В статье дается оценка качества воды реки Казанки по химическим и гидробиологическим показателям в зоне влияния макрофитов в вегетационный период 2022 года.
Ключевые слова: макрофиты, фитопланктон, зоопланктон, гидрохимический состав, река Казанка.
Введение.
Макрофиты являются ведущей составляющей водной экосистемы и участвуют в процессе самоочищения водного объекта, регуляции кислородного режима, обмене веществ [2]. Они играют большую роль в жизни гидробионтов, являясь для них убежищем, субстратом для нереста фитофильных рыб, естественным фильтр между водосбором и водоемом [4].
Заросли макрофитов создают свою уникальную экосистему, в которой развивается своя специфическая флора и фауна. При этом, количественный и качественный состав зоопланктона не зависит от местоположения зарослей макрофитов по профилю реки, от длины и скорости течения реки. Однако биомасса в таких зарослях развивается в основном в летнее время [5].
Макрофиты активно участвуют в круговороте питательных веществ в реках, в процессах обмена загрязняющих веществ между донными отложениями и водной толщей, нередко являясь заметным поставщиком биогенных и других химических элементов, и их соединений из отложений в воду [3].
Цель: оценка влияния макрофитов на качество воды в реке Казанка по гидробиологическим и химическим показателям в вегетационный период.
Объектом исследования была река Казанка в русловой части в районе третьей транспортной дамбы (русловая часть) и левый берег, заросший тростником обыкновенным Phragmites australis.
Тростник обыкновенный является конкурентоспособным водным растением с широкой экологической амплитудой [6] и широко представлен на берегах реки Казанки и других водных объектах Республики Татарстан.
Материалы и методы . Пробы воды [1] на химический и гидробиологический анализ отбирали в вегетационный период 2022 года с мая по сентябрь. Анализ проводили на определение содержания азото- и фосфорсодержащих веществ, металлов по стандартным методикам. Также определялись гидробиологические показатели, такие как количество видов, численность и биомасса фито- и зоопланктона. Для обработки полученных данных были использованы статистические методы анализа: непараметрический анализ (критерий Манна-Уитни), корреляционный анализ (критерий Спирмена).
Результаты и их обсуждение
Оценка качества воды по химическим показателям
Сравнение химического состава воды в русловой части реки и в заливе в зарослях макрофитов методом непараметрической статистики по критерию Манна-Уитни (р<0,05) показало, что содержание алюминия, железа и бария в русловой части значимо выше по сравнению с заливом. Содержание алюминия превышает ПДК для рыбохозяйственных водоемов в 12 и 2 раза; железа в 9 и 3 раза в русловой части реки и заливе соответственно (рис. 1).
Содержание таких показателей, как фосфаты, аммоний и органических веществ по перманганатной окисляемости выше в заливе по сравнению с водой в русловой части Казанки. Превышение ПДК отмечены только для солей аммония 1,2–1,4 ПДК как в русле, так и в заливе (рис. 1–3).
Можно отметить превышения ПДК по содержанию кобальта в 14–16 раз, стронция в 6,5–9 раз, селена в 10–11 раз во всех местах отбора проб (рис. 1–3).
Рис. 2. Содержание нитратов, стронция и органических веществ по перманганатной окисляемости (ПО) в заливе с зарослями макрофитов (З) и русловой (Р) части реки Казанки
Оценка качества воды по биологическим показателям
Средние за вегетационный сезон 2022 года показатели численности и биомассы фитопланктона в заливе с зарослями макрофитов значительно уступает аналогичным показателям в русловой части реки (рис. 4). Численность фитопланктона в русловой части реки Казанки в 7 раз, а по биомассе в 5 раз больше по сравнению с заливом.
Если рассматривать соотношение видов фитопланктона в динамике в течение вегетационного сезона, то можно отметить смещение пиков доминирования синезеленых (цианобактерии) и диатомовых водорослей в заливе и русловой части реки. В заливе с макрофитами в результате быстрого прогревания воды на месяц раньше наблюдался пик развития цианобактерий со сменой доминанты в сторону диатомовых водорослей в августе и сентябре. В русловой части реки преобладание диатомовых наблюдалось только в начале вегетационного сезона и устойчивая тенденция развития цианобактерий на протяжении всех оставшихся месяцев.
