Условия развития цианобактерий в озерах прибрежной полосы озера Байкал

Объектами исследования являлись озеро Котокельское, связанное с Байкалом через речную систему Исток-Коточик-Турка и озеро Дикое, расположенное в 1.5 км от Байкала. Оз. Котокельское до недавнего времени было одним из самых продуктивных водоемов Забайкалья и приоритетным местом летнего отдыха жителей Бурятии и Иркутской области. В результате естественных природных и антропогенных процессов в озере усилились процессы эвтрофикации, в итоге начались деструктивные процессы и водоем потерял рыбохозяйственное значение. На этом фоне с начала апреля 2008 г. на оз. Ко-токельское началась массовая гибель рыб, а затем случаи заболевания населения, диагностируемого как гаффская болезнь [1].

Озеро Дикое ранее также являлось живописным озером с песчаным дном, небольшой глубины. В летнее время озеро было местом массового отдыха жителей Прибайкальского района. Начиная с 2014 г. на озере наблюдается замор рыб, изменение консистенции воды, образование мощных пластов микробных матов на берегу и обрастаний на поверхности воды и дна озера.

«Шаговое» расположение исследуемых озер оказывает прямое влияние на состояние и функционирование Байкала как экосистемы. В летнее время в прибрежной зоне оз. Байкал создаются благоприятные условия для активного развития фитопланктона и появления в озере токсичных видов цианобактерий оказывающих негативное влияние на водоем. В результате вышесказанного, целью работы являлось изучение влияния физико-химических параметров озер прибрежной полосы озера Байкал на разнообразие цианобактерий.

Во время отбора проб, в 2015 г. в оз. Котокельское микробные маты отсутствовали, обнаружен тонкий налет на дне озера (наилок), представляющий собой микробное сообщество, и плавающие на берегу волоски водорослей. В оз. Дикое был обнаружен активный рост микробных матов, как в воде в виде плотных масс, так и на берегу в виде мощных пластов. Вода представляла собой киселеобразную жидкость с взвесью светло-зеленого цвета, микробные маты представляли собой наросты коричневого цвета.

Был проведен посезонный отбор проб: весной (11 мая), летом (25 июня) и осенью (11 сентября) 2015 г. Непосредственно на месте отбора проб были определены температура, рН, общая минерализация, окислительновосстановительный потенциал, кислород, карбонаты и гидрокарбонаты. Из озера Котокельское пробы были отобраны с двух станций: станция 1 — недалеко от базы отдыха «Гэсэр» (52о46.462' с.ш., 108о04.694' в.д., l = 520 м н.у.), станция 2 — около села Котокель (52о45.785' с.ш., 108о04.938' в.д,, l = 496 м н.у.). В сентябре, после жаркого и сухого лета, озеро обмелело примерно на 6-8 м. В оз. Дикое пробы были отобраны на одной станции (N 52о47.361' с.ш., E 107о59.700' в.д., l = 467 м н.у.).

Физико-химическая характеристика исследованных озер

Вода озера Дикое, отобранная в мае 2015 г., в период ледостава, характеризовалась невысокой минерализацией (150 мг/дм3) и слабощелочной реакцией рН (7,55) (табл. 1). В воде преобладали окислительные процессы (+61 mV).

В июне показатели общей минерализации и рН были высокими, за счет активного развития микрофлоры озера. Так, значения минерализации были равны 164 мг/дм3, рН 8,82, окислительно-восстановительный потенциал составлял +115 mV. Содержание карбонатов составило 24 мг/дм3, гидрокарбонатов — 36,6 мг/дм3.

В сентябре рН воды озера увеличилась до сильнощелочных значений (10,27). Общая минерализация уменьшилась до 97 мг/дм3. Окислительно- восстановительный потенциал был характерен для окисленных условий среды (+122 mV). Содержание карбонат ионов было в два раза меньше, чем в июне. Напротив, содержание гидрокарбонат ионов было в два раза больше, чем в июне.

Таблица 1 Физико-химическая характеристика воды озера Дикое

Дата отбора Т, 0С рН М, мг/дм3 Eh, mV СО32-мг/дм3 НСО3-, мг/дм3 май 15,2 7,55 150 +61 н.о. н.о. июнь 21,8 8,82 164 +115 24 36,6 сентябрь 15,5 10,27 97 +122 12 73,2 н.о. — не определено, М — минерализация

Вода озера Котокельское, отобранная в мае 2015 г., являлась слабоминерализованной (90 мг/дм3) со слабощелочной реакцией среды (8,45) (табл. 2). В воде озера преобладали окислительные процессы (+216 mV).

Физико-химическая характеристика озера Котокельское

Таблица 2

№	Дата отбора	Т, 0С	рН	М, мг/ дм3	Eh, mV	Продукция, мгС/ дм3 в сут	Деструкция, мгС/дм3 в сут	СО 3 2-, мг/дм3	НСО 3 -, мг/дм3
1	июнь	23,1	8,58	44	+121	0,013	0,013	24	24,4
	сентябрь	15,0	10,29	45	+112	0,04	0,04	12	61
2	май	16,0	8,45	90	+216	н.о.	н.о.	н.о.	н.о.
	июнь	25,0	8,62	52	+120	н.о.	н.о.	н.о.	н.о.
	сентябрь	15,0	10,52	44	+116	0,08	0,03	12	48,8

В июне значение общей минерализации на станции 1 была равна 44 мг/дм3, на станции 2 — 52 мг/дм3. рН воды на обеих станциях были приблизительно равны и составляли 8,58 и 8,62, соответственно. Окислительновосстановительный потенциал находился в пределах +121 mV. На станции 2 содержание карбонат- и гидрокарбонат ионов было в два раза больше, чем таковые на станции 1.

