Губа Белая оз. Имандра.

Губа Белая оз. Имандра после отсечения части ее акватории дамбой с целью складирования там отходов апатито-нефелиновых обогатительных фабрик (АНОФ) ОАО «Апатит» (хвостохранилище) представляет собой довольно узкий залив (рис. 10.5).

Рис. 10.5. Карта-схема районов исследования оз. Имандра

В качестве контрольного был выбран наиболее удаленный от основных источников загрязнения условно–фоновый район - восточная часть и юго-западная оконечность плеса Бабинская Имандра (рис. 10.5). Здесь было обнаружено 25 видов организмов при доминировании коловраток A. priodonta, K. сochlearis, K. quadrata, K. longispina, N. caudata и ветвистоусого рачка B. obtusirostris. Индекс видового разнообразия Шеннона 2.4 бит/экз. Колебания численности и биомассы зоопланктона составляли 17.3-79.3 тыс. экз/м³ и 0.25-1.1 г/м³ соответственно.

Ретроспективный анализ данных показал, что многолетняя динамика зоопланктона в губе Белой характеризовалась сокращением видового разнообразия, уменьшением численности и биомассы до начала 80-х гг. и последующим увеличением количественных показателей к 1990 г. В период исследований с 1978 по 1991 гг. отмечалось массовое развитие коловраток (численность выше 70%, биомасса - 55% всего зоопланктона) (Яковлев, 1998). Вблизи дамбы отстойника АНОФ видовой состав зоопланктона был крайне обедненным, а количественные показатели низкими. К выходу в открытое озеро видовое разнообразие и количественные характеристики зоопланктона закономерно возрастали (в основном за счет коловраток). На специфическую структуру сообщества зоопланктона могло оказать влияние и обильное развитие в воде сапрофитных, денитрифицирующих бактерий, актиномицетов и «фосфорных» бактерий, способных разлагать некоторые нерастворимые минеральные формы Р_общ (Евдокимова, 1988; Яковлев, 1998). Преобладали A. priodonta, Notholca sp., B. obtusirostris, хищные веслоногие рачки рода Acanthocyclops. Фильтраторов и седиментаторов обнаруживали только в пелагиали плеса, где концентрация минеральных тонкодисперсных частиц в воде была сравнительно низкой. Здесь наряду с A. priodonta, K. longispina, K. cochlearis и S. pectinata в пробах присутствовал рачок B. obtusirostris (Деньгина, 1980; Моисеенко, Яковлев, 1990; Яковлев, 1995). С 1981 по 1990 г. среднегодовая численность зоопланктона увеличилась почти в 9 раз (приблизительно с 9 до 81 тыс. экз/м³).

При исследовании зоопланктонного сообщества губы Белой в 1994-2003 гг. было зарегистрировано 30 видов организмов, из которых коловраток - 14 (Synchaeta sp., Polyarthra sp., B. hudsoni, A. priodonta, E. dilatata, B. calyciflorus, K. cochlearis, K. hiemalis, K. quadrata, K. longispina, Notholca sp., C. unicornis, F. longiseta, Rotatoria sp.), ветвистоусых рачков – 7 (Н. gibberum, D. longispina, D. galeata, D. longiremis, A. elongata, B. obtusirostris, L. kindtii), веслоногих – 9 (E. graciloides, H. appendiculata, C. scutifer, C. vicinus, C. strenuus, Cyclops sp., A. gigas, A. viridis, M. leuckarti) (табл. 10.1).

Количественные показатели зоопланктона в период исследований 1994-1998 гг. были достаточно высоки. Максимальная численность и биомасса зоопланктона были зарегистрированы в июле 1994 г. (713.4 тыс. экз/м³ и 4.1 г/м³ соответственно) (рис. 10.6).

Рис. 10.6. Численность и биомасса зоопланктона в губе Белой оз. Имандра в периоды отбора проб, где: 1 - 25.07.1994; 2 - 25.08.1994; 3 – 30.07.1996; 4 – 23.07.1998; 5 – 29.08.2001; 6 – 13.08.2003.

