Головко Г.В., Пригодин А.В., Середин Д.С. Развитие зоопланктона в хозяйственно-бытовых сточных водах в Щепкинском
лесу // Сборник н. тр. XIV Междунар. Научно-практич. конф. «Состояние и перспективы развития агропромышленного
комплекса» 24-26 февраля 2021 г. Ростов-на-Дону: ДГТУ.2021. С. 392-396. Не могу открыть в е-лайбрари – не находит
статью. Внизу есть скан обложки и Содержания
УДК 574.583:574.635
ГРНТИ 69.25.25
РАЗВИТИЕ ЗООПЛАНКТОНА В ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОДАХ
ВОДОЕМА В ЩЕПКИНСКОМ ЛЕСУ
1
Головко Г.В., 2Пригодин А.В., 3Середин Д.С.
Азово-Черноморский филиал ФГБНУ «ВНИРО», г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация
2
НП «Российское водное общество», г. Москва, Российская федерация
3
ООО «Новые трубные технологии – Пересвет» Моск. обл. г. Пересвет, Российская Федерация
1
Аннотация. В вегетационные сезоны 2019 и 2020 гг. исследовали зоопланктон пруда в
Щепкинском лесу в окрестностях г. Ростов-на-Дону. Определены общая численность, биомасса,
состав планктонных организмов и динамика развития. Видовой состав зоопланктона в течение двух
вегетационных сезонов был скудным, составив всего 14 таксонов. Средняя биомасса зоопланктона
составила 160,8 г/м3. Основу планктонного сообщества составляла популяция ветвистоусого рачка
Daphnia magna Str., с высокими средними показателями, составлявшими 93,6 % общей численность
и 95,4 % общей биомассы. Для популяции дафнии отмечен типичный жизненный цикл с
чередованием партеногенетического и гамогенетического размножения и длительный период
развития в течение 150-180 суток, обусловленный хорошими трофическими условиями, созданными
отсутствием фильтрации хозяйственно-бытовых сточных вод и, возможно, стимуляцией выклева
эмбрионов из эфиппиумов дафнии овицидами при обработке поступающих стоков. Изучение влияния
овицидов на эфиппиумы дафний нуждается в дальнейших исследованиях.
Ключевые слова: зоопланктон, Daphnia magna Str., нефильтрованные хозяйственнобытовые сточные воды.
THE DEVELOPMENT OF ZOOPLANKTON IN DOMESTIC SEWAGE ENTERING THE
RESERVOIR IN THE SCHEPKIN FOREST
1Golovko G. V., Prigodin A.V., 2Seredin D. S.
1 Azov-Black Sea Branch of VNIRO, Rostov-on-Don, Russian Federation
2OOO "New Pipe Technologies-Peresvet" Moscow region, Peresvet, Russian Federation
Abstract. In the growing seasons of 2019 and 2020, the zooplankton population of a pond in the
Shchepkin forest of the Rostov-on-Don suburbs was studied. The total number, biomass, composition of
planktonic organisms and dynamics of their development were determined. The species composition of
zooplankton was scarce during the two growing seasons, amounting to only 14 taxa. The zooplankton
biomass averaged 160.8 g/m3. The basis of the planktonic community was the population of the Cladocera
crustaceans Daphnia magna Str., with a high average of 93.6 % of the total abundance and 95.4 % of the
total biomass. The daphnia population has a typical life cycle with alternating parthenogenetic and
gamogenetic reproduction and a long development period of 150-180 days favored by the good trophic
conditions that were created by the lack of filtration of domestic wastewater and, possibly, the ovicides’
stimulation of embryo hatching from daphnia ephippium during the treatment of incoming effluents. The
study of the effect of ovicides on Daphnia ephippii requires further research.
Key words: zooplankton, Daphnia magna Str., unfiltered domestic wastewater.
В 2011 г. пруд в Щепкинском лесу начал заполняться хозяйственно-бытовыми сточными
водами, поступающими из переполненных прудов-отстойников очистных сооружений г. Аксай.
