ацидности. Исследования проводили в 1989–1999 гг. на семи озерах Вологодской области (Хотавец, Кривое. Дубровское, Змеиное, Мотыкино, Темное, Дорожив), расположенных на территории Дарвинского государственного заповедника. Озера относятся к разряду мягководных, небольших мелководных водоемов (площадь акватории 0,005–2,000 км2, максимальная глубина 1,5–4,0 м). По значениям цветности озера Хотавец, Кривое и Дубровское характеризовались как полигумозные (126±10–372±20 град. Pt-Co шкалы), оз. Змеиное – мезогумозное (50–100 град.), озера Мотыкино, Темное и Дорожив – олигогумозные (23±4–39±3 град.). По значениям рН оз. Хотавец характеризовалось как нейтральное (7,00±0,10), а среди закисленных оз. Кривое – олигоацидное (6,40±0,09), озера Дубровское, Змеиное, Мотыкино, Темное, Дорожив – мезоацидные (4,41±0,03–4,73±0,05). По содержанию хлорофилла а в воде озера Хотавец и Кривое относили к эвтрофному типу, Дубровское и Змеиное – к мезотрофному, а Мотыкино, Темное и Дорожив – к олиготрофному. Содержание гидрокарбонатного иона определено только в эвтрофных озерах Хотавец (21,5±2,1 мг/л) и Кривое (33,5±3,8 мг/л). В остальных водоемах происходило его разрушение. В составе флоры планктона озер обнаружено 93 (87 видов) таксона диатомей рангом ниже рода. Наибольшим таксономическим богатством водорослей отличалось эвтрофное нейтральное оз. Хотавец 51 (48). Общими для всех озер были всего 2 вида: Tabellaria flocculosa (Roth) Kütz. и Pinnularia interrupta W.Smith. Шесть видов обнаружено в 6-ти озерах: Cyclotella stelligera Cleve et Grun., Aulacoseira ambigua (Grun.) Sim., A. granulatа (Ehr.) Sim., Asterionella formosa Hassal, Eunotia exiqua (Bréb. ex Kütz.) Rabenh., Frustulia rhomboides (Ehr.) De Toni. Всего 14 видов (15% от общего числа диатомей) имели частоту встречаемости 70–80%. Специфический комплекс диатомей, встреченных только в одном водоеме, составляли 45 видов, разновидностей и форм (48% от общего числа). Постепенное уменьшение видового богатства при увеличении кислотности наблюдалось в родах центрических диатомовых: Cyclotella и Stephanodiscus, а увеличение – лишь в роде Eunotia. Представитель рода Frustulia также присутствовал только в закисленных озерах. Кластеризация же озер по общему составу диатомей повторяла изменение значений цветности и прозрачности воды, а также уровня трофии. Из чего можно заключить, что богатство флор диатомей лимитировалось прежде всего световыми условиями. По мере снижения рН увеличивалось число галофобов (7→14) и ацидофилов (6→14), снижалось число алкалифилов (13→1) и индифферентов (27→1). Из индикаторов органического загрязнения на увеличение кислотности реагировали только α–, β– мезосапробы и oлиго–β-мезосапробы, число которых уменьшалось. Диатомовые водоросли максимальной биомассы достигали в оз. Хотавец (4,59 г/м3). В остальных озерах она снижалась в ряду оз. Кривое (2,66 г/м3), Дубровское, (1,80 г/м3), Змеиное (0,64 г/м3), Мотыкино (0,35 г/м3), Темное (0,02 г/м3) и Дорожив (0,13 г/м3). Наибольшая относительная биомасса диатомовых (60–80%) во всех озерах наблюдалась весной и осенью. В нейтральном оз. Хотавец и слабоацидном оз. Кривое доминирующий комплекс диатомовых водорослей был в основном представлен центрическими – видами из рода Aulacoseira: A. islandica (O.Müll.) Sim., A. ambigua, A. granulatа. В оз. Кривое к ним присоединялась бесшовная пеннатная Tabellaria flocculosa. В цветных ацидных озерах (Дубровское. Змеиное) преобладали пеннатные диатомовые: Tabellaria flocculosa, Asterionella formosa, Frustulia rhomboides и Pinnularia interrupta. В светловодных кислых озерах (Мотыкино, Темное, Дорожив) наряду с пеннатными: Frustulia rhomboides, Tabellaria flocculosa, T. fenestrata (Lyngb.) Kütz., Diatoma tenuis Ag., Fragilaria construens (Ehr.) Grun., Pinnularia sp. доминировали нитчатые центрические: Aulacoseira ambigua, A. granulatа, A. pfaffiana и Stephanodiscus binderanus (Kütz.) Krieg. По