![]() |
![]() |
![]() |
с международным участием «Водоросли: проблемы таксономии, экологии и использование в мониторинге», посвященной памяти Веры Ивановны Есыревой (Нижний Новгород) Суточная динамика фитопланктона в оз. Светлояр (Нижегородская область)
Воденеева Е.Л.1,2, Шарагина Е.М.1, Кулизин П.В.1, Старцева Н.А.1, Ekaterina L. Vodeneeva, Ekaterina M. Sharagina, Pavel V. Kulizin,
1Нижегородский государственный университет имени Н.И. Лобачевского
УДК 582.261/.279
В работе приводятся сведения о суточной динамике некоторых структурных показателей альгоценозов (удельное видовое богатство, соотношение ведущих отделов, численность, биомасса) в фотической зоне уникального карстового озера Светлояр Нижегородской области (по данным за летний сезон 2012 г.). Основными компонентами растительного планктона в течение исследуемых суток выступали коккоидные зеленые и диатомовые водоросли, а также колониальные и нитчатые цианобактерии, суточная вертикальная миграция которых была выражена слабо. Максимальные величины численности и биомассы этих представителей были приурочены к середине светового дня (период с 13:30 до 16:30) и отмечались в наиболее прогретом слое (0–4 м). Монадные формы водорослей (преимущественно из отдела динофитовых водорослей) характеризовались более заметной суточной активностью, присутствовали в составе альгоценозов только в дневные и вечерние часы, перемещаясь в ночное и утреннее время суток ниже фотической зоны. Суточная динамика удельного видового богатства водорослей продемонстрировала схожий характер изменений с показателями количественного развития, тогда как число доминируюших видов в течение суток оставалось стабильным, составляя 1–4 таксона в пробе. Ключевые слова: суточная динамика; фитопланктон; численность; биомасса; карстовые озера; озеро Светлояр; Нижегородская область
Благодаря наличию вертикальной миграции фитопланктона в водоемах, крайне важно при оценке распределения структурных показателей альгоценозов (видовое богатство, численность, биомасса и др.) проводить анализ их суточной динамики. В течение суток наблюдаются так называемые периоды нарастания и убывания в вегетации фитопланктона, приуроченные к светлому и темному временному интервалу соответственно, что необходимо учитывать в комплексном мониторинге водных экосистем (Яценко-Степанова и др., 2007; Георгиева, 2012; Barbosa et al., 2011). Особый интерес в этом отношении представляют озера карстового происхождения, характеризующиеся воронкообразной формой котловины, значительными глубинами и вследствие этого стратификацией водных масс по разным параметрам, что приводит к неравномерному распределению в толще воды различных групп гидробионтов (Reynolds, 1984). В Нижегородском Заволжье наиболее известным озером карстового происхождения является памятник природы федерального значения озеро Светлояр (Баканина и др., 2001), история происхождения которого овеяна многочисленными легендами. Водоем испытывает сильную антропогенную нагрузку, что указывает на необходимость мониторинга его экологического состояния. Цель работы – оценка суточной динамики некоторых структурных показателей (видовое богатство, численность, биомасса) фитопланктона фотической зоны оз. Светлояр. Материалом для работы послужили пробы фитопланктона, собранные с центра озера (ст. 1) батометрическим способом в летний сезон 2012 г. со следующих горизонтов фотической зоны: поверхностный слой, 2, 4 и 6 м (прозрачность воды по диску Секки составляла 2 м). В течение суток отбор производился каждые три часа: 7:30, 10:30, 13:30, 16:30, 19:30, 22:30, 1:30, 4.30. Сбор и обработка материала осуществлялась общепринятыми в гидробиологии методами (Методика…, 1975). Оз. Светлояр расположено в бассейне р. Ветлуги в Воскресенском районе Нижегородской области. При сравнительно небольшой площади озера, составляющей 0,15 км2, максимальная глубина достигает значения 33,2 м (Баянов, 2008). Площадь водосбора составляет 2,0 км2, зеркало озера эллипсоидной формы, питание преимущественно ключевое. Взгляд на происхождение озера с момента его изучения менялся, и до сих пор этот вопрос считается дискуссионным. Высокие южные и западные береговые склоны, округлая форма озерной ванны, ровная береговая линия, большие глубины дают повод предполагать карстовое происхождение озера, однако существуют также гипотеза ледникового (эолового) происхождения, аллювиальная гипотеза, возникновение озера вследствие падения метеорита, и прочие (Енгалычев, 2009). Согласно многолетним наблюдениям (Баянов и др., 2009; Баянов, Ананьев, 2015) в результате ветрового перемешивания и особенностей морфометрии в оз. Светлояр не отмечалось глубокого прогрева водной массы и насыщения ее кислородом. Летом эпилимниальный слой водоема составлял 3,0–3,5 м, ниже располагался термоклин (до 5,5–6,0 м), основную часть водной массы озера представлял холодный гиполимнион, отличающийся низкой температурой воды (около 4,0°С, чаще 3,9°С), которая практически не изменялась в течение всего года (Баянов, Ананьев, 2015). Общая минерализация воды в озере составляла 100–120 мг/л, рН вод характеризовались нейтральным значениями, слабо изменяющимися с глубиной (летом в эпилимниальном слое происходил сдвиг рН в щелочную сторону до 8,5). Прозрачность (по диску Секки) в начале 2000-х годов составляла 5,0–6,0 м (Баянов и др., 2009), в 2010–2014 гг. в результате значительного увеличения антропогенной нагрузки на водоем отмечалось снижение данного показателя до 2–3,5 м (Баянов, Ананьев, 2015). В период исследования отмечалась солнечная безветренная погода. Амплитуда суточных изменений температуры воды у поверхности достигала 2,0°С, на глубинах 0,5 м и 1,0 м – 1,5°С и 1,2°С соответственно. На глубинах свыше 3,5 м внутрисуточные изменения температуры оказались незначительными. В ночные часы происходило снижение (на 3–8% насыщения) концентрации кислорода в эпилимнионе, тогда как в металимнионе и гиполимнионе заметных изменений содержания О2 в течение суток не наблюдалось (Баянов, Ананьев, 2015). Согласно ранее проведенным исследованиям (2000–2002 гг., 2010–2011 гг.) (Воденеева, 2008; Баянов и др., 2009) основу таксономического разнообразия альгофлоры оз. Светлояр составляли зеленые (36% общего видового богатства), диатомовые (18%), цианобактерии (15%) и охрофитовые (13%) водоросли. Средне-вегетационные значения численности (0,25–1,37 млн кл./л) и биомассы (0,30–0,58 г/м3) фитопланктона в начале 2000-х годов характеризовали водоем как олиготрофно-мезотрофный (на подъемах развития водорослей). В сезонном аспекте наблюдалось два пика численности (в 2000 и 2002 гг. – весенний и летний, в 2001 г. – летний и осенний) и один летний пик биомассы водорослей. По числу клеток в альгоценозах выделялись золотистые, зеленые водоросли и мелкоклеточные цианобактерии, в формировании биомассы главенствующая роль принадлежала золотистым, диатомовым, либо динофлагеллятам (Ceratium hirundinella (O.F. Müll) Dujardin, виды рода Peridinium), которые создавали до 96% суммарной биомассы. Десятилетием позже средневзвешенная для фотического слоя численность фитопланктона составляла 106–262 млн кл./л (в период «цветения» воды цианобактериями в 2010 г. – до 970 млн кл./л у поверхности). Биомасса достигала пиковых значений в период максимального прогрева воды, составляя в аномально жарком 2010 г. 32,9 г/м3 (цианобактерии), в 2011 г. величины биомассы (0,53–2,1 г/м3) весомо не отличались от таковых 2000–2002 гг. и определялись развитием динофитовых (у поверхности) с сопутствием эвгленовых и диатомовых (в столбе слоя фотосинтеза). В августе 2012 г. в альгоценозах озера Светлояр было отмечено 76 видов, разновидностей и форм водорослей с преобладанием зеленых (42% общего видового богатства), диатомовых (21%) водорослей и цианобактерий (20%). В течение суток удельное видовое богатство было максимальным (25–29 число видов и внутривидовых таксонов в пробе) в дневные часы с 13:30 до 16:30; в ночное время суток (22:30–1:30) оно уменьшалось почти в два раза, и вновь увеличивалось с возрастанием степени освещенности. Число доминирующих видов, которые составляли от 10 и более процентов суммарной биомассы, в течение всех суток оставалось постоянным, составляя 1–4 таксона в пробе. Степень количественного развития растительного планктона соответствовала уровню олиготрофных вод. Численность фитопланктона в фотической зоне озера варьировала от 0,14 до 51,81 млн. кл./л, а биомасса – от 0,01 до 0,52 г/м3. Ход суточной динамики этих двух показателей в целом совпадал: максимальные величины были приурочены к временному интервалу 13:30–16:30 (рис. 1) и отмечались в эпилимниальном слое (0–4 м). В это же время на нижней границе эпилимниона происходило максимальное насыщение воды кислородом.
