Эколого-биологические особенности свободноживу

На правах рукописи
СЕРЕБРЕННИКОВА Юлия Александровна
ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СВОБОДНОЖИВУЩИХ ЭВГЛЕНОВЫХ ЖГУТИКОНОСЦЕВ ВОДОЕМОВ
ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ
03.00.16 – экология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Омск - 2009
Работа выполнена на кафедре зоологии ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет»
Научный руководитель:
доктор биологических наук, профессор
Лихачев Сергей Федорович
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, профессор
Мкртчан Офелия Завеновна
доктор биологических наук, профессор
Гашев Сергей Николаевич
Ведущая организация:
ГОУ ВПО «Ишимский государственный педагогический институт имени П.П. Ершова»
Защита состоится «01» июля 2009 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.177.05 в Омском государственном педагогическом университете по адресу: 644099, г. Омск, наб. Тухачевского, 14.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного педагогического университета по адресу: г. Омск, наб. Тухачевского, 14.
Автореферат разослан «28» мая 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
кандидат биологических наук,
доцент
2
Т.Ю. Колпакова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Эвгленовые жгутиконосцы преимущественно обитают в
пресных водоемах (М. Gojdics, 1953; Т.Г. Попова, 1955; З.И. Ветрова, 1980; К.М. Суханова, 1984; С.Ф. Лихачев, 1997, 1999 и др.). Они широко распространены и играют
заметную роль в пресноводных экосистемах, т.к. участвуют в процессах самоочищения воды и поддержания биологического равновесия; входят в спектры питания таких
консументов, как инфузории, коловратки, копеподы, мальки рыб и т.п. Эвгленовые
жгутиконосцы давно используются в качестве организмов-индикаторов автохтонного
и аллохтонного загрязнения природных вод (V. Sladecêk, 1973; А.В. Макрушин, 1974;
К.М. Суханова, 1984; С.Ф. Лихачев, 1986, 2000; В.С. Максюта, 2003; Ю.В. Москалец,
2006; Д.И. Широбоков, 2008, 2009). Однако эвгленовые жгутиконосцы изучены недостаточно. Необходимо изучение региональных фаун эвгленид и их экологических особенностей: биотопическая приуроченность; сезонная динамика численности и биомассы отдельных видов; влияние различных абиотических факторов на жизнедеятельность эвгленовых жгутиконосцев; роль эвгленид в гидроценозах и их взаимоотношения с другими гидробионтами; индикаторных особенностей отдельных видов и
т.д. Таким образом, изучение свободноживущих эвгленовых жгутиконосцев является
важным с теоретической и практической точек зрения.
Целью нашей работы явилось изучение видового состава, экологии и биологии
эвгленовых жгутиконосцев некоторых водоемов Челябинской области. Из настоящей
цели вытекают следующие задачи:
1. Изучить видовой состав эвгленовых жгутиконосцев в обследованных водных
объектах Челябинской области.
2. Провести эколого-ценотический анализ: выявить особенности распределения
видов в разнотипных водоемах, встречаемость отдельных видов, выявить доминирующие и фоновые виды, определить ядро сообществ эвгленовых жгутиконосцев для
каждого водоема.
3. Изучить сезонную динамику видового разнообразия в каждом водоеме и сезонную динамику численности фоновых видов. Определить факторы, определяющие
сезонную динамику указанных количественных параметров.
4. Выявить индикаторные особенности отдельных видов, определить сапробность обследованных водоемов и ее динамику в период весна-лето-осень для каждого
обследованного водоема.
5. Составить дифференциальные диагнозы и атлас видов.
Научная новизна исследования. Впервые с целью получения протозоологических качественных и количественных данных обследованы 10 водоемов города Челя3
бинска и Челябинской области. В результате в обследованных водоемах выявлено 55
видов, относящихся к 19 родам Euglenoidea. Впервые для водоемов Челябинской области было отмечено 12 родов и 33 вида. Для ранее известных из водоемов Челябинской области родов эвгленид впервые отмечено 5 видов. Изучен характер распределения эвгленид в разнотипных водоемах, их биотопическая специфичность и сезонная
динамика видового разнообразия. Проанализирована частота встречаемости всех
найденных видов в водоемах и пробах. Выявлены фоновые, доминирующие и редкие
виды. Проведен анализ сходства видовых составов эвгленид обследованных водоемов
с применением коэффициента Жаккара – Малышева, индекса Чекановского – Соренсена и кластер-анализа на основе матриц индексов сходства Раупа-Крика. Впервые
для Челябинской области изучена сезонная динамика численности фоновых видов и
ее зависимость от факторов среды. На основании данных по видовому составу, встречаемости и сезонной динамике численности эвгленид определена сапробность обследованных водоемов и ее сезонная динамика (весна - лето – осень).
