Гидробиологическая характеристика р. Волги в 2021-2023 годах

DOI:

Масштабное гидростроительство на р. Волга в прошлом веке повлекло за собой кардинальные преобразования в экосистеме реки. Каскад р. Волга образован из восьми воское, Горьковское, Чебоксарское, Куйбышевское, Саратовское и Волгоградское [14].

Исторически сложилось подразделение бассейна и каскада на Верхнюю Волгу, нижней границей которой служит плотина Рыбинской ГЭС, Среднюю Волгу с южной границей по Жигулевской ГЭС и Нижнюю Волгу, включающую два водохранилища (Саратовское и Волгоградское) и участок незарегулированной р. Волга ниже Волжской ГЭС.

Зарегулирование водотока плотинами сказывается на биотических сообществах. Участок р. Волга ниже Волжской ГЭС испытывает на себе большое влияние изменения антропогенных гидрологических процессов [4; 6; 15; 20]. В условиях особенностей регулируемых весенних половодий, актуален анализ состояния организмов фитопланктона, зоопланктона и зообентоса, которые являются чувствительными индикаторами и реагируют на происходящие изменения.

Гидробионты являются хорошими биоиндикаторами экологического благополучия водоемов [18]. По мере загрязнения водотока происходят закономерные качественные и количественные изменения гидробионтов [2]. В основу биологической индикации положены такие показатели, как структура популяций гидробионтов, присутствие в воде показательных организмов – видов-индикаторов и их количественное соотношение.

Целью исследования является определение современного состояния, состава и структуры сообществ фитопланктона, зоопланктона и зообентоса реки Волга ниже Волжской ГЭС в границах города Волгограда.

Материалы и методы исследования

Исследование выполнено на основе данных о составе фитопланктона, зоопланктона и зообентоса р. Волга на участке, расположенном ниже плотины Волжской ГЭС в пределах Волгоградской области. Материал собран в комплексных экспедициях на трех раз- резах (Приплотинный разрез – 5 км ниже плотины, Кировский разрез – 35 км и Райгородский разрез – 70 км) в каждый сезон 2021– 2023 гг., сопровождающиеся гидрологическими и гидрохимическими исследованиями. Участок находится в зоне влияния г. Волгограда. Были изучены основные экологические зоны данного участка р. Волги – открытые прибрежье и глубоководье, которые характеризуются разнообразием донных биотопов: заиленный песок, песок с примесью ракуши, каменистый.

Отбор проб, учет численности и биомассы групп гидробионтов проводили с помощью общепринятых методов [3; 9–12; 17]. Качество воды оценивали по индексам сапробнос-ти [1; 17; 18], которые рассчитывали по биомассе.

Результаты исследования и их обсуждение

Половодья 2021–2023 гг. характеризуются как маловодные. Половодье 2023 г. самое раннее за три года и одно из самых ранних за последние десятилетия [16].

Фитопланктон. Таксономическое разнообразие фитопланктона волжских водохранилищ и Нижней Волги неоднократно рассматривалось в литературе. Одним из источников альгофлоры Волги на участке ниже плотины ГЭС является Волгоградское водохранилище, в составе которого обнаружено порядка 738 разновидностей и форм водорослей [4; 7; 19; 20]. Известно, что при прохождении через плотины ГЭС из планктона выпадают в основном крупные формы, тогда как численность и биомасса мелких видов диатомовых, криптомонад и хлорококковых водорослей практически не меняется [5; 13]. Также планктонную флору пополняют виды, развивающиеся в водоемах Волго-Ахтубинской поймы. Так, в аль-гофлоре озер и ериков поймы отмечено 468 видов, разновидностей и форм водорослей, 40 из которых не отмечались в вышерасположенных водохранилищах [19]. Собственный список водорослей за последние 3 года составил 157 видов и внутривидовых таксонов, уже известных для флоры Нижней Волги.

Сезонная периодичность фитопланктона Нижней Волги также установлена. Весенний подъем биомассы обусловлен развитием диатомовых водорослей, летний – диатомовых и синезеленых. Между весенним и летним подъемом биомассы, как правило, наблюдается летняя депрессия. Осенний пик выражен не всегда и обычно связан с обильной вегетацией диатомовых. Часто наблюдается снижение биомассы из-за спада летних форм [19]. Сезонные структурные показатели фитопланктона р. Волга ниже Волжской плотины ГЭС в 2021–2023 гг. приведены в таблице 1.

