Зоопланктонное сообщество пруда. "Старая плотина" в Пензенской области (с. Волчий враг)

Введение

Зоопланктон является одним из важных компонентов любых водных экосистем. В него входят как микроскопические простейшие, так и сравнительно крупные животные: коловратки, ветвистоусые и веслоногие раки. Сообщества этих организмов могут служить для оценки состояния водоемов. Видовая структура – один из показателей состояния сообществ. Она несет информацию о типе водоема, качестве воды; сезонная и пространственная – о жизненных циклах массовых видов, особенностях их поведения и т.д. Известно, что структурно-функциональная организация сообщества закономерно меняется в течение года (Андроникова, 1996). Например, видовое разнообразие весной и летом возрастает, осенью и зимой – резко снижается (Лазарева, 1991).

На территории Пензенской области накоплены сведения о зоопланктонных сообществах различных водоемов (Стойко и др., 1998; Милованова, 2000; Стойко, 2002; Чистякова, Стойко, 2001; Стойко, Мазей, 2005). При этом детальнее изучена динамика сообщества рукотворного Сурского водохранилища. В то же время водоемы на юге области почти не исследованы.

Цель настоящей работы – изучить видовой состав и структуру зоопланктонного сообщества в пруду “Старая плотина” села Волчий враг во времени и в пространстве и оценить качество воды по индикаторным организмам.

При этом решали следующие задачи:

• освоить методику взятия проб и научиться определять гидробионтов;
• научиться учитывать плотность организмов в пробе и водоеме;
• проанализировать структуру и динамику сообществ зоопланктона;
• оценить сапробность по индикаторным организмам.

Приложение 2

Глава 1.
ОСОБЕННОСТИ ПРУДА “СТАРАЯ ПЛОТИНА” С. ВОЛЧИЙ ВРАГ

Физико-географическая характеристика. В Пензенской области немало прудов. Пруды создаются в балках и оврагах, на мелых реках (Курицин, Марденский, 1991). Накопленные в них талые воды используются для водопоя скота, орошения, разведения рыбы. В нашем небольшом селе, которое носит странное название, Волчий Враг имеется два больших пруда. Созданы они в 1971 г. в большом овраге, который запрудили с целью создания оросительной системы площадью 15 м², для полива многолетних трав. Оросительная система просуществовала недолго, поливальные установки сломались. Пруд стал центром отдыха для местного населения. На склонах оврага выпасается КРС и МРС. В 1980 г. вдоль склонов школьниками были посажены древесные и кустарниковые насаждения, чтобы корневая система задерживала разрушение склонов оврага.

Склоны оврага разные, южный – более крутой, высотой 10–15 м, а северный – пологий, 3–4 м. У истока пруда ширина небольшая – 18 метров, а начинается с небольшого ручейка, который, кажется можно перепрыгнуть. Но местность заболочена и перебраться на другую сторону нелегко. Длина пруда от истока до плотины 2700 м. Вода течет медленно, ветер регулирует и направляет течение воды, в зависимости от погоды. Ширина пруда у плотины 250 м, не считая отрожков, которые увеличивают ее, ещё на 6 и более метров. На склонах оврага имеются многочисленные выходы родников. И один такой родник обеспечивает чистой артезианской водой всё население села. На нем построена водонапорная башня ещё в 1967 г. Родники поддерживают уровень воды в пруду.

Разнообразие растительности. Склоны оврага покрыты густой растительностью. Лугово-степные сообщества состоят из злаков: типчак, костер береговой, овсец, пырей ползучий и др. и разнотравья: девясил, осока, люцерна, тысячелистник, цикорий обыкновенный, и пр. (фото 1. См. Приложение 1).

На южном склоне, встречаются ковыли (волосатик перистый узколистный), а также разнотравье и дернистыми злаками. На северных склонах, которые прогреваются хуже, преобладают злаковое растение – костер береговой и разнотравье, вероника колосистая, вьюнок полевой, гвоздика обыкновенная тимофеевка, герань луговая, земляника обыкновенная, клевер луговой, а также полевица обыкновенная, мятлик узколистный и др. Склоны переходят в обширные луга, на которых растут травянистые растения: ромашка аптечная, смолевка обыкновенная, чертополох гонимый, ястребинка зонтичная, яснотка пятнистая. Наиболее ценными в кормовом отношении являются: овсяница, костер, тимофеевка, клевер, горошек мышиный и др.

В прибрежной полосе пруда расположена водная растительность, среди которой имеются ядовитые травы: частуха, вех, лютики. Немало растений дающих дубильные вещества – ива козья; красильных – хвощ полевой; эфирномасличных – тысячелистник, мята; лекарственных – болиголов, девясил, донник желтый, зверобой.

Значение растительного покрова. Зеленая естественная растительность, очищает воздух от пыли, различных вредных примесей, попадающих в атмосферу от транспорта, обогащает воздух кислородом. Защищает землю от водной и ветровой эрозии, участвует в формировании почв. Растения – источник разнообразных пищевых продуктов для жизни человека и животных, технического и лекарственного сырья, строительных материалов и т. д.

