База данных "Абиотические и биотические компоненты экосистемы озера Кандры-Куль": общая характеристика и возможности применения

Автор: Уманская Марина Викторовна, Горбунов Михаил Юрьевич, Тарасова Наталья Геннадьевна, Быкова Светлана Викторовна, Шерышева Наталья Григорьевна, Мухортова Оксана Владимировна, Жариков Владимир Васильевич

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Рубрика: Общая биология

Статья в выпуске: 2-2 т.21, 2019 года.

Бесплатный доступ

Приводится описание базы данных «Абиотические и биотические компоненты экосистемы озера Кандры-Куль», содержащей информацию об абиотических параметрах водной толщи и донных отложений (физико-химические свойства воды; содержание основных анионов и катионов в воде; минерализация воды; содержание биогенных элементов в воде; тип грунта; физико-химические свойства, гранулометрический состав грунта) и биотических (бактерио-, фито-, протозоо- и метазоопланктон, бактериобентос) компонентах экосистемы озера Кандры-Куль. База данных, созданная по результатам мониторинга экосистемы озера в 2010 и 2012 гг., предназначена для учета, хранения, систематизации и аналитической обработки гидрохимических и гидробиологических данных. Формат и структура базы данных позволяют дополнять ее новыми сведениями, которые могут быть получены в ходе последующих исследований экосистемы озера. На основе данных, включенных в базу, можно проводить расчеты для определения типа минерализации, уровня продуктивности, биоразнообразия планктонного сообщества, кормовой базы для ихтиофауны и т.п. Область применения базы данных - научные и прикладные исследования по долговременному мониторингу состояния экосистемы оз. Кандры-Куль на фоне глобального изменения климата в условиях меняющейся рекреационной нагрузки.

Еще

База данных, абиотические параметры, пигменты, зоопланктон, фитопланктон, инфузории, бактериопланктон, бактериобентос

Короткий адрес: https://sciup.org/148314168

IDR: 148314168

Текст научной статьи База данных "Абиотические и биотические компоненты экосистемы озера Кандры-Куль": общая характеристика и возможности применения

Быкова Светлана Викторовна, кандидат биологичес- ременное выявление и прогнозирование негативного воздействия; оценка эффективности осуществляемых мероприятий по охране водных объектов; информационное обеспечение управления в области использования и охраны водных объектов и др. [8].

Мониторинг предполагает хранение сведений, которые должны быть систематизированы и доступны для использования в теоретических и прикладных целях. Наилучшим способом систематизации больших массивов данных являются различные виды электронных баз данных [9-11].

Оз. Кандры-Куль является вторым по площади водоемом лесостепной части Южного Предуралья [12, 13]. На основе наших исследований, проведенных в 2010-2012 гг. [14-21], нами была разработана база данных “Абиотические и биотические компоненты экосистемы озера ких наук, старший научный сотрудник лаборатории экологии простейших и микроорганизмов.

Кандры-Куль”, зарегистрированная в Федеральной службе по интеллектуальной собственности (Роспатент) [22]. База данных содержит информацию об абиотических параметрах водной толщи и донных отложений и биотических (бактерио-, фито-, протозоо- и метазоопланктон, бактериобентос) компонентах экосистемы озера Кандры-Куль. Несмотря на то, что в настоящее время в состав базы данных включены сведения, полученные в результате полевых исследований в 2010 и 2012 гг., формат и структура базы данных позволяют дополнять ее новыми сведениями, которые могут быть получены в ходе последующих исследований экосистемы озера. База данных создана для учета, хранения, систематизации и аналитической обработки гидрохимических и гидробиологических данных. Структура базы данных позволяет проводить расчеты для определения типа минерализации, уровня продуктивности, биоразнообразия планктонного сообщества, кормовой базы для ихтиофауны и т.п.

База данных состоит из 10 таблиц (листов) Excel, сведенных в один общий файл. Краткая характеристика всех блоков базы данных и сведений, входящих в каждый блок, представлена в табл. 1, а на рис. 1 показан общий вид одного из фрагментов базы.