В летний период наиболее характерны колониальные, синезеленые Microcystis aeruginosa (Kütz.) Kütz. и Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs, которые и преобладали в фитопланктоне в 2021–2023 годах. По частоте доминирования им не уступали типично летняя Aulacoseira granulata var. angustissima (O. Müll.) Simons . и A. granulata var. granulata (Ehrb.) Simons. Из других групп водорослей, в весенне-летний период достаточно регулярно доминировали мелкоклеточные криптомонады – Chroomonas acuta (Uterm), Cryptomonas rostrata (Troitz. emend. Kisel). Их абсолютная биомасса не превышала 0,2 г/м³, но относительная в отдельные сроки достигала 58%.

Известно, что в ходе олиготрофно-эвтрофной сукцессии происходит последовательная смена родов синезеленых водорослей. Обычно представители рода Anabaena свойственны олиготрофным и мезотрофным водам. По-мере увеличения степени трофии их заменяют виды родов Aphanizomenon и Microcystis , а затем Osciliatorla и Lyngbya .

В фитопланктоне реки 68 % выявленных таксонов рангом ниже рода являлись видами- индикаторами сапробности вод. Их состав в основном был представлен диатомовыми, зелеными и цианобактериями. Основная часть видов – показателей органического загрязнения относилась к β-мезосапробным (25 %) организмам. Второе место принадлежало в-олиго-мезосапробам (16 %). Третье место – олиго-β-мезосапробам (13 %).

Зоопланктон. В составе зоопланктона реки Волга ниже Волжской ГЭС за период исследований отмечено невысокое видовое разнообразие. Был выявлен 21 вид представителей зоопланктона. В 2021 г. обнаружено 15 видов, в 2022 г. – 17 и 2023 г. – 16.

Комплекс доминантных видов за исследованный многолетний период практически не меняется и состоит из: Daphnia galeata (G.O. Sars), проявляющие высокую экологическую пластичность, Bosmina longirostris (O.F. Müller), которые обладают способностью приспосабливаться к самым разнообразным условиям среды, Brachionus calyciflorus (Pallas) стоек к дефициту кислорода и предпочитает нейтральные воды, копеподиты и на-уплиальные стадии развития веслоногих рачков [8]. Локально в 2021 г. к комплексу доминант добавляется Asplanсhna priodоnta (Gosse), в 2022 г. Keratella quadrata (Müller), а в 2023 – Daphnia cucullata (Sars), Bosmina cf. longispina (Leydig) и веслоногий рачок Calanipeda aquaedulcis (Kritschagin), который широко распространен в пресных и солоноватых (до 15 ‰) водах. По сезонам происходит характерная смена комплексов зоопланктона: весной коловраточно-копеподитный, летом и осенью кладоцерно-копеподитный.

Таблица 1

Структурные показатели фитопланктона N (численность, тыс. кл/л) и B (биомасса, мг/л) Волги ниже Волжской плотины ГЭС (средние величины за 2021–2023 гг.)

Отделы	Сезон						В среднем
	Весна		Лето		Осень
	N	B	N	B	N	B	N	B
Cyanoprokaryota	149	0,089	11030	1,21	549	0,05	333	0,04
Chrysophyta	2	0,01	5	0,01	6	<0,01	9	<0,01
Bacillariophyta	162	0,426	262	0,39	174	0,22	225	0,30
Cryptophyta	710	0,252	345	0,18	262	0,08	371	0,12
Dinophyta	3	0,011	6	0,02	5	0,11	6	0,14
Euglenophyta	1	<0,01	2	<0,01	1	<0,01	2	<0,01
Chlorophyta	27	0,029	202	0,04	32	0,01	44	0,01
Всего	1054	0,819	11852	1,85	1030	0,46	991	0,61
Индекс сапробности	1,5		1,8		1,6		1,6

Средние количественные многолетние показатели составляют 5,068 тыс. экз./м3 и 427,92 мг/м3. Отмечено увеличение количественных значений от верхнего участка (1,673 тыс. экз./м3, 229,33 мг/м3) к нижнему (10,04 тыс. экз./м3, 897,55 мг/м3) (табл. 2). 2023 год отличается высокими значениями численности и биомассы, по сравнению с 2021 и 2022 гг. и составляет 8,95 тыс. экз./м3 и 692,99 мг/м3. Предположительно, это может быть связано с особенностями половодья 2023 года.

