Белоус Е.П.¹, Баринова С.С.²

Olena P. Bilous, Sophia S. Barinova

¹Институт гидробиологии НАН Украины (г. Киев, Украина)
²Institute of Evolution, University of Haifa (г. Хайфа, Израиль)

УДК 574.58(001.891)

В работе приводятся результаты изучения индикаторных видов альгофлоры Украины и анализируются их экологические характеристики. Из более 6 тысяч таксонов водорослей, известных для территории Украины, 2872 вида (3316 ввт) являются индикаторами по следующим показателям: приуроченности к субстрату, температуре, кислороду и подвижности водных масс, отношению к pH воды, галобности, сапробности по Ватанабе, сапробности по Сладечеку, индексу сапробности SI по Сладечеку, трофности и типу питания.

Ключевые слова: индикаторы; водоросли; экологические характеристики; альгофлора; Украина

Введение

Актуальность и перспективность использования водорослей как индикаторных организмов при изучении изменений среды, в которой они обитают, не вызывает сомнения. Использование их в мониторинге и экологических оценках уже много лет составляет часть государственных мониторинговых систем в странах Европы и СНГ. Все это не может не привлекать пристального внимания к экологии водорослей, как ответной физиологической реакции на условия обитания, знания о которой еще весьма далеки от полноты. В настоящее время проведено множество исследований с целью охарактеризовать состояние водной среды, используя индикаторные виды водорослей (Баринова и др., 2015а). Необходимо подчеркнуть, что исследователи Украины в основном сосредоточены на использовании сапробных значений водорослей и подсчете собственно индекса сапробности сообщества. Однако ряд наших работ показывает успешность применения также и других показателей среды (Bilous et al., 2012; Bilous et al., 2014; Klochenko et al., 2014; Bilous et al., 2016; Klymiuk, Barinova, 2015, 2016; Klymiuk et al., 2014a,b, 2015; Barinova et al., 2015б).

На сегодняшний день опубликована монография (Баринова и др., 2006), где были собраны данные для водорослей-индикаторов по таким показателям, как субстрат, температура, кислород и подвижность водных масс, отношение к pH воды, галобность, сапробность по Ватанабе, сапробность по Сладечеку, индекс сапробности по Сладечеку, а также некоторым другим. Следует отметить, что за более чем десятилетний период исследований в Украине, нами было собран ряд опубликованных работ, данные из которых не вошли в эту серию монографий. Кроме того, систематика настолько быстро развивается, что многие виды водорослей, которые являются индикаторами, стали синонимами с дополняющими друг друга экологическими характеристиками, и эта проблема также требовала решения.

Таким образом, сформировалась цель данной работы – на примере Украины, проанализировав ее альгофлору, систематизировав, обновив и упорядочив список водорослей-индикаторов, создать по упомянутым выше показателям базу альгоиндикаторов, характерных для водных объектов Украины.

В течение ряда лет наши исследования были посвящены сбору данных об экологических предпочтениях видов водорослей. В результате была сформирована база данных по экологии водных организмов континентальных вод, которая была частично опубликована в книгах (Баринова и др., 2000, 2006). К настоящему времени на период 2016 г. база включает 8917 записей. В дополнение к ранее опубликованным данным (Баринова и др., 2006), для составления общей базы данных была проанализирована информация об экологических предпочтениях видов из 62 наиболее объемных таксономических и экологических сводок разных лет, опубликованных в течение 1950-2012 годов. Построение было проведено в программе Microsoft Access. 

На первом этапе стояла задача собрать данные о найденных на территории Украины видах водорослей за весь период исследований, которые были опубликованы в серии монографий «Альгофлора Украины» (Algae of Ukraine…, 2006, 2009, 2011, 2014). Для этого из монографий были выбраны списки водорослей, названия которых были затем приведены к современной трактовке. Вторым этапом было приведение имеющегося списка видов-индикаторов (Баринова и др., 2006) и дополнительно включенных из сводок последних лет видов к современным названиям. Третий этап состоял в выборке экологических данных из общей экологической базы данных по водным организмам для списка альгофлоры Украины из  серии монографий «Альгофлора Украины» в программе Microsoft Access. Четверная задача была систематизировать эти данные по группам индикаторов.