Каждая таблица представляет собой отдельный блок базы данных, характеризующий различные абиотические и биотические компоненты экосистемы озера Кандры-Куль. Количество проб и порядок их расположения одинаков во всех таблицах базы данных. Пустые ячейки во всех таблицах означают отсутствие данных. Каждый блок состоит из 222 проб. Для каждой пробы указаны следующие общие характеристики: номер станции отбора проб, географическая широта и долгота станции, дата отбора пробы, краткое описание биотопа, вид высшей водной растительности (в случае, если она присутствует на станции отбора), максимальная глубина станции, горизонт отбора пробы. Все информационные поля (ячейки таблицы), содержащие данные по абиотическим и биотическим компонентам отдельной пробы на всех листах базы данных, объединены в единое информационное пространство через кодовое поле “Код пробы”, которое представляет собой условное обозначение отдельной пробы и имеет следующий формат: “(1) (07.12) (0) (ЧП)”. Код пробы отражает номер станции, дату и горизонт отбора пробы, преобладающий вид высшей водной растительности на станции. База данных “Абиотические и биотические компоненты экосистемы озера Кандры-Куль” создана в про- icrosoft Excel - БД Абиотические и биотические компоненты экосистемы озера Кандры-Куль.хк g|

Файл Правка Вид Вставка Формат Сервис Данные Окно Справка Введите вопрос - - 8

аа a ai^ uii»sx к ^ а - усе • ▻ ча = • у ^наЩ^ - ©J esHewRoman .10 . | X Г Н В И g 9 V" ™ У *” ' $Х ^ I Ь " 3» ' Д ' J

М81 - А 66,666666666667

А В	C	1 D	Е	G	Н	J	К	L	м	N	0 1
Общие параметры /Крупныйтаксой организмов	Вид	единицы измерения	Цроба воды	Проба	Цроба воды	Проба	Цроба	Цроба	Цроба воды	Цроба воды	Цроба
1 Номер станции 3 Географические координаты, широта 4 Географические координаты, долгота 5 Биотоп б Преобладающий вид макрофитов 7 Глубина станции 8 Горизонт отбора пробы 9 Кодтобы		Град. С.Ш. Град. В.Д.	3 24.06.10 54,503051 54,056658 пепагиаль 14,5 0 (3) (06.10)	3 24.06.10 54,503051 54,056658 пепагиаль 14,5 3 (3) (06.10)	3 24.06.10 54,503051 54,056658 пепагиаль 14,5 6 (3) (06.10)	38 3 24.06.10 24.06.10 54,503051 54,503051 54,056658 54,056658 гепагиаль пепагиаль 14,5 14,5 9 10,5 (3) (06.10)1(3) (06.10)		3 24.06.10 54,503051 54,056658 пепагиаль 14,5 12 (3) (06.10)	3 24.06.10 54,503051 54,056658 пепагиаль 14,5 14,25 (3) (06.10)	3 02.09.10 54,503051 54,056658 пепагиаль 14 0 (3) (09.10)	3 02.09.10 54,503051 54,056658 пепагиаль пе 14 3 (3)(09.10)1(3