Это объясняется массовым присутствием в пробах крупной коловратки A. priodonta (80-90% от общей численности), а также ветвистоусых (B. obtusirostris) и веслоногих (C. scutifer, M. leuckarti) ракообразных, которые развивались в условиях значительного снижения (с 11.4 мг/л в 1980 г. до 2.2 мг/л в 1994 г.) содержания взвешенных веществ в воде. Соответственно увеличилась и прозрачность воды с 0.5 до 3 м. В августе наблюдалось закономерное уменьшение численности и биомассы зоопланктона до 127.3 тыс. экз/м³ и 2.7 г/м³ соответственно, что хорошо отражает сезонные циклы в развитии сообщества.

Не были обнаружены ранее обычные в оз. Имандра ветвистоусые ракообразные (H. gibberum, D. cristata, B. cederstromii, B. longimanus). В качественно обедненном составе руководящего комплекса летнего зоопланктона преобладали A. priodonta, K. сochlearis, K. quadrata, K. longispina и ветвистоусый рачок B. obtusirostris.

В конце августа 2001 г. в губе Белой было выявлено 14 видов, из них Rotatoria - 7, Cladocera - 3, Copepoda – 4. Общая численность зоопланктона - 14.5 тыс. экз/м³, биомасса - 0.2 г/м³ (рис. 10.6). Индекс видового разнообразия Шеннона составил 2.1 бит/экз. По сравнению с 1994-1998 гг. количество видов зоопланктона сократилось в 2 раза (14 против 28). В планктоне не были обнаружены ранее обычные в озере ценные в кормовом отношении ветвистоусые D. longispina, D. galeata, D. longiremis, L. kindtii и веслоногие E. graciloides, H. appendiculata ракообразные. Доминирующий комплекс составляли Synhaeta sp., B. hudsoni, В. obtusirostris, M. leuckarti, обильное развитие которых можно объяснить большей приспособленностью их к питанию в мутной воде, повышенной устойчивостью к токсикантам, а также слабым выеданием хищниками. Замена каланоид ветвистоусыми - типичный признак повышения трофического статуса водоема (Андроникова, 1996). Преимущественное развитие коловраток, по-видимому, объясняется меньшей чувствительностью их по сравнению с ракообразными к условиям высоких концентраций неорганической взвеси в воде (Телеш, 1996; Gliwicz, 1969). Отсутствие в пробах наиболее чувствительных к загрязнению каланоид (E. graciloides, H. appendiculata) указывает на неблагополучную экологическую ситуацию в данной акватории озера.

В середине августа 2003 г. в губе Белой зарегистрировано 17 видов организмов: Rotatoria – 8, Сladocera – 5, Copepoda – 4. Показатели общей численности и биомассы были также невысоки и составляли 35.8 тыс. экз./м³ и 0.6 г/м³ соответственно (рис. 10.6).

Индекс видового разнообразия Шеннона 2.9 бит/экз. Доминировали коловратки B. hudsoni, K. longispina, Notholca sp. Следует отметить, что в планктоне были обнаружены ранее обычные в озере ценные в кормовом отношении ветвистоусые ракообразные Н. gibberum, Daphnia sp., L. kindtii.

Анализ сброса промышленных стоков ОАО «Апатит» в период исследований выявил тенденцию к их уменьшению (за исключением 1998 г.) (рис. 10.7), следовательно, они не могли оказать резкого отрицательного воздействия на развитие зоопланктонного сообщества в данной акватории озера.

Анализ структурных и функциональных показателей зоопланктонного сообщества выявил наиболее информативные из них: (табл. 10.7):

- изменение процентного соотношения основных таксономических групп Rotatоria, Cladocera и Copepoda в величине общей численности пользу наиболее устойчивой к загрязнению группы Rotatоria (исключение – август 2001 г.); в величине общей биомассы коловратки превалировали в июле 1994 г., 1996 и 1998 гг.; в августе 1994 г. преобладали веслоногие рачки, а в августе 2001 и 2003 гг. – ветвистоусые рачки;

- индекс видового разнообразия Шеннона по численности H(N) (1.63-2.96 бит/экз) выше по сравнению с условно-фоновыми водоемами Пай-Кунъявр (Гольцовое), Сердцевидное и Длинное, что говорит об увеличении видового разнообразия сообщества за счет массового развития типичных индикаторов загрязнения - коловраток;