Теоретическая и практическая значимость диссертации. Исследования региональной фауны эвгленид расширяют представления о видовых составах и распространении отдельных видов, позволяют уточнить биолого-экологические особенности
жгутиконосцев в водоемах локальной территории и влияние ее микроклиматических
факторов на их жизнедеятельность. Данные по видовому составу, встречаемости и
численности отдельных видов позволяют провести оценку индикаторных особенностей эвгленид в целях биоиндикации природных вод. Это дает возможность использования многих видов эвгленовых жгутиконосцев для определения характера загрязнения водоемов и проведения мониторинга качества их вод, с целью выработки рекомендаций по очистке, охране и рациональному использованию воды пресных водоемов. Материалы работы могут быть использованы для преподавания курсов экологии
и зоологии беспозвоночных и в высших учебных заведениях, для выполнения студентами курсовых и выпускных квалификационных работ.
Апробация работы. Материалы диссертации и отчеты о работе были
представлены на заседаниях кафедры зоологии ЧГПУ (2006-2009 гг.); на II
Международной научно - практической конференции «Урбоэкосистемы: проблемы и
перспективы развития» (Ишим, ИГПИ, 2007 г.); на Международной научнопрактической конференции «Культура и образование как фактор развития региона»
(Ишим, ИГПИ, 2008 г.); на Региональной научно-практической конференции
«Проблемы экологии и экологического образования Уральского федерального округа»
(Челябинск, ЧГПУ 2008 г.); на III Межрегиональной научно - практической
конференции «Проблемы географии Урала и сопредельных территорий» (Челябинск,
4
ЧГПУ, 2008 г.); на II Международной научно-практической конференции «Адаптации
биологических систем к
естественным
и
экстремальным факторам среды»
(Челябинск, ЧГПУ, 2008 г.); на III Всероссийской конференции по водной
токсикологии, посвященной памяти Б.А. Флерова, «Антропогенное влияние на
водные организмы и экосистемы» и конференции по гидроэкологии «Критерии
оценки качества вод и методы нормирования антропогенных нагрузок» (Борок, ИБВВ
РАН, 2008 г.); на Всероссийской школе – конференции «Экосистемы малых рек:
биоразнообразие, экология, охрана» (Борок, ИБВВ РАН, 2008 г.); на научных
конференциях студентов и аспирантов ЧГПУ (2005-2009 гг.); на I Международной
научно-практической конференции «Экологический мониторинг и биоразнообразие»
(Ишим, ИГПИ, 2009); на Международной конференции «Современные проблемы
экологии и
экологического образования» (Орехово-Зуево, ОГПИ, 2009); на
Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в
области химико-педагогического и естественнонаучного образования» (Оренбург,
ОГПУ, 2009); на Всероссийской конференции «Экология в высшей школе: синтез
науки и образования» (Челябинск, ЧГПУ 2009); на II всероссийской научнопрактической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Полевые и
экспериментальные исследования биологических систем» (Ишим, ИГПИ, 2009).
Положения, выносимые на защиту.
1. Фауна эвгленовых жгутиконосцев из обследованных водоёмов Челябинской
области насчитывает 55 видов, относящихся к 19 родам. Распространение и встречаемость отдельных видов в водоёмах различны, что связано с различными гидрологическими и гидрохимическими условиями среды обитания;
2. По динамике видового разнообразия и численности наиболее массовых видов
каждый из обследованных водоемов можно отнести к определенной зоне сапробности. Количество видов-индикаторов определенной зоны сапробности и их численность имеют разную сезонную динамику для каждого водного объекта.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, одна - в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 174 страницах, состоит из введения, 5-ти глав, выводов и списка литературы (258 наименований, из них
107 на иностранном языке). Диссертация содержит 31 рисунок, 39 таблиц и 3 приложения.
ГЛАВА 1. Обзор литературы
В первом разделе главы анализируются литературные данные по истории изучения эвгленовых жгутиконосцев в водоемах Челябинской области (Л.Н. Александров5
ская и др., 1975, 1979а, 1979б, 1989; Л.В. Снитько, Р.М. Сергеева, 2003; М.И. Ярушина
и др., 2004) и сопредельных территорий (Д.О. Свиренко, 1915; И.А. Киселев, 1954;
Э.А. Штина, Н.Н. Болышев, 1960; А.П. Скабичевский, 1966; Т.Г. Попова, Т.А. Сафонова, 1974; Т.А. Сафонова, 1984). Несмотря на довольно широкий охват исследованиями местообитаний эвгленовых жгутиконосцев в водоемах Челябинской области,
данные литературы пока не дают полного представления о видовом составе и экологических особенностях этих простейших. Второй раздел литературного обзора посвящен морфофизиологическим и экологическим особенностям эвгленовых жгутиконосцев, роли отдельных факторов (температуры, насыщенности воды кислородом и
другими газами, количества неорганических примесей, рН воды и др.) на динамику
численности и распространение эвгленид (Ch.Ch. Wang, 1928; В.А. Догель и др., 1962;
К.М. Суханова, 1968, 1984, 2000; Ю.В. Москалец, 2006; Н.В. Гаврилова, 2007; Д.И.
Широбоков, 2007, 2008). В заключительном разделе приводятся данные по использованию эвгленовых жгутиконосцев в качестве организмов-индикаторов сапробности
воды (А.В. Макрушин, 1974; К.М. Суханова, 1984, 2000; С.Ф. Лихачев, 1986, 2000;
В.С. Максюта, 2003, 2005; Ю.В. Москалец, 2006; Н.В. Гаврилова, 2007; Д.И. Широбоков, 2008, 2009 и др.)