Значение естественной растительности в природе, в жизни человека очень велико и разносторонне. Поэтому её необходимо беречь, создавать ей благоприятные условия для развития.

Изучая береговую растительность, я познакомилась со многими растениями, их названиями и значениями, узнала о сроках и времени их цветения. Изучала строения их цветков, какими насекомыми они опыляются. К какому семейству относятся. Многолетние они или однолетние. Эти знания мне необходимы на уроках биологии. Особенно в разделе “Экология” Разнообразие животных обитателей водоема. В пруду живет щука, окунь, карась, карп, язь, голавль, плотва, ёрш, пескарь. Карпа и щуку в пруд запустили рыбаки. В водоёме обитают озерная и прудовая лягушка. В прибрежном районе селятся дикие утки и гуси, ласточки береговые, цапли и журавли (фото 2. См. Приложение 1).

Особенно меня же заинтересовал мир животных, которых можно увидеть только с помощью микроскопа. Они такие маленькие и беззащитные, их численность полностью зависит от химического состава воды, температуры, других обитателей водоема.

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Материал для исследования был взят в июле-сентябре 2007 г. на двух станциях. Сбор планктонтов осуществляли одним из стандартных гидробиологических методов: 50 л воды фильтровали через сеть Апштейна, выливали в пластмассовые емкости, фиксировали формалином, этикетировали. Организмы зоопланктона идентифицировали до вида (Определитель пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР, 1977). Всего обработано 12 проб. Число особей каждого вида животных подсчитывали в камере Богорова и вычисляли обилие в тыс.экз./м³. Абсолютную численность гидробионтов переводили в частоту встречаемости h в соответствии со шкалой, представленной в таблице 1 (Абакумов, 1992).

Таблица 1.
Соотношение значений относительного обилия и частоты встречаемости организмов

Комплекс доминантных видов оценивали по численности: d = N / N x 100, где N – численность особей данного вида; N – общая численность особей всех видов. Доминантными считали виды, доля которых от общего числа организмов составляет 10% и более (Абакумов, 1992). При анализе структуры сообщества зоопланктона вычисляли также в % содержание коловраток, ветвистоусых и веслоногих рачков и информационный индекс Шеннона (Н) по численности. Индекс разнообразия Шеннона вычисляли по формуле: Н = – N_i/N х log₂ N_i/N, где N_i – численность каждого i-го вида, N – общая численность всех видов.

Для характеристики сообщества использовали следующие показатели: число видов, обилие организмов (экз./м²), доминирующий комплекс, индексы Раупа-Крика и Морисита. Все расчеты производили при помощи пакетов программ MS Excel 2002, Past (Hammer et al., 2001).

Для оценки качества воды использовали виды-индикаторы (Макрушин, 1974; Унифицированные методы …, 1990) и структурные характеристики зоопланктона (Андроникова, 1989, 1996): общее число видов, число доминирующих видов. Индекс сапробности рассчитывали по методу Пантле и Букк в модификации Сладечека (1973). S = – sh / h, где s – индикаторная значимость, а h – частота встречаемости вида.

Результаты и обсуждение

За время исследования в зоопланктонном сообществе нами обнаружено 27 видов и форм: Anuraeopsis fissa (Gosse); Asplanchna priodonta Gosse; Brachionus angularis Gosse; B. bennini Leiss; B. budapestiensis Daday; B. diversicornis (Daday); B. d. typica; Filinia longiseta (Ehrenberg); Keratella cochlearis (Gosse); K. c. tecta (Gosse); K. irregularis Lauterborn; K. i. warthmanni; K. i. angulifera; Lecane (M.) lunaris (Ehrenberg); Polyarthra vulgaris Carlin; Pompholyx sulcata Huds.; Proalides tentaculatus De Beauchamp; Synchaeta pectinata Ehrenberg; Trichocerca capucina (Wierzejski et Zacharias); T. pusilla (Lauterborn); T. rattus (Muller); Bosmina coregoni Baird; B. longirostris (Muller); Chydorus sphaericus (O.F. Muller); Daphnia cucullata; P. trigonellus O.F. Muller; Cyclops robustus. Большинство среди них коловраток (78%) меньше ветвистоусых (18%) и веслоногих (4%) рачков. Видовой состав зоопланктеров пруда составляет только 9% относительно уже известных из других водоемов (рис. 3), но в то же время здесь обнаружены новые для области формы, они выделены в списке (рис. 4).

Комплекс доминирующих видов в пруду представлен коловратками (табл. 2). Постоянно в пруду многочисленна полиартра (рис.4). Ее плотность на обеих станциях изменяется пилообразно. Обыкновенная полиартра является фитофагом, в рацион которой входят все группы водорослей. Остальные 11 видов входят в число доминантов в более короткие сроки. При этом B. angularis, K. cochlearis, F. longiseta, A. fissa, P. sulcata, T. pusilla – питаются триптоном и бактерями. T. pusilla вместе с T. capucina могут еще высасывать яйца коловраток рода Keratella. На первой станции разные триптобактериофаги появляются в начале июля (42%), августа (49%) и конце сентября (46%). На станции 2 – эта динамика несколько другая: в середине июля (47%) и конце сентября (74%).