- показатели общей численности (N общая) и биомассы (B общая) достаточно высоки по сравнению с условно–фоновым районом оз. Имандра (восточная часть и юго-западная оконечность плеса Бабинская Имандра), условно-фоновыми водоемами Пай-Кунъявр (Гольцовое), Сердцевидное, Длинное, а также водоемами Малый и Большой Вудъявр, подверженными воздействию атмосферных выбросов и сточных вод предприятий Хибинского горно-промышленного комплекса и хозбытовых стоков, что отражает реакцию сообщества на воздействие сточных вод апатито-нефелиновых обогатительных фабрик, вызывающих в данной акватории озера процессы эвтрофирования;

- величины отношения B_Сrust/B_Rot <1 в июле 1994 г., 1996 и 1998 гг., что также свидетельствует о массовом развитии коловраток; в августе 1994, 2001 и 2003 гг. преобладали ракообразные (показатель B_Сrust/B_Rot 1);

- величины показателя N_Clad/N_Cop <1 в июле 1994 г., 1996 г. и августе 2003 г., что говорит о преобладании веслоногих рачков; ветвистоусые превалировали в августе 1994 г, июле 1998 г. и августе 2001 г. (показатель N_Clad/N_Cop 1);

- отношение В₃/В₂ <1 в июле 1996 и 1998 гг. и августе 2001 г., что свидетельствует о преобладании фильтраторов над хищными при массовом развитии коловраток в июне

Рис. 10.7. Объем промышленных стоков ОАО «Апатит» в многолетнем ряду исследований

Таблица 10.7. Структурные и функциональные показатели зоопланктонного сообщества в губе Белой оз. Имандра (среднесуточные данные за периоды отбора проб)

Показатели	июль 1994 г.	август 1994 г.	июль 1996 г.	июль 1998 г.	август 2001 г.	август 2003 г.
Rotatoria: Cladocera: Copepoda, % Nобщ	92.5 : 3.2 : 4.3	75.2 : 18.1 : 6.7	97.1 : 0.3 : 2.6	99.2 : 0.4 : 0.4	37.1 : 36.8 : 26.1	77.4 : 8.9 : 13.7
Rotatoria: Cladocera: Copepoda, % Вобщ	51.6 : 15.8 : 32.6	3.7 : 24.0 : 72. 3	91.2 : 1.4 : 7.4	96.4 : 1.1 : 2.5	7.7 : 53.5 : 38.8	13.3 : 57.4 : 29.3
N общая (тыс. экз/м3)	713.46	127.39	491.15	326.52	14.55	35.82
B общая (г/м3)	3.91	2.73	3.41	2.76	0.24	0.64
H(N) бит/экз	2.21	1.56	2.88	1.98	1.63	2.96
ВCrust/BRot	0.94	25.75	0.09	0.04	11.78	6.52
NClad/NCop	0.75	2.69	0.12	1.00	1.4	0.65
B3/B2	1.28	3.32	0.99	0.12	0.64	2.82
w=В/N (мг)	0.005	0.02	0.006	0.008	0.016	0.017

1996 и 1998 гг.; хищные формы превалировали над мирными в июле и августе 1994 г. и августе 2003 г. (показатель В₃/В₂ 1);

- величина средней индивидуальной массы (w=В/N) зоопланктера сообщества (0.005-0.02 мг) низкая за счет массового развития в сообществе коловраток, обладающих мелкими размерами, что характерно для водоемов с признаками эвтрофирования.

Обильное развитие зоопланктона в данном районе озера в летние периоды исследований 1994 и 1996 гг. связано с процессом эвтрофирования, вызванным достаточно высокими концентрациями в воде биогенных элементов (N_общ 415-433.5 мкг/л, P_общ 36.5-78 мкг/л) при сопутствующем техногенном загрязнении неорганической взвесью (2-10 мг/л). Общая численность и биомасса зоопланктона характеризовались положительной корреляционной зависимостью (р<0.01, r=0.50) от концентраций N_общ, NO^3-, РО₄^3-, P_общ, что было отмечено для водоемов, где выявлен процесс эвтрофирования (табл. 10.8).

В 2001 и 2003 гг. содержание биогенных элементов снизилось (N_общ 162.5-348 мкг/л, P_общ 20.2-58 мкг/л), что, возможно, явилось одной из причин снижения количественных показателей зоопланктона. В контрольном районе исследований содержание в воде N_общ и P_общ составляло соответственно 82.5-136 мкг/л и 1-8 мкг/л (табл. 10.9).