Поступление сточной воды привело к загниванию пруда с соответствующими последствиями.
Сильный запах нечистот и канализации вызвал бурную общественную реакцию. Это, в свою очередь
привело к решению властей реконструировать очистные сооружения г. Аксай.
Наряду с решением о реконструкции очистных сооружений для устранения запаха были
предприняты определенные меры по обработке сточных вод инновационными методами, в том числе
с использованием овицидов – веществ, способствующих выклеву эмбрионов из яиц гельминтов и
других беспозвоночных животных. В то же время в пруде был использован биологический способ
очистки, а именно осуществлена интродукция природной популяции водных планктонных животных
1
– зоопланктона. Известно, что в условиях современного дефицита пресной воды применяют
биологический способ для восстановления хозяйственных и животноводческих стоков, используя
зоопланктон как естественный биологический фильтр наряду с фитопланктоном и высшей
растительностью (1-2).
Целью исследований явилось определение возможности развития интродуцированного
природного зоопланктона в условиях обработанных хозяйственно-бытовых сточных вод, выявление
способности выживших видов организмов к воспроизводству популяций, а также определение
наличия сезонной динамики в развитии гидробионтов.
Исследуемый пруд расположен севернее г. Ростова-на-Дону в Щепкинском лесу в балке
Жанкина. Это водоем карьерного типа, выстилающими грунтами которого являются кальциевые
породы – ракушечник. Питание пруда последние годы осуществлялось напрямую из коллектора
сточных вод.
В весенний период 2019 г. в водоем были внесены зимующие яйца ветвистоусого рачка Moina
sp., а затем дважды с промежутком 2 недели были интродуцированы аборигенные виды
ветвистоусых ракообразных, собранных при разливе р. Кундрючья.
В основу исследований положены гидробиологические данные за сентябрь и октябрь 2019
г., а также за июнь, август и ноябрь 2020 г.
Сбор и обработка проб зоопланктона осуществлялись согласно общепринятым
гидробиологическим методикам (3-4). При вычислении биомассы зоопланктона использовали
таблицы стандартных весов планктонных животных (5-6).
Видовой состав зоопланктона в течение двух вегетационных сезонов был скудным – в его
составе отмечено всего 14 таксонов. Ветвистоусые рачки (Cladocera) были представлены 5 видами,
личинки комаров (Diptera) – 4, веслоногие ракообразные (Copepoda), водные насекомые гребляки
(Corixidae), личинки веснянок (Plecoptera) и равноногие раки (Isopoda) – по 1 виду (таблица 1).
Таблица 1 – Динамика численности показателей зоопланктона, %, тыс. экз./м3
Год
Виды планктонных
Средняя
2019
2020
животных
численность
Сентябрь
Октябрь
Июнь
Август
Ноябрь
Ветвистоусые рачки (Cladocera)
Daphnia magna
94,8
87,0
96
92,7
97,4
93,6
Daphnia pulex
0
2,2
2,8
0,8
Daphnia sp.
0
0
0
0
Scapholeberis sp.
0
0
Moina rectirostris
0,1
12,6
1,5
2,8
Веслоногие рачки (Copepoda)
Cyclops sp.
0,3
0,1
Личинки комаров (Diptera)
Chyronomus plumosus
0,5
0,6
0,2
Chyronomus sp.
0
0,0
Bezzia sp.
0,1
0,0
Culex sp.
0
0,0
Ракушковые раки (Ostracoda)
Ostracoda sp.
3,3
0,1
0,1
0,3
1,4
1,0
Водные насекомые гребляки из семейства (Corixidae)
Micronecta glanca
0,7
0,4
1,4
0,5
Личинки веснянок (Plecoptera)
Plecoptera sp.
0
0
Равноногие раки (Isopoda)
Asellus aquaticus
0,7
0
0,1
2,8
0,6
0,8
Численность, N, тыс.
экз./м3
501,3
277,9
153,1
109,2
15,1
211,3
Примечание: «–» организмы отсутствовали
Видовой состав планктонных организмов в сентябре 2019 г. был наиболее разнообразным.