Рис. 1. Суточная динамика биомассы (а) и численности (б) разных систематических групп фитопланктона в фотической зоне оз. Светлояр в августе 2012 г. Fig. 1. Daily dynamics of various systematic phytoplankton groups biomass (a) and abundance (b) in photic zone in the lake Svetloyar, August, 2012
В численном отношении в течение всего дня преобладали цианобактерии из родов Dolichospermum, Snowella, Aphanocapsa, максимальные концентрации клеток этих представителей отмечались в наиболее прогретом (24–26°С) двухметровом слое воды (в утренние и вечерние часы – также на нижней границе эпилимниона), где их доля в общих показателях составляла 98–99% (рис. 1). По мере снижения температуры концентрация цианобактерий заметно сокращалась. Комплекс структурообразующих по биомассе видов был более разнообразным. В его состав входили представители пяти систематических групп водорослей: цианобактерии (Dolichospermum circinale ((Rabenhorst ex Bornet & Flahault) P.Wacklin, L.Hoffmann & J.Komárek), Snowella spp., Aphanocapsa spp.), зеленые (Oocystis rhomboidea (Fott), O. borgei (J.W.Snow)), диатомовые (Cyclotella spp.), динофитовые (Peridiniopsis quadridens ((F.Stein) Bourrelly), Ceratium hirudinella, Gymnodinium sp.), эвгленовые (Trachelomonas intermedia (P.A.Dangeard), T. oblonga (Lemmermann)). В суточной динамике биомассы представителей этих групп были отмечены следующие особенности. Зеленые, диатомовые водоросли и цианобактерии являлись постоянными компонентами альгоценозов озера, присутствие которых отмечалось во всем столбе фотического слоя водоема в течение суток. Доля этих групп в суммарных показателях биомассы варьировала от 14 до 60%; от 3 до 70% и от 1,5 до 61% соответственно, а максимальные абсолютные значения данного показателя отмечались в эпилимниальном слое (0–4 метра) и в период с 13:30 до 16:30. Наиболее активная вертикальная миграция в течение суток отмечена у жгутиковых форм водорослей, представленных отделами динофитовых и эвгленовых, что наблюдалось ранее и другими исследователями (Яценко-Степанова и др., 2007). Так, динофлагелляты в качестве компонентов растительного планктона отмечались только во временном интервале с 13:30 до 22:30 с максимальными значениями численности (0,06 млн кл/л) и биомассы (0,21 г/м3), которые регистрировались на горизонте 4 м в середине светового дня (16:30) (рис. 1). С наступлением темного времени суток и в утренние часы представители этой группы полностью уходили из фотической зоны и, по-видимому, концентрировались в более глубоководных слоях. Эвгленовые водоросли отмечались на всех горизонтах, выполняя в течение суток роль субдоминантов по биомассе (1–10% общих показателей), реже доминантов (до 13–20%). Таким образом, в течение суток возрастание удельного видового богатства, численности, биомассы фитопланктона в оз. Светлояр отмечалось в середине светового дня, при этом максимальные величины этих параметров были приурочены к более прогретым слоям воды (0–4 м). Основной вклад в общую биомассу в течение всех суток вносили представители зеленых и диатомовых водорослей, а также цианопрокариоты, в то время как фитофлагеллята в качестве компонентов растительного планктона отмечались лишь в дневные и вечерние часы.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований в рамках научного проекта № 20-04-01005А. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данном сообщении.
Список литературы
Статья поступила в редакцию 30.06.2020
Об авторах Воденеева Екатерина Леонидовна – Ekaterina L. Vodeneeva кандидат биологических наук vodeneeva@mail.ru Шарагина Екатерина Михайловна – Ekaterina M. Sharagina ведущий инженер, Нижегородский государственный университет имени Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия (Lobachevsky University, Institute of biology and biomedicine, Nizhny Novgorod, Russia), Институт биологии и биомедицины, кафедра ботаники и зоологии sharaginaekaterinabio@gmail.com Кулизин Павел Владимирович – Pavel V. Kulizin ассистент, Нижегородский государственный университет имени Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия (Lobachevsky University, Institute of biology and biomedicine, Nizhny Novgorod, Russia), Институт биологии и биомедицины, кафедра ботаники и зоологии kulizinpavel@yandex.ru Старцева Наталья Александровна – Natalia A. Startseva кандидат биологических наук startseva@bio.unn.ru Журова Дарья Алексеевна – Daria A. Zhurova лаборант, Нижегородский государственный университет имени Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия (Lobachevsky University, Institute of biology and biomedicine, Nizhny Novgorod, Russia), Институт биологии и биомедицины, кафедра ботаники и зоологии ruthheatherale@gmail.com Охапкин Александр Геннадьевич – Alexander G. Okhapkin доктор биологических наук, профессор okhapkin@bio.unn.ru Корреспондентский адрес: Россия, 603950, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, ННГУ им. Лобачевского. Телефон (831)462-32-03.
