Разумовский Л.В., Разумовский В.Л.

Lev V. Razumovskiy, Vikenty L. Razumovsky

Институт водных проблем РАН (Москва, Россия)

УДК 574.5+581.526.325.2+ 561.26

По результатам мониторинга для экосистем Иваньковского и Рыбинского водохранилищ сформулирован единый методологический подход, подразумевающий комплексный анализ фитопланктонных ассоциаций и диатомовых комплексов из донных отложений. Кроме традиционного гидробиологического анализа был применен авторский метод графического анализа

Ключевые слова: графический анализ; таксономические пропорции; фитопланктонные ассоциации, донные отложения.

Проблема прогнозирования возможных негативных изменений в водохранилищах и крупных реках является приоритетным направлением в области природопользования и оценки качества вод.

Для анализа трансформаций таксономической структуры в фитопланктонных комплексах на акватории Иваньковского и Рыбинского водохранилищ были привлечены результаты собственных исследований, которые проведены в 2017–2018 гг., и опубликованные данные по многолетним наблюдениям (Иваньковское водохранилище…, 1978; Современное состояние…, 1993; Корнева и др., 2016).

Объем первичного материала составили 186 фитопланктонных проб, отобранных на акваториях Иваньковского и Рыбинского водохранилищ. Обработка и просмотр фитопланктонных проб осуществли по стандартным методикам (Попченко, 1992).

Диатомовые комплексы были изучены из 2 колонок донных отложений (ДО), отобранных на акватории Иваньковского водохранилища в прибрежных участках Иваньковского плеса. Длина колонок ДО составила 19 и 20 см. Диатомовые комплексы были также изучены из колонок ДО, отобранных в Рыбинском водохранилище в районе Коприно. Длина наиболее представительной колонки составила 52 см. Образцы из всех колонок ДО анализировали послойно, через 1 см. Обработка, изготовление постоянных препаратов, подсчет и идентификация створок диатомей осуществляли по стандартным методикам (Давыдова, 1985).

Помимо классических методов изучения фитопланктонных ассоциаций и диатомовых комплексов, при анализе их таксономических пропорций был применен метод графического анализа (МГА).

МГА неоднократно описывался в научной литературе (Разумовский, Моисеенко, 2009; Разумовский, 2012). Однако до недавнего времени он никогда не применялся к фитопланктонным ассоциациям в целом, а исключительно к комплексам диатомовых водорослей.

МГА состоит в следующем: при построении графиков по оси абсцисс откладывается число идентифицированных таксонов видового и более низкого рангов (далее в тексте – таксонов), а по оси ординат — их относительная численность. Таксоны ранжируются по показателю относительной численности в сторону его уменьшения. В результате, в линейной системе координат строится исходный график или гистограмма. Анализ полученных графиков (гистограмм) проводится в линейной и логарифмической системе координат. В логарифмической системе координат анализируются не сами графики, а их тренды, представленные результирующими прямыми линиями. Эти линии образуют генерации определенных очертаний.

При анализе в логарифмической системе координат были выделены три основных сценария пространственно-временной трансформации таксономических пропорций.

Первый сценарий подразумевает образование «пучка» результирующих линий (генераций) с единым центром локализации. При усилении внешнего негативного воздействия происходит «вращение» результирующих линий вокруг некой точки или локальной области. Этот процесс происходит до определенного предела, после чего результирующие линии перемещаются из области гипотетического «вращения», что соответствует стадии деградации экосистемы и распаду единой генерации результирующих линий.

Второй из выделенных сценариев трансформации также подразумевает образование «пучка» результирующих линий. На начальном этапе трансформации это выражается в форме веерообразного «разворота» вокруг некой общей области или центра локализации. При увеличении негативного воздействия происходит фазовый переход, и дальнейшая трансформация происходит по первому сценарию.

Существует третья модель (сценарий) трансформации, которую нельзя свести к двум первым – параллельное расположение линий. Такое расположение результирующих линий было получено для пресноводных экосистем, где меняются гидрологические параметры среды: изменение уровня воды, температуры и др. (Разумовский, Моисеенко, 2009).

МГА таксономической структуры фитопланктонных комплексов Иваньковского водохранилища позволил сделать вывод о распространении двух сценариев: первого и третьего сценария трансформации результирующих линий.