Позднее такие виды, как Scapholeberis sp., Cyclops sp., Bezzia sp, Culex sp. и Plecoptera sp. в составе
планктонного сообщества отмечены не были. Отсутствие в составе планктонных проб личинок
комаров и веснянок в некоторые периоды исследований наблюдалось из-за сезонности их развития
2
с вылетом имаго. Доминирующим видом, составлявшим основу зоопланктона, являлся ветвистоусый
рачок Daphnia magna (Straus, 1820), составивший за период исследований в среднем 93,6 % общей
численности зоопланктона. Субдоминантом в сообществе являлся другой ветвистоусый рачек Moina
rectirostris (Leydig, 1860), чья удельная численность составила в среднем 2,8 % общей. Остальные
представители планктона отмечены в небольших количествах и нерегулярно.
Таблица 2 – Динамика биомассы показателей зоопланктона, %, г/м3
Год
Виды планктонных
2019
2020
животных
Сентябрь
Октябрь
Июнь
Август
Ветвистоусые рачки (Cladocera)
Daphnia magna
97,9
92,3
97,2
44,3
Daphnia pulex
0
0,4
0
Daphnia sp.
0
0
0
Scapholeberis sp.
0,0
Moina rectirostris
0,1
4,9
0
Веслоногие рачки (Copepoda)
Cyclops sp.
0
Личинки комаров (Diptera)
Chyronomus
plumosus
Chyronomus sp.
Bezzia sp.
Culex sp.
0,1
0
0,1
0
Ostracoda sp.
0,8
Micronecta glanca
1,0
Plecoptera sp.
0,0
Asellus aquaticus
0,0
Биомасса, B, г/м3
-
-
-
Ноябрь
Средняя
биомасса,
%
94,3
-
85,8
0,1
0,0
0,0
1,0
-
0,0
0,5
0,1
Ракушковые раки (Ostracoda)
0,0
0,0
0,0
0,0
Водные насекомые гребляки из семейства (Corixidae)
0,0
6,0
Личинки веснянок (Plecoptera)
Равноногие раки (Isopoda)
0,0
0,0
49,0
0,0
314,3
185,5
146,2
137,8
20,2
0,0
0,0
0,0
0,2
1,4
0,0
9,9
160,8
Примечание: «–» организмы отсутствовали
Максимальные показатели численности и биомассы зоопланктона были отмечены в сентябре
2019 г., далее наблюдалось неуклонное снижение численности и биомассы. В октябре 2019 г.
снижение численности было закономерным в связи с сезонным снижением температуры. Однако
основной причиной снижения количественных показателей в 2020 г., на наш взгляд, была пищевая
миграция рачков в больших количествах с водой в коллектор.
Поскольку D. magna являлась доминантной популяцией и вегетировала в пруде более 150180 суток, интерес представляла динамика ее развития.
Обычно в диких природных водоемах и в удобряемых рыбоводных прудах развитие
популяции D. magna продолжается 2-4 недели. При интродукции рачка в рыбоводные удобряемые
пруды продолжительность развития увеличивается значительно – до 6 месяцев, но имеет
скачкообразные колебания численности и биомассы. Полученные результаты по продолжительности
развития и уровню количественных показателей популяции рачка на протяжении двух
вегетационных сезонов значительно превышали показатели в водоемах других категорий.
На рисунке 1 представлена динамика структуры популяции D. magna в 2019 г., где отмечен
рост числа самцов и самок с гамогенетическими яйцами (эфиппиумы) от сентября к октябрю в связи
с сезонным снижением температуры; высокая доля молоди в популяции свидетельствует об
активном размножении накануне отбора проб.
В сентябре 2019 г. общая численность популяции D. magna составляла 475,5 тыс. экз./м3
(или 94,8 % от численности всего зоопланктонного сообщества) при биомассе 307,7 г/м3. Доля
самцов популяции D. magna была низкой (0,6 %), соотношение самок к самцам составило 110:1. В
этот период уже стали появляться самки с покоящимися яйцами – эфиппиумами (0,1 %). Доля самок
с партеногенетическими яйцами была низкой (1,9 %); однако содержание молодых особей еще было
высоким и составляло 40,2 % .
