Разумовский Л.В.

Lev V. Razumovskiy

Институт водных проблем РАН (Москва, Россия)

УДК 574.5

Исследования проводились при комплексном мониторинге Рыбинского и Иваньковского водохранилищ. Работа посвящена оценке долговременных экологических изменений под воздействием природных и антропогенных факторов. Было предложено совместить два традиционных метода анализа. Первоначально были послойно проанализированы диатомовые комплексы из донных отложений. Полученные результаты были сопоставлены с имеющейся информационной базой данных по видовому составу фитопланктонных комплексов. Информация о фитопланктоне была получена в результате биомониторинга водохранилищ. Возможность проведения работ определялась тем, что мониторинг акватории Рыбинского и Иваньковского водохранилищ проводился несколько десятилетий. Было предложено оценить достоверность полученных результатов по оценке изменений трофического статуса водохранилищ. По диатомовым комплексам из осадков был проведен расчет индекса сапробности (S). Было проведено сравнение с аналогичными расчетами по видовой структуре фитопланктонных комплексов.

Ключевые слова: диатомовые комплексы; донные отложения; фитопланктон; биомониторинг

Введение

На сегодняшний день на территории России существует более 2 тысяч искусственных водоемов, относящихся к категории водохранилищ. Наиболее старые из них образованы более 70–75 лет назад (Иваньковское, Клязьминское, Рыбинское и др.). В результате функционирования этих водоемов на дне большинства из них сформировались донные отложения (ДО). При этом на некоторых участках водохранилищ мощность сформировавшихся отложений сопоставима с мощностью озерных отложений позднего голоцена.

Новизна исследований состоит в совмещении двух традиционных методов: анализа диатомовых комплексов из колонок донных отложений, который применятся в палеолимнологии, и анализа фитопланктонных комплексов, который применяется при биомониторинге. Предполагалось, что это позволит получить дополнительную информацию о развитии водохранилищ как единой экосистемы.

Материал и методы

Структуру и объем первичного материала составили более 300 фитопланктонных проб, отобранных из Иваньковского и Рыбинского водохранилищ (2017–2019 гг.), и диатомовые комплексы из колонок ДО (97 образов). Фитопланктонные пробы отбирались на 5 створах Иваньковского водохранилища и в 6 пунктах на акватории Рыбинского водохранилища (рис. 1, 2).

Рис. 1. Карта-схема станций отбора фитопланктонных проб и колонок ДО в Иваньковском водохранилище: линии – расположение гидрологических створов; цифры – точки отбора колонок ДО
(1 – Перетрусовский залив, 2 – Острова)

Fig. 1. Map-diagram of phytoplankton sampling stations and sediment columns in Ivankovo reservoir:
lines – location of hydrological channels for sampling; numbers – points for sampling sediment columns
(1 –Peretrusovsky Bay, 2 – Ostrova)

В Иваньковском водохранилище колонки ДО были отобраны в двух точках (рис. 1): районе Перетрусовского залива, и между малыми островами и западной оконечностью о. Грабиловка (далее – Острова) (39 образцов). В Рыбинском водохранилище колонка ДО была получена в районе Коприно (52 образца), а поверхностные осадки – из колонок ДО в 6 пунктах (6 образцов) (рис. 2).

Отбор колонок ДО осуществлялся стратометром ударно-замыкающего типа и колонкой ГОИН. Пробы фитопланктона отбирали батометром «Руттнера», с глубины 1 м.

Образцы на диатомовый анализ выделялись из ДО по традиционной методике (Полякова, 2010), с интервалом 1 см. Обработка проб, изготовление постоянных препаратов, подсчет и идентификация створок диатомей осуществлялись по стандартным методикам (Давыдова, 1985; Renberg, 1990). Обработка и просмотр фитопланктонных проб также проводилась по стандартным методикам (Руководство …, 1992).

Исследование постоянных препаратов проводили при помощи светового микроскопа, оснащенного 100-кратными масляно-иммерсионными объективом.

При комплексном мониторинге водохранилищ по фитопланктону и диатомовым комплексам из ДО вычислялся индекс сапробности (S) по Сладечеку (Slàdeček, 1973). Исходной информационной базой данных для расчета численных значений сапробности послужила работа С.С. Бариновой с соавторами (Баринова и др., 2006).