ГЛАВА 2. Физико-географическая характеристика района исследования
На основании собственных и литературных данных дано описание физикогеографических условий района исследования (географическое положение, рельеф,
климат, характеристика водных ресурсов). Приведена оригинальная физикогеографическая и гидрохимическая характеристика обследованных водоемов.
ГЛАВА 3. Материал и методика исследований
Материал собирался в водоемах лесной и лесостепной зон Челябинской области
с 2005 по 2008 гг.. Взятие проб из водоемов производилось с применением стандартных методов сбора протистологических и гидробиологических проб (К.А. Гусева,
1956; В.И. Жадин, 1956; И.А. Киселев, 1956а, 1956б; П.И. Усачев, 1961; А.В. Иванов и
др., 1981; К.М. Суханова, 1984). Всего было собрано и обработано 230 проб. Определение видовой принадлежности найденных форм проводилось по описаниям, содержащимся в литературе (F. Doflein, 1949, 1953; Д.О. Свiренко, 1938; Т.Г. Попова, 1955,
1966; М. Gojdics, 1953; Т.Г. Попова, Т.А. Сафонова, 1976; R.R. Kudo, 1966, 1971; G.F.
Leedale, 1967, 1982; К.М. Суханова, 1984, 2000; С.Ф. Лихачев, 1997а, 1997б, 1999).
Цитохимические методики, применяемые для исследования морфологии эвгленовых,
изложены в различных руководствах по микроскопической технике и гистохимии
(Г.И. Роскин, Л.Б. Левинсон 1957; Э. Пирс, 1968; А.И. Кононский, 1976) и специальной зоологической литературе (Ю.Г. Гельцер и др., 1974; Ю.Г. Гельцер, 1980; А.В.
6
Иванов и др., 1981; О.В. Волкова, Ю.К. Елецкий, 1982; Т.П. Евгеньева, 1983; К.М. Суханова, 1984). Все найденные эвгленовые жгутиконосцы фотографировались или зарисовывались. Для микроскопирования проб применяли микроскопы Биомед-1, МБИ6 и Микмед-6 с увеличением 100-400 раз (без иммерсии) и фотонасадкой Canon PowerShot A 630. Подсчет численности эвгленовых жгутиконосцев проводился методом
«калиброванной капли» (В.Ф. Николюк, 1963; Е.С. Липеровская, 1977). Для сравнения
видовых составов эвгленид водоемов Челябинской области были использованы коэффициент Жаккара – Малышева (Kj-m) и индекс общности фаун Чекановского – Соренсена (Ics). Сапробность организмов определяли по таблицам В. Сладечека (V.
Sládeček, 1969, 1973), учитывая численность видов, частоту встречаемости в водоёмах
и пробах. Среднюю сапробность обследуемых проб находили по векторному методу
С. Головина (S. Golovin, 1968). Классификацию сообществ по видовой структуре проводили с использованием кластер-анализа на основе матриц индексов сходства РаупаКрика (D. Raup, R.E. Crick, 1979) и индекса общности фаун Дайса. Для выявления
общих тенденций распределения эвгленид осуществляли ординацию методом главных координат (J.C. Davis, 1986; Ryan et al., 1995). В ходе непараметрического корреляционного анализа по Спирману проведена оценка связей между гидробиологическими показателями и морфометрическими и гидрохимическими характеристиками
водоемов. Все расчеты выполнены при помощи пакетов программ KyPlot (K.
Yoshioka, 2002) и PAST (Ø. Hammer et al., 2001).
ГЛАВА 4. Видовой состав эвгленовых жгутиконосцев
в водоемах Челябинской области
4.1. Видовой состав эвгленид в водоемах Челябинской области
В 10 водоемах г. Челябинска и Челябинской области было обнаружено 55 видов
свободноживущих эвгленовых жгутиконосцев, относящихся к 19 родам. По видовому
разнообразию лидируют фототрофные роды Euglena – 10 видов и Trachelomonas – 9
видов, а также гетеротрофный род Astasia – 6 видов,. Все остальные роды представлены 1-3 видами. Но по встречаемости в водоёмах эвглены, трахеломонасы и астазии
в большинстве случаев не являются лидерами. Во всех обследованных водоёмах и в
большинстве проб встречены особи гетеротрофных видов Peranema trichophorum и
Anisonema acinus. В большинстве водоёмов обнаружены особи видов Peranema
granuliferum, Distigma proteus, Anisonema ovale, Heteronema acus, H. scabrum, Euglena
acus, Trachelomonas hispida, Notosolеnus apocamptus, которые в большинстве своём не
относятся к родам, лидирующим по видовому многообразию.
