Оценка экологического состояния малых рек Ульяновской области

Библиографическое описание статьи для цитирования:
Романова Е. М., Романов В. В., Игнаткин Д. С., Любомирова В. Н. Оценка экологического состояния малых рек Ульяновской области // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2016. – Т. 15. – С. 2396–2400. – URL: http://e-koncept.ru/2016/96400.htm.
Аннотация. Исследовалась эффективность оценки экологического состояния малых рек методом биоиндикации с использованием сообществ малакофауны. Показано, что сообщества малакофауны являются высокоинформативными индикаторами экологического состояния среды обитания. В ходе исследования охарактеризованы: структура, видовое разнообразие, жизненные стратегии сообществ малакофауны в реках с высоким уровнем загрязнения тяжелыми металлами и нефтепродуктами.
Комментарии
Нет комментариев
Оставить комментарий
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.
Текст статьи
Романова Е.М., доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВО Ульяновская ГСХА, г. Ульяновскvvremr@yandex.ru

Романов В.В.,кандидат технических наук, доцент,ФГБОУ ВО Ульяновская ГСХА, г. Ульяновскvvr@ugsha.ru

Игнаткин Д.С., кандидат биологических наук, доцент, ФГБОУ ВО Ульяновская ГСХА, г. Ульяновскignatkin82@yandex.ru

Любомирова В.Н.,кандидат биологических наук, ст. преподаватель, ФГБОУ ВО Ульяновская ГСХА, г. Ульяновскnvaselina@yandex.ru

Оценка экологического состояния малых рек Ульяновской области

Аннотация. Исследовалась эффективность оценки экологическогосостояния малых рекметодом биоиндикациис использованием сообществ малакофауны. Показано, что сообщества малакофауны являются высокоинформативными индикаторами экологического состояния среды обитания. В ходе исследования охарактеризованы: структура, видовое разнообразие,жизненныестратегиисообществ малакофауны в реках с высоким уровнем загрязнения тяжелыми металлами и нефтепродуктами. Ключевые слова:водные экосистемы, биомониторинг, загрязнители, биоиндикация, структура сообществ, экологическая ниша, стратегия выживания.

Введение.Одно из основных богатств России самые большие запасы пресной воды. Эти запасы обеспечиваются тремямиллионами малыхреки озер, которые и являются основнымиисточникамиводоснабжения. Реки и озера неравномерно распределены по территории России, поэтому в ряде центральныхгустонаселенных регионовсуществует проблема чистой водыиззаинтенсивной эксплуатацииводных ресурсов, чтоприводитк сильному загрязнению и исчезновению малых рек.К числу таких регионов с интенсивной эксплуатацией водных ресурсов относится и Ульяновская область. Для рекУльяновской областихарактерно загрязнение вод тяжелыми металлами, нефтепродуктами, токсичной органикой [13]. Наиболее высокий уровень загрязнителей отмечается в зоне влияния региональныхпромышленных узловинатерриторияхс развитым сельскимхозяйством[47]. Цель работы:оценить эффективностьбиоиндикации экологического состояния малых рек Ульяновской областис использованием сообществ малакофауны. Проведенные нами ранее исследования[13, 6,7] позволили выделить 2 (из общего числа малых рек), отличающиеся уровнем поллютантов. Это реки Свияга с высоким уровнем поллютантов и река Уса, относящаяся к категории экологически чистых рек Ульяновской области[ 6]Река Свиягаимеет значительный уровень загрязненийтяжелыми металлами(выше 5 ПДК), нефтепродуктами и высокий индекс БПК[4.5].В ходе этих исследований мы получили количественные показатели содержания тяжелых металлов в воде, нохимические методы не далиобъективнойинтегральной оценкисостоянияживыхорганизмов,обитающие в такой среде. Состояние биоты –это результирующая влияния всех факторовсреды.Только сами живые организмы и их реакции позволяют сделать заключение о степени экологической опасности среды их обитания. Биоиндикацию на сегодня считают одним из наиболее быстрых и эффективных методов диагностики жизненных сред.