Результаты и обсуждение

Альгофлора Украины по опубликованной серии монографий (Algae of Ukraine…, 2006, 2009, 2011, 2014) насчитывает 5498 видов, 6583 внутривидовых таксона (ввт), относящихся к 15 отделам в трактовке серии монографий. Индикаторными являются 2872 вида, 3316 ввт из 13 отделов: Cyanoprokaryota (427 видов – 443 ввт), Euglenophyta (367 видов – 493 ввт), Chrysophyta (186 видов – 198 ввт), Haptophyta (2 вида), Xanthophyta (67 видов – 68 ввт), Bacillariophyta (659 видов – 756 ввт), Raphidophyta (6 видов), Dinophyta (64 вида – 66 ввт), Cryptophyta (24 вида), Glaucophyta (1 вид), Rhodophyta (17 видов), Chlorophyta (503 вида – 541 ввт) и Charophyta (549 видов – 701 ввт). .  

Приуроченность к типу местообитания

Список видов, характерных для определенного местообитания насчитывает 2810 таксонов. Это бентосные виды (B), планктонно-бентосные (P-B), планктонные (P), почвенные (S), аэрофиты (aer), фикобионты (pb) и эпибионты (Ep). Очевидно, что некоторые виды водорослей могут быть встречены одновременно в нескольких местообитаниях и это отображено в таблице (табл. 1).

Таблица 1. Распределение таксонов альгофлоры Украины по экологическим группам типа местообитания

Table 1. Diversity of algae taxa over Ukrainian territory due to types of ecological groups of habitat

Температурный режим

Для характеристики температурного режима индикаторными в водоемах Украины являются 292 таксона водорослей. При этом они объединены в следующие группы: теплолюбивые (warm) – 87 таксонов, холодолюбивые (cool) – 47, виды умеренного температурного режима (temp) – 63, и эвритермные (eterm) – 95.

Подвижность водных масс и кислород

Водоросли, требующие определенной концентрации кислорода в воде, а также характеризующие подвижность водных масс, для исследуемой территории насчитывают 1275 таксонов. Они подразделены на такие категории: виды, предпочитающие стоячие воды (st), индифференты или виды, предпочитающие воды умеренной текучести (st-str), виды, предпочитающие текучие воды (str) и аэрофилы (ae) или виды, обитающие в зоне увлажнения. Также в эту категорию нами были добавлены индикаторы насыщенности воды сероводородом (H₂S). Результаты подсчетов по группам индикаторов представлены в таблице (табл. 2).

Таблица 2. Распределение таксонов альгофлоры Украины по экологическим группам индикаторов подвижности водных масс и насыщенности их кислородом

Table 2. Diversity of algae taxa over Ukrainian territory due to types of ecological groups of water mass dynamics and oxygenation

рН воды

Для характеристики водородного показателя (рН воды), нами были собраны данные об индикаторных водорослях флоры Украины по этому показателю, при этом их общее количество было равно 1424. Они подразделены на следующие группы: ацидофилы (acf) – 535 таксонов, индифференты (ind) – 524 и/или нейтрофилы (neu) – 22, алкалифилы (alf) – 317, алкалибионты (alb) – 25. 

Таблица 3. Распределение таксонов альгофлоры Украины
по экологическим группам индикаторов рН воды

Table 3. Diversity of algae taxa over Ukrainian territory due to types of ecological groups of water pH

Соленость

Виды водорослей флоры Украины, которые могут охарактеризовать режим солености в водоеме, составляют 1182 таксона. Они сгруппированы следующим образом: галофобы (hb), галофилы (hl), индифференты (i), объединяющиеся в группу олигогалобов (oh), а также мезогалобы (mh), полигалобы (ph) и галобионты, в широком смысле, не дифференцированные экологически на более узкие диапазоны солености (hlbt) (табл. 4).

Таблица 4. Распределение таксонов альгофлоры Украины
по экологическим группам индикаторов солености воды

Table 4. Diversity of algae taxa over Ukrainian territory due to types of ecological groups of water salinity

Органическое загрязнение, сапробность

Для оценки органического загрязнения по Т. Ватанабе (Watanabe et al., 1986), список водорослей-индикаторов Украины состоит из 337 таксонов. Они образуют следующие группы: сапроксены (sx) – 99 таксонов, эврисапробы (es) – 195 и сапрофилы (sp) – 43.

