Реконструкция развития диатомовой палеофлоры.

оз. Сердцевидное. В итоге, по результатам проведенного анализа, исследуемая колонка была разделена на две зоны (рис. 8.1). Выделение данных зон основано на достоверном (p < 0.005) отличии по содержанию элементов. Зона I отражает развитие водоема в условиях поступления загрязнителей, зона II – доиндустриальный период, отражающих ход естественных, природно-обусловленных изменений, которые могут быть связаны с изменениями климатических условий в регионе. Для нижних слоев колонки (от 6 до 10 см) характерными являлись диатомеи, предпочитающие значения pH, близкие к нейтральным (Cyclotella kuetzingiana v. radiosa и C. kuetzingiana v. kuetzingiana), реконструированные значения pH свидетельствуют о слабощелочных естественных условиях. Эти данные согласуются с наличием в этот период диатомей – алкалифилов, предпочитающих значения pH>7, в пределах зоны II: Aulacoseira alpigena, Fragilaria construens, Navicula radiosa, Ceratoneis arcus и др. Очевидно, это определяется щелочным составом пород на водосборе. Доиндустриальный период развития этого водоема, как и для других озерных экосистем региона в этот период, характеризуется значительным видовым разнообразием (H’ до 3.24 бит·экз^-1) и низкой численностью.

Изменения в структуре диатомовых палеокомплексов отмечаются в ДО в верхней части зоны II начиная со слоя 5 см, и сопровождаются изменениями в видовом разнообразии диатомей: снижение до 2.5 с последующим резким увеличением до 3.1 бит·экз^-1. Подобные изменения H’ могут являться отражением переходного этапа для экосистемы водоема. В этом же интервале наблюдаются незначительное снижение N_o и увеличение pH, что является максимальным значением для исследованной колонки (рис. 8.1). Начиная с этого слоя было отмечено постепенное увеличение N ацидофильных видов рода Eunotia, которая в более глубоких слоях не превышала 1%. Вероятно, некоторые антропогенно-обусловленные изменения начались в экосистеме водоема еще до того, как началась интенсивная аккумуляция ТМ в ДО.

Зона I (0-4 см) характеризуется увеличением концентраций ТМ, с одновременным снижением содержания в ДО щелочных и щелочноземельных элементов. Эти изменения связаны с вторичным эффектом кислых осадков, связанным с выщелачиванием легкорастворимых основных катионов из ДО (Моисеенко и др., 1997).

Перестройка структуры диатомовых комплексов нашла отражение в смене доминирующих видов, происходит снижение N Cyclotella kuetzingiana v. radiosa, в планктоне ее постепенно заменяет С. ocellata, являющаяся ацидофильным видом (предпочитает воды с pH 6.7-7.0) (Комаренко, Васильева, 1975). Начиная со слоя 4 см, наблюдается снижение H’, которое на интервале 0-2 см достигает значения 2.1 бит·экз^-1, что в 1.5 раза меньше, чем в доиндустриальный период развития водоема. В этом же интервале отмечается резкий рост N_o, которая к самому верхнему слою ДО достигает 40 млн. экз./г сух. веса. Это, возможно, определяется переходом экосистемы на новый уровень с иными, по сравнению с доиндустриальный периодом, гидрохимическими условиями, при которых снижение численности одних видов дает возможность в массе развиваться другим. В составе диатомовых комплексов возрастает доля ацидофильных (B. brebissonii, Frustulia romboides v. saxonica) и ацидобионтных (B. serians, Eunotia exigua, E. monodon, E. robusta v. diadema) видов. Наиболее благоприятные значениями pH для массового развития этих видов ≤5.5 (Баринова, Медведева, 1996; Renberg et all., 1993). Реконструированные значения pH для этой зоны отражают наличие процессов закисления водной среды, и достигают значения 6.78 в слое 1-2 см. Таким образом, малые размеры озера и поступление кислотообразующих веществ с атмосферными выпадениями вызвали преобразование слабощелочной среды в водоеме в слабокислую, что подтверждается полученным интегральным трендом значений pH. Щелочной характер пород на водосборе обеспечивает устойчивость водоема к кислотным выпадениям, однако смена доминирующих видов свидетельствует о значительных изменениях и позволяет прогнозировать возможность дальнейшего закисления водоема. Важным показателям является также наличие патологичных форм диатомей рода Eunotia, что может свидетельствовать о токсическом действии загрязнителей (лабильных форм Sr) на развитие водорослей.

