State of zooplankton communities in lakes Bannoe (Solovetsky archipelago) and Kholmovskoe (Northern Dvina river basin)

Full Text

Усиливающееся влияние человека на водные экосистемы привело к значительному снижению биоразнообразия. Изучение экологических последствий этого влияния и оценка реакции разных организмов на загрязнение являются определяющими в экологии [1]. В условиях разнотипного антропогенного воздействия при мониторинге состояния пресноводных экосистем используют показатели зоопланктона [2–5]. По состоянию его сообществ можно оценить влияние процессов, происходящих на водосборе [6], степень различных форм загрязнения, включая антропогенную эвтрофикацию [7]. В этой связи значительный интерес представляет рассмотрение сообществ зоопланктона островного и материкового озер различного происхождения, но находящихся в условиях схожего антропогенного воздействия и имеющих хозяйственное значение для региона.

Цель работы – сравнительный анализ зоопланктонных сообществ озер, располагающихся на островной территории Соловецкого архипелага (оз. Банное) и на материковой части бассейна р. Северной Двины (оз. Холмовское) Архангельской области, находящихся в условиях сходной антропогенной нагрузки.

Озеро Банное расположено на территории пос. Соловецкий и относится к категории очень малых водоемов по средней глубине [8]. На его берегу в XVII–XVIII вв. располагались монастырское предприятие по переработке кож и банное хозяйство монастыря. С 80-х годов XX в. здесь функционирует Соловецкий филиал Архангельского опытного водорослевого комбината. Систематические исследования зоопланктона оз. Банное проводились в 60-х годах XX в. Карельским отделением ГосНИОРХ (СевНИОРХ) [11].

Озеро Холмовское (бассейн р. Северной Двины) находится в Приморском районе Архангельской области. По классификации С.П. Китаева [8] оно относится к категории средних водоемов. Озеро используется как источник питьевого водоснабжения и для хозяйственно-бытовых нужд. На режим водоема влияет находящееся на его акватории форелевое хозяйство. Как известно, дополнительное поступление биогенных элементов в водоем (главным образом органических соединений N, P, C) влечет за собой снижение прозрачности воды, ухудшение кислородного режима, увеличение биомассы и первичной продукции фитопланктона, а также других начальных звеньев трофической цепи; возникают новые ассоциации перифитона, отмечается ежегодное цветение сине-зеленых водорослей, что ведет к заиливанию дна, засорению подземных источников, питающих озеро, и, как итог, снижению водообмена [9, 10].

 

Таблица 1. Таксономический состав и экологическая характеристика зоопланктона в озерах

Таксон	Распространение, экотип, троф. группа, зона и индекс сапробности	Озеро
		Бан-ное	Холмовское
Тип Rotifera
Asplanchna priodonta Gosse, 1850	К, Пл, Хв-вс, β-о – 1.55	–	+
A. herricki Guerne, 1888	К, Пл, Хв-вс, о – 1.0	–	+
Kellicottia longispina (Kellicott, 1879)	П, Пл, В, о-β – 1.25	–	+
Euchlanis dilatata Ehrenberg, 1832	К, Пл, В, β-о – 1.5	–	+
Ploesoma hudsoni (Imhof, 1891)	Пл, Хв-вс, о – 1.0	+	+
Надотряд Cladocera
Chydorus sphaericus (O.F. Müller, 1785)	К, Пл, Ф, β-о – 1.75	–	+
Bosmina (Eubosmina) coregoni Baird, 1857	К, Пл, Ф, о – 0.95	–	+
B. (Bosmina) longirostris (O.F. Müller,1776)	К, Пл, Ф, о-β – 1.55	+	+
Ceriodaphnia dubia Richard, 1894	П, Ф, о-β – 1.5	+	–
C. pulchella G.O. Sars, 1862	Ф, о-β – 1.4	+	–
C. quadrangula (O.F. Müller, 1785)	К, Ф, о – 1.15	+	–
Daphnia (Daphnia) cucullata G.O. Sars, 1862	П, Пл, Ф, β-о – 1.75	+	+
D. (D.) cristata G.O. Sars, 1862	П, Пл, Ф	–	+
D. (D.) longispina (O.F. Müller, 1776)	К, Пл, Ф, β – 2.0	+	+
Sida crystallina (O.F. Müller, 1776)	П, Пл, Ф, о-β – 1.3	+	–
Таксон	Распространение, экотип, троф. группа, зона и индекс сапробности	Озеро
		Бан-ное	Холмовское
Diaphanosoma brachyurum (Lievin, 1848)	Пл, о – 1.4	–	+
Подкласс Copepoda
Acanthocyclops vernalis (Fischer, 1853)	П, М, Хв, β-о – 1.85	–	+
Acanthocyclops sp.		–	+
Cyclops scutifer Sars G.O., 1863	П, Пл, Хв	–	+
C. strenuus Fischer, 1851	П, М, Хв, β-α – 2.25	–	+
Cyclops sp.		–	+
Diacyclops bicuspidatus (Claus, 1857)	К, М, Хв, о – 1.15	–	+
Eucyclops macrurus (Sars G.O., 1863)	К, М, С, о-β – 1.4	–	+
Megacyclops viridis (Jurine, 1820)	К, П, Хв, β-о – 1.65	–	+
Mesocyclops leuckarti (Claus, 1857)	К, М, Хв, о-β – 1.25	+	+
Paracyclops fimbriatus (Fischer, 1853)	П, М, о – 1.25	–	+
Thermocyclops oithonoides (Sars G.O., 1863)	К, Пл, Хв, о-β – 1.3	–	+
Eudiaptomus gracilis (Sars G.O., 1863)	П, Пл, Ф, о-β – 1.25	+	+
Heterocope appendiculata Sars G.O., 1863	П, Пл, Ф	+	+