4.2. Сезонная динамика изменения встречаемости эвгленовых
жгутиконосцев в обследованных водоемах
Для каждого из обследованных водоемов разнообразие и встречаемость отдельных видов эвгленовых жгутиконосцев в пробах различны от 21,8 до 60,0%. Наиболь7
шая частота встречаемости отмечена для следующих родов: Euglena, Peranema, Anisonema. Лидерами по частоте встречаемости являются гетеротрофные виды Peranema
trichophorum и Anisonema acinus. К редким видам можно отнести Meniodium minimum,
M. tortuosum, Trachelomonas cylindrical, Phacus tortus и Strombomonas acuminatа. Анализ динамики видового разнообразия и частоты встречаемости эвгленовых жгутиконосцев из обследованных водоемов позволяет сделать вывод о том, что максимальное
количество видов в пробах встречается с июня по сентябрь, что связано с ходом температур в течение года.
4.3. Сходство видовых составов эвгленовых жгутиконосцев из разных водоемов
г. Челябинска и Челябинской области
Водоемы Челябинска и области имеют разные характеристики (качество грунта,
гидрохимические показатели, наличие макрофитов в водной толще и у берега и т.д.),
что сказывается на сходстве и различии видовых составов эвгленовых жгутиконосцев
(табл. 1). Таблица 1
Сходство видовых составов эвгленовых жгутиконосцев по коэффициенту
Жаккара-Малышева и индексу общности фаун Чекановского-Соренсена
Коэффициент Жаккара-Малышева (К j-m)
Водоёмы
о
з.
П
е
р
в
о
е
оз. Первое
Индекс
Чекановского
– Соренсена
(Ics)
в%
о
з.
В
т
о
р
о
е
С
м
о
л
и
н
о
Б.
И
г
и
ш
М
.
И
г
и
ш
М
.
С
у
н
у
к
у
л
ь
К
у
м
к
у
л
ь
Ш
е
р
ш
н
е
в
с
к
о
е
в
д
х
р.
А
р
га
з
и
н
с
к
о
е
в
д
х
р.
р.
М
иа
сс
- 0,3
- 0,2
- 0,2
- 0,4
-0,6
-0,5
- 0,8
-0,4
-0,4
- 0,1
- 0,2
- 0,5
-0,3
-0,5
- 0,4
-0,3
-0,6
0,3
- 0,5
-0,6
-0,5
- 0,7
-0,2
-0,6
- 0,5
-0,5
-0,6
- 0,8
-0,5
-0,5
-0,5
-0,6
- 0,7
-0,3
-0,2
-0,4
-0,3
-0,7
-0,6
-0,5
-0,3
-0,7
-0,4
-0,7
оз. Второе
51,9
Смолино
56,6
64,6
Б. Игиш
57,1
55,6
79,2
М. Игиш
43,2
32,7
41,7
37,8
М. Сунукуль
36,8
53,1
35,9
37,8
37,5
Кумкуль
37,8
42,5
39,1
34,3
33,3
46,7
Шершневское
вдхр.
22,2
45,8
25,5
22,2
25,8
51,6
41,4
Аргазинское
вдхр.
45,8
51,7
56,1
39,1
53,7
24,4
51,3
45,0
р. Миасс
45,7
35,6
36,4
42,4
57,1
35,7
23,1
29,6
8
-0,6
32,4
Анализ сходства видовых составов эвгленовых жгутиконосцев из обследованных
водоемов, показал, что в большинстве сравниваемых пар нет сходства видовых составов. Только при сравнении в паре озер Смолино и Большой Игиш наблюдается сходство видовых составов на уровне Ics= 79,2%, Kj-m= 0,3 (табл. 1).
ГЛАВА 5. Экологические особенности эвгленовых жгутиконосцев из водоемов
Челябинской области
5.1. Биотопическая приуроченность видов к разнотипным водоемам
В обследованных водоемах отмечено 7 эвритопных видов. Типично эвритопными видами, имеющими высокую экологическую валентность и встречающимися
практически во всех обследованных водоемах являются Peranema trichophorum, Distigma proteus, Euglena acus, Trachelomonas hispida, Anisonema acinus, Dinema
griseolum, Notosolenus apocamptus. Стенотопных видов 18: в озерах – Astasia curvata,
Distigma curvatum, Peranema granulifrum, Heteronema scabrum, Euglena caudata,
Trachelomonas acuminata, T. bulla, T. oblonga, T. verrucosa, T. volvocina, Lepocinclis fusiormis, Monomorphina pyrum, Rhabdomonas costata, Petalomonas mira, P. pusilla,
Sphenomonas quadriangularis, Sph. teres; в водохранилищах – Strombomonas fluviatilis.
Рис. 1. Дендрограмма сходства видовых составов эвгленовых жгутиконосцев в обследованных водоемах по индексу Чекановского-Соренсена.
Анализ сходства видовых составов между разнотипными водоемами Челябинской области показал, что сходство наблюдается между озерами и водохранилищами
9
Ics= 69,8%, Kj-m= 0,07. В парах озера-реки и водохранилища-реки наблюдается различие видовых составов Ics= 36,4%, Kj-m= -0,6 и Ics= 32,6%, Kj-m= -0,6 соответственно
(рис. 1).