Образование генерации результирующих линий по первому сценарию характерно для меженного периода (июль–август) и в сентябре, когда присутствует выраженный центр локализации. Преобладание третьего сценария связано с изменением уровненного режима (глубины) водохранилища, в результате сброса воды через гидросооружения.

Предварительные результаты МГА в логарифмической системе координат для доминирующих таксонов фитопланктона Рыбинского водохранилища выявили все три сценария пространственно-временных трансформаций: «вращение» результирующих линий, «разворот» и их параллельное расположение.

В течение всего сезона вегетационной активности в районе Молога доминирует первый сценарий трансформации: вращение. В районе Коприно преобладает третий сценарий: параллельное расположение результирующих линий. В остальных четырех пунктах наблюдений: Брейтово, Наволок, Измайлово и Средний Двор, — отмечены все три типа трансформации.

Данный результат, а также многократное «переключение» с одного сценария трансформации на другой, предположительно объясняется большим разнообразием экообстановок на акватории Рыбинского водохранилища.

Анализ таксономических пропорций диатомовых комплексов из колонок ДО Иваньковского и Рыбинского водохранилищ, проведенный в линейной системе координат, позволил сделать ряд промежуточных заключений.

Было установлено, что для диатомовых комплексов из колонок ДО, отобранных в Иваньковском плесе, характерно преобладание нелинейных типов распределения таксономических пропорций: экспоненциального, логистического или смешанного (между логистическим и экспоненциальным типом распределения).

Ни в одном из проанализированных интервалов в ДО из Иваньковского водохранилища не было выявлено признаков переотложения (линейный характер распределения таксономических пропорций).

В Рыбинском водохранилище для диатомовых комплексов из колонок ДО в районе Коприно все полученные гистограммы имеют пропорциональные очертания, преимущественно экспоненциального типа распределения. Ни в одном из интервалов колонки ДО выраженных процессов переотложения также выявлено не было.

Отсутствие выраженных процессов переотложения в диатомовых комплексах из колонок ДО в Рыбинском и Иваньковском водохранилищах свидетельствует о том, что захороненные диатомовые комплексы в значительной степени унаследовали те таксономические пропорции, которые были характерны для диатомовых комплексов из фитопланктонных ассоциаций. Это позволяет реконструировать картину их долговременных пространственно-временных трансформаций под воздействием внешней среды.

Проведенный в 2017–2018 гг. комплексный мониторинг с применением МГА позволил достоверно оценить экологическую ситуацию на акватории водохранилищ и процессы долговременных трансформаций их экосистем.

Установлено, что за методологическую основу оценки экологического состояния водохранилищ рационально избрать совмещение анализа фитопланктонных ассоциаций, развивающихся на их акватории, и диатомовых комплексов из ДО, которые накапливаются на протяжении всего времени существования экосистемы.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 17-05-00673/19.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данном сообщении.

Список литературы

1. Давыдова Н.Н. Диатомовые водоросли – индикаторы природных условий водоемов в голоцене. – Л.: Наука, 1985. – 244 с.
2. Иваньковское водохранилище и его жизнь // Труды ИБВВ АН СССР. Вып. 34(37). – Л.: Наука, 1978. – 304 с.
3. Корнева Л.Г., Соловьева В.В., Макарова О.С. Разнообразие и динамика планктонных альгоценозов водохранилищ Верхней и Средней Волги (Рыбинское, Горьковское, Чебоксарское) в условиях эвтрофирования и изменения климата // Труды ИБВВ им. И.Д. Папанина РАН. Вып. 76(79). – Ярославль: Филигрань, 2016. – С. 35–45.
4. Попченко И.И. Мониторинг фитопланктона // Абакумов В.А. (ред.). Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. – С. 151–163.
5. Разумовский Л.В. Оценка трансформации озерных экосистем методом диатомового анализа. – М.: ГЕОС, 2012. – 199 с.
6. Разумовский Л.В., Моисеенко Т.И. Оценка пространственно-временных трансформаций озерных экосистем методом диатомового анализа // Доклады Академии наук. Общая биология. 2009. Т.429, №3. С. 274–277. DOI: https://doi.org/10.1134/S0012496609060106.
7. Современное состояние экосистемы Рыбинского водохранилища // Труды ИБВВ им. И.Д. Папанина РАН. Вып. 67(70). – СПб: Гидрометеоиздат, 1993. – 254 с.

