10.4. Структурно-функциональные особенности зоопланктона озер Хибин

Результаты исследований озер Пай-Кунъявр (Гольцовое), Сердцевидное, Длинное, Малый и Большой Вудъявр, губы Белая оз. Имандра показали, что видовой состав зоопланктонных сообществ формируется комплексом природных и антропогенных факторов, определяющих потоки энергии в экосистемах этих водоемов. Среди природных факторов можно выделить ландшафтное положение водоема, определяющие температурный и световой режимы, природные условия формирования качества вод, включая потоки биогенных элементов, гелиофакторы, включая УФ-излучение, климатические изменения и т.д. Среди антропогенных факторов доминирующие значение имеют загрязнение вод взвешенными, токсичными и биогенными веществами. Роль этих факторов в каждом изученном водоеме не одинакова.

Для характеристики зоопланктонных сообществ наиболее информативными показателями, из 14 предложенных И.Н. Андрониковой (1996), можно считать 7 следующих:

1) процентное соотношение основных таксономических групп Rotatоria, Cladocera и Copepoda в общей численности (% N_общ) и биомассы (% В_общ);

2) индекс видового разнообразия Шеннона по численности H(N);

3) общую численность (N) и общую биомассу (B) зоопланктона;

4) отношение численности Cladocera к численности Copepoda (N_Сlad/N_Сop);

5) отношение биомассы Cyclopoida к биомассе Calanoida (B_Сycl/B_Cal);

6) отношение биомассы хищных форм зоопланктона к биомассе фильтраторов (В₃/В₂).

7) среднюю индивидуальную массу зоопланктера для сообщества в целом w=B/N за вегетационный период.

В ходе анализа видового состава, количественных характеристик и наиболее информативных показателей зоопланктонных сообществ исследованных озер было выявлено следующее.

Озера Пай-Кунъявр (Гольцовое), Сердцевидное, Длинное не испытывают прямого воздействия сточных вод и атмосферных выбросов предприятий Хибинского горно-промышленного комплекса и относятся к олиготрофным ультрапресным водоемам. Их можно рассматривать в качестве «условно-фоновых» для других водоемов, формирующихся в пределах Хибинского горного массива и подверженных антропогенному воздействию. Концентрации загрязняющих веществ в воде незначительно превышают фоновые значения, что является результатом аэротехногенного загрязнения.

Низкие качественные и количественные характеристики зоопланктонного сообщества (число видов – 2-7, общая численность (N) и биомасса (B) 0.38-3.42 тыс. экз/м³ и 0.02-0.16 г/м³ соответственно) характерны для холодноводных олиготрофных озер Кольского региона (табл. 10.11). Доминировали чувствительные к загрязнению веслоногие ракообразные – «грубые» фильтраторы E. gracilis, Е. graciloides и хищные циклопоиды Cyclops sp., M. leuckarti, характеризующиеся длительными жизненными циклами со сложным метеморфозом. Величина средней индивидуальной массы (w = В/N) зоопланктера сообщества (0.05-0.06 мг) характерна для водоемов олиготрофного типа и свидетельствует о преобладании организмов, обладающих крупными размерами (копепод). Наблюдающуюся тенденцию к увеличению среднего размера половозрелых особей доминирующих видов можно рассматривать как показатель более благоприятных условий в исследованных водоемах, где плотность организмов невелика и менее выражены конкурентные отношения за пищу.

По «шкале» трофности (Китаев, 1984) данная группа озер принадлежит к очень низкому классу трофности (биомасса <0.5 г/м³) и водоемы характеризуются как малокормные.

Оз. Малый Вудъявр также подвержено незначительному антропогенному воздействию по сравнению с оз. Большой Вудъявр. В настоящее время по своему химическому составу вода в озере характеризуется низкой минерализацией и соответствует олиготрофному трофическому статусу, содержание биогенных элементов в водоеме находится в пределах фоновых значений, тяжелые металлы содержатся в воде в сравнительно низких концентрациях, что типично для условно-фоновых регионов Кольского Севера.