5.2 Сезонная динамика численности фоновых видов эвгленовых жгутиконосцев
Большое значение для поддержания численности имеет качество воды, степень
ее минерализации, предрасположенность водоема к заморным явлениям, содержание
органики и насыщенность водной растительностью, качество грунта, степень антропогенных воздействий на водоем и т.д. По сезонной динамике численности видов по
отношению к температурному фактору можно выделить две группы эвгленид: виды,
имеющие высокую численность в течение весны-лета-осени, кроме зимы (например,
Peranema trichophorum) (рис. 2), и виды термофильные, многочисленные только в
летние месяцы (большинство фототрофных видов, например Euglena acus, Phacus
brevicaudatus) (рис. 3).
Рис. 2. Сезонные изменения численности Peranema trichophorum (оз. Второе, май-октябрь
2008 г.). По оси абсцисс: месяцы года; по оси ординат: численность P. trichophorum
Рис. 3. Сезонная динамика численности Euglena acus и изменение температуры воды в оз.
Первое (март-ноябрь 2007 г.). По оси абсцисс: месяцы года; по оси ординат: численность Euglena acus (ос/мл) и изменение температуры воды (ºС)
10
Сезонная динамика численности эвгленовых жгутиконосцев подчиняется общим
закономерностям: максимальная численность отмечается в теплые сезоны (конец весны – лето – начало осени), снижение численности наблюдается в холодный период
(поздняя осень – зима – ранняя весна).
5.3. Индикаторные особенности эвгленид и сапробность обследованных водоемов
Эвгленовые жгутиконосцы обладают высокой чувствительностью к химическому
составу воды, что делает их ценным показателем органического загрязнения. Эти
простейшие, развиваясь в большом количестве в загрязненных водоемах, участвуют в
процессах самоочищения водоемов. Для всех 55 обнаруженных видов из 10 водоемов
Челябинской области был рассчитан индекс сапробности и определена степень сапробности обследованных водоемов. Среди обнаруженных эвгленид преобладают виды–
индикаторы β– мезосапробной (29 или 52,7%) и α-мезосапробной (19 или 34,5%) зон .
Видовой состав индикаторов олигосапробной зоны насчитывает 3 или 5,5% от общего
количества видов: Euglena mutabilis, E. spirogyra, Trachelomonas cylindrica. К полисапробным относятся 4 вида или 7,3%: Astasia dangeardii, A. klebsii, Euglena deses, E. viridis. Одним из таких озер является озеро Смолино (рис. 4).
11
Рис. 4. Графическое изображение сапробного спектра проб из оз. Смолино с апреля по октябрь (масштаб 10 мм – 5 видов). Примечание: от 1 до 2 – олигосапробная зона; от 2 до 3 –
β-мезосапробная зона; от 3 до 4 – α-мезосапробная зона; от 4 до 5 – полисапробная зона.
Рассматривая распределение видов по зонам сапробности в период с апреля по
октябрь в пробах из озера Смолино следует отметить, что в исследуемом водоеме
преобладают виды α-мезосапробной зоны (рис. 4), количество которых возрастает с
апреля по июнь, достигая максимума в июле-августе.
В озере Первое наблюдается иная тенденция сезонной динамики сапробности
(рис. 5). Распределение видов по зонам сапробности в период с апреля по ноябрь в
пробах из озера Первое показывает, что в исследуемом водоеме во все сезоны преобладают виды β-мезосапробной зоны, причем она нарастает с апреля по август, а затем
снижается с сентября по октябрь.
12
Рис. 5. Графическое изображение сапробного спектра проб из оз. Первое (масштаб 10 мм – 5
видов). Примечание: от 1 до 2 – олигосапробная зона; от 2 до 3 – β-мезосапробная зона; от 3
до 4 – α-мезосапробная зона; от 4 до 5 – полисапробная зона.
В озерах ВУРСа сапробность практически не изменяется в летние месяцы (рис.
6).
Рис. 6. Графическое изображение сапробного спектра проб из оз. Б. Игиш (масштаб 10 мм – 5
видов). Примечание: от 1 до 2 – олигосапробная зона; от 2 до 3 – β-мезосапробная зона; от 3
до 4 – α-мезосапробная зона; от 4 до 5 – полисапробная зона.
13
Рис. 7. Графическое изображение сапробного спектра проб из р. Миасс (масштаб 10
мм – 5 видов). Примечание: от 1 до 2 – олигосапробная зона; от 2 до 3 – βмезосапробная зона; от 3 до 4 – α-мезосапробная зона; от 4 до 5 – полисапробная зона.
Анализ проб воды р. Миасс показал, что с мая по октябрь степень сапробности
воды меняется следующим образом: в мае преобладают α-мезосапробные виды, с
июня по август возрастает количество β-мезосапробов (рис. 7). В сентябре вновь преобладают α-мезосапробы. Пробы воды из р. Миасс можно отнести к β- и αмезосапробной зоне.
Для озера Второе, Шершневского водохранилища и реки Миасс результаты протозоологического анализа сапробности были подтверждены бактериологическим анализом совместно с сотрудниками Уральского филиала ГНУ Всероссийского научноисследовательского института ветеринарной санитарии, гигиены и экологии РАСХН.