Широко распространенной является характеристика органического загрязнения по методу Пантле-Бук (Pantle, Buck, 1955) в модификации В. Сладечека (Sládeček, 1973). Для альгофлоры Украины индикаторов сапробности насчитывается 2358 таксонов. Они представлены такими группами: ксеносапробионты (x), ксено-олигосапробионты (x-o), олиго-ксеносапробионты (o-x), ксено-бета-мезосапробионты (x-b), олигосапробионты (o), олиго-бета-мезосапробионты (o-b), ксено-альфа-мезосапробионты (х-а), бета-олигосапробионты (b-o), олиго-альфа-мезосапробионты (o-a), бета-мезосапробионты (b), бета-альфа-мезосапробионты (b-a), альфа-олигосапробионты (а-ο), бета-полисапробионты (b-p), альфа-мезосапробионты (a), поли-альфа-мезосаробионты (p-а), альфа-бета-мезосапробионты (a-b), полисапробионты (p), i-эусапробионты, (i) и m-эусапробионты (m) (табл. 5). К последним двум группам индикаторов по системе классификации В. Сладечека (Sládeček, 1973) относятся жгутиковые водоросли, факультативные гетеротрофы (миксотрофы), выживающие за границами зоны фотосинтеза.

Таблица 5. Распределение таксонов альгофлоры Украины
по экологическим группам органического загрязнения по В. Сладечеку

Table 5. Diversity of algae taxa over Ukrainian territory due to types of ecological groups of organic pollution according to Sládeček

Кроме индикаторов органического загрязнения по группам, в базу данных экологических предпочтений таксонов альгофлоры Украины были включены дополненные и обновленные данные о видовых значениях индексов сапробности s (по В. Сладечеку), широко используемых для расчетов индексов органического загрязнения SI по сообществам водорослей. К настоящему времени для альгофлоры Украины оказалось возможным найти индексы для 2365 таксонов (табл. 6), охватывающих весь интервал значений s от 0,1 до 6,0.

Таблица 6. Распределение таксонов альгофлоры Украины
по значениям индексов органического загрязнения по В. Сладечеку 

Table 6. Diversity of algae taxa over Ukrainian territory due to types of ecological groups of organic pollution index value according to Sládeček

Трофность

Индикаторы трофического состояния водоема были выделены, как система индикаторов, в 1994 г. Германом Ван Дамом (Van Dam et al., 1994) для диатомовых водорослей. Позднее мы нашли еще несколько монографических сводок, расширяющих списки видов индикаторов и включающих другие группы водорослей, и дополнили общую базу данных. Для альгофлоры Украины к настоящему времени предпочтения по трофическому состоянию водного объекта, в котором они выживают, известны для 1301 таксона, относящегося к следующим группам по классификации Ван Дама: олиготрофы (ot), олиго-мезотрофы (o-m), мезотрофы (m), мезо-эвтрофы (me), эвтрофы (e), от олиго- до эвтрофов (o-e) и гиперэвтрофы (hе) (табл. 7).

Таблица 7. Распределение таксонов альгофлоры Украины
по экологическим группам уровня трофности водного объекта

Table 7. Diversity of algae taxa over Ukrainian territory due to types of ecological groups of trophic state

Тип питания

Эффективность функционирования экосистемы водоема может быть охарактеризована исходя из предпочтения типа питания населяющих его водорослей. Известно, что водоросли, как экологическая группа, могут быть как строгими автотрофами, создающими белки только с помощью фотосинтеза, так и в разной степени миксотрофами, переходящими в зависимости от стрессовых факторов, с фотосинтетического механизма на гетеротрофный.

