Типологическая классификация высокогорных карстовых озер Кабардино-Балкарской Республики на основе данных по зоопланктону
Автор: Пежева М.Х., Казанчев С.Ч., Авалишвили Е.Т.
Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau
Рубрика: Биологические науки
Статья в выпуске: 6, 2016 года.
Бесплатный доступ
В работе изложена типология высокогор-ных карстовых озер Кабардино-Балкарской Республики по зоопланктону. Выделено три возможных подхода к классификации озер: фа-унистический, балансовый и структурный. Фаунистический подход к классификации озер: зоопланктон обследованных водоёмов пред-ставлен обычными широко распространен-ными в холодноводных озерах формами. Всего обнаружено 57 видов, из них Ratoria - 29 видов, Cladocera - 19, Copepoda - 9. При исследова-нии нами обнаружено значительное сходство в видовом составе зоопланктона всех озер. При балансовом подходе к классификации озер на-ми получены данные, рассчитанные как на единицу площади, так и на единицу объема. В первом случае оценивали реальную биомассу. Во втором - степень использования зоо-планктона в водной толще. При сравнении биомасс, рассчитанных на единицу площади, на первое место выходят Башкаранские озера (1872 мг/м2). Несколько ниже она в озерах Шад-хурей (1389-1222 мг/м2). При структурном под-ходе для оценки видового разнообразия мы ис-пользовали индекс разнообразия. Оказалось, что наименьшие величины индекса (1,86-2,02 биты) свойственны озерам Шадхурей мор-фометрически (олиготрофные). Несколько больше (2,86-3,05 биты) - Башкаринским озе-рам. Испытав три возможности подхода к классификации озер на основе данных по зо-опланктону, мы видим, что обследованные водоемы можно группировать, основываясь на оценках как величины биомассы, так и индекса разнообразия, то есть применяя балансовый подход или структурный, или же и тот и дру-гой одновременно.
Типология, зоопланктон, карстовое озеро, башкаранские озера, озера шадхурей, биты, трофия, эвтрофный, дис-трофный, морфометрически олиготрофные, морфометрически мезотрофные
Короткий адрес: https://sciup.org/14084719
IDR: 14084719
Текст научной статьи Типологическая классификация высокогорных карстовых озер Кабардино-Балкарской Республики на основе данных по зоопланктону
Введение. Типология пресных водоемов – одна из важнейших задач гидробиологии, имеющая как чисто теоретическое, так и практическое значение. Наиболее известна и общепризнанна так называемая «трофическая» классификация, разработанная немецкими учеными А.Тинеманом и Е. Науманом [10 ] . Несмотря на большие успехи, достигнутые при помощи указанной классификации, определить точное положение того или иного озера в трофической системе, как правило, нелегко. К тому же классические типы озер (эвтрофный, мезат-рофный, олиготрофный и дистрофный) были установлены для средней полосы, и исследователь при попытке классифицировать многочисленные северные и карстовые озера страны часто сталкивается с невозможностью подвести их под определенный тип или же относит все к олиготрофным (иногда дистрофным) и таким путем обходит необходимость их классификации [4 ] .
Выход из подобных затруднений возможен только при введении количественных оценок понятия «трофия» (трофность). Предложение использовать в качестве единого критерия при типологии водоемов интенсивность первичного продуцирования [2–4] встретило как широкую поддержку, так и критику.
Указанный подход классификации озер условно можно назвать балансовым и структурным. Необходимо упомянуть еще о третьем подходе, а именно – фаунистическом (флористическом), при котором гидробиолог выясняет приуроченность отдельных видов к различным озерам и выделяет так называемые виды-индикаторы [5 ] .
Хотя все вышеуказанное относилось к классификациям биологическим, необходимо всегда иметь в виду громадное значение морфометрических особенностей водоема для определения его гидробиологического статуса, что и обусловило актуальность исследования.
Цель работы. Провести морфометрическую оценку высокогорных карстовых озер Кабардино-Балкарской Республики в зависимости от видового состава зоопланктона.
