Библиографическое описание:

Ахмадуллова А. Э. Альгологические исследования микроводорослей в рекреационных озерах // Молодой ученый. — 2011. — №4. Т.1. — С. 119-122.

Структура водных экосистем имеет многокомпонентный характер, в которых как самоорганизующемся единстве, индивидуальные характеристики подсистем согласованы между собой. Вследствие изменения одного из звеньев экосистемы изменяется структура и функции других компонентов или даже происходят изменения системы в целом [11]. Антропогенное воздействие различного рода, приводящее к эвтрофированию и загрязнению водоемов, изменяет основные характеристики всех компонентов водной экосистемы [1, 5,].

Одним из важнейших компонентов, являющимся продуцентом основной доли содержания растворенного кислорода в водной толще, является фитопланктон - микроскопические водные организмы, обитающие в толще воды.

Органическое вещество клеток водорослей наряду с их выделениями - исходный источник питания (первое звено в пищевой цепи) населяющих водоем гетеротрофных организмов. Кроме того, выделяемый при фотосинтезе в воду кислород оказывает большое влияние на многие физико-химические свойства природных вод, определяя условия жизнедеятельности всех организмов, населяющих водоем [15].

Фитопланктон пресных водоемов принимает активное участие в самоочищении озер и рек, в которые постоянно поступают все новые органические вещества: разлагающиеся трупы животных, остатки водорослей, сточные воды и т.д. В присутствии растворенного в воде кислорода эти органические вещества разлагаются микроорганизмами до минеральных соединений, которые используются водорослями в процессе роста и фотосинтеза. В свою очередь, процесс фотосинтеза вновь обогащает окружающую среду кислородом. Положительная функция водорослей зависит в процессе самоочищения водоемов от их концентрации и осуществления активной жизнедеятельности. При размножении одного вида до высоких концентраций и снижения функциональной активности положительная их роль как первичного продуцирующего звена сменяется отрицательной, и из фактора самоочищения превращается в фактор самозагрязнения. Это упрощает экосистему и делает ее менее устойчивой к воздействию экстремальных факторов; продуцируются вещества, тормозящие рост других водорослей [2].

Известно [14], видовое разнообразие альгофлоры озер, ее количественные характеристики во многом определяются размерами озер, морфометрией, степенью зарастания, разнообразием экологических условий и в большой степени уровнем трофности. Из экологических факторов, к примеру, соленость и минеральный состав воды являются важнейшими лимитирующими факторами, влияющими на состав и распределение водорослей. В зависимости от солеустойчивости водорослей выделяют олигогалинные, мезогалинные, полигалинные, эвгалинные, ультрагалинные и пресноводные виды. Видовое богатство водорослей в водоемах тесно связано с соленостью воды. Так, сине-зеленые водоросли - в подавляющем большинстве пресноводные организмы, однако среди них есть виды, способные развиваться в ультрагалинных водоемах. Среди типично морских обитателей - золотистых водорослей порядка Coccolithophoridales - встречаются виды, распространенные и в континентальных водоемах с крайне низкой минерализацией. Диатомовые водоросли в равной степени распространены и в морских, и в континентальных водоемах, встречаются в условиях с различной соленостью [6]. Отдельные виды диатомовых нередко развиваются только при определенной солености и столь чувствительны к ее изменениям, что могут быть использованы как индикаторные организмы. Среди диатомовых водорослей по отношению к солености воды имеются роды исключительно морские, а также несколько родов, чрезвычайно распространенных в морях, но имеющих один-два вида, встречающихся в пресных или солоноватоводных континентальных водах - Chaetoceros Ehr., Cosciсodiscus Ehr., Rhizosolenia Ehr., Thalassiosira Cl. Для биологического анализа водоемов на влияние солености необходимо использовать присутствующие в ассоциациях другие виды водорослей, особенно сине-зеленые, флагелляты и перидиниевые [10].

Наиболее характерными водорослями минерализованных водоемов являются представители отдела сине-зеленых. К числу их относятся Spirulina fusiformis, виды рода Anabaenopsis, Microcoleus chthonoplastes, Aphanocapsa pulchra. Из зеленых водорослей характерен Lochmiopsis sibirica, который является обрастателем погруженных частей воздушно-водной растительности. Широкое распространение, преимущественно в горько-соленых водоемах, имеет Cladophora lacustris. В некоторых озерах она развивается в колоссальных количествах; при выбрасывании на берег кладофора образует здесь род войлока, занимающего большие пространства [4]. В водоемах со сравнительно большим содержанием в воде хлоридов и сульфатов к обычным пресноводным видам присоединяются виды-индикаторы солености: Chaetoceros mulleri, Bacillaria paradoxa, виды рода Pleurosigma, а также ряд водорослей, свойственных солоноватоводным участкам морских и крупных континентальных водоемов [4, 10, 12].

