Водоросли оказывают большое влияние на окружающие их организмы. Они являются пищей планктонных и бентосных животных, занимая тем самым значительное место в биотическом круговороте. Развитие фитопланктона определяет уровень биологической продуктивности водоема. [1. с. 1]
Комплексное изучение фитопланктона позволяет получить анализ степени загрязненности водоема и его сапробности. Особенно большое значение это имеет для тех биотопов, которые подвергались ранее или подвергаются на данный момент времени антропогенной нагрузке. В частности к первому случаю относится заповедник «Кологривский лес», расположенный на территории Костромской области. В конце ХХ века этот регион использовался в промышленных целях: была организована вырубка деревьев, для транспортировки которых были установлены железнодорожные пути. Сейчас на этом месте организован заповедник, включающий большую территорию.
Для исследования фитопланктона были взяты малые реки Кологривского заповедника: река Черная и река Сеха.
Река Черная имеет ширину от 1,5 до двух метров и глубину от 0,2 до 0,8 метров на разных уровнях ее протяженности. Она является быстротекущей рекой с температурой воды от 13 до 18 градусов по Цельсию в весенний и летний периоды соответственно. На период высокой антропогенной нагрузки эта река являлась одной из самых загрязненных рек данной территории.
Река Сеха имеет ширину от 4 до 6 метров и глубину от 0,3 до 1,5 метров на разных уровнях ее протяженности. Это река является среднетекущей по скорости своего течения. Температура ее воды в весенний и летний периоды колеблется от 14 до 19 градусов по Цельсию.
Во время нашего исследования был изучен качественный и количественный состав указанных водоемов. По полученным данным была дана характеристика сапробности и уровня загрязнения исследуемых рек и прослежены их сезонные изменения с весеннего (середина мая) по летний (конец июня) периоды.
В ходе работы в весенний период были обнаружены 7 родов фитопланктонных водорослей, принадлежащих отделу Диатомовые водоросли [3. с. 116] (Navicula, Fragillaria, Meridion, Eunotia, Tabellaria, Melosira, Gomphonema) и 1 род отдела Зеленые водоросли [2. с. 32] (Desmococcus) в водном пространстве Черной реки; 9 родов отдела Диатомовые водоросли (Tabellaria, Meridion, Fragillaria, Diatoma, Gomphonema, Melosira, Eunotia, Gyrosigma, Actinastrum), 2 рода отдела Зеленые водоросли (Desmococcus, Ulothrix) и 2 рода отдела Синезеленые водоросли (Oscillatoria, Lyngbya) обнаружены в водном пространстве реки Сеха. В летний период в водах реки Черной найдены 7 родов отдела Диатомовые водоросли (Melosira, Amphora, Pinnularia, Gomphonema, Tabellaria, Synedra, Nitzschia), 1 род отдела Эвгленовые водоросли [5. с. 171] (Euglena), 3 рода отдела Синезеленые водоросли [4. с. 459] (Lyngbya, Anabena, Spirulina) и 2 рода отдела Зеленые водоросли (Mougeotia, Spirogyra). В водах реки Сехи в летний период обнаружены 9 родов отдела Диатомовые водоросли (Navicula, Melosira, Fragillaria, Nitzschia, Gomphonema, Tabellaria, Pinnularia, Synedra, Eunotia), 1 род отдела Зеленые водоросли (Cosmarium) и 1 род отдела Синезеленые водоросли (Oscillatoria).
Рис. 1. Представитель диатомовых водорослей — навикула (слева) и мелозира (справа)
Рис. 2. Представитель диатомовых водорослей — табеллярия (слева) и пиннулярия (справа)
В целом родовое разнообразие фитопланктона обеих рек шире в летний период (всего 24 рода), что обусловлено периодом более интенсивной вегетации организмов при бóльших показателях температурного режима по сравнению с весенним периодом (всего 21 род). При сравнении же родового разнообразия фитопланктона двух исследуемых рек за оба периода можно сделать вывод, что обе реки сходны по количеству имеющихся в них родов фитопланктонных водорослей: в реке Черной и реке Сехе обнаружено по 18 родов водорослей за оба периода. По количеству сохранившихся родов от весеннего периода к летнему более устойчивой является река Сеха. С весеннего периода до летнего в ней сохранилось 6 родов водорослей в противовес 3 сохранившимся родам реки Черной.