По бактериологическим данным превышения нормы содержания МАФАнМ в озере
Втором не было зарегистрировано. По коли-индексу озеро относится к категории II
(загрязненное). По санитарно-бактериологическим показателям водоем, в целом, следует отнести к категории чистые водоемы. Вода Шершневского водохранилища по
количеству МАФАнМ в исследуемый период времени относилась ко второй категории качества (загрязненная). Наибольшая обсемененность исследуемой воды была
отмечена в точке 1 (пос. Бутаки, место впадения р. Миасс в Шершневское водохранилище), в точке 4 (залив у сада «Медик») и в точке 6 (городской пляж, рекреационная
зона). По количеству бактерий группы кишечной палочки, водоем относится к категории чистые водоемы. Патогенная микрофлора рыб не была обнаружена. Река Миасс
14
на территории г. Челябинска принимает неочищенные стоки ливневых вод, выбросы
и сточные воды промышленных предприятий. Значительное антропогенное воздействие приводит к ухудшению санитарно-бактериологического состояния воды, угнетению собственной микрофлоры и нарушению естественной самоочищающей способности реки. Количество сапрофитных бактерий превышало нормативные показатели для водоемов, что свидетельствует о наличии большого количества органических веществ в воде; об этом же косвенно свидетельствует и отсутствие споровых
бактерий. Около половины выделенных культур составляла не собственная микрофлора водоема, а микрофлора человека, например семейство Enterobacteriaceae (E.
coli, Pr. mirabilis, Ent. faecalis). Низкое содержание сульфатредуцирующих бактерий в
исследуемой воде свидетельствует о хорошей аэрации водоема и малой интенсивности процессов анаэробного разложения органических веществ. Показатель коли-титр
свидетельствует о фекальном загрязнении р. Миасс, которое было наиболее выражено
на станции «Заводы». Наличие высоких титров нефтеокисляющих бактерий в исследуемых образцах свидетельствует: во-первых, о наличии загрязнения воды углеводородами, а во-вторых, о высокой скорости микробного разрушения данного загрязнителя. Отсутствие фенолокисляющих бактерий может указывать на слабую биохимическую активность микроорганизмов в отношении фенолов, что требует уточнения.
Таким образом, большинство обследованных водоемов по составу эвгленовых
жгутиконосцев, относятся к β– и α–мезосапробным водоемам. Озеро Смолино, находящееся в черте г. Челябинска, и озеро Б. Игиш, расположенное в зоне ВосточноУральского радиоактивного следа, относятся к α–мезосапробной зоне и стремятся к
полисапробности. Вода этих озер непригодна для бытовых целей и ограниченно пригодна для производственной деятельности. По сезонной динамике сапробности можно
выделить 3 типа водоемов: 1 - водоемы, имеющие постоянно высокие показатели
определенной зоны сапробности; 2 - водоемы, в которых происходит нарастание
определенной зоны сапробности от весны к середине лета, а затем спад к осени; 3 водоемы в которых происходит изменение сапробности от α– весной к β– летом и к α–
осенью.
15
5.4. Статистический анализ взаимосвязи показателей гидробиологического
состояния и морфометрических характеристик водоемов
В результате проведенного непараметрического корреляционного анализа Спирмана, связей между изучаемыми гидробиологическими показателями, морфометрическими и гидрохимическими характеристиками исследуемых водных объектов не выявлено, т.к. показатель значимости связи Р > 0,05. Можно говорить о тенденции к связи между количеством видов и их численностью в водоеме и перманганатной окисляемостью (Р = 0,106), количеством родов и ХПК (Р = 0,104) (табл. 2).
Таблица 2
Данные непараметрического корреляционного анализа по Спирману
Количество видов
Количество родов
Средняя сапробность
водоемов
rS = 0,286
rS = 0,043
rS = 0,361
Р = 0,390
Р = 0,897
Р = 0,278
Перманганатная окисляемость
rS = -0,611
rS= -0,241
rS= -0,371
Р = 0,106
Р = 0,524
Р = 0,327
ХПК
rS = 0,407
rS = 0,614
rS= -0,037
Р = 0,281
Р = 0,104
Р = 0,921
rS = 0,319
rS= -0,126
rS= -0,068
Р = 0,366
Р = 0,720
Р = 0,846
rS = 0,462
rS = 0,354
rS = 0,077
Р = 0,191
Р = 0,316
Р = 0,828
Показатели
Минерализация
Площадь водоемов
Емкость водоемов
ПРЕДЛОЖЕНИЯ
Искусственные (аллохтонные) загрязнения приводят к изменению сапробности
водоемов, что отражается на качестве воды и приводит к ее полной непригодности
для использования в бытовой, хозяйственной и производственной деятельности. В целях сохранения водоемов мы предлагаем провести комплексное исследование водоемов Челябинской области с привлечением специалистов: гидробиологов, альгологов,
прозоологов, микробиологов, гидрохимиков и гидрологов для выявления санитарногигиенического состояния основных водных объектов.