Индекс сапробности за исследованный многолетний период на отдельных участках принимал значения в интервале 1,55–2,3, а в среднем составил 2,03, что характерно для III класса качества, «умеренно загрязненные воды».

Зообентос. Донная фауна р. Волга за исследуемый период наблюдений (2021–2023 гг.) была представлена 103 видами, что составляет 64 % от общего списка видов (161 вид), обнаруженных за последнее десятилетие в данном водотоке. Ядро массовых и наиболее часто встречаемых видов оставалось стабильно неизменным и включало 10 видов: Potamothrix moldaviensis (Vejdovsky et Marazek) , Tubifex newaensis (Michaelsen) – из олигохет; Chironomus sp., Cladotanytarsus mancus (Walker), Crypto-chironomus defectus (Kieffer) – из личинок хиро-номид; Stenogammarus macrurus (Sars), Pontogammarus robustoides (Sars) – из высших ракообразных; полихета Hypania invalida (Grube); а из моллюсков – Lithoglyphus naticoides (C. Pfeiffer) и Dreissena bugensis (Andrusov) .

Из малощетинковых червей наиболее часто встречаемыми видами являлись Potamothrix moldaviensis (Vejdovsky et Marazek) и Isochaetides newaensis (Michaelsen). Реже регистрировались Limnodrilus udekemianus (Claparede), Limnodrilus claparedeanus (Ratzel), L. hoffmeisteri (Claparede), а также представители семейства Naididae . Эти виды регистрировались повсеместно и во все периоды исследований. Крупные малощетинковые черви Lumbriculus variegatus (O.F. Müller) встречались только весной на Приплотинном разрезе. Из многощетинковых червей повсеместно регистрировался один вид – Hypania invalida (Grube), который встречался в 25 % от всех бентосных проб.

Из личинок хирономид в течение всего вегетационного периода исследований наиболее часто встречаемой формой были представители рода Chironomus . Субдоминантами по численности по всей исследуемой акватории водотока являлись Cladotanytarsus mancus (Walker), Cryptochironomus defectus (Kieffer). В прибрежных зонах часто встречались типичные обитатели водной растительности Cricotopus ( Isocladius ) silvestris (Fabricius) и Cricotopus algarum (Kieffer). Из прочих личинок насекомых в дночерпательных пробах иногда присутствовали представители отрядов Trichoptera, Ephemeroptera, Odonata, Coleoptera и Hemiptera.

Из моллюсков, повсеместное распространение получил брюхоногий моллюск Lithoglyphus naticoides (C. Pfeiffer). Часто, его

Таблица 2

Количественные значения и сапробность зоопланктона р. Волги в 2021–2023 годах

Показатель	2021 г.	2022 г.	2023 г.	В среднем
Приплотинный разрез
Численность, тыс. экз./м3	1,83	1,45	1,74	1,673
Биомасса, мг/м3	332,5	133,9	221,6	229,33
Сапробность	2	1,9	2,3	2
Класс качества	III	III	III	III
Кировский разрез
Численность, тыс. экз./м3	1,01	3,05	7,109	4,06
Биомасса, мг/м3	43,428	190,1	235,38	156,30
Сапробность	1,9	1,84	1,55	1,9
Класс качества	III	III	III	III
Райгородский разрез
Численность, тыс. экз./м3	1,9	2,07	18,001	10,04
Биомасса, мг/м3	100,1	173,1	1622	897,55
Сапробность	2,2	2,1	1,9	2,2
Класс качества	III	III	III	III