В целом для оз. Сердцевидное были выявлены изменения, подтверждающие развитие процессов закисления вод, как результат аэротехногенного загрязнения территории. В ходе преобразований в структуре экосистемы увеличилась доля ацидофильных и ацидобионтных диатомей, было отмечено снижение видового разнообразия и рост общей численности, что говорит об упрощении диатомовых сообществ в водоеме. Ухудшение экологической обстановки объясняется малой буферной емкостью водоема. Устойчивость озера к кислотным выпадениям за счет щелочного состава подстилающих пород, в настоящее время, очевидно, имеет небольшое значение.

Оз. Пай-Кунъявр. В целом диатомовые комплексы составляют типичные арктоальпийские, горные и холодноводные виды, предпочитающие близкие к нейтральным значения pH. Развитие в озере диатомовой флоры такого типа определяется ландшафтно-географическими условиями, в которых располагается водоем. Климатические условия приозерной низменности оз. Пай-Кунъявр характеризуются холмистым моренным рельефом; выражены елово-березовые формации с кустарничково-моховым типом растительности, характерные для данного высотного пояса. Впадение в озеро множества ручьев с прилегающих склонов гор, наличие множества родников, хорошая проточность водоема и сравнительно большие глубины (до 20 м) определяет холодноводный температурный режим. Более пологий восточный берег водоема включает вкрапления болотных формаций, что определяет присутствие в донных отложениях створок болотных видов (Eunotia diadema, E. alpina).

Аэротехногенное загрязнение региона не оказало заметного влияния на диатомовую флору. Незначительные изменения связаны с увеличением в поверхностных слоях доли таксонов рода Fragilaria. Это может быть связано с некоторым увеличением в воде концентрации биогенных элементов, а также с некоторым изменением температурного режима вод в сторону более высоких температур. Отсутствие выраженных изменений в структуре диатомовых комплексов, вероятно является следствием удаленности водоема от основных источников промышленных выбросов. Окружающие озеро горы служат естественным препятствием на пути аэротехногенных загрязнителей.

Исследования диатомей современного перифитона, отобранного в литоральной части водоема в период вегетации, показали зависимость видового состава диатомей от локальных условий в различных частях акватории: характер субстрата, впадение ручьев, заболоченность берега.

Оз. Травяное. Мелководность водоема (до 1,5 м) и наличие заливов обеспечивает хороший прогрев водной толщи, что, вероятно, обуславливало развитие богатой бентосной и перифитонной диатомовой флоры на протяжении всего исследованного периода развития водоема. Практически отсутствуют виды, характерные для горных водоемов, доля планктона незначительна. Этот факт, вероятно, объясняется слабой проточностью, развитием высшей водной растительности и высокой степенью заиленности дна. Берега озера частично заболочены, в связи с чем здесь отмечаются более низкие, по сравнению с другими водоемами значения pH. Это объясняет присутствие в отложениях значительного количества створок ацидофильных по отношению к pH видов диатомей. Особенно большого видового разнообразия достигают виды рода Eunotia. В водоеме, очевидно, на всем исследованном периоде существовали благоприятные условия для развития макрофитов, что подтверждает присутствие видов, эпифитно произрастающих на высшей водной растительности на всей исследованной толще ДО. Изменения видового состава на протяжении колонки имеют сложную динамику, с отсутствием резких изменений, связанных с исчезновением одних видов и появлением других. Возможно, это объясняется наличием множества экологических ниш для развития различных диатомей. Этот факт подтверждается наличием алкалифильных форм наряду с ацидофильными. Особенности морфометрии и характер береговой линии создают в пределах озера участки, где течение полностью отсутствует. Здесь в массе развивается высшая водная растительность и происходят процессы естественного подкисления водной среды. В то же время, места с выраженным течением и устьевой участок р. Кунийок образует иной тип гидрохимических условий, где вероятно развивалась диатомовая флора с присутствием алкалифильных по отношению к pH таксонов. Изменения N различных видов диатомей за исследованный период развития водоема может являться отражением естественной динамики, определяемой, вероятно, колебаниями уровня воды. Связь изменений диатомового состава в ДО с антропогенными преобразованиями экосистемы водоема не установлена. Формирование диатомовой флоры в течение всего исследованного периода, очевидно определялось преимущественно ландшафтно-географическими условиями приозерной низменности.

Оз. Травяное расположено в предгорном ландшафте Хибин, и занимает особое положение на стыке предгорных равнинных и горных условий. Микроклиматические условия здесь определяются преобразованием воздушных масс и изменением характера увлажнения ввиду барьерного эффекта гор. В связи с этим в водоеме существуют более теплые, по сравнению с оз. Пай-кунъявр температурные условия, что подтверждается практическим отсутствием в донных отложениях холоднолюбивых видов.