Группы индикаторов типа питания были выделены для диатомовых водорослей, и составлена система индикаторов в 1994 г. Германом Ван Дамом (Van Dam et al., 1994). Позднее мы расширили списки видов индикаторов из еще нескольких монографических сводок, включающих другие группы водорослей, и дополнили общую базу данных. Для альгофлоры Украины к настоящему времени известны предпочтения типа питания для 303 таксонов. Г. Ван Дам разделил таксоны с определенными предпочтениями типа питания на группы по их принадлежности к используемым механизмам метаболизма азота и типа питания: автотрофные организмы, обитающие при малых концентрациях органически связанного азота (ats) – 151 таксон в альгофлоре Украины; автотрофные организмы, выносящие повышенные концентрации органически связанного азота (ate) – 128; факультативно гетеротрофные организмы (миксотрофы), периодически нуждающиеся в повышенных концентрациях органически связанного азота (hne) – 16; облигатно гетеротрофные таксоны (миксотрофы), постоянно нуждающиеся в повышенных концентрациях органически связанного азота (hсe) – 8.

Выводы

В результате проделанной работы можно заключить, что во флоре водорослей Украины впервые было выявлены индикаторные виды,  составляющие в общей сложности более половины ее таксономического состава. Вся собранная информация об экологии водорослей Украины готовится к изданию в 2016-2017 гг. Она может быть использована в целях изучения сообществ водных объектов, а также в экологическом мониторинге.

Таким образом, на сегодняшний день собран достаточный объем материала для характеристики водных объектов территории Украины. Кроме того, успешные примеры применения методов биоиндикации свидетельствуют о перспективности их использования не только для исследованных водных объектов на территории Украины, но и для других стран.

Благодарности

Работа была частично профинансирована Министерством абсорбции Израиля.

Список литературы

1. Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова О.В. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. – Тель-Авив: PiliesStudio, 2006. – 498 c.

2. Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова О.В. Водоросли-индикаторы качества окружающей среды. – Москва: ВНИИ Природа, 2000. – 150 с.

3. Баринова С.С., Клоченко П.Д., Белоус Е.П. Водоросли как индикаторы экологического состояния водных объектов: методы и перспективы // Гидробиологический журнал. 2015а. Т. 51, №4. С. 3–23.

4. Algae of Ukraine: diversity, nomenclature, taxonomy, ecology and geography. Cyanoprocaryota, Euglenophyta, Chrysophyta, Xanthophyta, Raphidophyta, Phaeophyta, Dinophyta, Cryptophyta, Glaucocystophyta, and Rhodophyta / Eds. P.M. Tsarenko, S.P. Wasser & E. Nevo. Vol. 1. – Ruggell: A.R.G. Gantner Verlag, 2006. – 713 pp.

5. Algae of Ukraine: diversity, nomenclature, taxonomy, ecology and geography. Bacillariophyta / Eds. P.M. Tsarenko, S.P. Wasser & E. Nevo. Vol. 2. – Ruggell: A.R.G. Gantner Verlag, 2009. – 413 pp.

6. Algae of Ukraine: diversity, nomenclature, taxonomy, ecology and geography. Chlorophyta / Eds. P.M. Tsarenko, S.P. Wasser & E. Nevo. Vol. 3. – Ruggell: A.R.G. Gantner Verlag, 2011. – 511 pp.

7. Algae of Ukraine: diversity, nomenclature, taxonomy, ecology and geography. Charophyta / Eds. P.M. Tsarenko, S.P. Wasser & E. Nevo. Vol. 4. – Ruggell: Koeltz Scientific Books, 2014. – 703 pp.

8. Barinova S., Klymiuk V., Lyalyuk N. Ecology of phytoplankton in the regional landscape park «Slavyansky Resort», Ukraine // Applied Ecology and Environmental Research. 2015б. V.13, №2. P. 449–464. DOI: 10.15666/aeer/1302_449464.

9. Bilous O., Barinova S., Klochenko P. Phytoplankton communities in ecological assessment of the Southern Bug River upper reaches (Ukraine) // Ecohydrology and Hydrobiology. 2012. V.12, №3. P. 211–230.

10. Bilous O., Barinova S., Klochenko P. The role of phytoplankton in the ecological assessment of the Southern Bug River middle reaches (Ukraine) // Fundam. Appl. Limnol. 2014. V.184, №4. Р. 277–295.