Материалы и методы исследований.Исследования экологического состояния малых рек Ульяновской области Свияги и Уса проводилисьв 20142015 гг.Воды Свияги по всему течению реки загрязнены тяжелыми металлами, т.к. она протекает по городским и промышленно развитым территориям г. Ульяновска. Экосистема реки Уса относится к категории экологически чистых водных объектов. В качестве биоиндикаторовбыли выбраны сообщества малакофауны. Исследовался видовой состав сообществ малакофауны, биомасса и численность в перерасчете на 1 м2.Изучались двустворчатые моллюски рода Unio; среди брюхоногих моллюсков V. viviparus. Эта малакофаунашироко распространена и обладает размерами и массой, удобными для биоиндикационных исследований. Порезультатам исследований 2008211 г. вбиотопах реки Уса уровень поллютантов не превышал ПДК, а в биотопах реки Свияги уровень поллютантов превышал 5ПДК.При анализе состояния сообществ в качестве инструмента были использованы ранговые распределения

модели зависимости численности вида в сообществе от его ранга в ранжированном по убыванию численностей ряду;ABCметод, основанный на сравнении распределений биомассы и численности видов. Ранговые распределения являются инструментом анализа состояния сообществ. Непосредственным объектом анализа является форма кривой рангового распределения, или при неизменной общей форме, —количественные значения его параметров. Ввиду того, что одинаковые значения целостных характеристик сообществ (общая численность, число видов, индексы разнообразия) могут быть порождены разными ранговыми распределениями,ониявляются более тонким и чувствительным инструментом оценки состояния экосистем.Результаты исследований. На первом этапе работы стояла задача исследования видового разнообразия малакофауны в малых реках Ульяновской области Свиягеи р.Уса. В ходе экспедиционных обследований вбиотопах этих рекбыла выявлена малакофауна 2 классов: Gstropod и Bivlvi. Малакофауна класса Gstropod была представлена 4 видами, а малакофауна класса Bivlvi представлена 9 видами. В ходе исследований были выявлены эвритопные виды малакофауны, которые встречались повсеместно. В частности, было установлено, что двустворчатые моллюски видов U.pictorum, A.piscinlis и брюхоногие моллюски V.viviprus встречались и в сильно загрязненных биотопах Свиягии в биотопах реки Уса. Эти виды можно отнести к категории видов, обладающих широкой экологической валентностью.Молюски видовS.rivicola, A.solidaи U.limosusобнаруживались только в чистых биотопах реки Уса, характеризующихся низким уровнем поллютантов. Другая группа видов:P.corneus,S.corneum, B.tentaculataобнаруживалась в водах реки Свияги с высоким уровнем поллютантов.Очевидно, что этидвегруппы видов занимаютразные экологические ниши, предъявляют разные требования к среде обитания и реализуют разные жизненные стратегии.При исследовании видового разнообразия были выявленыпредставители классаGastropoda:сем. Viviparidae Gray, 1847

Viviparus viviparus(Linne, 1758), Сем. Bithyniidae Gray, 1840

Bithynia tentaculata(Linne, 1758), Сем. Lymnaeidae Rafinesque, 1815

Lymnaea stagnalis(Linne, 1758), Сем. Bulinidae Herrmansen, 1846

Planorbarius corneus(Linne, 1758).МоллюскиклассаBivalviaбылипредставлены:сем. UnionidaeRafinesque, 1820

Unio pictorum (Linne, 1758), Unio longirostris (Rossmaessler, 1836), Unio tumidus (Philipsson, 1788), Unio limosus (Nilsson, 1822), Anodonta piscinalis (Nilsson, 1823); сем. Spheriide

Sphaerium corneum (Linne, 1758), Sphaerium rivicola (Lamark, 1818), Amesoda solida (Normand, 1844); сем. Dreissenide

Dreissenapolymorpha(Pallas, 1771).Дальнейшие исследования показали, что при идентичном видовом составе малакофауны малых рек существует видоспецифичностьбиотопического распределениясообществ мягкотелых в зависимости от уровня загрязнения водной среды. Водные экосистемыс разным уровнем загрязнения различаются по видовому составусообществ малакофауны в зависимости от их экологической ниши, определяемойих сапробностью.По результатам наших исследований, видовое разнообразие в биотопахреки Уса, было представлено 6 видами (табл. 1). Из числа выявленных видов четыре относились к группе олигосапробов, а два вида –к βмезосапробам. Средняя численность моллюсков в таких биотопах составляла 33,5±7,5 экз/м2, средняя биомасса 390,3±50,8 г/м2.Вбиотопах Свияги с уровнем загрязнителей превышающим ПДК в 5 и более раз, структурасообществ

включала 10видов моллюсков. Четыреиз выявленныхвидовявлялись представителями олигосапробной группы, пять видов βмезосапробной группы и один вид относилсякαмезосапробной группе (табл. 1). В биотопах реки Свияги соотношениемалакофауны по сапробности существенно смещалось в сторону βмезосапробов, в ущербαмезосапробам. Представленность в сообществах моллюсков видов, реализующих разные жизненные стратегии:олиго, и мезосапробов в биотопах с наиболее высоким уровнем поллютантов выражалось соотношением 4:5:1.Таблица 1Структура, видовое разнообразие, биомасса и плотность сообществ малакофауны