Распределение пресноводного планктона водоемов умеренной зоны зависит от температуры воды, освещенности, содержания в воде кислорода, углекислого газа и ряда других веществ.

В холодных водоемах преобладают диатомовые, а в хорошо прогреваемых - зеленые и сине-зеленые, реже диатомовые. Зимой наблюдается минимум фитопланктона, весной начинается массовое размножение диатомовых, затем на смену им приходят зеленые. В начале лета в массе появляются сине-зеленые, отмирающие осенью, и в это время обычно наблюдается вторая вспышка в размножении диатомовых, которые зимуют в вегетативной стадии на дне и весной всплывают, обусловливая «цветение» водоема. На первом месте, по времени появления и массовости стоят сохраняющиеся лучше других Aulocosira, Fragilaria и Sinedra, на последнем зимующие хуже других Asterionella. Зеленые и сине-зеленые водоросли зимуют в виде цист и спор, для превращения которых в вегетативные формы требуется некоторое время. Поэтому они развиваются в планктоне позже диатомовых. Важным моментом, определяющим периодичность массового появления водорослей является присутствие в воде различных биогенных веществ. Например, диатомовые весьма требовательны к железу, недостаток которого часто ограничивает их численность. Весной железа в воде озер относительно много, летом оно исчезает, а к осени снова появляется, в соответствии, с чем изменяется численность диатомовых. Массовое развитие зеленых водорослей наблюдается летом, когда железа становится мало, а солей азота в результате распада отмирающих организмов много. Еще позже появляются сине-зеленые, менее требовательные к солям азота по сравнению с зелеными водорослями. Это обусловлено, с одной стороны, зимовкой в стадии спор, а с другой - большой чувствительностью к токсичному для них марганцу, который концентрируется в грунте и во время весенней циркуляции в заметных количествах переходит в толщу воды [9].

В отношении изменения фитопланктона под действием антропогенных факторов наиболее изученным является процесс антропогенного эвтрофирования и изменение состава и количественных характеристик водорослей при изменении трофического статуса водоема [4,10,12,13].

Под антропогенным эвтрофированием понимается увеличение поступления в воду питательных для растений веществ в результате деятельности человека в водосборных бассейнах и вызванное этим повышение продуктивности водорослей и высших водных растений [7]. Избыточное поступление биогенных веществ, способствует смене доминирующих водорослей.

Одним из важнейших отрицательных проявлений антропогенного эвтрофирования, в водоемах, особенно в озерах и водохранилищах, является «цветение» водоемов. Под "цветением" воды понимают интенсивное развитие водорослей в толще воды, в результате чего вода приобретает различную окраску. В зависимости от окраски организмов она может быть от сине-зеленого, ярко-зеленого, серого до желто-зеленого, каштанового или ярко-красного, кирпично-красного и красно-бурого и коричневого цвета [3].

В пресных водоемах летом "цветение" воды чаще всего вызывается сине-зелеными и динофитовыми водорослями, весной и осенью - диатомовыми. Реже "цветение" воды обуславливают зеленые или желто-зеленые водоросли. В период "цветения" пресноводных водоемов биомасса водорослей достигает 1,5-2,0 кг/м , а в местах их скоплений - 5-7 кг/м3. В штилевую погоду водоросли собираются в поверхностных слоях воды в пятнах "цветения", где их биомасса достигает 40-50 кг/м3 (в пересчете на сухое вещество, представленное сестоном).