11. Bilous O.P., Barinova S.S., Ivanova N.O., Huliaieva O.A.The use of phytoplankton as an indicator of internal hydrodynamics of a large seaside reservoir – case of the Sasyk Reservoir, Ukraine // Ecohydrology and Hydrobiology. 2016. V.16, №3. P. 160–174.

12. Klochenko P., Shevchenko T., Barinova S., Tarashchuk O. Assessment of the ecological state of the Kiev Reservoir by the bioindication method // Oceanological and Hydrobiological Studies. 2014. V.43, №3. – P. 228-236. DOI:10.2478/s13545-014-0137-8

13. Klymiuk V., Barinova S. Phytoplankton Cell Size in Saline Lakes // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016. V.7, №1. P. 1077–1085.

14. Klymiuk V., Barinova S. Phytoplankton communities in ecological assessment of lacustrine ecosystems in the Wetland Slavyansky, Ukraine // Journal of Wetlands Biodiversity. 2015. V.5. P. 17–27.

15. Klymiuk V., Barinova S., Fatiukha A. Algal bio-indication in assessment of hydrological impact on ecosystem in wetlands of «Slavyansky Resort» // Transylv. Rev. Syst. Ecol. Res. «The Wetlands Diversity». 2015. V.17, №1. P. 63–70.

16. Klymiuk V., Barinova S., Lyalyuk N. Diversity and ecology of algal communities from the regional landscape park «Slavyansky Resort», Ukraine // Research and Reviews. Journal of Botanical Science. 2014b. V.3, №2. P. 9–26.

17. Klymiuk V.N., Barinova S., Lyalyuk N.M. Bioindication analysis of the salt lakes of the RLP «Slavyansky resort» based оn phytoplankton // Hydrology, Hydrochemistry and Hydroecology. 2014a. V.2, №33. P. 70–80 (in Ukrainian).

18. Pantle K., Buck H. Die biologische Überwachung der Gewässer und die Darstellung der Ergebnisse // Gas- und Wasserfach. Wasser und Abwasser. 1955. V.96, №18. S. 604. (in German).

19. Sládeček V. System of water quality from the biological point of view // Arch. Hydrobiol. 1973. V.7. P. 1–218.

20. Van Dam H., Martens A., Sinkeldam J. A coded checklist and ecological indicator values of freshwater diatoms from the Netherlands // Netherlands J. Aquatic. Ecol. 1994. V.28, №1. P. 117–133.

21. Watanabe T., Asai K., Houki A. Numerical estimation to organic pollution of flowing water by using the epilithic diatom assemblage – diatom assemblage index (DAIpo) // Sci. Total Environ. 1986. V.55. P. 209–218.

Статья поступила в редакцию 22.11.2016

On the principles of creating a database on algal indication in Ukraine

Olena P. Bilous, Sophia S. Barinova 

The paper presents results of research of indicator species in algal Ukraine flora of  and analyzes of their environmental efficiency. More than 6000 taxons of algae are known on the Ukraine territory, 2872 species (3316 taxons) are indicators on the following parameters: confinement to the substrate, temperature, oxygen, and the mobility of the water mass, respect to water pH, water salinity, saprobity according Watanabe, saprobity according Sládeček, index saprobity SI according Sládeček, trophic state, and nutrition type.

Keywords: indicators; algae; ecological performances; algal flora; Ukraine

Об авторах

Белоус Елена Петровна - Bilous Olena P. 

кандидат биологических наук
Институт гидробиологии НАН Украины, г. Киев, Украина (Institute of Hydrobiology of NASU, Kiev, Ukraine)

bilous_olena@ukr.net

Баринова София Степановна - Barinova Sophia S.

кандидат биологических наук
Институт эволюции Хайфского университета, г. Хайфа, Израиль (Institute of Evolution, University of Haifa, Haifa, Israel)

Корреспондентский адрес: Institute of Evolution, University of Haifa, Mount Carmel, Abba Khoushi Ave., 199, Haifa 31905, Israel. Tel: +972-4-824-9799, факс: +972-4-828-8235

ССЫЛКА НА СТАТЬЮ:

Белоус Е.П., Баринова С.С. О принципах создания базы данных по альгоиндикации на территории Украины // Вопросы современной альгологии. 2017. № 1 (13). http://algology.ru/1086

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

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

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