сопровождали Dreissena bugensis (Andrusov) и Theodoxus astracanicus (Starobogatov) . Иногда отмечался Adacna colorata (Eichwald) . Стоит отметить, что ранее массовый вид двустворчатого моллюска Dreissena polymorpha (Pallas), в течение всего многолетнего периода исследований встречался редко и в небольших количествах, тяготея к Кировскому разрезу водотока. Как правило, скопления моллюсков обживаются высшими ракообразными, среди которых наиболее часто встречались бокоплавы Stenogammarus macrurus (Sars) и Pontogammarus robustoides (Sars). Субдоминантами по численности по всей исследуемой акватории водоема выступал Paramysis lacustris (Czerniavsky). В летние и осенние периоды исследований в небольших количествах встречались кумовые рачки Pterocuma pectinata (Sowinsky) , Pterocuma rostrata (G.O. Sars) и Pseudocuma cercaroides (G.O. Sars). Из прочих первичноводных гидробионтов в сборах присутствовали 3 таксона из класса Hirudinea с абсолютным доминантом – Herpobdella octoculata (L.).

Интенсивность развития донной фауны на акватории водоема за многолетний период исследований (2021–2023 гг.) в сезонном аспекте не одинакова и в значительной степени обусловлена биологическими особенностями развития макробентических беспозвоночных (табл. 3).

Наибольшие показатели общей численности отмечались осенью, где на одном квадратном метре площади дна насчитывалось в среднем 8045 экземпляров донных организмов. Наибольшая общая биомасса отмечалась в летние периоды исследований – 524,01 г/м2. Вклад в суммарные показатели биомассы вно- сили моллюски Dreissena bugensis (Andrusov). Основную часть суммарной численности определяли олигохеты (35 %) и меньшей частью моллюски (27 %) и личинки хирономид (25 %).

Средние количественные показатели численности и биомассы зообентоса исследуемых участков водоема соответственно составляли 5176 экз./м2 и 225,31 г/м2, в том числе «мягкого» бентоса 3804 экз./м2 и 9,61 г/м2 (табл. 3).

Донные отложения обладают свойством накапливать загрязняющие вещества, которые затем через организмы зообентоса по пищевым цепям передаются рыбе. Поэтому по состоянию донной фауны можно охарактеризовать степень насыщенности водоема загрязняющими веществами, определить их долговременное действие. В рамках работы проведена сапробиологическая оценка грунтов и придонного слоя воды р. Волга по организмам макрозообентоса с использованием индекса сапробности Пантле – Букка (модификация Сладечека), который в течение вегетационного периода колебался в узких пределах и составлял в 2021 г. – 2,8, в 2022 г. – 2,7 и в 2023 г. – 2,9, что соответствует IV классу качества воды, «загрязненные воды».

Заключение

По биомассе фитоплантона исследуемый участок Волги относится к водным объектам мезотрофного типа.

Зоопланктон реки Волга, по результатам обработанных проб, характеризуется низкими качественными и количественными значениями.

Донная фауна характеризовалась невысокими качественно-количественными показателями и была типична для больших водо-

Таблица 3

Качественные и количественные (численность N , экз. м² и биомасса В , г/м²) показатели донной фауны за многолетний период исследований (2021–2023 гг.)

Группы организмов	Сезон						В среднем по водоему за вегетационный период
	Весна		Лето		Осень
	N	В	N	В	N	В	N	В
Хирономиды	277	0,56	1698	1,49	3515	2,33	1830	1,46
Олигохеты	1431	2,05	812	1,76	1628	3,49	1290	2,43
Полихеты	36	0,21	196	0,70	20	0,06	84	0,32
Ракообразные	64	1,30	707	4,18	812	8,33	528	4,60
Моллюски	277	55,82	1876	514,81	1964	76,49	1372	215,71
Прочие	33	0,42	75	1,07	106	0,87	71	0,79
Всего	2119	60,37	5364	524,01	8045	91,57	5176	225,31
Всего «мягкий» бентос	1842	4,55	3488	9,20	6081	15,08	3804	9,61

токов с преобладанием песчаных биотопов разной степени заиления.

В результате оценки качества воды по показателям развития фито- и зоопланктонных сообществ, исследуемые участки водотока относятся к III классу вод, что соответствует а-мезосапробной зоне – «умеренно загрязненные», а бентосных сообществ к IV классу вод – «загрязненные».

В целом показатели качества воды и донных отложений р. Волга ниже плотины Волжской ГЭС по гидробиологическим показателям находятся в диапазоне допустимых значений.