данным различных авторов при увеличении ацидности вод обычно наблюдалось снижение участия диатомовых. Граница pH, при которой происходила редукция обилия диатомовых, варьировала в различных озерах в пределах pH 6,0–5,5. В исследованных вологодских озерах абсолютная биомасса диатомовых водорослей резко снижалась при рН < 7, а относительная наоборот увеличивалась. Это связано с тем, что различные таксономические группы диатомей по разному реагировали на снижение рН. Центрические диатомовые наибольшей биомассы достигали при рН 6,5–7,5, а пеннатные – при рН ~ 4,5. Среди последних обычно встречается большее число ацидотолерантных видов, чем среди центрических. В основном это представители из родов: Frustulia, Tabellaria, Fragilaria, Pinnularia, Eunotia, Stenopterobia, Anomoeoneis – обитатели микрофитобентоса и фитообрастаний, факультативные планктеры. Доминирование их в олиготрофных кислых светловодных озерах могло быть связано не только с адаптацией к низкому рН, но и к обитанию на дне водоемов в условиях высокой прозрачности воды. Бентосные диатомовые способны к утилизации органических веществ, что позволяет им поддерживать свой метаболизм даже на 10 см глубине в осадках при световом лимитировании (Tuchman et al, 2006). Каков физиологический механизм, лежащий в основе устойчивости ацидофильных видов диатомовых к низким значениям рН, пока неизвестен. Скорее всего он связан с особенностями осморегуляции и непрямого воздействия других факторов. Высокая кислотность, как и высокая соленость, действуют как осмотический стресс. Биогенные вещества могут быть лишь звеном в цепочке взаимодействий водорослей с составом ионов. При отсутствии бикарбонатов в кислых озерах значительно увеличивалось значение сульфатов, которые ингибирует ассимиляцию молибдатов (Cole et al., 1986) – важный компонент для нитратредукции. Поэтому молибдаты играют ключевую роль в ассимиляции нитратов, но не влияют на ассимиляцию аммонийного азота. Когда соотношение SO42-/MoO42- увеличивается, скорость роста водорослей в культурах при добавлении NO3- cнижается, а при добавлении NH4+ – не изменяется. В экспериментах на культурах в сульфатной среде наблюдалось положительное развитие диатомей на аммонийном азоте, а в карбонатной – на нитратном азоте (Saros, Fritz, 2000).
Список литературы 1. Cole J.J., Howarth R.W., Nolan S.S., Marino R. Sulfate ingibition of molybdate assimilation planktonic algae and bacteria: some implications for the aquatic nitrogen cycle // Biogeochemistry. 1986. Vol. 2(2). P. 179-196. 2. Saros J.E., Fritz S.C. Changes in the growth rates of saline-lake diatoms in response to variation in salinity, brine type and nitrogen form // Journal of Plankton Research. 2000. Vol. 22(6). P. 1071-1083. 3. Tuchman N.C., Schollett M.A., Rier S.T., Geddes P. Differential heterotrophic utilization of organic compounds by diatoms and bacteria under light and dark conditions // Hydrobiologia. 2006. Vol. 561(1). P. 167-177. Статья поступила в редакцию 1.09.2015
Diversity and ecology of diatoms in shallow, lower mineralized forest lakes in pH gradient L.G. Korneva The patterns of changes of diversity, structure and biomass of the diatom planktonic complexes in seven shallow, lower mineralized lakes (the Darwin State Reserve, Vologda Oblast ) are revealed. Key words: diatoms; plankton; diversity; ecology; lakes; Vologda Oblast.
Об авторе Корнева Людмила Генриховна – L.G. Korneva доктор биологических наук korneva@ibiw.yaroslavl.ru Корреспондентский адрес: 152742, Россия, Ярославская обл., Некоузский р-н, п. Борок, Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН.
ССЫЛКА НА СТАТЬЮ: Корнева Л.Г. Разнообразие и экология диатомовых водорослей в мелководных слабоминерализованных лесных озерах в градиенте pH // Вопросы современной альгологии. 2015. № 3 (10). URL: http://algology.ru/788
При перепечатке ссылка на сайт обязательна
На ГЛАВНУЮ
|
|
|
 | | ||
|
| ||