Примечание. Распространение: К – космополит, П – палеаркт, Г – голаркт; экотип: Пл – планктонный, М – мейобентосный; трофическая группа: С – собиратели, Ф – фильтраторы, Хв – хвататели, Хв-вс – хвататели-всасыватели, В – вертикаторы [6, 14–17].

 

Таблица 2. Показатели структуры и разнообразия зоопланктона в двух озерах (приведены минимальные и максимальные значения показателей, а также ошибка средней арифметической)

Показатели	Озеро
	Банное	Холмовское
Соотношение видов Rotifera: Cladocera: Copepoda	1:7:3	5:7:13
Численность (N), экз/м3	23755 ± 2685 (21070–26440)	43165 ± 11548 (15680–162940)
Биомасса (B), мг/м3	354.39 ± 35.74 (318.65–390.14)	1128.92 ± 256.18 (342.31–3361.71)
Индекс Шеннона (HN), бит/экз	1.31 ± 0.15	2.85 ± 0.15
Индекс Шеннона (HB), бит/мг	1.30 ± 0.19	2.23 ± 0.21
Индекс сапробности	1.63 ± 0.01 (1.62–1.64)	1.44 ± 0.02 (1.25–1.57)

 

Исследования проводили в июне – июле 2022 г. на одном разрезе в оз. Банное и четырех разрезах в оз. Холмовское. Всего отобрано и проанализировано 14 зоопланктонных проб. Их отбирали с поверхностного горизонта путем процеживания 100 л воды через планктонную сеть с размером ячеи 0.072 мм, последующей их фиксацией 4%-ным раствором формальдегида в соответствии с руководством [12]. Численность зоопланктона пересчитывали на 1 м³; биомассу вычисляли с использованием размерно-весовых зависимостей [13]; видовую принадлежность беспозвоночных устанавливали при помощи определителей [14–16]. Сообщества зоопланктона характеризовали по видовому и таксономическому составу, числу видов, численности (N) и биомассе (B). Доминантные виды выделяли по относительной численности при нижнем уровне доминирования не менее 10%. Рассчитывали индексы видового сходства Чекановского – Съеренсена, видового разнообразия Шеннона по численности и биомассе (H_N, H_B)_, сапробности по методу Пантле-Букка в модификации Сладечека [12, 17, 18]. Экологические группы организмов по способу передвижения и захвата пищи определяли по [6].

Список коловраток и низших ракообразных в озерах насчитывает 29 видов из 20 родов и 10 семейств. Наибольшее число видов отмечено в подклассе Copepoda (см. табл. 1).

Основной фон зоопланктона оз. Банное по качественному составу кладоцерный. Зоопланк­тон озера в летний период был бедный по видовому составу – идентифицировано 11 видов, из них 5 относились к семейству Daphniidae надотряда Cladocera. В зоопланктоне оз. Холмовское преобладали Copepoda – в нем было 25 видов, из которых 11 относились к семейству Cyclopidae. При оценке сходства по качественным признакам состава зоопланктона двух озер значение индекса Чекановского – Серенсена составляло 0.28, т. е. сходство двух исследованных водоемов было низким.