3
Самцы
13,4
0,6
Самки с
эфиппиумами 0,1
16,2
Молодь
40,2
Самки с партеноген.
яйцами
49,6
2,1
1,9
18,6
Самки
0,0
10,0
20,0
сентябрь
57,2
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
октябрь
Рисунок 1 – Динамика структуры популяции D. magna в осенний
период 2019 г., численность, %
В ноябре 2019 г. зоопланктонное сообщество по-прежнему было сформировано в основном
за счет ветвистоусого рачка D. magna, общая численность которой снизилась от 94,9 в сентябре до
87,0 %, биомасса снизилась от 98,0 до 92,6 % от общих величин. Субдоминантом являлась M.
rectirostris, по численности составляющая 12,6 % всего зоопланктонного сообщества, по биомассе –
4,9 %. Остальные виды составляли незначительную часть зоопланктонного сообщества (таблицы 1,
2).
В типичном жизненном цикле дафний чередуются партеногенетическое (бесполое) и
гамогенетическое (половое) размножение (7). В ноябре 2019 г., при сезонном снижении
температуры воды произошло уменьшение доли самок с партеногенетическими яйцами до 2,2 %, в
тоже время возросла доля самок с эфиппиумами до 16,2 % и самцов до 13,4 %, что свидетельствует
о процессе завершения бесполого размножения и переходе к половому.
В зимний период 2019-2020 г. вода в пруду стала безжизненной: серого цвета, непрозрачная,
без видимого присутствия гидробионтов. В середине апреля 2020 г. началось осветление воды и
развитие фитопланктона, в конце первой декады мая отмечали интенсивное развитие зоопланктона,
а со второй декады мая до конца первой декады ноября наблюдался постоянный процесс «роения»
рачков.
В летний период 2020 г. видовой состав стал беднее, тем не менее, доминирующими
количественно оставались ветвистоусые рачки (табл. 1, 2).
Средняя биомасса D. magna в 2020 г. снизилась в 3,5 раза по сравнению с 2019 г., составив
101,4 г/м3.
К середине июня при температуре воды 24,3 °С в составе популяции D. magna преобладали самки
(рис. 2), составлявшие в общей сложности 59,6 % всей популяции. Кроме того, в популяции
регистрировались 5,4 % самок с эфиппиумами, чья доля была выше, чем в сентябре 2019 г. В августе
доля таких самок увеличилась до 6,1 %, в ноябре было отмечено их максимальное содержание за
весь период исследований.
Рисунок 2 – Динамика структуры популяции D. magna вегетационный сезон 2020 г.
В осенний период 2019 г. в донном осадке были обнаружены эфиппиумы ветвистоусых
рачков в количестве 8,03 тыс. экз./м2, в 2020 г. численность зимующих яиц возросла и составила
4
176,4 тыс. экз./м2. Это свидетельствует об удовлетворительных условиях окружающей среды,
способствующих нормальному развитию популяции ветвистоусых рачков и их воспроизводству.
Кроме того, учитывая, что представители рода Daphnia используются для биоиндикации
водных объектов и используются в качестве тест объектов во многих странах мира, состояние
искусственного водоема в настоящий момент удовлетворительное и водоем является чистым на
предмет загрязнения токсичными веществами, в том числе тяжелыми металлами и
фосфорорганическими пестицидами (9).