Выявлено 18 видов зоопланктона (в условно-фоновых озерах Пай-Кунъявр (Гольцовое), Сердцевидное, Длинное - 2-7 видов). Средние величины общей численности (27.65 ± 16.08 тыс. экз/м³) и биомассы (0.48 ± 0.37 г/м³) превышают таковые в условно-фоновых водоемах (табл. 10.11). Средняя индивидуальная масса (w=В/N) зоопланктера сообщества в целом ниже, чем в условно-фоновых озерах (0.004-0.04 мг). Это объясняется преобладанием в разные периоды исследований видов имеющих мелкие размеры, с короткими и простыми жизненными циклами - коловраток, устойчивых к воздействию загрязнения, и «тонких» фильтраторов кладоцер, что хорошо отражает сезонную динамику в развитии групп зоопланктона. «Грубые» фильтраторы не были отмечены в пробах на протяжении всего периода исследований; хищные циклопоиды встречались единично, доминировали «тонкие» фильтраторы (ветвистоусые рачки D. longispna и B. obtusirostris), выполняющие роль естественного биофильтра.

Таблица 10.11. Количественные показатели численности (N), биомассы (B) зоопланктона и индекса видового разнообразия Шеннона по численности H(N) в озерах Пай-Кунъявр (Гольцовое), Сердцевидное, Длинное, Малый и Большой Вудъявр, губе Белой оз. Имандра в периоды исследований (гидробиологическое лето 1994, 1996, 2001, 2005, 2006 гг.)

Показатели зоопланктонного сообщества	M±m Min–max	Std. Dev.
1	2	3
оз. Пай-Кунъявр (Гольцовое)
N общая (тыс. экз/м3)	2.72	-
В общая (г/м3)	0.13	-
Н(N) (бит/экз)	1.26	-
оз. Сердцевидное
N общая (тыс. экз/м3)	0.38	-
В общая (г/м3)	0.02	-
Н(N) (бит/экз)	0.01	-
оз. Длинное
N общая (тыс. экз/м3)	3.42	-
В общая (г/м3)	0.16	-
Н(N) (бит/экз)	0.86	-
оз. Малый Вудъявр
N общая (тыс. экз/м3)	27.65 ± 16.08 0.08 - 146.96	50.87
В общая (г/м3)	0.48 ± 0.37 0.001 – 3.74	1.16
Н(N) (бит/экз)	0.97 ± 0.18 0.001 – 1.92	0.60
оз. Большой Вудъявр
N общая (тыс. экз/м3)	38.72 ± 16.62 0.42 – 171.2	57.57
В общая (г/м3)	0.21 ± 0.05 0.005 – 0.52	0.17
Н(N) (бит/экз)	1.42 ± 0.16 0.18 – 2.33
Губа Белая оз. Имандра
N общая (тыс. экз/м3)	284.82 ± 113.71 14.55 – 713.46
В общая (г/м3)	2.28 ± 0.61 0.24 – 3.91
Н(N) (бит/экз)	2.20 ± 0.24 1.56 – 2.96

Примечание: В числителе – среднее значение и стандартная ошибка (M±m), в знаменателе – предельные значения (Min–max)

Оз. Большой Вудъявр является самым крупным внутренним водоемом Хибинского горного массива. Загрязнение водоема, начавшееся с 30-х гг. XX века, связанное с добычей и переработкой апатитового сырья и строительством на его берегах г. Кировска, продолжается и по настоящее время, т.к. приозерную низменность озера занимает культурный ландшафт с развитой транспортной и социальной инфраструктурой г. Кировска и микрорайона Кукисвумчорр. Повышенные концентрации химических элементов в оз. Большой Вудъявр обусловлены как деятельностью горно-добывающих предприятий, так и аэротехногенным загрязнением от г. Кировска и микрорайона Кукисвумчорр. Антропогенное поступление азота и фосфора в водоем, как результат горнотехнических работ и поступления хозбытовых стоков, привело к значительному увеличению, как общего содержания этих элементов, так и их минеральных форм.