Многочисленными исследованиями установлено, что одним из основных критериев процесса эвтрофирования вод является их обогащение фосфором и азотом. Согласно данным Моисеенко Т.И. и др. (2002), анализ территориального распределения содержания N_общ и P_общ показал, что в летний период содержание этих элементов в губе Белой (зона воздействия стоков горно-рудного производства) значительно выше, чем в остальных районах озера. Высокой концентрации фосфора способствует поступление коммунальных стоков из г. Апатиты, а также распространение тонкодисперсных фосфоросодержащих взвесей, поступающих со сточными водами ОАО «Апатит». Здесь же отмечается и максимальное содержание нитратов, которые составляют 50% и выше от общего содержания азота. Высокая концентрация N_общ в воде, как уже упоминалось, может являться следствием попадания в водоемы нитратов и нитритов, образующихся при использовании азотсодержащих взрывчатых веществ в процессе добычи апатитовой руды.

Таблица 10.8. Корреляционная матрица зависимостей между биологическими и гидрохимическими параметрами водной среды в губе Белой оз. Имандра в периоды отбора проб (июль – август 1994, 1996, 1998, 2001, 2003 гг.)

	N Rotatoria	N Cladocera	N Cyclopoida	N Calanoida	N общая	B Rotatoria	B Cladocera	B Cyclopoida	B Calanoida		B общая	H (N)
N Cladocera	0,34
N Cyclopoida	0,82	0,68
N Calanoida	0,02	0,34	-0,15
N общая	1,00	0,39	0,84	0,03
B Rotatoria	0,85	-0,10	0,44	0,13	0,83
B Cladocera	0,37	0,93	0,74	0,20	0,41	-0,10
B Cyclopoida	0,28	0,94	0,57	0,51	0,32	-0,04	0,85
B Calanoida	-0,10	0,59	-0,02	0,86	-0,08	-0,16	0,44	0,77
B общая	0,89	0,50	0,74	0,39	0,89	0,80	0,47	0,57	0,31
H(N)	0,04	-0,41	0,05	-0,45	0,03	0,16	-0,21	-0,31	-0,44		-0,04
NO3-	0,33	0,23	0,22	0,44	0,33	0,46	0,05	0,49	0,53		0,66	0,15
N общ (азот)	0,69	0,41	0,47	0,42	0,70	0,61	0,23	0,41	0,37		0,77	-0,34
PO43-	0,54	0,34	0,87	0,18	0,57	0,43	0,11	0,51	0,38		0,73	0,16
P общ (фосфор)	0,01	0,50	0,19	0,25	0,04	-0,17	0,34	0,55	0,59		0,18	-0,43

Примечание. Зависимость достоверна при p < 0.01, r = 0.50 (n = 24). N - численность, В - биомасса зоопланктонного сообщества, H(N) - индекс видового разнообразия Шеннона по численности

Таблица 10.9. Физико-химические показатели, отражающие природное состояние губы Белой и контрольного района оз. Имандра в периоды отбора проб