Исследования комплексов фитопланктона озер разного уровня трофии позволили выделить три основных комплекса: а) олиготрофный - в летнем планктоне обитают единичные мелкие жгутиковые, зеленые, сине-зеленые, представитель золотистых - Dinobryon divergens; б) мезотрофный - в фитопланктоне присутствуют водоросли родов Dinobryon, Ceratium, Anabaena, Microcystis, Eudorina elegans, Microctinum pusillum, Scenedesmus arcuatus, среднее значение биомассы составляет 2 г/м3; в) эвтрофный комплекс - содержит в себе крупные формы диатомовых, сине-зеленых, значительная доля приходится на жгутиковых (Volvox, Uroglenopsis), среднее значение биомассы составляет 7 г/м3 [1]. Гиперэвтрофным комплекс может считаться уже в том случае, если биомасса фитопланктона составляет 10 г/м3, но обычно, значения находятся в пределах от 4 до 53 г/м3, в основном, за счет сине-зеленых [1].

Из вышеизложенного очевидно, что следствием обогащения водоема питательными веществами является резкий переход к господству в составе фитопланктона синезеленых водорослей, которые при ограниченном видовом разнообразии достигают массового развития (интенсивного цветения воды).

Синезеленых обычно сменяют диатомовые, преобладание которых характерно для олиготрофных и мезотрофных водоемов. Этот период обычно составляет одну из наиболее характерных особенностей антропогенного эвтрофирования.

Вследствие антропогенного эвтрофирования получило широкое распространение и массовое развитие диатомовых водорослей, особенно вида Stephanodiscus hantzschii, которое сопровождается увеличением показателей содержания органических веществ уже не за счет сточных вод, а вследствие вторичного (биологического) загрязнения. Возрастает содержание взвешенных веществ, прозрачность воды падает до 0 - 5 см (по шрифту Снеллера). Массовая вегетация этого вида связана с повышенным содержанием азота (до 3 мг/л). Отмирание и разложение диатомовых водорослей в целом сопровождается ухудшением бактериологических показателей.

"Цветение" возникает в результате антропогенного воздействия на экосистему, как ответная приспособительная реакция последней и по-видимому, как новый этап ее существования в изменившихся условиях среды. Сложные многообразные, более устойчивые сообщества, упрощаются, обедняются за счет сокращения видового разнообразия [3].

Считают, что умеренная вегетация сине-зеленых водорослей, до 250 г/м3 (и сырой массе) не сказывается отрицательно на экосистеме водоема и даже, напротив, влияет на нее положительно. При значительном увеличении биомассы водорослей (до 500 г/м3 и выше) начинает проявляться биологическое загрязнение, вследствие чего значительно ухудшается качество воды. В частности, изменяется ее цветность, рН, вязкость, снижается прозрачность, меняется спектральный состав проникающей в водную толщу солнечной радиации в результате рассеивания и поглощения водорослями световых лучей. В воде при «цветении» воды в период «белых» ночей (Якутия - полюс холода) летом при t 0С 26-28 0С появляются токсические соединения (продукты жизнедеятельности водорослей и сопутствующих им бактерий) и большое количество органических веществ, служащих питательной средой для бактерий, в том числе и патогенных. Вода приобретает неприятный запах численность сине-зеленых водорослей доходит до 1,5 млрд. кл/л. Возникает дефицит растворенного кислорода, который расходуется на дыхание водорослей и разложение отмершей органической массы. Недостаток кислорода в условиях длинной зимы (9 мес.) при толщине льда в 1,5 м приводит к вессенне-летним заморам рыб и других гидробионтов, а также тормозит процессы самоочищения и мине­рализации органического вещества [3]. Все это способствует накоплению в воде все большего количества различных вредных веществ, многие из которых небезопасны для человека (токсины, канцерогенные соединения, аллергены). При брожении и разложении водорослей в воде накапливается ацетон, масляная и уксусная кислоты, бутиловый спирт, фенолы, амины типа трупных ядов и др.

Увеличение содержания в среде аммонийного азота, происходящее вследствие загрязнения воды мочевиной, приводит к существенным изменениям в структуре сообществ планктонных водорослей, в частности к изменениям их видового состава, интенсивности развития и комплекса доминирующих видов. С увеличением содержания ионов NH4+ в среде численность сине-зеленых водорослей уменьшается, тогда как зеленых, и в первую очередь вольвоксовых, повышается. Отмечена также тенденция к уменьшению численности и биомассы диатомовых водорослей [8].

Формирование гидрохимического режима вод меняется в осенний, зимний, весенне-паводковый периоды. В осенний и весенне-паводковый периоды увеличивается поступление в озера биогенных веществ: как следствие этого происходит увеличение количественных характеристик фитопланктона. Состав воды исследуемых озер в зимний период времени близок к норме, так как внос биогенных веществ исключен, за исключением озера Малое Голубое-1, в связи его использования круглый год.