10 ThhROTIFERA Cuvier, 1817; Юг. Eurotatoria De	Asplanchna priodonfa Gosse, 1850	мг/м³	0,75	2,33	7,58	0,00	0,00	8,11	10,80	0,00	0,00
И ThhROTIFERA Cuvier, 1817 ;Кл. Eurotatoria De	Asplanchna sieboidi (Leydig 1854)	мг/м³	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
12 ThhROTIFERA Cuvier, 1817; Kir. Eurotatoria De	Braehionus bennini Leissling 1924	мг/м³	0,00	0,00	0.00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
13 TnnROTIFERA Cuvier, 1817; Kn. Eurotatoria De	Brachionus calycijlorus Pallas, 1766	мг/м³	0,41	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
14 ThhROTIFERA Cuvier, 1817; Kn. Eurotatoria De	Brachionus diversicornis (Daday, 1883)	мг/м³	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
15 ThhROTIFERA Cuvier, 1817;Kn. Eurotatoria De	Brachionus quadridentatus Hermann, 1783	мг/м³	0,20	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
16 ThhROTIFERA Cuvier, 1817; Kir.EurotatoriaDe	Brachionus urceus (Linnaeus, 1758)	мг/м³	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
59 ThhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Bosmina (Eubosmina) coregoni Baird, 1857 мг/м³ 60 ThhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Bosmina (Eubosmina) longispina Leydig, 1860 мг/м³			9,20 5,11	39,22_ 0,00	13,33 23,33	15,33 0,00	30,33 33,33	30,33 33,33	133.33 33,33	66,67 0,00	175,11 20,22
61 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Bosminopsis deitersi Richard, 1895		мг/м³	0,00	0,00	7,00	0,00	5,00	5,00	70,00	0,00	0,00
62 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Bythotrephe: longimanus Leydig, I860		мг/м³	0,00	0,00	65,00	0,00	6,00	60,67	79,11	0,00	10251,11
63 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Camptocercus yectirostris Sars, 1862		мг/м³	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
77 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Plcrip! euyoxus sp.I		мг/м³	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
78 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Fleuroxus aduncus (Jurine, 1820)		мг/м³	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
79 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Pleuroxus truncatus (O.F. Muller, 1785)		мг/м³	0,00	0,00	34,67	1,00	26,67	5,33	66,67	133,33	98,11
80 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Pseudochydorus globosus (Baird, 1843)		мг/м³	0,00	0,00	6,67	3,00	16,67	6,67	66,67	0,00	0,00
81 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Scapholeberis mucronata (O.F. Muller, 1776)		мг/м³	0,00	0,00	6,00	0,00	16,00	16,00	60,00	0,00	0,00
82 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ SSda cristallina crystalline (O.F. Mueller, 1776) мг/м³			0,00	0,00	2,00	4,33	32,00	23,33	23,22	0,00	0,00
83 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Simocepha Jus vetulus (OF. Muller, 1776)		мг/м³	0,00	0,00	3,00	5,11	29,00	4,00	22,20	0,00	0,00
84 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Jkanthocyclops venustus (Norman et Scott, 1901МГ/М³			2,00	9,22	45,22	0,00	2,33	3,33	57,11	33,33	1019 67
85 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Acanthocyclops vernahs (Fischer, 1853)		мг/м³	0,00	0 00	0,00	0,00	0,00	0 00	п пп	90,00	203,11
86 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Cyclops strenuus Fischer, 1851		мг/м³	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	198,22	25,11
87 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Cyclops vicinus Uljanin, 1875		мг/м³	1,00	11,66	69,00	0,00	2,22	6,00	66,67	0,00	0,00
88 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Diacyclops bicuspidatus (Claus, 1857)		мг/м³	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
89 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Eucyclops macruroides (Lilljborg, 1901)		мг/м³	2,00	22,11	29,11	0,00	0,00	0,00	0,00	91,00	295,22
90 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Eucyclops macrurus (Sars, 1863)		мг/м³	4,00	11,22	70,00	0,00	3,33	10,00	263,22	119,11	533,22
91 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Eucyclops serrulatas (Fischer, 1851)		мг/м³	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	22,11	281,11
92 TmhARTHROPODA Latreille, 1829; П/T CRUST/ Macrocyciops albidus		мг/м³	3,00	27,44	66,78	0,00	3,33	6,00	63,44	0,00	0,00