В периоды исследований обнаружен 21 вид организмов. По численности здесь также превалировали устойчивые к воздействию загрязнения коловратки по биомассе – хищные циклопоиды. Средние величины общей численности (38.72 ± 16.62 тыс. экз/м³) и биомассы (0.21 ± 0.05 г/м³) превышают таковые в условно-фоновых водоемах (табл. 10.11). Величина средней индивидуальной массы (w=В/N) зоопланктера сообщества 0.003-0.076 мг, что отражает сезонную динамику в развитии сообщества с чередованием коловраток, имеющих мелкие размеры, и хищных форм. Присутствие в незначительных количествах «тонких» (Daphnia, Воsmina) и практическое отсутствие активных «грубых» фильтраторов из группы Calanoida (Eudiaptomus), способных изымать частицы взвешенных органических веществ, следует считать этапом значительных изменений в функционировании зоопланктона как естественного биофильтра. Это заметно снижает процессы самоочищения и ухудшает экологическое состояние водоема, несмотря на снижение уровня техногенной нагрузки в последнее десятилетие по сравнению с начальным этапом загрязнения (1930 г.).

По «шкале» трофности озера Малый и Большой Вудъявр принадлежат к очень низкому классу трофности (биомасса в период исследований <0.5 г/м³, за исключением 20.07.2006 г. в оз. Малый Вудъявр, когда биомасса составляла 3.74 г/м³, за счет массового развития вествистоусого рачка В. obtusirostris) и характеризуются как малокормные.

В губу Белая оз. Имандра с 1930 г. сбрасывает по р. Белой сточные воды ОАО «Апатит», содержащие тысячи тонн взвешенных веществ, сульфатов, хлоридов, десятки тонн фосфора, нефтепродуктов и других загрязняющих веществ, применяемых в процессе флотации апатито-нефелиновах руд. Антропогенное поступление азота и фосфора привело к увеличению содержания этих элементов и их минеральных форм.

В ходе было исследований зарегистрировано 30 видов организмов. Отмечена тенденция замены веслоногих ракообразных (каланоид) ветвистоусыми (босмины, дафнии) и коловратками, которые наиболее устойчивы к обитанию в воде повышенной мутности. Выпадение из состава зоопланктонного сообщества в губе Белой наиболее чувствительных к загрязнению каланоид (E. graciloides, H. appendiculata) указывает на неблагополучную экологическую ситуацию в этой части водоема, несмотря на десятилетний период спада промышленного производства.

Количественные показатели зоопланктона в период исследований 1994-1998 гг. были достаточно высокими по сравнению с водоемами Пай-Кунъявр (Гольцовое), Сердцевидное, Длинное, Малый и Большой Вудъявр и условно-фоновым районом оз. Имандра (средние значения численности и биомассы 284.82 ± 113.71 тыс. экз/м³ 2.28 ± 0.61 г/м³ соответственно) (табл. 10.11). Обильное развитие зоопланктона 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. 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.

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).

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

По «шкале» трофности губу Белая оз. Имандра можно отнести к среднему (биомасса в период максимального функционирования сообщества (июль) 2-4 г/м³), а условно-фоновый контрольный район - к низкому классу трофности (биомасса 0.5-1 г/м³).

Результаты исследований вышеуказанных водоемов позволили выявить ряд определенных тенденций в развитии планктонных сообществ:

- характеристики зоопланктонного сообщества, в основном, отражают обстановку текущего года, и его показатели сильно варьируют в зависимости от термического и динамического режимов водоема, от гидрологических условий и ряда других абиотических факторов;

- качественные и количественные показатели зоопланктона проявляют определенную специфику в зависимости от степени техногенного загрязнения водоема и хорошо отражают различия в условиях существования зоопланктона как в водоеме в целом, так и в его отдельных участках;

- значительная межгодовая изменчивость затрудняет выявление определенных закономерностей в развитии планктонных сообществ, в многолетней динамике их численности и биомассы.

Специфика структурно-функциональной организации зоопланктонного сообщества позволяет по изменениям ряда характеристик не только судить о значительных изменениях в экосистемах, но и заметить ранние стадии процесса эвтрофирования, а также другие ответные реакции на антропогенные воздействия, связанные с техногенным загрязнением. Следовательно, зоопланктонное сообщество является чувствительным индикатором состояния водной среды, и показатели зоопланктона могут использоваться в оценке степени техногенного загрязнения водоемов.