Содержание хлорофилла и биогенных элементов в прибрежной воде озера Байкал

Содержание хлорофилла «а» в планктоне является достаточно информативным показателем и, при нерегулярных наблюдениях точнее отражает состояние экосистемы озера, чем скорость фотосинтеза, легко реагирующая на изменения погодных условий [1]. Статистически значимые оценки связей концентраций биогенных элементов с хлорофиллом а как показателем развития фитопланктона, биомассой и продуктивностью озер были получены для различных регионов [2, 3]. Зависимость развития фитопланктона от фосфора и азота была установлена простыми сопоставлениями их концентраций в озерах [4, 5].

Цель данного исследования – отразить степень влияния концентраций фосфора и азота на содержание хлорофилла а в воде мелководных участков оз. Байкал в зонах рекреационно-хозяйственного использования.

Объекты и методы исследования

Были отобраны пробы прибрежной воды восточного побережья оз. Байкал в июле 2012 г. в местах туристско-рекреационного пользования. Пробы отбирались у п. Горячинск – около уреза воды и вглубь по трансекте – 200, 500 и 800 м от берега (глубины 3 м, 4,5 м и 10 м), а также около уреза воды в п. Турка и бухте Безымянной. В местах отбора проб температуру воды измеряли с помощью сенсорного электротермометра Prima (Португалия). Показатель pH среды определяли потенциометрически при помощи полевого pH-метра pHep (Португалия). Показатель Еh – измерителем редокс-потенциала ORP (Португалия). Значение общей минерализации определяли портативным тестер-кондуктометром TDS-4 (Сингапур). Концентрацию гидрокарбонатов анализировали титриметрическим методом, кислорода – с помощью оксиметра Oxi 315i (Германия). Содержание сульфатов, сульфитов, общей щелочности, общего фосфора и азота, нитратов, нитритов и фосфатов определяли с помощью фотометра MultiDirect (Lovibond, Германия). Пробы воды были отобраны в пластиковые стерильные флаконы, затем воду фильтровали с помощью фильтровальной установки на нитроцеллюлозные фильтры (диаметр пор 0,22 нм, Владисарт). Содержание хлорофилла а определяли на сканирующем однолучевом спектрофотометре «Shimadzu UV mini» (Япония), расчет проводили по стандартным формулам [6].

Результаты и обсуждение

Температура воды при отборе составляла 15,5–20,2 ^о С, значения общей минерализации не превышали 99,1 мг/л, значения рН 8,3. Окислительно-восстановительный потенциал был характерен для окисленных условий среды – до +258. Значения сухого остатка, характеризующие общее содержание органических и минеральных соединений, составляли 155-221 мг/л. По этому показателю прибрежную воду оз. Байкал можно охарактеризовать как «отличную» (по СанПиН 2.1.4.1074-01 на питьевую воду – не более 1000 мг/л). Содержание гидрокарбоната не превышало 85,4 мг/л. Содержание сульфатов было незначительно – до 11 мг/л, как и биогенных элементов: азота – до 1,5 мг/л и фосфора – до 0,36 мг/л. Показатель соотношения азота к фосфору (N:P) свидетельствует о возможности лимитирования системы прибрежных вод обоими этими элементами и определяет исследуемые экотопы как систему с быстрой сменой условий лимитирования (табл.).

Таблица

Показатели прибрежной воды оз. Байкал в туристско-рекреационной зоне

Содержание хлорофилла а варьировало в пределах 0,004–1,166 мкг/л, что сопоставимо с результатами, полученными другими исследователями для пелагиали Байкала и ряда озер европейской части России [1, 7].

В придонных участках обнаружены значимые корреляции между концентрацией хлорофилла а и содержанием биогенных элементов N (r=0,9) и P (r=-0,9). В поверхностных слоях воды подобной зависимости выявлено не было, но положительная корреляция наблюдалась между общей численностью микроорганизмов и концентрацией фосфора (r=0,65). В местах отбора, где были зафиксированы более низкие концентрации минеральных форм азота, необходимые для образования биомассы, обнаружено относительно высокое содержание хлорофилла а , что свидетельствует об активности микробного сообщества в данных точках (рис. 1).

Рис. Гидробиологическая характеристика зоны мелководья оз. Байкал

Подобная закономерность выявлена для придонных участков Гор2, Гор3 и Гор4, поверхностной воды станций Безымянка и Гор4. Содержание фосфора и хлорофилла а в придонной воде станций Гор3 и Гор4 также подчинялась подобному распределению, но в воде Безмянки, Турки и придонной Гор2 содержание фосфора положительно корреллировало с продукционной активностью сообщества. В придонных участках Гор3 и Гор4 при повторных определениях обнаруживалось практически полное исчезновение фосфора в пробах, что, при относительно большом содержании хлорофилла а в этих точках, может свидетельствовать о недостатке элемента в питании первичных продуцентов.

Полученные результаты подтверждают лимитирование продукционных процессов в прибрежных водах исследуемых участков, как фосфором, так и азотом, с возможной частой сменой условий.