Количественный учет фитопланктона велся при помощи счетной камеры. Обычно для подсчета фитопланктона используют камеру Нажотта, но на данный момент времени этот прибор является дефицитным, так как область его применения относительно невелика. Также для подсчета клеток используют камеру Горяева, но ее применение для количественного учета фитопланктона затруднено в соответствии с мелкими единицами измерения на счетном поле. Поэтому для удобства подсчета клеток фитопланктона нами была сделана камера с площадью поля 2,5х2,5 см, содержащая 100 малых квадратов площадью 2,5х2,5 мм. Изготовленная камера позволяет вмещать в себя до 0,03 мл объема исследуемой жидкости. После нанесения на поле камеры жидкости, она накрывается покровным стеклом. Затем ведется последовательный подсчет клеток видов фитопланктона, размещенных на малых квадратах счетного поля камеры. Подсчет ведется при помощи микроскопа при общем увеличении 160 х.
Было подсчитано общее количество клеток фитопланктона в поле счетной камеры с каждой из исследуемых рек, затем количество клеток фитопланктона на 1 литр воды водоема было вычислено по формуле:
N = K • n • (A/a) • v • (1000/V),
где: N — количество организмов в 1 л воды исследуемого водоема, К — коэффициент, показывающий во сколько раз объем счетной камеры меньше 1 см3, n — количество организмов, обнаруженных на просмотренных дорожках (квадратах, полосах) счетной камеры, А — количество дорожек (квадратов, полос) в счетной камере, а — количество дорожек (квадратов, полос), на которых производится подсчет водорослей, v — объем сгущенной пробы (см3), V — первоначальный объем отобранной пробы (см3).
В соответствии с указанной формулой [1. с. 123] было вычислено количество клеток фитопланктона на 1 л воды исследуемого водоема. Для реки Черной этот показатель на весенний период составил 402 клетки на 1 литр воды, на летний период — 456 клеток на 1 литр воды. Для реки Сехи показатель составил на весенний период 534 клетки на 1 литр воды, на летний период — 58252 клетки на 1 литр воды. На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что в летний период общее количество клеток организмов на обеих реках возрастает. Это связано с наиболее благоприятными температурным и световым режимами для вегетации организмов. При сравнении двух исследуемых рек между собой можно заметить, что по общему количеству клеток на литр воды река Сеха является наиболее обильной, что говорит о большем уровне ее эвтрофированности.
Также важной характеристикой при описании уровня загрязнения водоема является индекс видового разнообразия фитопланктона, вычисляемый по формуле Менгиника:
J = S / √n,
где: J — индекс видового разнообразия организмов, S — число видов, n — число особей.
В незагрязненных водоемах индекс имеет значение 12 и выше, а в загрязненных — 8 и ниже [1. с. 101].
По данной формуле [1. с. 100] этот показатель для реки Черной на весенний период составил 0,6, на летний период — 1,2. Для реки Сехи показатель составил на весенний период 0,7, на летний период — 0,5. Исходя из полученных данных, оба водоема являются сильно загрязненными. Однако низкие значения этого показателя объясняются по большому счету тем, что в пробах преобладали нитчатые жизненные формы видов, что увеличивало численность клеток, но не сказывалось на разнообразии видов.
Для характеристики сапробности используют следующую формулу:
S = ∑s • h / ∑h,
где: S — индекс сапробности, s — индикаторная значимость организма, h — количество особей вида.
Вычисление индекса сапробности производилось по видам GomphonemaconstrictumEhr. иTabellariafenestrataKutz. для реки Черной и TabellariafenestrataKutz. и MelosiravariansKutz. для реки Сехи. Индикаторная значимость организма определяется табличным значением [с. 138]. Согласно вычислениям индекс сапробности реки Черной равен 2, реки Сехи — 2,68 на весенний период и 2, 98 на летний период. В соответствии с табличными значениями [с. 93] река Черная является α-мезосапробным водоемом, река Сеха — β-мезосапробным водоемом. Стоит заметить, что индекс сапробности реки Сехи возрастает в небольших пределах от весеннего периода к летнему, что связано с активной жизнедеятельностью организмов в летнем периоде.
Научным руководителем проекта по фитопланктону малых рек заповедника «Кологривский лес» является Семенова Галина Анатольевна, кандидат биологических наук, доцент.
Литература:
1. Садчиков А. П. Методы изучения пресноводного фитопланктона. / А. П. Садчиков — М.: Университет и школа, 2003. — 157 с.
2. Храмцов А. К. Краткое руководство по определению родов пресноводных водорослей. / А. К. Храмцов — Минск, 2004. — 49 с.
3. Забелина М. М. Определитель пресноводных водорослей СССР. Диатомовые водоросли. / М. М. Забелина [и др.] — М.: Советская наука, 1951. — 619 с.
4. Голлербах М. М. Определитель пресноводных водорослей СССР. Синезеленые водоросли. / М. М. Голлербах [и др.] — М.: Советская наука, 1951. — 652 с.
5. Попова Т. Г. Определитель пресноводных водорослей СССР. Эвгленовые водоросли. / Т. Г. Попова — М.: Советская наука, 1951. — 283 с.
6. Фотографии из личного архива.