Непараметрический анализ по критерию Манна-Уитни показал значимость различий между показателями численности и биомассы цианобактерий в заливе и русле реки.
Рис. 4. Численность и биомасса фитопланктона в заливе с макрофитами (З) и в русловой части реки (Р)
Аналогичные с фитопланктоном тенденции отмечены и для зоопланктона. Средние за вегетационный сезон 2022 года показатели численности и биомассы зоопланктона в заливе с зарослями макрофитов значительно уступает аналогичным показателям в русловой части реки (рис. 5). Численность зоопланктона в русловой части реки Казанки в 6 раз, а по биомассе в 11 раз больше по сравнению с заливом.
Рис. 5. Численность и биомасса зоопланктона в заливе с макрофитами (З) и в русловой части реки (Р)
Анализ динамики развития зоопланктона показал, что в заливе на протяжении всего вегетационного сезона наблюдается более сбалансированное соотношение видов коловраток и ракообразных (веслоногие и ветвистоусые). В то время как в русловой части реки на протяжении всего сезона по количеству видов преобладали коловратки.
Основной вклад в биомассу зоопланктона в заливе вносили веслоногие ракообразные, уступая ветвистоусым рачкам только в августе. В русле основной вклад в биомассу вносили Cladocera в июле-августе, в остальные сезоны преобладали коловратки.
Рассчитанный индекс сапробности позволил отнести оба объекта исследования к β-мезосапробной зоне на протяжении всего вегетационного сезона как по данным фитопланктона, так и зоопланктона.
Заключение .
Сравнение химического состава воды в русловой части реки Казанки и заливе в зарослях макрофитов показало значимое различие по таким металлам как алюминий (12 и 2 ПДКрх) и железо (9 и 3 ПДКрх) соответственно. Превышение нормативов отмечены также для солей аммония 1,2–1,4 раз, кобальта 14–16 раз, стронция 6,5–9 раз, селена 10–11 раз во всех местах отбора проб.
Средние за вегетационный сезон 2022 года показатели численности и биомассы фитопланктона в заливе с зарослями макрофитов значительно уступает аналогичным показателям в русловой части реки. Численность фитопланктона в русловой части реки Казанки в 7 раз, а по биомассе в 5 раз больше по сравнению с заливом. Отмечено смещение на месяц пиков доминирования синезеленых водорослей в заливе и их устойчивое преобладание с июля по сентябрь в русловой части реки.
Численность зоопланктона в русловой части реки Казанки в 6 раз, а по биомассе в 11 раз больше по сравнению с заливом. В заливе на протяжении всего вегетационного сезона наблюдалось более сбалансированное соотношение видов коловраток, веслоногих и ветвистоусых ракообразных, в русловой части реки на протяжении всего сезона по количеству видов преобладали коловратки.
Литература:
- ГОСТ 31861–2012 Вода. Общие требования к отбору проб = Water. General requirements for sampling: межгосударственный стандарт: издание официальное: утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012. № 1513-ст: введен впервые: дата введения 2014–01–01 / разработан обществом с ограниченной ответственностью «Протектор» совместно с Закрытым акционерным обществом «Центр исследования и контроля воды»
- Быкова С. Н., Борисовская Е. В., Виноградов Г. А. Влияние некоторых макрофитов и нитчатых зеленых водорослей на сукцессию микроперифитонных сообществ //Поволжский экологический журнал. — 2010. — №. 3. — С. 241–253.
- Мартынова М. В. Об участии макрофитов в процессе обмена соединениями азота и фосфора между донными отложениями и водой //Водные ресурсы. — 1985. — Т. 19856. — С. 115–120.
- Мордухай-Болтовской Ф. Д. Фауна беспозвоночных прибрежной зоны Рыбинского водохранилища (общий обзор) //Труды Дарвинского государственного заповедника на Рыбинском водохранилище. — 1974. — №. 12. — С. 158–185.
- Янин Е. П. Геохимия речной эпифитовзвеси в зоне влияния промышленного города. — 2020.
- Milke J., Gałczyńska M., Wróbel J. The importance of biological and ecological properties of Phragmites australis (Cav.) Trin. Ex Steud., in phytoremendiation of aquatic ecosystems—the review //Water. — 2020. — Т. 12. — №. 6. — С. 1770.