► нТ /йнфузории, В / зоопланктон, N \зоопланктон	j/			111	J

Рис. 1. Фрагмент отдельного блока базы данных

Таблица 1. Структурные элементы базы данных

№ Блок базы данных (Лист Excel) Параметры (экологические компоненты), входящие в блок 1 Абиотические показатели физико-химические свойства воды; содержание основных анионов и катионов в воде; минерализация воды; содержание биогенных элементов в воде; тип грунта; физико-химические свойства и гранулометрический состав грунта; содержание отдельных элементов в грунте 2 Бактерии, N общая численность гетеротрофных бактерий в воде; численности отдельных групп культивируемых бактерий в воде (лактозоположительных бактерий группы кишечной палочки; сапрофитных бактерий; неспецифических гетеротрофных бактерий); численность микроскопических грибов и актиномицетов в воде; общая численность гетеротрофных бактерий в верхнем слое грунта; численности отдельных групп культивируемых бактерий в верхнем слое грунта (сапрофитных бактерий; неспецифических гетеротрофных бактерий; целлюлозоразлагающих бактерий; сульфатредуцирующих бактерий) 3 Бактерии, В общая биомасса гетеротрофных бактерий в воде в пробе; общая биомасса гетеротрофных бактерий в пробе из верхнего слоя грунта 4 Фотосинтетические пигменты концентрации хлорофиллов a, b и c в пробе 5 Фитопланктон, N численности отдельных видов цианобактерий и эукариотических водорослей в пробе 6 Фитопланктон, В Биомассы отдельных видов цианобактерий и эукариотических водорослей в пробе 7 Инфузории, N численности отдельных видов пресноводных инфузорий в пробе 8 Инфузории, В биомассы отдельных видов пресноводных инфузорий в пробе 9 Зоопланктон, N численности отдельных видов зоопланктеров в пробе 10 Зоопланктон, В биомассы отдельных видов зоопланктеров в пробе грамме MS Office Excel (версия 2003) и содержит более 150 тыс. значений по различным экологическим параметрам.

С помощью разработанной нами базы данных можно рассчитать тип минерализации, трофические индексы по различным параметрам (концентрация общего фосфора, хлорофилла, биомасса фитопланктона и пр.), биотические индексы (Шеннона, Симпсона, Пиелоу, Мяэмет-са и др.) [23-25]. Кроме того, собранные в базе материалы могут быть использованы в качестве входных данных для многопараметрического анализа при оценке экологического состояния оз. Кандры-Куль.

В базе данных предусмотрена возможность сортировки данных по коду пробы и по отдельным параметрам, что расширяет возможности использования данных для различных расчетов. Массив данных позволяет легко проследить пространственно-временные изменения всех исследованных параметров; создавать карты распределения отдельных экологических параметров как по акватории озера, так и по глубине в различные периоды (рис. 2). Подобные карты можно создавать и для отдельных видов (групп) исследованных организмов, причем не только для массовых видов, но и для редких, вплоть до единично встреченных.

Таким образом, разработанная база данных “Абиотические и биотические компоненты экосистемы озера Кандры-Куль” представляет собой совокупность (массив) сведений о широком спектре экологических показателей, характеризующих состояние озера и предназначена для использования в научных и прикладных исследованиях по долговременному мониторингу состояния экосистемы оз. Кандры-Куль. Она может быть использована для оценки качества воды и экологического состояния озера; планирования мероприятий по использованию водоема в рыбохозяйственных и рекреационных целях, сохранению и восстановлению экосистемы

Рис. 2. Примеры карт распределения отдельных экологических параметров, построенных с использованием элементов базы данных

и ее биологического разнообразия на фоне глобального изменения климата в условиях меняющейся рекреационной нагрузки.

Список литературы База данных "Абиотические и биотические компоненты экосистемы озера Кандры-Куль": общая характеристика и возможности применения

The ecological role of water-column microbes in the sea / F. Azam, T. Fenchel, J.G. Field, J.S. Gray, L.A. Meyer-Reil, F. Thingstad // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1983. V.10. P. 257-263.
Бульон В.В. Первичная продукция планктона и классификация озер // Продукционно-гидробиологические исследования пресноводных экосистем / Под ред. А.Ф. Алимова. Л.: Наука, 1987. С. 45-51.
Трифонова И.С. Экология и сукцессия озерного фитопланктона. Л.: Наука, 1990. 184 с.
Cairns J., McCormick P.V, Niederlehner B.R. A proposed framework for developing indicators of ecosystem health // Hydrobiologia, 1993. V.263, № 1. P.1-44.
Can plankton communities be considered as bio-indicators of water quality in the Lagoon of Venice / F. Bianchi, F. Acri, F.B. Aubry, A. Berton, A. Boldrin, E. Camatti, D. Cassin, A. Comaschi // Mar. Pollut. Bull. 2003. V.46, №.8. P. 964-971.

Статья научная