Дата отбора проб	Физико-химические показатели
	Nобщ (мкг/л)	NO3- (мкг/л)	NH4+ (мкг/л)	Pобщ (мкг/л)	PO43- (мкг/л)	Ca (мг/л)	Mg (мг/л)	Na (мг/л)	K (мг/л)	SO42- (мг/л)	Cl- (мг/л)	AlK (мкгэкв/л)	Si (мг/л)	Fe (мкг\л)	Al (мкг\л)	Cu (мкг\л)	Ni (мкг\л)	Zn (мкг\л)	Mn (мкг\л)	Sr (мкг\л)
Губа Белая
25.07.1994 25.08.1994 30.07.1996 23.07.1998 29.08.2001 13.08.2003	415.00 408.00 433.50 381.00 348.00 162.50	140.50 276.50 291.50 162.50 114.00 59.25	12.00 121.00 92.00 8.50 48.50 16.25	36.50 78.00 54.00 10.50 58.00 20.25	12.00 12.00 15.00 4.50 5.40 1.50	5.20 5.40 4.50 4.00 4.22 3.85	1.10 1.14 1.11 1.00 0.57 1.03	15.55 17.90 16.35 13.30 17.50 16.70	3.00 3.53 2.54 2.84 3.07 2.73	25.55 27.55 23.65 21.70 25.48 27.35	6.30 6.70 5.81 4.54 5.40 5.17	400.00 466.50 381.00 339.50 410.50 418.50	0.12 0.35 0.47 0.31 0.70 0.19	16.15 17.90 27.00 49.50 63.40 39.00	92.00 41.00 82.50 88.50 85.00 82.00	4.65 5.30 3.70 9.05 3.65 4.35	14.70 12.00 7.00 15.50 6.10 7.45	1.00 4.35 0.86 2.75 1.50 4.90	13.65 23.75 18.00 19.50 16.80 12.78	79.00 117.50 82.00 62.50 84.00 72.50
Контрольный район
Юго-западная часть плеса Бабинская Имандра
26.08.1994 27.07.1996 30.07.1998 20.06.2001	82.50 125.50 117.50 136.75	7.50 14.00 16.75 33.25	7.00 29.50 20.00 13.00	3.00 4.50 1.25 4.00	- 0.50 0.25 0.50	2.90 3.35 3.34 3.08	1.01 1.02 0.94 1.00	6.40 5.97 5.37 4.66	1.29 1.25 1.25 1.19	10.70 10.14 9.00 8.12	2.75 2.43 2.02 1.70	266.00 252.50 239.75 185.75	1.21 1.33 1.22 1.59	15.10 18.50 20.75 19.40	3.40 23.50 19.50 17.75	3.05 2.10 2.18 2.25	24.50 2.00 1.60 1.80	3.25 0.85 1.03 0.83	1.60 1.75 1.03 1.78	47.00 49.50 38.50 47.75
Восточная часть плеса Бабинская Имандра
27.07.1996 30.07.1998 20.06.2001	136.00 104.00 128.50	7.50 32.00 38.25	30.00 17.00 4.50	8.00 1.00 4.25	1.00 0.80 0.25	3.45 3.33 3.18	1.08 0.93 0.99	6.86 5.41 5.08	1.37 1.26 1.31	11.35 9.38 8.71	2.82 2.02 1.87	266.50 241.50 248.50	1.35 1.23 1.15	15.50 19.50 16.78	22.50 19.50 16.88	2.10 2..30 2..35	2.00 1.90 1.80	1.05 2.00 1.18	1.60 0..90 1..50	63.00 39.50 53.50

Следует отметить, что проблема эвтрофирования вод Арктического бассейна является практически неосвещенной в современной лимнологической литературе. Отсутствие интереса к исследованию данной проблемы оправдано и объясняется особенностями формирования вод Арктического бассейна, препятствующими развитию данного процесса, а именно: большим вкладом атмосферного питания, высоким промывным режимом озер, слабым почвенно-растительным покровом и др. Кроме того, сельское хозяйство не развито в масштабах, способных вызвать значимое обогащение водных объектов биогенными элементами. Возможно, факторами ограничения эвтрофирования вод Арктического бассейна могут выступать низкие температуры воды и высокий водообмен. По своим природным характеристикам водоемы Мурманской области относятся к олиготрофным, так как в силу низких температур воды и высокого водообмена продукционные процессы замедлены.

Однако, увеличивающаяся урбанизация регионов Крайнего Севера все-таки ведет к обогащению вод биогенными элементами и органическими веществами, создавая предпосылки для антропогенного эвтрофирования вод. Принимая во внимание крайне низкие природные продукционные процессы вод арктического бассейна, более объективно будет использование жесткой градации, т.е. учет степени развития антропогенного эвтрофирования по отношению к природному состоянию. Анализ взаимосвязи между различными критериями трофности показал их тесные зависимости (r>0.9), что подтверждает наличие процесса эвтрофирования вод (Моисеенко, 1997).

Известно, что эвтрофирование приводит к повышению скорости новообразования органического вещества, преобладанию продукции над деструкцией и возрастанию биомассы всех сообществ экосистемы (Подболотова, Круглова, 1985). По данным Гливича (Gliwicz, 1969) при эвтрофировании водоемов в планктоне появляются более мелкие виды с простыми жизненными циклами и высокой скоростью размножения.