Объекты и методы. Группа обследованных озер расположена в основном у подножия Эльбруса. При классификации озер по морфометрии мы пользовались методикой М.И. Владимирской (1956) [2 ] . Объектами исследования были четыре карстовых озера в горной части у подножия Эльбруса: Башкаринские озера – Верхнее и Нижнее, Шадхурей и Малый Шадху-рей. Специальные гидрохимические исследования проводили по методу Н.М. Бессонова, Ю.А. Привезенцева (1987) [1 ] .
Планктонные пробы были собраны сетью Джеди (газ№76) в 2008–2010 гг. по три раза в течение лета примерно с трехнедельным интервалом. Пробы брали тотальные по разрезам через озеро (в каждый срок – серия из 10– 20 проб).
Фиксацию и обработку проб проводили общепринятыми методами. Сырую массу зоопланктона определяли по методу И.А. Киселева (1956) [6 ] , видовую принадлежность – по А.Н Липину (1950) [7 ] .
Результаты исследования. Группа обследованных озер относится к карстовым. Башка-ринские озера проточные, а Шадхурей и Малый Шадхурей непроточные, из них не вытекает вода. Вода в них чистая, для них характерен неровный рельеф дна со сдвинутыми в одну сторону глубинами. Их основные морфометрические признаки приведены в таблице 1.
Таблица 1
Озеро |
Максимальная ширина, м |
Максимальная глубина, м |
Площадь, га |
Башкаринские озера: Верхнее Нижнее Шадхурей Малый Шадхурей |
840 |
25 |
10,8 |
675 |
22 |
8,6 |
|
150 |
200 |
1,56 |
|
120 |
180 |
1,21 |
Основные морфометрические признаки обследованных озер
По своему термическому режиму все озера можно разделить на те же группы, какие были выделены по морфометрическим признакам. В глубоких озерах, как правило, хорошо выражена температурная стратификация, в некоторой степени, правда, нарушаемая сильными ветрами. Мелким водоемам обычно свойственна полная гомотермия.
Из-за своего расположения Башкаринские озера семь месяцев в году покрыты льдом. В летний, безледный период температура поверхностного слоя редко превышает 18–19°С. В глубоководных озерах Шадхурей и Малый Шад-хурей глубина слоя не прогревается летом выше 10°С. В зимний период озера не покрываются льдом и температура не опускается ниже 6°С.
В классификации озер по морфометрии мы следовали делению, данному при ихтиологических исследованиях С.В. Герд и Н.И. Елистер [5 ] . Согласно этой классификации, все высокогорные карстовые озера можно отнести к первому типу – к глубоким тектонического происхождения, обычно удлиненной формы со слабо-выраженной литоралью и, соответственно, слабым развитием.
Специальные гидробиологические исследования (150 проб в 2011–2012 годах) на озерах свидетельствуют о крайне низкой минерализации и обычно обильном содержании кислорода в Башкаринских озерах и о низком в озерах Шадхурей и Малый Шадхурей.
Зоопланктон обследованных водоемов представлен обычными широко распространенными в холодноводных озерах формами. Всего обнаружено 57 видов, из них: Rotatoria – 29 видов,
Cladocera – 19 видов, Copepoda – 9 видов (табл. 2).
При глубоком гидробиологическом анализе наблюдается значительное сходство в видовом составе зоопланктона всех озер. Видов, которые бы были свойственны только определенным водоемам и не встречались в других, очень мало, и притом, как правило, виды эти редкие и нельзя ручаться, что они будут найдены при длительном исследовании.
Три вида коловраток – K. longispina , C. unicornis и P. minor – массовые формы во всех обследованных озерах. Численность их измеряется тысячами и даже десятками тысяч экземпляров на 1 м3. Во всех озерах также отмечены, но не везде многочисленны коловратки: P. vulgaris , A. priodonta , K . cochlearis , B . hudsoni и кладоцеры: H . gibberum и B . obtusirostris . Некоторые близкие виды, относящиеся к одному роду, как например, H . appendiculata и H . borealis или E . gracilis и E. graciloides, замещают друг друга в разных водоемах. Явление взаимоисключения указанных видов рода Heterocope отмечено также С.Ч. Казанчевым [8, 9], который считает H. appendiculata эвритермным видом, а H. borealis – холодолюбивым стенотермным. Водоемы Шадхурей и Малый Шадхурей, в которых встречается H. Borealis , – глубокие и плохо прогреваемые, а из озер, в которых обнаружен H. appendiculata , – два незначительной глубины (см. табл. 1.). Такое распределение видов в озерах подтверждает наши выводы. Что касается упомянутых видов Eudiaptomus , то в Башка-ринских озерах они встречаются вместе. Наши наблюдения показывают, что E. graciloids вносит колебания количества растворенного кислорода в более широких пределах, чем E. gracilis .