ВЫВОДЫ
1. В обследованных нами водных объектах Челябинской области обнаружено 55 видов
эвгленовых жгутиконосцев, относящихся к 19 родам. Впервые для водоемов области
отмечено 33 вида из 17 родов. По видовому разнообразию лидируют фототрофные
16
роды Euglena – 10 видов и Trachelomonas – 9 видов, а также гетеротрофный род
Astasia – 6 видов. Но по встречаемости в водоёмах и пробах виды этих родов в большинстве случаев не являются лидерами. Во всех обследованных водоёмах и в большинстве проб встречены особи гетеротрофных видов Peranema trichophorum и
Anisonema acinus.
2. Ядро сообществ эвгленовых жгутиконосцев составляют Peranema trichophorum, P.
granuliferum, Anisonema acinus, A. ovale, Distigma proteus, Heteronema acus, H.
scabrum, Euglena acus, Trachelomonas hispida, Notosolеnus apocamptus, которые в
большинстве своём не относятся к родам, лидирующим по видовому многообразию.
3. Обследованные нами водные объекты Челябинской области относятся к трем типам: озера – Смолино, Первое, Второе, Большой Игиш, Малый Игиш, Малый Сунукуль, Кумкуль; водохранилища – Шершневское и Аргазинское; реки – р. Миасс. Каждый водный объект имеет специфичные гидрологические и гидрохимические характеристики, а также разную ценность для человека (водохранилища являются основными источниками питьевой воды) и испытывают разную антропогенную нагрузку
(озера Б. и М. Игиш, подвергшиеся радиоактивному воздействию в 1957 году, находятся в особо охраняемой зоне, а в оз. Смолино, находящееся в черте г. Челябинска,
осуществляются постоянные несанкционированные сбросы с близлежащих предприятий и поверхностных вод).
4. Видовое разнообразие разных обследованных водоёмов различно и варьирует от 12
до 33 видов, также различен и таксономический состав. Эвгленовые жгутиконосцы в
разнотипных водоемах распределены неравномерно. В озерах отмечено 55 видов
эвгленид, в водохранилищах – 31 вид, в реке Миасс – 12 видов.
5. Анализ сходства видовых составов между разнотипными водоемами Челябинской
области показал, что сходство наблюдается между озерами и водохранилищами Ics=
69,8%, Kj-m= 0,07. В парах озера-реки и водохранилища-реки наблюдается различие
видовых составов Ics= 36,4%, Kj-m= -0,6 и Ics= 32,6%, Kj-m= -0,6 соответственно.
6. Сезонная динамика численности эвгленовых жгутиконосцев подчиняется общим
закономерностям: максимальная численность отмечается в теплые сезоны (конец весны – лето – начало осени), снижение численности наблюдается в холодный период
(поздняя осень – зима – ранняя весна). Динамика численности эвритопных видов
эвгленовых жгутиконосцев имеет общую закономерность протекания и зависит от
температурного фактора. Возрастание численности с апреля по июнь-июль и снижение численности к концу октября.
7. Большинство обследованных водоемов по видовому составу эвгленовых жгутиконосцев и численности доминирующих видов, относятся к β– и α–мезосапробным во17
доемам. Озеро Смолино, находящееся в черте г. Челябинска и озеро Б. Игиш, расположенное в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа,
относятся к α–
мезосапробной зоне и стремятся к полисапробности.
8. По сезонной динамике сапробности можно выделить 3 типа водоемов: 1 - водоемы,
имеющие постоянно высокие показатели определенной зоны сапробности; 2 - водоемы, в которых происходит нарастание определенной зоны сапробности от весны к середине лета, а затем спад к осени; 3 - водоемы в которых происходит изменение сапробности от α– весной к β– летом и к α– осенью.
9. В качестве организмов-индикаторов среди всех обнаруженных видов эвгленовых
жгутиконосцев, вероятно, можно использовать только доминирующие виды, имеющие
высокую численность в разные сезоны года.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК
1.
Серебренникова, Ю.А. Эвгленовые жгутиконосцы (Euglenoidea, Euglenozoa)
Аргазинского водохранилища и их биоиндикаторное значение [Текст] /С.Ф.
Лихачев, Ю.А. Серебренникова, А.В. Румянцева // - Тюмень: Изд-во ТюмГУ,
Вестник Тюменского государственного университета, № 3, 2008. - С. 103–107.
Публикации в других изданиях
2.
Серебренникова, Ю.А. Эвгленовые жгутиконосцы озера Первое города
Челябинска [Текст] /С.Ф. Лихачев, Ю.А. Серебренникова // Урбоэкосистемы:
проблемы и перспективы развития: материалы II международной научнопрактической конференции. – Ишим: ИГПИ им. П.П. Ершова. Ишим, Из-во ИГПИ,
2007. - С. 202–205.
3.
Серебренникова, Ю.А. Индикаторные особенности эвгленовых жгутиконосцев
и сапробность некоторых водоемов Челябинска и Челябинской области [Текст] /
Ю.А. Серебренникова // Экологический мониторинг и биоразнообразие. т. 2, № 2,
2007. - С. 215–220.
4.
Серебренникова, Ю.А. Видовой состав и индикаторные особенности
эвгленовых жгутиконосцев некоторых водоемов Челябинской области [Текст] /
С.Ф. Лихачев, С.Г. Левина, Д.З. Шибкова, Ю.А. Серебренникова // Проблемы
радиоэкологии и пограничных дисциплин: Сборник научных трудов Выпуск 11. –
Екатеринбург: Изд-во Урал ун-та, 2007. - С. 274–289.
