10.2. Зоопланктон как индикатор влияния горно-промышленных предприятий

Предприятия горнодобывающей промышленности оказывают многофакторное воздействие на окружающею среду, включая ее многокомпонентное загрязнение. При этом наибольшая опасность связана с нарушениями природных биогеохимических циклов химических элементов, в том числе и тяжелых металлов, а также с закислением водоемов (Пименова, 2002). Это не может не сказываться на структурно-функциональных показателях сообществ гидробионтов.

Так, например, по данным Н.В. Вехова (1986) в озерах, расположенных вокруг предприятий Воркутинского промышленного комплекса, по мере приближения к источнику загрязнения у ветвистоусых в 30-40 раз снижается численность взрослых рачков и молоди зоопланктона, в 4-4.5 раза падает плодовитость, уменьшается длина тела половозрелых особей, на 25-40% сокращается доля яйценосных самок. У веслоногих происходят аналогичные изменения в биологии, схеме и характере жизненных циклов. В водоемах, расположенных на значительном удалении от источника загрязнения, численность взрослых ветвистоусых и веслоногих рачков значительно возрастает, увеличиваются размеры тела и плодовитость половозрелых рачков, а жизненные циклы имеют сходство с таковыми чистых водоемов. Наблюдается постепенное восстановление прежнего разнообразия фауны кладоцер и копепод в результате повторного заселения водоемов ракообразными. Особенностями метаморфоза и биологии ряда видов низших ракообразных (Daphnia pulex, Bosmina longirostris, Chydorus sphaericus) следует считать адаптации к существованию в водоемах с высоким уровнем загрязнения.

Устойчивость некоторых групп зоопланктона к токсикантам определяется специфичностью питания, обмена веществ и другими биологическими особенностями организмов Известно, что наиболее чувствительными к тяжелым металлам из планктонных ракообразных являются ветвистоусые рачки (“тонкие фильтраторы”), наименее чувствительными - веслоногие (MacIsaac et al., 1987 и др., Яковлев, 1995). Видимо, это обусловлено наличием более прочного хитинового покрова у веслоногих (Брагинский и др., 1987; Макарцева, 1994). Коловратки (Asplanchna priodonta и другие), благодаря смешанному характеру питания обладают большей устойчивостью. Однако, как отмечают Маллэй и Брезоник (Malley et al., 1982; Brezonik et al., 1984), повышенные концентрации тяжелых металлов ограничивают распространение Keratella и Polyarthra.

По данным В.А. Сергеевой (1988) влияние промышленных стоков на планктон выражается в наличии погибших форм, выброшенной несформировавшейся молоди кладоцер на разных стадиях развития, появлении особей с измененной морфологией и окраской тела. Специфические патологические проявления токсикоза у ветвистоусых (Bosmina longispina) - развитие новообразований. При сильном токсичном воздействии установлена прямая гибель организмов, исчезновение отдельных видов, появление патологических изменений у рачков, нарушение процесса размножения.

И.К. Ривьер (1990), отмечает, что в результате поступления токсичных сточных вод г. Череповца в Шекснинский плес (после аварии на очистных сооружениях в 1987 г.) были зарегистрированы низкие показатели численности и биомассы зоопланктона. Более чувствительными к изменению среды оказались виды родов Limnosida, Kellicottia, Daphnia. Более устойчивы к условиям загрязнения были Asplanсhna, Mesocyclops, Eudiaptomus. Отмечалось сокращение видового состава (в среднем на 50-60%) в результате отмирания олигосапробных форм и замещения их отдельными сапробными видами, развивающимися в массе на загрязненных участках. Присутствие больших количеств взвешенных веществ в воде является одной из причин выпадения из состава планктона фильтраторов-ракообразных и некоторых коловраток, в частности, колониальной формы Conochilus. Взвеси забивают фильтрационный аппарат зоопланктеров-фильтраторов, вызывают погружение организмов ко дну и их отмирание.

Сравнительный анализ зоопланктонного сообщества районов, в различной степени подверженных загрязнению, показывает, что изменяются не только количественные (увеличение в биомассе доли кладроцер и коловраток при уменьшении копепод) показатели, но и структурные. Возрастает продукция хищников, увеличиваются траты энергии на поддержание структуры сообщества (Сярки, 1995).

Среди факторов водной среды, влияющих на токсичность металлов и токсикорезистентность организмов, можно выделить биогенные элементы. Обильному развитию планктона в сильно загрязненных сточными водами озерах, видимо, способствует то, что тяжелые металлы в воде с большим содержанием органических веществ, более минерализованной и жесткой, становятся менее токсичными.

Рядом исследователей (Дубровина и др., 1991) были выполнены работы по экспериментальному моделированию процесса взаимодействия элементов, вызывающих эвтрофирование (минеральные формы фосфора, нитратный азот), и токсичных компонентов (тяжелые металлы). В ходе экспериментов было выявлено, что фосфорные добавки снижали токсичность никеля при воздействии его на дафний четырех поколений. Противоположное действие обнаружило присутствие в воде азота. Во всех концентрациях токсичность металла усиливалась.

К многочисленным факторам среды, воздействующим на гидробионтов, относится повышение мутности водных масс, происходящее, как в результате естественных процессов, так и в результате деятельности человека. По данным Л.М. Сущени (1975), Б.Л. Гутельмахера (1986) избыток взвеси оказывает механическое воздействие на низших ракообразных. Минеральные частицы забивают фильтрационный аппарат многих фильтраторов (кладоцеры и каланоиды), препятствуя тем самым их питанию. Для большинства видов пресноводного зоопланктона диаметр потребляемых частиц редко превышает 30-40 мкм. В загрязненных водоемах отсутствует детрит растительного происхождения (из-за отсутствия макрофитов) и перифитон, которые используются в пищу ракообразными (Вехов, 1986).

По мнению А.В. Горбуновой (1991), несомненный интерес представляет вопрос о том, происходит ли нарушение функциональных систем организма рачков и их способности адаптироваться к стрессовым воздействиям окружающей среды в условиях повышенной мутности воды. Опыты, проведенные на популяции Daphnia magna Straus, показали, что после пребывания рачков в воде с высоким содержанием минеральных частиц грунта отмечается снижение устойчивости дафний к воздействию токсических веществ за счет изменения состояния адаптационных возможностей организма. Снижение устойчивости находится в зависимости от концентрации взвеси и времени ее воздействия.

Отрицательное влияние механических примесей на гидробионтов выражается в основном в гибели взрослых особей и молоди, а также в нарушении процессов размножения и развития, в резорбции и выбрасывании яиц и мертвых зародышей, образовании эфиппиев. Коагуляционные частицы засоряют фильтрационные аппараты рачков, лишая их возможности нормально плавать и питаться (Куликова, 1976).