Гидрохимические исследования солоноватых и соленых озер Южного Забайкалья

Содержание фотосинтетических пигментов, в частности хлорофилла «а», в водоемах позволяет судить о продукции фитопланктона, поскольку этот пигмент ответствен за новообразование органического вещества при фотосинтезе [1]. Содержание хлорофилла часто коррелирует с численностью и биомассой микроорганизмов. Известно, что наблюдается закономерное увеличение общей численности и биомассы с повышением трофического статуса озера. Критерием трофического статуса является содержание хлорофилла «а» в планктоне. При этом с достижением биомассы максимальных значений (150 мкг/г хлорофилла «а» численность бактерий оставалась на одном уровне или снижалась при «цветении» водоема [2].

Цель настоящей работы – изучение гидробиологических характеристик солоноватых и соленых озер Южного Забайкалья.

Материал и методы исследования

Исследования озер были проведены в июле 2006 г. в солоноватых и соленых озерах Онон-Борзинского бассейна (Южное Забайкалье): Бабье, Горбунка, Зун Торей, Зун Холво, Хилганта, Ехэ Тором. К гидробиологическим исследованиям относилось определение физико-химических параметров, хлорофилла «а», численности и биомассы хлорофиллсодержащих организмов. Озера отличались между собой по цветности, прозрачности, активной реакции воды, температуре, минерализации и другим физико-химическим характеристикам.

Кислотность среды определяли потенциометрическим портативным рН-метром рНер2 (Португалия), общая минерализация получена при помощи портативного тестер-кондуктометра TDS-4 (Сингапур). Концентрацию гидрокарбонатов, карбонатов сульфатов, хлоридов, кальция, натрия и магния определяли общепринятыми титриметрическими методами [3]. Содержание растворенного в воде кислорода определяли скляночным методом.

Для определения хлорофилла «а» в пробах на месте отбора добавляли глицерин или 96%-й спирт. Содержание хлорофилла «а» (Схл а) определяли по стандартной методике [4], расчеты проводили по формуле:

С хл а = 13,9·ОП 665 ·V экстр /l кюв ·1/S, мг/мл, где ОП 665 – оптическая плотность экстракта при длине волны 665 нм; V экстр – объем экстракта, мл; l – толщина кюветы, (1 см); S – площадь сверла, см².

Для определения общей численности микроорганизмов (ОЧМ) в цианобактериальных матах готовили исходную болтушку грунта: в колбу со стерильной водопроводной водой (100 мл) вносили навеску грунта (1 г). Суспензию гомогенизировали на дезинтеграторе, отстаивали 1 сутки. Суспензию фильтровали на фильтровальной установке через мембранные фильтры («Millipore», диаметр пор – 0,22 мкм, диаметр фильтрующей площади – 19 мм) с подложкой из фильтровальной бумаги. На фильтр помещали 3-5 мл суспензии. После фильтрации добавляли 10 мл безбактериальной водопроводной воды для равномерного распределения бактерий. Фильтры вместе с подложкой подсушивали на фильтровальной бумаге в чашке Петри. Затем фильтры окрашивали 5% эритрозином и просматривали на микроскопе Axiostar Plus («ZEISS», Германия) при увеличении 1,25 x 10 х 100 в 20 полях зрения по диагонали. Площадь поля зрения – 3,14 x 104 мкм2.

Расчет общей численности микроорганизмов (кл/мл) в 1 г сырого грунта производился по формуле: N=n·K·A/V, где n – среднее число микроорганизмов в одном поле зрения; K – отношение фильтрующей площади фильтра S (мкм) к просчитываемой площади поля зрения s (мкм); V – объем профильтрованной суспензии (мл); A – множитель для пересчета численности микроорганизмов из разведения на 1 г.

Биомассу (Б) определяли с учетом объемов клеток отдельных видов микроорганизмов [5, 6].

Результаты и обсуждение

Большинство исследованных озер являлись мелководными водоемами с относительно небольшой площадью, невысокими значениями температуры в летнее время (табл. 1). Минерализация воды в озерах варьировала в широких пределах от 5 до 276 г/дм3. По степени минерализации (по классификации Валяшко) озера Ехэ Тором, Зун Торей и Зун Холво являлись солоноватыми (сумма солей 1-25 г/дм3), озера Горбунка, Хилганта и Бабье – рассолами (свыше 50 г/дм3). Значения рН в большинстве озер были щелочными.

В гидрохимическом отношении высокая щелочность означает удаление в первую очередь кальция как макрокомпонента. Доминирующим катионом становится натрий, а анионами служат карбо-нат/гидрокарбонат и хлорид-ионы, создающие, в зависимости от минерализации, более или менее мощную буферную систему. Изучение катионно-анионного состава воды озер показало, что из анионов преобладают хлорид-ионы (0,15-59,85 г/дм3), из катионов – ионы натрия (2,42-35,65 г/дм3) (табл. 2). Типизация вод по Алекину показала, что большинство исследованных озер относятся к гидрокарбонатно-натриевому и хло-ридно-натриевому типам.

