Индикаторное значение прибрежно-водных растений

Специалисты постоянно делают попытки классифицировать водоемы исходя из интенсивности развития прибрежно-водной растительности с выделением наиболее характерных видов для того или иного типа вод. Однако, как выяснилось, значительная часть водных растений обладает высокой толерантностью, что затрудняет использовать их в качестве индикаторных видов. Результаты работ по классификации водоемов приводятся ниже. Большинство их посвящено исследованию связи между гидрохимическими показателями вод (общая жесткость, щелочность, углекислота, бикарбонаты, значения pH и др.) и распределением водной растительности, которая в виде общей схемы представлена на рис. 1 (Т.W. Pietsch, 1972; О. А. Алекин, 1970).

Такие виды, как Zoslera marina, Z. папа, Z. minor, Ruppia maritima, R. spiralis и в меньшей степени Nayas marina, Potamogeton pectinalis, Bulboschoenus maritimus, характерны для класса хлоридных вод. Они обитают в прибрежье морей и в озерах соленостью 8%о и более.

Кроме того, известна группа видов прибрежно-водных растений, которые можно считать индикаторами определенного состояния и трофности водной среды. Наличие в водоемах полушника озерного (Isoe’tes lacustris), полушника иглистого (/. echinospora), лобелии Дортманна (Lobelia dortmanna), урути очередноцветковой (Myriophyllum altemiflorum) указывает на чистоту и олиготрофию вод. Массовое развитие рясковых указывает на неблагополучие в.

Рис. 1. Типология вод и высшие водные растения (по T.W. Pietsch, 1972; О. А. Алекину, 1970) экосистеме. Обилие ряски трехдольной (Lemna trisulca) говорит о большом количестве в среде биогенных веществ; развитие ряски маленькой (?. minor) и многокоренника (Spirodela polyrrhiza), помимо эвтрофирования, свидетельствует о сельскохозяйственном загрязнении. Многокоренник способен развиваться на концентрированных стоках животноводческих комплексов. Локальное интенсивное развитие рясковых указывает на места поступления биогенных веществ в водоемы.

О наличии антропогенного воздействия на водные экосистемы свидетельствует пышное развитие стрелолиста обыкновенного (Sagittaria sagittifolia), частухи подорожниковой (Alisma planlagoaquatica), элодеи канадской (Elodea canadensis), телореза алоэвидного (Stratiotes abides), роголистника погруженного (Ceratophyllum demersum) и урути колосистой (Myriophyllum spicatum).

При индикации трофности водной среды с помощью отдельных видов растений могут быть использованы признаки жизненного состояния растений (развитие нормальное, выше или ниже нормального) и их общий облик. Чрезмерное развитие или угнетенное состояние растений свидетельствует о необходимости обратить внимание на состояние качества воды.

Большими (по сравнению с отдельными видами растений) индикаторными возможностями обладают растительные сообщества, так как они своими ареалами способны отражать даже незначительные изменения в условиях среды (Б. В. Виноградов, 1964).

Анализ развития водной растительности в водоемах, подверженных разной степени эвтрофирования, позволяет сделать следующие выводы (Г.С.Гигевич, Б. П. Власов, Г. В. Вынаев, 2001):

• 1) погруженная растительность достаточно полно характеризует состояние водоемов и происходящие в них изменения;
• 2) биомасса гидрофитов и индекс сапробности, рассчитанный по индикаторному весу погруженных растений, могут служить показателями качества воды и степени эвтрофирования водоемов;
• 3) антропогенное эвтрофирование водоемов приводит к структурной перестройке сообщества гидрофитов; в результате изменяется видовой состав доминирующего комплекса, появляются или исчезают индикаторные виды; по мере возрастания трофности водоема олигосапробные виды уступают место р-мезосапробным, которые в свою очередь заменяются а-мезосапробными видами;
• 4) прибрежно-водная растительность более консервативна, чем сообщества фито-, зоопланктона и бентоса, поэтому видовой состав макрофитов, их биомасса и проективное покрытие могут быть показателями изменения качества воды.

Таким образом, видовой состав прибрежно-водной растительности позволяет достаточно точно охарактеризовать экологическое состояние экосистемы. В настоящее время широко применяется методика индикации вод по биологическим показателям, которая широко используется в практике гидробиологических исследований. Для анализа качества вод используются индикаторные организмы и специальные методы, среди которых наиболее популярны система Кольквитца — Мерссона и ее модификации (см. раздел «Оценка степени загрязнения вод по показательным организмам»).