В сентябре общая минерализация на обеих станциях находилась в пределах 45 мг/дм3. рН воды озера увеличилась до сильнощелочных значений (10,29-10,52). Окислительно-восстановительный потенциал был характерен для окисленных условий среды (+116 mV). Скорость процессов продукции и деструкции, определенная кислородным методом Винберга, были одного порядка — продукция колебалась от 0,04 до 0,08 мгС/дм3 в сут, деструкция — от 0,03 до 0,04 мг С/дм3 в сут. На станции 1 продукция и деструкция протекали с одинаковой скоростью (0,04 мгС/дм3 в сут). Скорость продукции на станции 2 превышала деструкцию почти вдвое. Величины продукции и дест- рукции были сопоставимы с определенными ранее значениями для глубоководного Баргузинского залива озера Байкал, мелководных заливов Провал и Посольский Сор [2-4].

В результате была получена общая картина условий развития цианобактерий, позволяющая определить влияние физико-химических параметров на их продукционные характеристики.

Разнообразие цианобактерий исследованных озер

Было проведено микроскопирование воды и микробных матов (обрастаний), отобранных из озер в разные периоды года (весна, лето, осень).

Видовое разнообразие цианобактерий в воде оз. Дикое весной было представлено единственным видом одноклеточной Microcystis aeruginosa (табл. 3). В воде летней пробы количество цианобактерий дополнилось еще 2 видами — Phormidium formosa и Synechococcus cedrorum . В воде, отобранной в сентябре, разнообразие цианобактерий увеличилось до 4 видов: M. aeruginosa, Gloeocapsa minuta , Ph. frigidum и Oscillatoria formosa . Наиболее распространенным видом цианобактерий, обнаруживаемым как в весенний, летний и осенний периоды, являлся M. aeruginosa . Активное развитие данного вида свидетельствует о его широких адаптационных свойствах.

В воде оз. Котокельское видовой состав цианобактерий был менее разнообразным по сравнению с таковым оз. Дикое и был представлен всего

Таблица 3

Таксономический состав микроорганизмов исследованных озер

Озеро	Проба	Цианобактерии
Дикое	вода, май	Microcystis aeruginosa
	вода, июнь,	M. aeruginosa дом , Phormidium formosaр, Syne-chococcus cedrorum р
	вода,     сен тябрь	M. aeruginosa оч Gloeocapsa minuta р, Ph. frigidum р, Os. formosa р
Котокель-ское	вода, май	Microcystis aeruginosa
	вода, июнь	Microcystis aeruginosa дом , Nostoc sp.р
	вода,     сен тябрь	Microcystis aeruginosa дом

Частота встречаемости: «дом» — доминирует, «оч» — очень часто, «ч» — часто, «р» — редко. Двумя видами — M. aeruginosa и Nostoc sp. В весенний и осенний периоды в воде озера присутствовал один вид — M. aeruginosa . В летней пробе воды список цианобактерий дополнил Nostoc sp.

Таким образом, гидрохимические условия воды оз. Дикое являются наиболее благоприятным для активного роста и развития цианобактерий, чем таковые оз. Котокельское. Интенсивный рост цианобактерий наблюдается в летне-осенний период.

Содержание хлорофилла а

Для исследованных озер с помощью метода регрессионного анализа была оценена зависимость биомассы хлорофиллсодержащих организмов от трофического статуса озер. Критерием трофического статуса было выбрано содержание хлорофилла а . Содержание хлорофилла а было определено в воде, микробном мате и обрастаниях исследуемых озер.

Наибольшие значения хлорофилла а были зафиксированы в летних пробах воды. Так максимальная концентрация хлорофилла а была определена в воде оз. Дикое (2,736 мг/дм³), отобранном в летний период (табл. 4). Наименьшее — в воде оз. Котокельское (0,108 мг/дм³), отобранном в осенний период. По содержанию хлорофилла а вода озер соответствовала олиготрофному и мезо-трофному типам [5].

Таблица 4.

Содержание хлорофилла а в озерах Дикое и Котокельское, мг/дм³

Дата отбора	Озеро	Вода	Мат
июнь	Дикое	2,736	н.о.
	Котокель 1	0,212	н.о.
	Котокель 2	н.о.	н.о.
сентябрь	Дикое	0,181	9,108
	Котокель 1	0,108	13,109
	Котокель 2	0,159	42,048

Содержание хлорофилла а в микробном мате озера Дикое составляло 9,108 мг/дм³, что характерно для мезотрофных водоемов. В микробных обрастаниях оз. Котокельское содержание хлорофилла а находилось в пределах 13,109-42,048 мг/дм³, что характерно для высокопродуктивных систем и в свою очередь отрицательно сказывается на качестве воды. Согласно трофической градации [5], озеро по этому показателю является эвтотрофным. Полученные данные могут быть использованы для проведения мониторинга водоемов.

В результате проведенной работы были сделаны следующие выводы. Условия развития цианобактерий в озерах прибрежной полосы озера Байкал являются благоприятными для их роста. Всего выявлено 9 видов и разновидностей цианобактерий. Доминирующим видом как в пробах оз. Дикое, так и в оз. Котокельское являлась M . aeruginosa . По содержанию хлорофилла а исследованные озера соответствовали олиготрофным и мезотрофным водоемам, микробные обрастания в озерах характеризовались высокой продуктивностью.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 15-4404302