Статья поступила в редакцию 1.06.2019
Статья принята к публикации 21.07.2019

Об авторах

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

Разумовский Викентий Львович – Vikenty L. Razumovskiy

кандидат географических наук
научный сотрудник, Институт водных проблем РАН, Москва, Россия (Water Problems Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia)

nethaon@mail.ru

Корреспондентский адрес: 119333, Россия, г. Москва, ул. Губкина, 3; тел. 8-499-135-54-30.

ССЫЛКА:

Разумовский Л.В., Разумовский В.Л. Анализ долговременных трансформаций в структуре диатомовых комплексов и фитопланктонных ассоциаций Рыбинского и Иваньковского водохранилищ// Вопросы современной альгологии. 2019. № 2 (20). С. 83–86. URL: http://algology.ru/1499

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2019-2(20)-83-86

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Analysis of Rybinsk and Ivankovo reservoirs diatom complexes and phytoplankton associations long-term transformations

Lev V. Razumovsky, Vikenty L. Razumovsky

Water Problems Institute of RAS (Moscow, Russia)

As a result of monitoring, a unified methodological approach was formulared for the ecosystems of the Ivankovsky and Rybinsk reservoirs, with comprehensive analysis of phytoplankton associations and diatom complexes from bottom sediments. In addition to traditional forms of hydrobiological analysis, the author's method of graphical analysis was applied.

Key words: graphic analysis; taxonomic proportions; phytoplankton associations; bottom sediments.

References

1. Davydova N.N. Diatomovye vodorosli – indikatory prirodnykh usloviy vodoemov v golocene [Diatoms – indicators of the natural conditions of water bodies in the Holocene]. Nauka, Leningrad, 1985. 244 p. (In Russ.)
2. Ivan'kovskoe vodokhranilishche i ego zhizn' [Ivankovskoye reservoir and its life]. Trudy IBVV im. I.D. Papanina RAN. V.34(37). Nauka, Leningrad, 1978. 304 p. (In Russ.)
3. Korneva L.G., Solov'eva V.V., Makarova O.S. Raznoobrazie i dinamika planktonnykh algotsenozov vodokhranilishch Verhney i Sredney Volgi (Rybinskoe, Gor'kovskoe, Cheboksarskoe) v usloviyakh evtrofirovaniya i izmeneniya klimata [Diversity and dynamics of plankton algocenoses of the Upper and Middle Volga reservoirs (Rybinsk, Gorky, Cheboksary) under conditions of eutrophication and climate change]. Trudy IBVV im. I.D. Papanina RAN. 2016. V.76(79). P. 35–45. (In Russ.)
4. Popchenko I.I. Monitoring fitoplanktona [Phytoplankton monitoring]. In: Abakumov V.A. (ed.). Rukovodstvo po gidrobiologicheskomu monitoringu presnovodnykh ekosistem [Guidance on hydrobiological monitoring of freshwater ecosystems]. Gidrometeoizdat, St. Petersburg, 1992. P. 151–163. (In Russ.)
5. Razumovskij L.V. Otsenka transformatsii ozernykh ekosistem metodom diatomovogo analiza [Evaluation of the transformation of lake ecosystems by diatom analysis]. GЕOS, Moscow, 2012. 199 p. (In Russ.)
6. Razumovskiy L.V., Moiseenko T.I. Estimation of spatiotemporal transformations of lake ecosystems by the method of diatom analysis. Doklady Biological Sciences. 2009. V.429, №1. P. 514–517. DOI: https://doi.org/10.1134/S0012496609060106.
7. Sovremennoe sostoyanie ekosistemy Rybinskogo vodohranilishha [The modern state of the ecosystem of the Rybinsk reservoir]. Trudy IBVV im. I.D. Papanina RAN. V.67(70). Gidrometeoizdat, St. Petersburg, 1993. 254 p. (In Russ.)

Author

Razumovsky Lev V.

Water Problems Institute, Moscow, Russia

lazy-lion@mail.ru

Razumovsky Vikenty L.

Water Problems Institute, Moscow, Russia

nethaon@mail.ru

ARTICLE LINK:

Razumovsky L.V., Razumovsky V.L. Analysis of Rybinsk and Ivankovo reservoirs diatom complexes and phytoplankton associations long-term transformations. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2019. № 2 (20). P. 83–86. URL: http://algology.ru/1499

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2019-2(20)-83-86

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