Для указанных озер с помощью метода регрессионного анализа была оценена зависимость общей численности хлорофиллсодержащих организмов и биомассы от содержания хлорофилла «а». Значения численности и биомассы широко варьировали (табл. 3). Максимальная численность и биомасса (201,15·10⁶ кл/мл и 39,63·10⁶ мкм³/мл) была отмечена в оз. Хилганта, станция 2, в видовом составе которого доминировали цианобактерии. Озеро Бабье, где наблюдались высокие численность и биомасса, наиболее подвержено «цветению» водоема. Наименьшая численность (87,75·10⁶ кл/мл) и соответственно наименьшая биомасса (0,72 · 10⁶ мкм³/мл) были зарегистрированы в озере Зун Холво .

Нами было получено уравнение, описывающее количественную связь общей численности с концентрацией хлорофилла а. Оно имеет следующий вид:

С хл а = 1,0742·N+0,4164, R²=0,5991, где R² – уровень достоверности аппроксимации.

Данное уравнение является более достоверным, чем уравнение, полученное для оценки количественой связи биомассы с концентрацией хлорофилла «а»: С хл а = 0,9966·Б+0,4729, R²=0,5098, что можно объяснить большим вкладом мелких организмов в трансформацию органического вещества по сравнению с более крупными, а поэтому обусловливающими практически большую часть биомассы. Следует также отметить, что количественные связи между численностью, биомассой и содержанием хлорофилла «а» в планктоне сделаны по малым выборкам, однако и они создают предпосылку для прогноза степени развития фитопланктона в озерных экосистемах с учетом трофических условий [2].

Таблица 1

Физико-химические параметры исследованных водоемов

Озеро	Дата отбора	h, м	S, км2	Т, 0С	М, г/дм3	рН
Ехэ Тором	20.07.05	5,0	2,5	18	10	8,4
Зун Холво	02.08.06	1,5	150.0	20	10	9,2
Горбунка*	03.08.06	*	2,1	27	90	7,5
Зун Торей	05.08.06	4,0	300,0	28	5	9,7
Бабье	07.08.06	2,0	85.0	25	276	8,7
Хилганта*, Ст.1	02.08.06	*	*	18	128	7,5
Ст.2	02.08.06	*	*	34	152	7,2

Здесь и далее: h – глубина озера; S – площадь водного зеркала; Т – температура воды; М – минерализация; * – в период исследований озеро было пересохшим, для анализа брали иловую воду.

Таблица 2

Гидрохимическая характеристика исследованных водоемов (г/дм3)

Озеро	СО 3 2-	НСО 3 -	Cl-	SO 4 2-	Na+	Тип воды
Ехэ Тором	30,60	0,17	-	-	3,44	Карбонатно-натриевый
Зун Холво	3,82	8,10	0,39	-	2,54	Гидрокарбонатно-натриевый
Горбунка*	н.о.	3,70	0,15	0,10	2,42	Гидрокарбонатно-натриевый
Зун Торей	0,37	2,84	-	-	4,05	Гидрокарбонатно-натриевый
Бабье	0,11	0,48	33,40	9,14	30,30	Хлоридно-натриевый
Хилганта*, Ст.1	2,45	1,76	37,48	15,87	18,15	Хлоридно-натриевый
Ст.2	н.о.	1,80	59,85	14,46	35,65	Хлоридно-натриевый

«-»- анализ не был проведен, н.о. – не обнаружено.

Таблица 3

Биологические характеристики солоноватых и соленых озер Южного Забайкалья

Озеро	ОЧБ∙106, кл/мл	Б∙106, мкм3/мл	С хл а, мг/мл
Ехэ Тором	100,43	0,92	5971,83
Зун Холво	87,75	0,72	304,14
Горбунка	137,51	0,83	41,98
Зун Торей	177,0	1,45	235,86
Бабье	142,72	1,17	246,77
Хилганта, Ст. 1	95,55	5,73	221,49
Ст. 2	201,15	39,63	348,72
сухой мат	166,43	1,40	1070,95

Таким образом, исследованные нами озера Южного Забайкалья различались по своим физикохимическим характеристикам. Значения рН воды озер находились в пределах 7,0-9,9. По степени минерализации (по классификации Валяшко) озера могут быть отнесены к солоноватым и рассолам, по ионному составу – к гидрокарбонатно-натриевому и хлоридно-натриевому типам. ОЧБ находились в пределах 87,75·106-201,15·106 кл/мл, биомасса – 0,83·106-39,63·106 мкм3/мл, хлорофилл «а» – 41,985971,83 мг/мл. Уравнения, описывающие количественную связь между этими параметрами, показали, что наиболее достоверным является выражение хлорофилла «а» через численность.

Работа выполнена при финансовой поддержке Президиума СО РАН № 38 и № 95, МО РФ РИП 2.1.1/2 « НОЦ Байкал », гранта РФФИ № 08-05-98038 р _ Сибирь _ а .