Cмена доминирующих видов фитопланктонного сообщества в крупных водохранилищах относительно медленный процесс, отражающий степень эвтрофикации водоема. Настоящая работа описывает необычно быстрое развитие нового фитопланктонного комплекса Шершневского питьевого водохранилища (ШПВ), когда за один гидрологический год от единичных наблюдений синезеленой водоросли Planktothrix agardhii (Gom.) Anagn. etKom.(Oscillatoria agardhii Gom.)осенью 2014 года, летоследующего 2015 годазакончилось ее преобладаниемнад видом, доминировавшим в структуре фитопланктонного сообщества ШПВ на протяжении прошлого тридцатилетия Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs, и вытеснением из доминирующего комплексаMicrocystisaeruginosaKütz. emendElenk. Краткий анализ архивных записей и детальных гидробиологических наблюдений последних лет, проводимых первыми авторами на водозаборе очистных сооружений водопровода г. Челябинска, позволил выделить основные этапы и особенности этой сукцессии, представленные в Таблице 1.
Таблица 1
Основные стадии развития фитопланктонного сообщества ШПВ (изменения в структуре и динамике развития синезеленых)
|
Стадия ШПВ |
Вре-менной период |
Особенности вегетации доминирующих видов в глубинной части водохранилища, водозабор ОСВ |
||
|
Aphanizomenonflos-aquae |
Microcystisaeruginosa |
Planktothrix agardhii |
||
|
Заполнение ШПВ — мезотрофная [5] |
1970-1984 |
Отдельные вспышки, периодическое цветение. |
Отдельные вспышки, периодическое цветение. |
- |
|
Устойчивая мезотрофная [6] |
1984-1999 |
Массовое развитие. |
Массовое развитие. |
Первое обнаружение. |
|
Встречен в 256 пробах из 454, максимум 984 555 кл/мл, 19 июля 1988 |
Встречен в 107 пробах из 454, максимум 96 070 кл/мл, 7 сентября 1998 |
Встречен в 11 пробах из 454, максимум 10 445 кл/мл, 16 сентября 1996 |
||
|
Мезотрофно-эвтрофная [6] |
2000 –2013 |
Сезонные вспышки численности доминанта. |
Сезонные вспышки численности субдоминанта. |
Единичные пробы в течение весны и лета. Активная вегетация в августе-сентябре. |
|
Встречен в 670 пробах из 990, максимум 1 564 843 кл/мл, 12 июля 2010. |
Встречен в 662 пробах из 990, максимум 163 332 кл/мл, 2 августа 2004. |
Встречен в 107 пробах из 990, максимум 38 107 кл/мл, 17 сентября 2007. |
||
|
Сезонная динамика доминантов фито-планктонного сообщества, 2014-2015 |
2014 |
Активная вегетация со2 июня 2014 по 31 октября 2014. |
Вегетация в течение всего года. |
Активная вегетация с19 июня 2014 по 9 октября 2014. |
|
Встречен в 154 пробах из 243, максимум 665 600 кл/мл, 7 августа 2014. |
Встречен в 216 пробах из 243, максимум 23 200 кл/мл, 12 августа 2014. |
Встречен в 44 пробах из 243, максимум 24 000 кл/мл, 24 июля 2014. |
||
|
Январь-март, 2015 |
Отдельные экземпляры вместе с другими видами. |
Вегетирует в подледный период. |
Отдельные экземпляры вместе с другими видами. |
|
|
Встречен в 11 из 45 зимних проб, максимум 13 кл/мл, 5 марта 2015. |
Встречен в 44 из 45 зимних проб, максимум 128 кл/мл, 24 февраля 2015. |
Встречен в 4 из 45 зимних проб, максимум 20 кл/мл, 16 февраля 2015. |
||
|
Апрель-июнь, 2015 |
Начало активной вегетации в конце мая. |
Изменения вегетации незначительны.
|
Увеличение частоты встречаемости и численности. |
|
|
Встречен в 39 из 57 проб, максимум 80 000 кл/мл, 30 июня 2015. |
Встречен в 49 пробах из 57, максимум 840 кл/мл, 30 июня 2015. |
Встречен в 27 пробах из 57, максимум 254 кл/мл, 7 мая 2015. |
||
|
Июль-октябрь, 2015 |
Увеличение численности, пик цветения в июле.
|
Уменьшение частоты встречаемости и численности, пик цветения не выражен |
Резкое увеличение численности, пик цветения в августе |
|
|
Встречен в 93 из 94 проб, максимум 278 800 кл/мл, 18 июля 2015 года |
Встречен в 38 из 94 проб, максимум 7 500 кл/мл, 10 июля 2015 года |
Встречен в 68 из 94 проб, максимум 111 200 кл/мл, 21 августа 2015 года |
||
Как видим, от начала массового развития A. flos-aquae, M. aeruginosa и первого появления P. agardhii в 80-90-х годах и до последних лет отношение максимальных численностей этих водорослей изменилось от 100:10:1 до 100:10:4 при общем росте концентраций сине-зеленых в ~1,5 раза, т. е. оставалось приблизительно стабильным при сохранении относительно низкой повторяемости P. agardhii.