Рис. 2. Карта-схема Рыбинского водохранилища; номера станций мониторинга:
1 – Коприно, 2 – Молога, 3 – Средний Двор, 4 – Наволок, 5 – Измайлово, 6 – Брейтово.
Плесы водохранилища: I – Волжский, II – Моложский, III – Шекснински, IV – Главный

Fig. 2. Map-scheme of the Rybinsk reservoir; numbers of monitoring stations:
1 – Koprino, 2 – Mologa, 3 – Sredny Dvor, 4 – Navolok, 5 – Izmailovo, 6 – Breytovo.
Reservoir ples: I – Volzhsky, II – Molozhsky, III – Sheksninsky, IV – Glavniy

Результаты и обсуждение

На протяжении всего цикла вегетационной активности в фитопланктонных комплексах Иваньковского водохранилища доминируют диатомовые водоросли, зеленые водоросли и цианопрокариоты. Доминирующие комплексы фитопланктона периодически характеризуются значительным числом золотистых водорослей. Наибольшим таксономическим (видовым) разнообразием отличаются диатомовые водоросли.

Среди индикаторных видов в Иваньковском водохранилище доминируют диатомовые. Обнаружено 136 видов-индикаторов органического загрязнения (Slàdeček, 1973). Большинство из них относятся к мезосапробам.

Минимальное значение индекса сапробности (1,35) было зафиксировано на Иваньковском плесе (о. Шевница); максимальное (2,8) – на Средневолжском плесе (г. Конаково). По данным сапробиологического анализа значительного изменения качества вод выявить не удалось. За период наблюдений класс качества воды в открытых частях водохранилища был равен II, а в прибрежной зоне III.

Полученные результаты подтверждают, что принятый при биомониторинге расчет индекса сапробности (S) обладает исходным методологическим недостатком и происходит «выравнивание» или нивелирование реальной сапробиологической обстановки на акватории водохранилища (Шитиков и др., 2003).

В результате исследования ДО Иваньковского водохранилища было идентифицировано более 70 видов диатомовых водорослей.

В образцах из колонки ДО, отобранной в Перетрусовском заливе, было идентифицировано 45 видов-индикаторов сапробности (S). Из них 4 вида – ксеносапробы, 15 видов – олигосапробы, 20 видов – β-мезосапробы, 3 вида – α-мезосапробы, 2 вида α-β-мезосапробы и один вид приурочен к олиго-α-мезосапробной зоне. В результате проведенных подсчетов были получены численные значения S вдоль всего разреза колонки ДО (рис. 3).

Рис. 3. Распределение численных значений S по результатам диатомового анализа колонки ДО в Перетрусовском заливе; пунктирная линия – тренд численных значений

Fig. 3. Numerical values distribution of S based on the results of the bottom sediments column diatom analysis in the Peretrusovsky Bay; dotted line – the trend of numerical values

Исходя из численных значений и линии тренда, в заливе идет выраженная сапробизация водоема, что, вероятно, связано с процессами зарастания, обмеления и накоплением органики. За проанализированный промежуток времени индекс сапробности увеличился от 1,575 до 1,725, что соответствует β-мезосапробной зоне.

В образцах из колонки ДО, отобранной в р-не Островов, было идентифицировано 45 видов-индикаторов сапробности (S). Из них 4 вида – ксеносапробы, 10 видов – олигосапробы, 22 вида – β-мезосапробы, 4 вида – α-мезосапробы и 2 вида – α-β-мезосапробы.

В результате проведенных подсчетов были получены численные значения S вдоль всего разреза колонки ДО (рис. 4). Расчет численных значений S позволил установить малозначительные изменения, носящие циклический характер. Изменение численных значений не выходит за рамки погрешности при расчетах и соответствует β-мезосапробной зоне.
Рис. 4. Распределение численных значений S по результатам диатомового анализа колонки ДО в р-не Островов; пунктирная линия – тренд численных значений

Fig. 4. Numerical values distribution of S based on the results of the bottom sediments column diatom analysis in the region of the Islands; dotted line – the trend of numerical values

На протяжении всего цикла вегетационной активности в фитопланктонных комплексах Рыбинского водохранилища доминируют цианопрокариоты и диатомовые водоросли. Наибольшим таксономическим (видовым) разнообразием отличаются диатомовые. Доминирующие комплексы фитопланктона характеризуются значительным числом золотистых, динофитовых, криптофитовых и зеленых водорослей.