5.
Серебренникова, Ю.А. Эвгленофауна озер зоны ВУРСа (Большой и Малый
Игиш) [Текст] /С.Ф. Лихачев, Ю.А. Серебренникова // Культура и образование как
фактор развития региона. Материалы междунар. науч.-практич. конференции 8
18
февраля 2008 г. Изд-во Ишим. гос-ного педагог. института им. П.П. Ершова. –
Ишим. – 2008. - С. 137–138.
6.
Серебренникова, Ю.А. Индикаторные особенности эвгленовых жгутиконосцев
водоемов озера Первое и Второе города Челябинска [Текст] /С.Ф. Лихачев, Ю.А.
Серебренникова // Проблемы экологии и экологического образования Уральского
федерального округа: мат. Регион. науч.-практ. конф., 15–17 апреля 2008 г. –
Челябинск: Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та, 2008. - С. 152–155.
7.
Серебренникова, Ю.А.
Видовой состав и индикаторные особенности
эвгленовых жгутиконосцев и инфузорий озеро Первое [Текст] /С.Ф. Лихачев, Ю.А.
Серебренникова, Л.В. Трофимова // Проблемы географии Урала и сопредельных
территорий: материалы III межрегиональной науч.-практ. конф. (Челябинск, 15-17
мая 2008 г.). – Челябинск: АБРИС, 2008. - С. 119–122.
8.
Серебренникова,
Ю.А.
Эвгленофауна
реки
Миасс[Текст]
/
Ю.А.
Серебренникова, С.Ф. Лихачев // Экосистемы малых рек: Биоразнообразие,
экология, охрана. Лекции и материалы докладов Всероссийской школыконференции. Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина. 18-21 ноября
2008 г. Издательство ООО «Принтхаус» 2008. - С. 272–273.
9.
Серебренникова, Ю.А. Санитарно-гигиеническое состояние озера Второе по
материалам бактериологического и протистологического обследования [Текст]
/С.Ф. Лихачев, Ю.А. Серебренникова, Н.Ю. Арсентьева // Адаптации
биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды:
материалы II Международной научно-практической конференции 8-11 октября
2008 г.: в 2 т. Т. 1 – Челябинск: Изд-во Челяб. гос. пед. ун-та, 2008. - С. 190–193.
10.
Серебренникова, Ю.А. Индикаторная значимость некоторых групп простейших
водоемов г. Челябинска [Текст] /С.Ф. Лихачев, Ю.А. Серебренникова, А.В.
Румянцева // Материалы III Всероссийской конференции по водной токсикологии,
посвященной памяти Б.А. Флерова, «Антропогенное влияние на водные организмы
и экосистемы», конференции по гидроэкологии «Критерии оценки качества вод и
методы нормирования антропогенных нагрузок» и школы-семинара «Современные
методы исследования и оценки качества вод, состояния водных организмов и
экосистем в условиях антропогенной нагрузки». Часть 2. (Борок 11-16 ноября 2008
г.). ООО «Ярославский печатный двор» – Борок, 2008. - С. 364–367.
11.
Серебренникова, Ю.А. Изучение сапробности Шершневского водохранилища с
помощью индикаторов – эвгленид (Euglenoidea, Euglenozoa) [Текст] /С.Ф. Лихачев,
Ю.А. Серебренникова // Инновационные процессы в области химикопедагогического и естественнонаучного образования: мат. Всероссийской науч.19
практ. конф. Оренбург, 16-17 февр. 2009 г. Мин-во образования и науки Рос.
Федерации, Федер. агентство по образованию, Оренб. гос. пед. ун-т: в 2 т. –
Оренбург: Изд-во ОГПУ, 2009. – Т. 1. – С. 90–92.
12.
Серебренникова, Ю.А. Протистологическая и бактериологическая оценка
Шершневского водохранилища г. Челябинска [Текст] /С.Ф. Лихачев, Ю.А.
Серебренникова, Н.Ю. Арсентьева // Современные проблемы экологии и
экологического образования: Сб. материалов международной научно-практической
конференции (г. Орехово-Зуево, 5-6 марта 2009 г.). – Орехово-Зуево, 2009. – С. 19–
21.
13.
Серебренникова, Ю.А. Исследование сапробности оз. Смолино с помощью
эвгленовых жгутиконосцев [Текст] /С.Ф. Лихачев, Ю.А. Серебренникова //
Экология в высшей школе: синтез науки и образования: материалы Всерос. науч.практ. конф., 30 марта – 1 апреля 2009 г.: в 2 ч. – Челябинск: Изд-во Челяб. гос.
пед. ун-т, 2009. – Ч. 1. – С. 71-73.
.4
1
Серебренникова, Ю.А. Эвгленовые жгутиконосцы озера Второе города
Челябинска [Текст] / Ю.А. Серебренникова // Полевые и экспериментальные
исследования биологических систем: Материалы II всероссийской научнопрактической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Ишим:
Изд-во ИГПИ им. П.П. Ершова, 2009. – С. 94-98.
20