Таблица 2
Вид |
Башкаринские озера |
Оз. Шадхурей |
||
Верхнее |
Нижнее |
Шадхурей |
М. Шадхурей |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Ratoria |
||||
Trichotria pocillum |
+ |
+ |
- |
+ |
Mytilina sp. |
- |
- |
+ |
+ |
Keratella cochlearis |
+ |
+ |
+ |
+ |
K. quadrata |
+ |
+ |
- |
+ |
Notholca labis |
- |
+ |
- |
+ |
Notholca acuminata |
- |
- |
- |
+ |
Argonotholca foliacea |
- |
- |
- |
+ |
Kellicottia longispina |
+ |
+ |
+ |
+ |
Lepadella ovalis |
- |
- |
- |
+ |
Lecane luna |
+ |
+ |
- |
- |
Lecane arcula |
+ |
- |
- |
+ |
L. intrasinuata |
- |
+ |
- |
+ |
Lecane lunaris |
+ |
- |
- |
+ |
Euchlanis incisa |
- |
+ |
- |
+ |
E. lucrsiana |
- |
+ |
- |
+ |
Trichocerca parvula |
- |
- |
- |
+ |
T. cylindrica |
- |
- |
- |
+ |
Gastropus stylifer |
+ |
+ |
+ |
+ |
Asplanchna pridontа |
+ |
+ |
+ |
+ |
А. herricki |
- |
- |
+ |
+ |
Polyarthra vulgaris |
+ |
+ |
+ |
+ |
Polyarthra minor Voigt |
+ |
+ |
+ |
+ |
Synchaeta stylata |
- |
- |
+ |
+ |
Synchaeta sp. |
+ |
+ |
+ |
+ |
Bipalpus hudsoni |
+ |
+ |
+ |
+ |
Ploesoma truncatum |
- |
- |
+ |
+ |
Filinia longiseta |
- |
- |
+ |
+ |
Conochilus unicornis |
+ |
+ |
+ |
+ |
Collotheca mutabilis |
- |
- |
+ |
+ |
Cladocera |
||||
Sida crystalline |
- |
- |
- |
+ |
Holopedium gibberum |
+ |
+ |
+ |
+ |
Daphnia longispina hyalina |
- |
- |
- |
+ |
Daphnia cristata Sars |
- |
+ |
+ |
+ |
Ceriodaphnia setosa |
- |
+ |
+ |
+ |
Ophryoxus gracilis |
- |
- |
- |
+ |
Macrothrix hirsuticornis |
- |
- |
+ |
+ |
Drepanothrix dentate |
- |
- |
- |
+ |
Eurycercus lamellatus |
- |
- |
- |
+ |
Acroperus harpae |
- |
- |
- |
+ |
Graptoleberis testudinaria |
- |
- |
- |
+ |
Chydorus sphaericus |
- |
- |
+ |
+ |
Alona affinis |
- |
- |
+ |
+ |
A. quadrangularis |
+ |
+ |
- |
- |
Окончание табл. 2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
A. rectangula Sars |
- |
- |
- |
+ |
Bosmina obtusirostris Sars |
+ |
+ |
+ |
+ |
Polyphemus pediculus |
- |
- |
+ |
+ |
Bythotrephes longimanus |
- |
- |
+ |
+ |
Leptodora kindtii |
- |
- |
+ |
+ |
Copepoda |
||||
Heterocope appendiculata |
- |
- |
+ |
+ |
H. borealis |
+ |
+ |
- |
- |
Eudiaptomus gracilis |
+ |
+ |
+ |
+ |
E. graciloides |
+ |
+ |
+ |
+ |
Cyclops strenuus |
+ |
+ |
+ |
+ |
Acanthocyclops viridis |
- |
- |
+ |
+ |
Macrocyclops albidus |
- |
- |
+ |
+ |
Paracyclops fimbriatus |
- |
- |
+ |
+ |
Mesocyclops leuckarti |
- |
- |
+ |
+ |
Встречаемость планктонных организмов в исследованных озерах
Наши исследования свидетельствуют о наличии видов, указывающих на эвтрофный характер озер, однако при этом нами обнаружено, что наилучший показатель типа озер – весь комплекс зоопланктона, и не следует придавать слишком большое значение находке одного какого-либо вида. Из индикаторов эвтрофности в нашем материале отмечены только коловратки T . cylindrica , и F. longiseta .