Таблица 2.
Доминирующие виды зоопланктеров

На первой станции почти постоянно видовое разнообразие выше (табл. 3). Самое низкое разнообразие отмечено на обеих станциях в конце июля. Индекс Шеннона равен 0,74 и 0,78, соответственно.

Таблица 3.
Разнообразие зоопланктонного сообщества (Индекс Шеннона)

Индекс Раупа-Крика показывает, что сообщество зоопланктона пруда в течение сезона изменяется (рис. 6-а). Во временном масштабе оно поделено на две группы. В первую вошли данные по всем июльским пробам, а во вторую – собранные в августе и сентябре. В начале июля видовой состав равномерно распределен по акватории пруда (данные по I и II станциям в одной группе). С середины (13.07) до конца (22.07) июля в пруду наблюдается пространственное разделение зоопланктеров на две группы (обитающих на станции I и II), в этот период на каждой станции отмечено относительное постоянство. В начале августа различия видового состава на двух станциях самые значительные, а с 22.08 видовой состав вновь равномерно распределяется по акватории, качественно изменяясь в конце сентября.

Структура зоопланктонного сообщества на двух станциях пруда в летние месяцы, отличается от сентябрьских (рис.6-б). При этом в летние месяцы только в начале июля структурные показатели сообщества на двух станциях входят в разные группы, что показывает на гетерогенность состояния, а затем структура выравнивается и, меняясь, тем не менее, одинакова по акватории.

Зоопланктон, согласно литературным данным, широко используется для оценки трофности вод. Одним из показателей, традиционно используемый в подобных анализах является индекс сапробности по Пантле и Букк в модификации Сладечека. Нами обнаружено 26 видов-индикаторов сапробности (табл. 4). Индекс сапробности на двух станциях одинаков и равен 1,67 что соответствует III классу качества воды и характеризует воды пруда как “умеренно-загрязненные”.

Таблица 4.
Индикаторная значимость зоопланктеров и индекс Пантле и Букк в пруду Тамалинского района

Выводы

1. В состав сообщества зоопланктона пруда входит 27 видов.
2. 6 видов и форм впервые обнаружены на территории области.
3. Комплекс доминантов состоит из коловраток, среди которых Polyarthra vulgaris постоянно преобладает.
4. В сообществе зоопланктона во времени наблюдаются динамические процессы, которые приводят к изменению видового состава, разнообразия и распределения по акватории.
5. Воды пруда по индикаторным организмам “умеренно-загрязненные”.

Литература

1. Абакумов В.А. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. СПб: Гидрометеоиздат, 1992. 318 с.
2. Андроникова И. Н. Структурно-функциональная организация зоопланктона озерных экосистем. СПб.: Наука, 1996. С. 189.
3. Курицын И.И., Марденский Н.А. География Пензенской области. Саратов: Приволжское книжное издательство,1991.
4. Макрушин А.В. Библиографический указатель по теме "Биологический анализ качества вод " с приложением списка организмов-индикаторов загрязнения. Л., 1974. 53 с.
5. Милованова Г.Ф. Экологический мониторинг зоопланктона р. Суры и Сурского водохранилища. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. биол.наук. М., 2000. С. 25.
6. Определитель пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 510 с.
7. Стойко Т.Г., Милованова Г.Ф., Ермилова С.Н. Некоторые данные к фауне зоопланктона Пензенской области // Проблемы охраны и рационального использования природных экосистем и биологических ресурсов. Мат-лы Всеросс. научн.-практ. конф. посвященной 125-летию М. И. Спрыгина. Пенза, 1998.
8. Стойко Т. Г. Фауна. Зоопланктон // Международный инновационный проект “Ноополис Луговой”. Т.1: Проблемы экологической реабилитации природной среды русской деревни. Коллективная монография. М.: Научная книга, 2002. С. 72–76.
9. Стойко Т.Г., Мазей Ю.А. Фаунистический обзор организмов зоопланктона Пензенских водных экосистем // Пензенское краеведение. Опыт, перспективы развития. Мат-лы обл.науч.конф. Т.2. Пенза, 2005. С. 77-84.
10. Унифицированные методы исследования качества вод. Методы биологического анализа вод. Индикаторы сапробности. М., 1990. Т. 2. Ч. З. 83с.
11. Чистякова А.А., Стойко Т.Г. Биота озера Мохового (Круглого, Мертвого) // Фундаментальные и прикладные аспекты функционирования водных экосистем: проблемы и перспективы гидробиол. и ихтиол. в XXI веке. Саратов, 2001.
12. Sladecek V. Ergebnisse der limnologie. E. Schweizerbartsche Verlagsbuchhandlung (Nagele u. Obermiller). Stuttgart, 1973. S.180 – 218.
13. Hammer O., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: Palaeontological Statistics software package for education and data analysis // Palaeontologica electronica. 2001. 4., Iss. 1., Art. 4. 9 pp.