По мере возрастания трофии водоемов относительное значение ветвистоусых рачков в планктоне растет, роль веслоногих в общей численности закономерно уменьшается, резко увеличивается доля коловраток, олиго-мезотрофные виды замещаются эвтрофными индикаторами (Макарцева, 1983; Крючкова, 1987; Вислянская, Куликова и др., 1995).

По данным Мак-Наута (МсNaught, 1975), Гливича (Gliwicz, 1977), А.П. Садчиковой (1983) большинство представителей Cladocera в эвтрофных и высокоэвтрофных водоемах имеют определенные преимущества по сравнению с веслоногими рачками, так как они лучше приспособлены к отфильтровыванию густых взвесей водорослей, характерных для этих водоемов. Большее развитие получают “тонкие фильтраторы” (Bosmina, Daphnia), ракообразные с широким спектром питания и коловратки.

По мнению Л.М. Сущени и В.П. Семенченко (1991) в процессе эвтрофирования водоемов, сопровождающегося увеличением биомассы фитопланктона, решающее значение может иметь реакция различных видовых популяций планктонных ракообразных на изменение трофических условий. Наиболее адекватной характеристикой, отражающей экологическую специфику вида, является скорость размножения рачков. Установлено, что виды, приуроченные к обитанию в водоемах повышенной трофии, имеют более высокие скорости размножения по сравнению с типично озерными видами.

С увеличением трофии озер возрастает скорость оборачиваемости биомассы зоопланктонного сообщества, уменьшаются коэффициент видового разнообразия Шеннона, время оборачиваемости биомассы и доля хищников в биомассе; разнообразие и стабильность сообществ водных животных снижаются, происходит замена крупных форм на мелкие (Свирижев, Логофет, 1978; Андроникова, 1980; Итигилова, 1991).

Для сравнения приведены структурные и функциональные показатели зоопланктонного сообщества в условно-фоновом (контрольном) районе оз. Имандра, из которых наиболее информативными являются (табл. 10.10):

- изменение процентного соотношения основных таксономических групп Rotatоria: Cladocera: Copepoda в величине общей численности и биомассы, которое свидетельствует о возрастании доли Cladocera и Copepoda в более экологически чистом районе и снижении доли Rotatоria;

- индекс видового разнообразия Шеннона по численности H(N) достаточно высок по сравнению с вышеуказанными водоемами (2.35-2.57 бит/экз), что отражает благополучное состояние данной акватории озера;

- показатели общей численности (N общая) и биомассы (B общая) значительно ниже ниже, чем в губе Белой оз. Имандра и сравнимы с таковыми для условно-фоновых озер Пай-Кунъявр (Гольцовое), Сердцевидное и Длинное;

- показатель B_Сrust/B_Rot  1, что говорит о значительном преобладании ветвистоусых (B. obtusirostris, D. cristata, H. gibberum) и веслоногих (M. leuckarti, E. gracilis) ракообразных над с коловратками;

- величина средней индивидуальной массы (w=В/N) зоопланктера сообщества (0.014-0.737 мг) характерна для водоемов олиготрофного типа и отражает преобладание чувствительных к загрязнению организмов, обладающих крупными размерами – «тонких» (ветвистоусых) и «грубых» (веслоногих) фильтраторов,

Таблица 10.10. Структурные и функциональные показатели зоопланктонного сообщества в контрольном районе озера Имандра (среднесуточные данные за периоды отбора проб 1994, 1996, 1998 гг.)

Показатели	август 1994 г.	июль 1996 г.	июль 1998 г.
Rotatoria: Cladocera: Copepoda (% Nобщ)	63.3 : 27.9 : 8.8	53.3 : 34.7 : 12.0	34.6 : 42.3 : 23.15
Rotatoria: Cladocera: Copepoda (% Вобщ)	29.0 : 47.8 : 23.2	10.3 : 57.2 : 32.5	15.6 : 40.6 : 43.2
H(N) бит/экз	2.35	2.58	2.57
N общая (тыс. экз/м3)	17.29	79.26	30.07
B общая (г/м3)	0.25	1.44	0.93
ВCrust/BRot	2.45	3.19	5.41
NClad/NCop	3.16	2.45	1.82
BCycl/BCal	1.63	1.09	1.06
B3/B2	0.59	0.48	1.02
w=В/N (мг)	0.014	0.011	0.737