Высшие водные растения как индикаторы изменения качества воды наряду с другими организмами находят широкое применение при биологическом анализе и проведении санитарно-гидробиологических исследований. Однако необходимо иметь в виду, что растения обладают довольно широкими географическими и экологическими ареалами, причем в различных физико-географических условиях одни и те же виды могут встречаться в водоемах различного трофического уровня и иметь разное индикаторное значение. Поэтому при разовых наблюдениях по присутствию или отсутствию какого-либо вида нельзя давать оценку качества среды. Кроме того, для определенного географического региона или группы водоемов необходимо выбирать виды, проявляющие индикаторные свойства в конкретных условиях. Трудность выявления видов-индикаторов у водных растений связана также с весьма скудными сведениями об экологии и физиологии большинства этих видов (Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод, 1992).

В «Унифицированных методах исследования качества вод» (1976) приведены списки сапробных организмов, где водные растения распределены по пяти классам сапробности для пресных вод с указанием степени сапробности s, индекса сапробности 5 и индикаторного значения вида / (табл. 1; см. раздел «Оценка степени загрязнения вод по показательным организмам»).

Таблица 1.

Высшие водные растения в системе сапробности.

(V.SIadeCek, 1963; К. А. Кокин, 1982).

Как видно из табл. 1, высшие водные растения развиваются в основном в олигосапробной и (З-мезосапробной зонах. Ксеносапробными организмами являются только некоторые водные мхи и папоротники, имеющие достаточно высокое индикаторное значение (3 — 5).

Таким образом, многие виды водных растений могут быть использованы для определения сапробности вод. К олигосапробам относятся: рдест блестящий, уруть очередноцветковая; к олиго-рмезосапробам — мох фонтиналис; Р-мезосапробами являются: элодея канадская, ряски, рдесты плавающий и гребенчатый, кубышка желтая, роголистник погруженный, водяной лютик. Рдест гребенчатый указывает и на а-мезосапробность.

Структурную перестройку сообществ гидрофитов и количественную оценку изменения качества воды отражает индекс сапробности S. Этот индекс, рассчитанный для погруженной растительности, хорошо согласуется с лимническими показателями водоема. Погруженная растительность достаточно полно характеризует общее состояние водоемов и изменение в них экологических условий.

Наблюдения за динамикой развития водных растений в водоемах Белоруссии позволили Г. С. Гигевичу, Б. П. Власову и Г. В. Вынаеву (2001) установить несколько иную индикаторную значимость гидрофитов (табл. 2) по сравнению с видами-индикаторами, представленными выше.

Наибольшей устойчивостью по отношению к возрастающей антропогенной нагрузке характеризуются озера с развитой погруженной растительностью (в основном элодея, рдесты, роголистник, уруть и др.). Озера этой группы имеют самый богатый и в то же время однородный состав гидрофитов (индекс видового сходства П. Жаккарда 50 — 75%; индекс сапробности 1,6—1,8).

Менее устойчивы к увеличению антропогенной нагрузки водоемы с преобладанием в растительном покрове харовых водорослей. Это, как правило, слабо минерализованные озера с признаками олиготрофии (индекс сапробности 1,5—1,6; коэффициент видового сходства 25 — 50%).

Слабо минерализованные озера с доминированием олигосапробных видов (полушник озерный, водные мхи) отличаются бедностью и специфичностью видового состава растений (индекс сапробности низкий — 1,2, а коэффициент видового сходства — до 25%).

С увеличением биогенной нагрузки (среднегодовая концентрация общего фосфора 0,05 — 0,15 мг/л) фитопланктон способен конкурировать с погруженными гидрофитами и вызвать «цветение» воды. Это приводит к уменьшению прозрачности и в результате — к исчезновению отдельных видов растений и сокращению площади зарастания. Удельный вес погруженной растительности снижается до 20—40% массы гидрофитов. Индекс сапробности возрастает до 1,8 —2,0 за счет исчезновения p-мезосапробных видов (роголистника, урути, элодеи, широколистных рдестов) и Таблица 2.

Индикаторная значимость основных видов гидрофитов водоемов Белоруссии (Г.С. Гигевич, Б. Г. Власов, Г. В. Вынаев, 2001).

появления а-мезосапробных видов (штукении гребенчатой, рдеста курчавого и др.). В таких озерах преобладают воздушно-водная растительность и растения с плавающими листьями.

В озерах, подверженных антропогенному эвтрофированию, погруженная растительность почти полностью отсутствует. Средняя концентрация общего фосфора в них превышает 0,15 мг/л, что приводит к интенсивному развитию фитопланктона. Индекс сапробности, рассчитанный по гидрофитам, составляет 2,0 —2,3 (Г.С.Гигевич, Б. П. Власов, Г. В. Вынаев, 2001).