Выводы. Исследование зоопланктона водоема в Щепкинском лесу на протяжении двух
вегетационных сезонов показали, что:
- в обработанных хозяйственно-бытовых сточных водах отмечено интенсивное
продолжительное развитие планктонных форм гидробионтов в течение 150-180 суток, средние
показатели численности за весь исследованный период составили 211,3 тыс. экз./м3, биомассы –
160,8 г/м3;
- в зоопланктонном сообществе доминирует ветвистоусый рачок Daphnia magna Straus;
- численность D. magna варьировала в пределах 14,8-475,5 тыс. экз./м3 при среднем
значении 223,2 тыс. экз./м3, биомасса – от 19,1 до 307,7 г/м3 при среднем значении 138,0 г/м3; этому
способствовали высокий уровень обеспеченности кормовыми ресурсами – большая концентрация
биогенов, растворенных и взвешенных органических веществ, поступающих с нефильтрованными
хозяйственно-бытовыми сточными водами;
- численность и биомасса доминирующей популяции в значительной степени превышают
аналогичные показатели в природных водоемах и рыбоводных прудах;
- в предзимний период в донном осадке водоема отмечено наличие зимующих яиц D. magna,
причем их продуцирование во втором вегетационном сезоне увеличилось в 22 раза по сравнению с
первым и составило 176,4 тыс. экз./м 3.
Все это свидетельствует о благоприятных условиях обитания зоопланктонного сообщества и
реализации его воспроизводственного потенциала в условиях обработанных неочищенных
хозяйственно-бытовых сточных вод.
Предполагаем, что присутствие овицидов, использованных для дегельминтизации сточных
вод, способствовало дополнительному развитию эмбрионов D. magna из зимующих яиц, их росту и
дальнейшему партеногенетическому размножению. Для подтверждения влияния овицидов на
зимующие яйца ветвистоусых рачков требуются дальнейшие исследования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.
Мичукова М.В. Области использования культуры Daphnia magna Str. / Вестник
Казанского технологического университета. Казань: КГТУ. – 2007. – №3-4. – С. 106–123.
2.
Субботина Ю.М., Смирнова И.Р., Кутковский К.А. Теоретические и методологические
подходы к очистке сточных вод компонентами водной экосистемы / Вестник Алтайского
государственного аграрного университета. – 2015.– № 5 (127). – С. 99–106.
3.
Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. / М. – 1975. – 240 с.
4.
Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем / под
ред. В. А. Абакумова // СПб.: Гидрометеоиздат. – 1992. – 319 с.
5.
Мордухай-Болтовский Ф.Д. Материалы по среднему весу водных беспозвоночных
бассейна Дона / Тр. Проблемных и тематических совещаний ЗИН. // «Проблемы гидробиологии
внутренних вод». – 1954.– Вып. II. – С. 223-241.
6.
Харин Н.Н. Зоопланктон Манычских водохранилищ / Ученые записки РГУ. Труды
НИБИ. – 1948. – Т. 12. – Вып. 1. – С. 67-84.
7.
Галимов Я.Р. Изменчивость признаков, связанных с половым размножением и
диапаузой, у планктонного ракообразного Daphnia magna Straus (Crustacea: Cladocera) / Канд. дисс.
на соиск. уч. степ. канд. биол. наук. – 2016. – 147 с.
Работа выполнена в рамках инициативной НИР.
Головко Галина Викторовна
+7988 895 39 31
golovko_g_v@ azniirkh.ru
Азово-Черноморский филиал Федерального государственного научного учреждения
Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии
«Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства»
Ведущий научный сотрудник лаборатории биоресурсов внутренних водных объектов
SPIN-код: 8707-1515
ORCID ID: 0000-0003-3187-5742
5
ГРНТИ 69.25.25
Пригодин Александр Васильевич
+7988 534 29 85
prig-66@rambler.ru
Некоммерческое партнерство «Российское водное общество»
Эксперт
SPIN-код: 8707-1515
ORCID ID: 0000-0003-3187-5742
ГРНТИ 69.25.25
Середин Даниил Сергеевич
+7 919 892 26 70
daniil.galleley@mail.ru
Общество с ограниченной ответственностью «Новые трубные технологии – Пересвет» Моск. обл.
г. Пересвет
Руководитель проектов
SPIN-код: 8707-1515
ORCID ID: 0000-0003-3187-5742
ГРНТИ 69.25.25
6
7
8