В образцах из колонки ДО, отобранной в р-не Коприно, было идентифицировано 52 вида-индикатора сапробности (S). Из них 3 вида – ксеносапробы, 20 видов – олигосапробы, 26 видов – β-мезосапробы, 3 вида – α-мезосапробы.

В результате проведенных подсчетов были получены численные значения S вдоль всего разреза колонки ДО (рис. 5). Исходя из численных значений и линии тренда, в заливе идет выраженная сапробизация водоема, что, вероятно связано с процессами накопления органики. Темпы сапробизации этого участка Рыбинского водохранилища имеют нелинейный характер с тенденцией дальнейшего выхода из β-мезосапробной зоны. Аналогичные тенденции выявлены для концентрации Р₂О₅, что свидетельствует об окончании периода умеренного эвтрофного статуса Рыбинского водохранилища (Минеева, 2004) и очередного периода эвтрофирования водоема (рис. 6).

Рис. 5. Распределение численных значений S по результатам диатомового анализа колонки ДО в р-не Коприно; пунктирная линия – тренд численных значений

Fig. 5. Numerical values distribution of S based on the results of the bottom sediments column diatom analysis in the district of Koprino; dotted line – the trend of numerical values

Рис. 6. Распределение концентрации Р₂О₅ по разрезу колонки ДО в Рыбинском водохранилище; пунктирная линия – тренд численных значений

Fig. 6. Distribution of Р₂О₅ concentration across the section of the bottom sediment column in the Rybinsk reservoir; dotted line – the trend of numerical values

Водохранилище относится к категории маломинерализованных водоемов (Экологические проблемы…, 2001), но вместе с тем Рыбинское водохранилище – гумифицированный водоем (Экология фитопланктона, 1999), причем главный плес считают эвтрофным, а в Шекснинском и Волжском плесе процессы эвтрофикации выражены еще значительнее. Трофический статус водохранилища и его долговременные изменения в значительной степени определяются не только поступлением растворенного органического вещества (РОВ), но и поступлением аллохтонного ОВ, что особенно сказывается при формировании донных отложений (Законнов, 1995).

Расчет индекса сапробности (S), позволил установить численные значения S для всех точек отбора поверхностных осадков: Коприно – 1,98; Молога –1,87; Средний Двор – 1,77; Наволок – 1,7; Измайлово – 1,78; Брейтово – 1,9. Результаты расчетов свидетельствуют о принадлежности всей акватории водохранилища к β-мезосапробной зоне. Кроме того, очевидно, что более высокие показатели сапробности характерны для прибрежных районов, а более низкие – для открытой и более глубоководной части акватории водохранилища.

Выводы

1. В системе Иванковского и Рыбинского водохранилищ установлена выраженная дифференциация трофических показателей в открытых центральных частях и в прибрежной мелководной зоне.

2. Установлено, что расчеты пространственного распределения численных значений сапробности (S) не отражают реальный уровень дифференциации.

3. При оценке долговременных трофических трансформаций, исходные методологические изъяны расчетов по Сладечеку (Slàdeček, 1973) менее выражены и достаточно достоверно отображают изменения трофического статуса водохранилища.

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

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. Давыдова Н.Н. Диатомовые водоросли – индикаторы природных условий водоемов в голоцене. – Л.: Наука, 1985. – 244 с.
3. Законнов В.В. Пространственно-временная неоднородность распределения и накопления донных отложений верхневолжских водохранилищ // Водные ресурсы. 1995. Т.22, №3. С. 362–371.
4. Минеева Н.М. Растительные пигменты в воде волжских водохранилищ. – М.: Наука, 2004. – 156 с.
5. Полякова Е.И. Диатомовый анализ. Методы палеогеографических реконструкций – М.: Изд-во МГУ, 2010. – С. 126–160.
6. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. – 320 с.
7. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. – С. 177.
8. Экологические проблемы Верхней Волги. – Ярославль: ЯГТУ, 2001. – 427 с.
   
9. Экология фитопланктона Рыбинского водохранилища. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 1999. – 264 с.
10. Slàdeček V. System of water quality from the biological point of view // Archiv für Hydrobiologie. 1973. Beih.7. P. 1–218.
11. Renberg I. A procedure for preparing large sets of diatom slides from sediment cores // Journal of Paleolimnology. 1990. V.4. P. 87–90.

Статья поступила в редакцию 30.06.2020
После доработки 03.12.2020
Статья принята к публикации 04.12.2020

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. (499) 135-54-30.