Динамика численности и биомассы фитопланктона озер и рек испытывающих меньшее антропогенное воздействие и умеренное антропогенное эвтрофирование, в целом характерна для озер умеренной зоны, прослеживаются подъемы показателей численности и биомассы в весенне-осенние периоды. По мере эвтрофирования озер в планктоне увеличивается количество видов, а также доля в общей численности и биомассе хлорококковых, сине-зеленых и эвгленовых водорослей.

Общими для всех озер видами являются Microcystis aeruginosa, Gloeocapsa, Oscillaloria limnetica, Anabaena flos-aquae, Anabaena sp., Aphanizomenon flos-aquae, Trachelomonas hispida, T. lacustris, Dinobryon diverges, Stephanodiscus hantzschii, Synedra ulna, Navicula exigua, Navicula sp., Tetraedron minimum, T. Triangulare, Cosmarium. Это говорит о неоднородном составе планктонной флоры разнотипных водоемов урбанизированных территорий, различных по происхождению.

Таким образом, общее число таксонов в видовом составе альгофлоры в исследованиях варьирует и может достигать в водоемах от десятков до сотен видов.


Литература:

  1. Антропогенное воздействие на малые озера. – Л.: Гидрометеоиздат, 1980. – 172 с.

  2. Брагинский Л.П. Пресноводный планктон в токсической среде. /Л.П. Брагинский, И.М. Величко, Э.П. Щербань – Киев: Наукова думка, 1987. – 180 с.

  3. Васильева И.И. рекомендации по борьбе с «цветением» водоемов. / И.И. Васильева, П.А. Ремигайло – Якутск, 1988. – 10 с.

  4. Воронихин Н.Н. Растительный мир континентальных водоемов. – М.: Наука, 1953. – 411 с.

  5. Восстановление экосистем малых озер / Отв. Ред.: В.Г. Драбкова, М.Я. Прыткова, О.Ф. Якушко. – СПб.: Нева, 1994. – 143 с.

  6. Генкал С.И. Центрические диатомовые водоросли селенгинского мелководья оз. Байкал. / С.И. Генкал, Г.И. Поповская // Биология внутренних вод. № 2 – 203. – С. 55-62.

  7. Каменский В.С. Методы замедления и устранения процесса эвтрофирования // Водные ресурсы. – 1979. - № 4. – С. 51-63.

  8. Клоченко П.Д. Изменение структуры фитопланктона под воздействием мочевины / П.Д. Клоченко, А.И. Сакевич, О.М. Усенко, Т.Ф. Шевченко // Гидробиологический журнал – 2000. – Т. 34, № 6. – С. 62-74.

  9. Константинов А.С. Общая гидробиология. – М.: Наука, 1986. – 47 с.

  10. Прошкина-Лавренко А.И. Диатомовые водоросли показатели солености // Диатомовый сборник. – Вып.1. – Л., 1953. – С. 186-205.

  11. Реймерс Н.Ф. Экология. – М.: «Россия Молодая», 1994. – 367с.

  12. Русакова О.М. Краткая характеристика качественного состава фитопланктона Аральского моря весной и осенью 1992 года. – СПБ.: Нева, 1992. – Т. 262. – С. 195-207.

  13. Трифонова И.С. Экология и сукцессия озерного фитопланктона. – Л.: Наука, 1990. – 184 с.

  14. Фардеева М.Б., Мавлюдова Л.У. Систематика водорослей, грибов и лишайников: учебно-методическое пособие для студентов биол. специальностей пед. вузов. Казань: ТГГПУ, 2002. – 102 с.

  15. Федоров В.Д. О методах изучения фитопланктона и его активности. – М.: МГУ, 1979. - 166 с.

Основные термины: диатомовых водорослей, сине-зеленых водорослей, численность сине-зеленых водорослей, антропогенного эвтрофирования, биогенных веществ, водоемов биомасса водорослей, фитопланктона синезеленых водорослей, биомассы диатомовых водорослей, развитие диатомовых водорослей, вегетация сине-зеленых водорослей, вещество клеток водорослей, зеленых водорослей характерен, Положительная функция водорослей, фитопланктона озер, Видовое богатство водорослей, остатки водорослей, количественных характеристик водорослей, солеустойчивости водорослей, увеличении биомассы водорослей, золотистых водорослей порядка

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle