Состав и структура фитопланктона малых водоемов урбанизированного ландшафта: На примере г. Нижнего Новгорода

Актуальность темы

: Одной из актуальных проблем современной водной экологии является оценка состояния озёрных экосистем и прогнозирование происходящих в них изменений под воздействием как природных так и антропогенных факторов среды. Малые водоёмы, расположенные в пределах антропогенно изменённых территорий, в отличие от морфометрически более крупных водных объектов (реки, озёра и водохранилища) часто имеют большую эстетическую ценность, являясь важной рекреационной частью городского ландшафта.

Экосистемы малых водоёмов городских территорий подвержены значительным антропогенным нагрузкам, в основном антропогенному эвтрофированию, а также процессам токсикофикации, заиления и аккумуляции загрязняющих веществ (Иванова, 1997; Мингазова, 1999; Номоконова и др., 2001; Розенберг и др., 2001).

Для оценки экологического состояния водных экосистем широко используются альгологические показатели. Короткий жизненный цикл водорослей позволяет даже при проведении ограниченных по времени наблюдений оценить возможные неблагоприятные изменения в экосистеме водоёма. Таким образом, фитопланктон является интегральным показателем совокупного воздействия факторов среды на биоту озера и первым реагирует на различные виды воздействия на экосистему путём изменения видового состава и структурно-функциональных характеристик. Урбанизация и массированное техногенное воздействие на малые водоёмы позволяют рассмотреть механизмы формирования структуры растительных сообществ в условиях, приближенных к стрессовым. Изучение формализованных характеристик фитопланктонных сообществ, таких как видовое богатство, выровненность, видовое разнообразие, характер доминирования, позволяет рассмотреть с теоретических позиций ряд структурных состояний фитопланктонных сообществ в условиях естественного и трансформированного комплекса факторов среды.

Цель и задачи исследований: Целью работы является изучение структурной организации фитопланктона малых водных объектов г. Нижнего Новгорода в связи с динамикой абиотических факторов его формирования.

В число основных задач входило:

1. Определить видовой состав и провести анализ основных флористических и экологических характеристик альгоценозов;

2. Изучить сезонную и межгодовую динамику численности и биомассы фитопланктона исследованных водоёмов в связи с особенностями их морфометрии, гидрохимического статуса, уровнем трофии и степенью загрязнения вод;

3. Охарактеризовать особенности состава доминирующих видов в альгоценозах водоёмов;

4. Установить динамику структуры альгоценозов малых водоёмов с помощью индексов видового разнообразия Шеннона-Уивера и выровненности Пиелу, а также размерной характеристики фитопланктона как одного из важнейших показателей морфо-функциональной структуры водных сообществ;

5. Установить связь видовой и таксономической структуры фитопланктона с морфометрическими и гидрохимическими характеристиками водоёмов.

6. Оценить качество воды изученных водоёмов с использованием системы сапробности.

Связь с плановыми НИР Работа выполнена в рамках НИР «Видовая структура фитопланктона и факторы его формирования «(гранты РФФИ № 00−04−49 521 и 01−04−6 516), а также в ходе реализации программы комплексных экологических исследований озёр г. Нижнего Новгорода, проводимых под эгидой Регионального центра экологического образования и экспертиз при Нижегородском университете в рамках Федеральной целевой программы «Возрождение Волги».

Защищаемые положения'.

1. Своеобразие флоры планктона системы водоёмов урбанизированной территории относительно высокое суммарное видовое богатство фитопланктона определяется неоднородностью условий формирования стока, усиленной антропогенной трансформацией площади водосбора на фоне природной изменчивости среды обитания водорослей.

2. Упрощение структуры фитопланктона, как правило, проявляется в эволюционно более молодых, искусственных водных экосистемах.

Научная новизна: Впервые изучены состав и структурные показатели фитопланктона 10 водоёмов г. Нижнего Новгорода различного происхождения, гидрохимического статуса и с разной степенью антропогенной нагрузки. Результаты исследований позволили рассмотреть механизмы формирования структуры растительных планктонных сообществ в условиях, приближённых к стрессовым. Априорное утверждение о депрессии видового богатства фитопланктона малых городских водоёмов не подтверждено натурными исследованиями. По общему количеству обнаруженных видов, форм и разновидностей водорослей таксономический состав изученных водных объектов оказался сопоставим с таковыми для больших озёр, рек и водохранилищ Средней Волги. Несмотря на пространственную близость городских водоёмов, число общих видов, встреченных во всех озёрах, невелико. Высокая доля специфического комплекса видов, найденных в одном-двух водоёмах, на фоне высокого видового богатства говорит об автохтонном характере альгофлоры, обусловленном мозаичностью абиотических условий урбанизированного водосбора. Уровень сложности видовой структуры фитопланктона городских водоёмов не уступал, а по ряду показателей превосходил таковой для озёрных систем, расположенных вне городских территорий.

Практическая значимость работы:

Полученные результаты исследований альгоценозов городских водоёмов являются частью комплексных работ по экологической паспортизации водоёмов г. Нижнего Новгорода, которая была выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Возрождение Волги». Данные по состоянию фитопланктонных сообществ используются в системе экологического мониторинга городских водоёмов и представляют собой базу для дальнейшего изучения существования планктонных альгоценозов в водоёмах малой экологической ёмкости в условиях урбанизированного ландшафта. Результаты исследований использовались в разделе большого практикума «Биоиндикация водных экосистем» .

Публикации и апробаиия результатов исследований: По теме диссертации опубликовано 15 работ. Основные результаты работы доложены на Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2000» (Москва, 2000 г.), Международной конференции, посвящённой 100-летию организации исследований по микологии и криптогамной ботанике в Ботаническом институте им. B. JL Комарова РАН (Санкт-Петербург, 2000 г.), V Всероссийской конференции по водным растениям «Гидроботаника 2000» (Борок, 2000 г.), Международной конференции «Молодая наука — XXI веку» (Иваново, 2001 г.), Международной научной конференции «Малые реки, современное экологическое состояние актуальные проблемы» (Тольятти, 2001 г.), на VIII съезде Гидробиологического общества РАН (Калининград, 2001 г.), VI Нижегородской сессии молодых учёных (Нижний Новгород, 2001), I Научно-практической конференции «Проблемы регионального экологического мониторинга» (Нижний Новгород, 2002), Международной конференции по экологической ботанике, посвящённой 25-летию каф. ботаники Сыктывкарского госуниверситета (Сыктывкар, 2002), XII конференции молодых учёных «Биология внутренних вод: проблемы экологии и биоразнообразия», приуроченной к 50-летию назначения контр6 адмирала, дважды героя Советского Союза И. Д. Папанина директором Института биологии внутренних вод (Борок, 2002), VIII школе диатомологов России и стран СНГ «Морфология, экология и биогеография диатомовых водорослей» (Борок, 2002), II Всероссийской альгологической конференции (Санкт-Петербург, 2002).

Структура и объём диссертации: Работа изложена на 170 страницах и состоит из введения, 9 глав, выводов, списка литературы и приложения, в котором приводится обобщённый список водорослей, обнаруженных за период исследований в изученных водоёмах, с указанием сведений по их экологии и географическому распространению. В работе приведено 56 рисунков и 23 таблицы. Список цитированной литературы содержит 267 источников, в том числе 53 на иностранных языках.