ССЫЛКА:

Разумовский Л.В. Оценка долговременных трансформаций трофического статуса Рыбинского и Иваньковского водохранилищ (диатомовый анализ) // Вопросы современной альгологии. 2020. № 2 (23). С. 26–32. URL: http://algology.ru/1647

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2020-2(23)-26-32

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Assessment of trophic status long-term transformations in Rybinsk and Ivankovo reservoirs (diatom analysis)

Lev V. Razumovsky

Water Problems Institute of RAS (Moscow, Russia)

The studies were conducted under the integrated monitoring of the Rybinsk and Ivankovo reservoirs. The work is devoted to the assessment of long-term environmental changes under the influence of natural and anthropogenic factors. It was suggested to combine the two traditional methods of analysis. Initially, diatom complexes from bottom sediments were analyzed layer by layer. Then the results obtained were compared with the available information database on the species composition of phytoplankton complexes. Information about phytoplankton was avalible as a result of biomonitoring of reservoirs. The possibility of carrying out the work was determined by the fact that monitoring in the water area of the Rybinsk and Ivankovsky reservoirs was carried out for several decades. It was proposed to assess the reliability and comparability of the results obtained in assessing changes in the trophic status of reservoirs. The saprobity index (S) was calculated for diatom complexes from sediments. The data obtained was compared with similar calculations for the species structure of phytoplankton complexes.

Key words: diatom complexes; bottom sediments; phytoplankton; biomonitoring

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. Davydova N.N. Diatomovye vodorosli – indikatory prirodnyh uslovij vodoemov v golocene [Diatoms – indicators of the natural conditions of water bodies in the Holocene]. Nauka, Leningrag, 1985. 244 р. (In Russ.)
3. Ekologicheskie problemy Verhnej Volgi [Ecological problems of the Upper Volga]. YAGTU, Yаroslavl, 2001. 427 р. (In Russ.)
4. Ekologiya fitoplanktona Rybinskogo vodohranilishcha [Ecology of phytoplankton of the Rybinsk reservoir]. IEVB RAN, Tolyatti, 1999. 264 р. (In Russ.)
5. Mineeva N.M. Rastitel'nye pigmenty v vode volzhskih vodohranilishch [Plant pigments in the water of the Volga reservoirs]. Nauka, Moscow, 2004. 156 р. (In Russ.)
6. Polyakova E.I. Diatomovyj analiz. Metody paleogeograficheskih rekonstrukcij [Diatom analysis. Paleogeographic reconstruction methods]. Izd-vo MGU, Moscow, 2010. Р. 126–160. (In Russ.)
7. Renberg I. A procedure for preparing large sets of diatom slides from sediment cores. Journal of Paleolimnology. 1990. V.4. P. 87–90.
8. Rukovodstvo po gidrobiologicheskomu monitoringu presnovodnyh ekosistem [Guidelines for Hydrobiological Monitoring of Freshwater Ecosystems]. Gidrometeoizdat, St.-Petesburg, 1992. 320 р. (In Russ.)
9. Shitikov V.K., Rozenberg G.S., Zinchenko T.D. Kolichestvennaya gidroekologiya: metody sistemnoj identifikacii [Quantitative hydroecology: methods of systemic identification]. IEVB RAN, Tolyatti, 2003. Р. 177. (In Russ.)
10. Slàdeček V. System of water quality from the biological point of view. Archiv für Hydrobiologie. 1973. Beih.7. P. 1‑218.
11. Zakonnov V.V. Prostranstvenno-vremennaya neodnorodnost' raspredeleniya i nakopleniya donnyh otlozhenij verhnevolzhskih vodohranilishch [Spatio-temporal heterogeneity of the distribution and accumulation of bottom sediments of the Upper Volga reservoirs]. Vodnye resursy. 1995. T.22, №3. Р. 362–371. (In Russ.)

Author

Razumovsky Lev V.

Orcid ID – https://orcid.org/0000-0001-5066-0398

Water Problems Institute of RAS, Moscow, Russia

lazy-lion@mail.ru

ARTICLE LINK:

Razumovsky L.V. Assessment of trophic status long-term transformations in Rybinsk and Ivankovo reservoirs (diatom analysis). Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2020. № 2 (23). P. 26–32. URL: http://algology.ru/1647

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2020-2(23)-26-32

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