Оз. Куна. Явные изменения в структуре диатомовых сообществ, свидетельствующие о техногенной нагрузке на водоем выявлены не были. Ландшафтно-географическое положение водоема характеризуется холмистым моренным рельефом; выражены сосново-березовые формации с кустарничково-моховым типом растительности, характерные для предгорьев Хибин (Природные условия, 1986). Ландшафтная организация территории приозерной низменности является результатом деятельности конуса выноса р. Куна при выходе ее на подгорную равнину. На берегах водоема развивается типичный северо-таежный ландшафт. Видовой состав диатомовых комплексов на всем протяжении исследованной толщи седиментов достаточно разнообразен, здесь выявлено наибольшее количество видов для всей озерно-речной системы. Однако на современном этапе развития диатомовая флора в некоторой степени обогащается видами, предпочитающими более высокую концентрацию биогенных элементов (Gomphonema clavatum), что может свидетельствовать в пользу появления тенденции к росту трофического статуса водоема. Обращает на себя внимание и некоторое увеличение относительной численности видов рода Fragilaria, в приповерхностных слоях донных отложений обнаружено появление F. ulna, по своим экологическим характеристикам требовательный к высокому содержанию элементов биогенного питания, в более ранних слоях не встречающийся. Этот факт также может свидетельствовать в пользу увеличения трофического статуса водоема в настоящее время.

Оз. Имандра устье р. Куна. Распределение диатомовых палеокомплексов по разрезу колонки свидетельствует о воздействии множества факторов на историческое развитие диатомовой флоры. В верхних слоях ДО обнаруживаются изменения в структуре диатомовых комплексов, проявляющиеся в снижении видового разнообразия, и преобладанием в верхних слоях отложений A. islandica (до 35.3 %), у которого наблюдаются морфологические изменения в строении панциря, что может быть связано с техногенным воздействием комбината «Североникель» (Каган, 2001). Изменения видового состава в толще седиментов носит сложный характер. Такая динамика, вероятно, свидетельствует об особых условиях седиментации под воздействием комплекса факторов как р. Куна, так и оз. Имандра.

Таким образом, на примере данного региона показана зависимость состава диатомовой флоры от ландшафтно-географического положения водоема. Диатомовые палеокомплексы в толще донных отложений оз. Пай-Кунъявр составляют типичные арктоальпийские, горные и холодноводные виды, предпочитающие ультаолиготрофные условия и близкие к нейтральным значения pH. Благоприятные для развития этих таксонов гидрохимические условия и температурный режим определяет ландшафтная организация, высота над у.м. и формы рельефа горной долины р. Куна, в которой расположен водоем. Основными чертами ландшафта приозерной низменности являются наличие крутых склонов и моренных гряд. Впадение множества ручьев, хорошая проточность и высокие глубины способствуют развитию планктонных форм, представленных преимущественно центрическими диатомеями. Эти же условия определяют высокую буферную емкость и устойчивость к кислотообразующим выпадениям. Практически отсутствуют таксоны, характерные для эфтрофируемых водоемов. Современный состав диатомовой флоры практически не отличается от таковой в доиндустриальный период. Диатомовая палеофлора характеризуется низкой численностью, видовое разнообразие также сравнительно не высоко. Оз. Травяное занимает промежуточное положение между ландшафтами предгорных равнин и горных склонов долины р. Куна, характеризующиеся более высокими температурами воздуха и ином характером увлажнения по сравнению с оз. Пай-Кунъявр. Водосбор водоема частично заболочен, в массе развивается высшая водная растительность, небольшие глубины способствуют хорошей прогреваемости водной толщи. Поэтому здесь на протяжении всего периода формирования исследованной толщи донных отложений господствовала диатомовая флора, представленная в основном бентосными и перифитонными таксонами, достигающими значительного видового разнообразия. Численность также на порядок выше, чем в оз. Пай-Кунъявр. Холодноводные виды практически не обнаружены, особенного разнообразия достигают болотные таксоны, предпочитающие значения pH<7.0. Самый крупный из исследованных водоемов – оз. Куна расположен на предгорной равнине, где влияние факторов физико-климатической системы Хибинского горного массива выражено еще слабее. В этом водоеме, в условиях северо-таежного ландшафта, развивалась наиболее богатая в видовом отношении диатомовая флора. Стратиграфия диатомовых палеокомплексов не показала явных изменений, которые могут быть связаны с антропогенным преобразованием гидроэкоситемы, однако в верхних слоях седиментов обнаружено увеличение относительной численности видов, характерных для эфтрофных водоемов.

Изменения в структуре диатомовых комплексов были выявлены для оз. Сердцевидное, в котором обнаружены изменения диатомового состава связанное с поступлением кислотообразующих веществ, как следствие аэротехногенного загрязнения. Особое положение занимает устьевой участок р. Куна, который испытывает техногенную нагрузку, связанную с деятельностью комбината «Североникель».