Первый и вторые виды представлены единичными экземплярами в пробах из мелководного озера Нижнее (Башкаринское). Олиготроф-ность озер доказывает присутствие следующих форм: H. gibberum , B . hudsoni , D . cristata . Как уже упоминалось выше, первые два встречены во всех озерах, последняя не найдена только в верхнем Башкаринском озере.
Из сказанного следует, что Башкаринские озера олиготрофные, и, во-вторых, значитель- ное сходство в видовом составе зоопланктона указанных озер не позволяет классифицировать их более подробно по чисто фаунистическому принципу.
При сравнении различных озер и попытках их классифицировать важно знать биомассу. При этом данные рассчитываются на единицу площади и объема. В первом случае оценивали реальную биомассу, достижимую в условиях данного водоема, во втором – степень использования зоопланктона водной толщи. Сравнение имеющихся у нас данных по всем озерам несколько затруднено тем, что для некоторых озер есть материалы за несколько сроков, а по другим – только одноразовые сборы.
Мы составили данные за вторую половину лета, так как для этого периода имеются пробы из всех обследованных озер (табл.3).
Таблица 3
Биомасса и видовое разнообразие зоопланктона озер (усредненные данные)
Озеро |
Тип |
Биомасса |
Разнообразие, биты/ед.массы |
|
мг/м³ |
мг/м² |
|||
Башкаринское Верхнее |
Олиготрофный |
78 |
1872 |
3,05 |
Башкаринское Нижнее |
Олиготрофный |
77 |
1693 |
2,86 |
Шадхурей |
Морфометрический олиготрофный |
65 |
1389 |
2,02 |
М.Шадхурей |
Морфометрический олиготрофный |
64 |
1222 |
1,86 |
Как видно из таблицы 3, наибольшая биомасса (более 1 г на 1 м²) отмечена в Башкарин-ских озерах (Верхнем и Нижнем). Несколько ниже она в озерах Шадхурей.
При сравнении биомасс, рассчитанных на единицу объема, на первое место выходят Башкаринские. Полученные результаты свидетельствуют, что наибольшая плотность зоопланктона (г/м³) наблюдается в озерах с интенсивным водообменном, где, видимо, «достаточно места» как для фитопланктона, так и для зоопланктона. Биомасса зоопланктона, рассчитанная на единицу площади, обнаруживает четкую тенденцию возрастания с увеличением интенсивности водообмена.
Для оценки видового разнообразия использовали индекс, оценивающий количество информации в системе и впервые предложенный в экологических исследованиях С.В. Герд [3, 4]. Наиболее распространенное нахождение индекса по численности вызывает возражение, так как при малой ценности доля некоторых видов в общей энергетике сообщества может оказаться довольно значительной. Поскольку единство структуры всей экосистемы (а также ее отдельных частей – сообществ) поддерживается потоком энергии через эту систему, то вполне понятно, что наиболее перспективно изучение энергетического разнообразия, при котором оценивается доля каждого вида в общем потреблении энергии сообществом. К сожалению, за неимением энергетических характеристик многих видов приходится идти на компромисс и вычислять индекс по биомассам популяций, составляющих сообщество, считая, что энергетические требования организмов более или менее пропорциональны их массе. Окончательный вид формулы индекса, использованного в нашей работе, следующий:
SBB
Hb=t ■ B ■ log2 B ’ где Hb – разнообразие пробы (биты/ед. массы);
В i – биомасса всех особей i-го вида в пробе; B – биомасса особей всех видов в пробе, т.е.