Описанная ситуация сохранялась вплоть до летне-осенней сукцессии 2015, когда P. agardhiiвпервые перешагнул рубеж 100 000 клеток на миллилитр и соотношение составило 100:3:40. Особый интерес представляет вопрос о характере подобной сукцессии: является ли она продуктом «случайного» сочетания средообразующих факторов, либо это относительно устойчивый этап эволюции экосистемы ШПВ. Проведенный обзор литературы, показывает, что «осцилляториевая болезнь», поразившая многие водоемы умеренной зоны Европы к началу текущей декады, недавно появилась в России [1, 4]. Несмотря на известное преимущество водорослей осцилляториевого типа: при насыщенности водоема органическими веществами они способны к гетеротрофному питанию и вегетации в условиях низких температур и освещенности (см. Таблицу 2), вопрос о причинах популяционного взрыва планктотрихетовых в ШПВ и причин вытеснения ими цианобактерий других порядков остается открытым.
Таблица 2
Доминирующие виды фитопланктона, вызвавшие цветение ШПВ в 2010-2015 годах
|
Вид |
Экологические особенности |
Даты цветения в ШПВ (в периоде численности, как правило, больше 10 000 кл/мл) |
|
Aphanizomenonflos-aquae |
Температура начала развития не менее 20°С, оптимум 23-27°С [2], рост до степеней цветения ограничивает азот, лучше усваивает аммонийную форму [3] |
18.06.2010-09.09.2010 20.06.2011-26.09.2011 13.06.12-21.09.2012 25.06.13 -25.09.2013 09.06.2014-03.10.2014 22.06.2015-23.09.2015 |
|
Microcystisaeruginosa |
Эвритермный вид, температура начала развития 0°С, оптимум 17-26°С, при дефиците фосфора использует серу, предпочитает аммонийную форму азота [2] |
08.07.2010-14.09.2010 20.06.2011-26.09.2011 25.06.2012-11.09.2012 02.07.2013-04.10.2013 29.05.2014-12.09.21014 2015-не выражено |
|
Planktothrix agardhii |
Согласно последним данным [1], вид устойчив к низким температурам, способен вегетировать подо льдом, имеет конкурентное преимущество в условиях слабой освещенности, водоросли способны потреблять растворенные органические вещества. В обзоре Кравчук [2] отмечено, что вид предпочитает нитратную форму азота. |
2010-2013 -не выражено Отдельные пики численности немногим больше 10 000 кл/мл в конце июня-сентябре 2014 04.08.2015-15.09.2015 |
Ответ на эти вопросы представляется особенно важным применительно к водохранилищам России, где многолетние исследования этой проблемы единичны.
Заключая сообщение, с уверенностью можно сказать, что зарегистрированный случай уникален. Впервые, на основе детальных по времени гидробиологических наблюдений на водозаборе крупного водохранилища Урала, описаны необычно быстрые изменения в сукцессии массовых видов фитопланктонного сообщества, которые закончились доминированием планктотрихетовых и вытеснением синезеленых других порядков.
Литература:
- Биологические и химические эффекты антропогенного эвтрофирования Ижевского водохранилища: Монография / Под ред. Б.Г. Котегова. ― Ижевск: Удмуртский университет, 2013. ― 177 с
- Кравчук Е.С. Эколого-физиологические аспекты "цветения" воды сине-зелеными водорослями в двух разнотипных водохранилищах (район Красноярска) : автореф. дис. … канд. биол. наук / Е.С. Кравчук. — Борок, 2004. — 22 с.
- Помилуйко В.П. Особенности азотного и фосфорного питания Aphanizomenonflos-aquae в естественных условиях / В.П. Помилуйко // Гидробиологический журнал. — Т4. — № 4. — 1968. — С. 18-22
- Сиделев С.И. Сукцессия фитопланктона высокоэвтрофного озера Неро: автореф. дис. … канд. биол. наук / С. И. Сиделев. — Борок, 2010. — 27 с.
- Танаева Г.В. Состояние фитопланктона р. Миасс и ее водохранилищ / Г.В. Танаева // Биологические ресурсы водоемов Урала, их охрана и рациональное использование: 2 регион. совещ. гидробиологов Урала: Тез. докл. Пермь. — 1983. — Ч. 1. — С. 39 — 41.
- Ходоровская, Н.И. Оценка экологического состояния Шершневского водохранилища в современных условиях / Н. И. Ходоровская, Л. В. Дерябина, С. В. Крайнева, А. Ю. Утопленникова // Вестник Челябинского государственного университета. — 2013. — № 7 (298). — Биология. — Вып. 2. — С. 165–167.