ССЫЛКА: Воденеева Е.Л., Шарагина Е.М., Кулизин П.В., Старцева Н.А., Журова Д.А., Охапкин А.Г. Суточная динамика летнего фитопланктона оз. Светлояр (Нижегородская область) // Вопросы современной альгологии. 2021. № 1 (25). С. 25–31. URL: http://algology.ru/1636 DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2021-1(25)-25-31
Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно.
Summer phytoplankton 24-hours dynamics in the lake Svetloyar Ekaterina L. Vodeneeva1,2, Ekaterina M. Sharagina1, Pavel V. Kulizin1, 1Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod (Nizhny Novgorod, Russia) In this research the information of structural parameters of algocenoses (species richness, proportions of leading groups, abundance, biomass) in the photosynthetic zone of a unique karst lake Svetloyar (Nizhny Novgorod region) is provided according to the data for the summer of 2012. During the studied 24-hours period the main components of plankton were coccoid green and diatom algae, colonial and filamentous cyanobacteria, whose daily vertical migration was poorly expressed. The maximum of abundance and biomass of these species were noted at the afternoon (the period from 13:30 to 16:30) and in the most heated layer (0–4 m). Motile algae (mainly from phylum Dinophyta) were characterized with more noticeable daily activity. They were present in the algocenoses only in the daytime and evening hours and moved at night and in the morning below the photosynthetic zone. The daily dynamics of the species richness of algae demonstrated was similar with the indicators of quantitative development, while the number of dominant species remained stable during the day (amounting to 1–4 taxa in the sample). Key words: daily dynamics; phytoplankton; abundance; biomass; karst lakes; lake Svetloyar Nizhny Novgorod region
References
Authors Vodeneeva Ekaterina L. Ekaterina Mikhailovna Sharagina ORCID – http://orcid.org/0000-0002-9998-4809, eLIBRARY Author ID – 140462 Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, Institute of biology and biomedicine, Nizhny Novgorod, Russia; Nizhny Novgorod Branch of VNIRO, Nizhny Novgorod, Russia vodeneeva@mail.ru Sharagina Ekaterina M. ORCID – http://orcid.org/0000-0002-1670-7890, eLIBRARY Author ID – 1087614 Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, Institute of biology and biomedicine, Nizhny Novgorod, Russia sharaginaekaterinabio@gmail.com Kulizin Pavel V. ORCID – http://orcid.org/0000-0003-2701-304X, eLIBRARY Author ID – 996229 Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, Institute of biology and biomedicine, Nizhny Novgorod, Russia kulizinpavel@yandex.ru Startseva Natalia A. ORCID – http://orcid.org/0000-0002-8656-9593 Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, Institute of biology and biomedicine, Nizhny Novgorod, Russia startseva@bio.unn.ru Zhurova Daria A. ORCID – http://orcid.org/0000-0001-8626-8427 Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, Institute of biology and biomedicine, Nizhny Novgorod, Russia ruthheatherale@gmail.com Okhapkin Alexander G. ORCID – http://orcid.org/0000-0001-7028-2785, eLIBRARY Author ID – 79462 Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, Institute of biology and biomedicine, Nizhny Novgorod, Russia okhapkin@bio.unn.ru
ARTICLE LINK: Vodeneeva E.L., Sharagina E.M., Kulizin P.V., Startseva N.A., Zhurova D.A., Okhapkin A.G. Summer phytoplankton 24-hours dynamics in the lake Svetloyar (Nizhny Novgorod region). Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2021. № 1 (25). P. 25–31. URL: http://algology.ru/1636 DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2021-1(25)-25-31 When reprinting a link to the site is required
На ГЛАВНУЮ
![]() |
![]() |
|
![]() | ![]() | ||
|
|