S
B = - X B i , i =1
где S – число видов в пробе.
Исследования показали, что индекс разнообразия не оказывается строго константной величиной, свойственной каждому озеру. Значения его могут в некоторой степени меняться как во времени, так и в пространстве. Однако анализ усредненных данных по всем озерам на конец лета позволил выявить определенную последовательность. Оказалось, что наименьшие величины индекса (1,86–2,02 биты) свойственны озерам Шадхурей и М. Шадхурей – морфометрически олиготрофные, а Башкаринские озера несколько больше (2,86–3,05 биты) – морфометрически мезотрофные.
Стремясь лучше разобраться в типологии изучаемых озер, мы пытались учитывать одновременно и величину биомассы, и индекс разнообразия зоопланктона. Как видно из таблиц, анализы соответствуют тотальным пробам из разных озер. Меньшая величина показателя видового разнообразия в морфометрически-олиготрофных условиях по сравнению с мор-фометрически-мезотрофными отмечена для зоопланктонных сообществ.
Испытав три возможности подхода к классификации озер на основе данных по зоопланктону, мы видим, что обследованные водоемы можно группировать, основываясь на оценках как величины биомассы, так и индекса разнообразия, то есть применяя балансовый подход или структурный, или же и тот и другой одновременно.
Выводы
-
1. При типологической классификации водоемов необходимо ввести понятие «биоактивность», которое охватывает не только процесс первичного продуцирования, но и процесс продуцирования гетеротрофов, идущий за счет деструкции первичной продукции.
-
2. Исследуемые озера по характеру морфо-метрически-олиготрофные и мезотрофные. Значительное сходство в видовом составе зоопланктона не позволяет классифицировать их более дробно по чисто фаунистическому принципу.
-
3. Стремясь лучше разобраться в типологии изучаемых озер, мы пытались учитывать одновременно и величину биомассы, и индекс разнообразия зоопланктона.
-
4. По типологическому классифицированию все карстовые озера республики можно отнести к первому типу: глубокие тектонического происхождения со слабовыраженной литоралью и слаборазвитыми макрофитами.
Список литературы Типологическая классификация высокогорных карстовых озер Кабардино-Балкарской Республики на основе данных по зоопланктону
- Бессонов Н.М., Привезенцев Ю.А. Рыбохо-зяйственная гидрохимия. -М.: Агропромиз-дат, 1987. -С.130-135.
- Винберг Г.Г. Значение новых методов лим-нологического исследования для разработ-ки типологии озер//Тр. 5-й науч. конф. по изучению внутренних водоемов Прибалти-ки. -Минск, 1959. -С. 27-33.
- Винберг Г.Г., Иванова А.И. Опыт изучения фотосинтеза и дыхания в водной массе озера. К вопросу о балансе органического вещества//Тр. лимнол. станции в Косине. -1965. -Т. 20. -С. 105-112.
- Герд С.В. О классификации олиготрофных озер Карелии//Изв. Карело-Финской базы АН СССР. -1947. -№ 1-2.
- Герд С.В., Елстер Н.И. Опыт биолимноло-гического районирования озер Карелии//Тр. Карел. фил. АН СССР. -1956. -Вып. 5. -С. 40-48.
- Киселев И.А. Методы исследования планк-тона//Жизнь пресных вод СССР. -М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1956. -Т. 4, Ч. 1. -С. 183-195.
- Липин А.Н. Пресные воды и их жизнь. -М.: Учпедгиз СССР, 1950. -С. 340-345.
- Пежева М.Х., Шибзухова З.С., Казанчев С.Ч. . Гидробиологическая характе-ристика карстовых озер Кабардино-Балкарской Республики//Современные проблемы науки и образования. -2015. -№ 6.
- Пежева М.Х., Шибзухова З.С., Казанчев С.Ч. . Гидробиологический анализ трофической базы высокогорных озер Приэльбрусья//Современные проблемы науки и образования. -2015. -№ 6.
- Naumann E., Thienemann A. Der Bau des seebeckens in seiner Bedoutunq fur das Leben im See//Vehr. Zool. Bot. Ges. -1977. -77. -P. 31-36.