В обоих озерах преобладали планктонные формы (58.6%). Наибольшее число видов (44.8%) являлись космополитами. Индикаторные виды составили 82.8% от общего числа и были показателями олигосапробной и переходных о-β-, β-о-мезосапробных зон. При делении гидробионтов на основании объединенных трофических и топических классификаций [6] выяснилось, что в зоопланктоне озер преобладают организмы, которые добывают пищу в толще воды. По способу питания и перемещению в пространстве доминировали плавающие фильтраторы, представленные преимущественно видами Ceriodaphnia dubia, Bosmina longirostris в оз. Банное и Eudiaptomus gracilis, Daphnia cristata в оз. Холмовское. Во всех пробах из оз. Банное преобладали ветвистоусые ракообразные, в оз. Холмовское представленность ветвистоусых и веслоногих ракообразных была близкой.

В период исследований зоопланктон оз. Банное характеризовался слабым развитием: его средняя численность составляла 24 тыс. экз/м³, биомасса – 354 мг/м³ (см. табл. 2). Индексы видового разнообразия, рассчитанные по численности и биомассе, были низкими, что указывает на нестабильные условия [6, 19]. В оз. Холмовское численность и биомасса были больше в 2–3 раза, чем в оз. Банное (см. табл. 2). Значительными были и амплитуды колебаний этих параметров: численность изменялась в пределах от 16 до 163 тыс. экз/м³, биомасса – от 342 до 3362 мг/м³. Относительно высокие значения индекса видового разнообразия в оз. Холмовское характеризуют сообщества как сложно организованные [19].

Сапробиологический анализ по индикаторным видам показал, что в оз. Банное β-мезосапробный уровень отмечался на всех станциях отбора проб. Индекс сапробности в оз. Холмовское изменялся от 1.25 до 1.57, что соответствует I–II классам качества вод или олиго-β-мезосапробному уровню (см. табл. 2). В целом воды оз. Банное характеризовались как слабо загрязненные, в оз. Холмовское – как условно чистые. На наш взгляд, имеется достаточно хорошо выраженная связь между морфометрическими особенностями водоемов и процессами самоочищения внутри них.

Таким образом, установлены различия в зоопланктонных сообществах озер, располагающихся на островной территории Соловецкого архипелага и материковой части бассейна р. Северной Двины, находящихся в условиях достаточно сильной антропогенной нагрузки. Зоопланктон оз. Банное был представлен относительно малым числом видов (11) и характеризовался слабым количественным развитием. Основной фон зоопланктона как по качественному, так и количественному составу – кладоцерный, с преобладанием в трофической структуре первичных фильтраторов, добывающих пищу в толще воды. Зоопланктон оз. Холмовское характеризовался относительно большим числом видов и довольно высокими значениями индекса Шеннона.

Ракообразные в планктоне озер занимали доминирующее положение над коловратками; в общей биомассе зоопланктона оз. Банное последние составляли менее 0.10%, в оз. Холмовское – 10.54%. Преобладание в зоопланктоне озер ветвистоусых ракообразных обусловливает его высокую кормовую ценность.

Продуктивность зоопланктона в оз. Холмовское оказалась значительно выше, чем в оз. Банное. Согласно рыбохозяйственной классификации [20], уровень развития зоопланктона в оз. Банное позволяет отнести его к малокормным водным объектам, оз. Холмовское – к категории среднекормных водоемов для молоди рыб независимо от их дальнейшей трофической спецификации. Воды оз. Банное в период проведения исследования соответствовали β-мезосапробному уровню, оз. Холмовское – олигосапробному уровню.

Финансирование работы

Исследование в оз. Холмовское финансировалось за счет средств бюджета Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лаверова Уральского отделения Российской академии наук (“Изучение изменений в экосистеме р. Северная Двина и в водоемах особо охраняемых природных территорий (ООПТ) Европейского Северо-Востока России в условиях климатических сукцессий и воздействия антропогенных факторов”, гос. № 122011800593-4), а в оз. Банное – при финансовой поддержке гранта РНФ “Оценка современного состояния пресноводных экосистем Соловецкого архипелага (фундаментальный и прикладной аспекты)” № 22-14-20045.

Соблюдение этических стандартов

В данной работе отсутствуют исследования человека или животных.

Конфликт интересов

Авторы работы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

About the authors

A. P. Novoselov

Federal Center for Integrated Arctic Research, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: alexander.novoselov@rambler.ru
Russian Federation, Arkhangelsk, 163020

E. N. Imant

Federal Center for Integrated Arctic Research, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: alexander.novoselov@rambler.ru
Russian Federation, Arkhangelsk, 163020

G. A. Dvoryankin

Federal Center for Integrated Arctic Research, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: alexander.novoselov@rambler.ru
Russian Federation, Arkhangelsk, 163020

N. Yu. Matveev

Federal Center for Integrated Arctic Research, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: alexander.novoselov@rambler.ru
Russian Federation, Arkhangelsk, 163020

References

Supplementary files