Реализуемая экологическая нишаВидовой состав малакофауныРека УсаРека СвиягаолигосапробыU. pictorum++U. longirostris

+A. piscinalis++D. polymorpha

+A. solida+

U. limosus+

βмезосапробыU. tumidus

+S. rivicola+

V. viviparus++L. stagnalis

+P. corneus

+B. tentaculata

+αмезосапробыS. corneum

+Число видов в сообществе610Средняя численность в сообществах, особь/м233,5±7,539,2±6,1Средняя биомасса соообществ, г/м2390,3±50,8157,5±10,4

В экосистеме р.Уса, где уровень поллютантов незначительно превышал ПДК,сообщества моллюсков включали 9 видов. В таких биотопах распределение олигосапробной и мезосапробной малакофаунысмещалось в сторону доминирования олигосапробов в отношении 5:4 соответственно, а αмезосапробная малакофауна, как правило, не регистрировалась.Полученные нами результаты показали, что в реке Свияге с высоким уровнем поллютантовмалакофауна характеризовалась более широким видовым разнообразием, по сравнению с экологически чистыми биотопами реки Уса.Более изменчива видовая структура сообществ малакофауны в соответствии с занимаемой экологической нишей. Так, в биотопах с высоким уровнем поллютантов в сообществах малакофауны превалировали виды мезосапробы, а также не обнаруженные в экологически чистых биотопах мезосапробы.Полученные результаты показывают, что при высоком уровне поллютантов (более 5ПДК)в биотопах реки Свияга преобладаетмалакофауна видов: V. Viviparus L. stagnalis P. Corneus, B. Tentaculata, U. Pictorum U. longirostris A. Piscinalis D. Polymorpha. U. Tumidus.Стратегией ее выживанияв условиях высокого загрязнения, по результатам наших исследований, является снижение биомассы при повышении плотности популяции.

В экосистеме реки Уса с уровнем поллютантов ниже ПДК видовое разнообразие малакофауны сужено. Сообщества малакофауны в таких биотопах включают: U. Pictorum A. Piscinlis A. Solid U. Limosus S. Rivicol V. Viviprus. Сообщества этих видов малакофауны распространены в биотопах с низким уровнем поллютантов, ихжизненной стратегией является высокаябиомассасообщества при невысокой плотности (в пересчете на м2).Ранговое распределение численности и биомассы малакофауны представлено в таблице 2.В экологически чистых биотопах и биотопах с незначительным уровнем загрязнителейбиомасса моллюсков олигосапробных групп достигала 80%. В сильно загрязненных биотопах таких же значений достигала доля моллюсков βмезосапробов.

Таблица2Ранговое распределение численности и биомассы малакофауны

РангРека УсаРека Свияга численностьбиомассачисленностьбиомасса1U.pictorumU. pictorumV. viviparusV. viviparus2A.piscinalisA. piscinalisS. corneumS. corneum3A.solidaU. limosusL. stagnalisU. tumidus4U.limosusA. solidaD. polymorphaU. pictorum5S.rivicolaV. viviparusP.contertusD. polymorpha6V.viviparusS. rivicolaU .tumidusL. stagnalis7

B.tentaculataU. longirostris8

U. pictorumP. contertus9

U.longirostrisA. piscinalis10

A. piscinalisB. tentaculata

Заключение.Была разработана и апробирована модель биоиндикации экологического состояния водных экосистем с использованием малакофауны. Исследовановидовое разнообразие малакофаунымалых рек Ульяновской области, отличающихся уровнем поллютантов. Выявлены эвритопные виды, кчислукоторыхотносятся двустворчатые моллюски видов U.pictorum, A.piscinlis и брюхоногие моллюски V.viviparus.

Сообщества малакофауны экологически чистых биотопов реки Усавключали виды: S.rivicola, A.solidaи U.limosus.Этивидынеобнаруживалисьв воде с высоким уровнем поллютантов. Для биотоповреки Свияги с высоким уровнем поллютантов, была характерна инаявидовая структура сообществ малакофауны: P.corneus,S.corneum, B.tentaculata. Очевидно, что видовая структура сообществ малакофауны в экологически чистых и сильно загрязненных водоемах реализует разные жизненные стратегии, они предъявляют разные требования к среде обитания.Малакофаунабиотопов с низким уровнем поллютантов характеризуется высокой биомассой, которая в три раза превышает биомассу сообществ моллюсков в биотопах с высоким уровнем поллютантов при одной и той же плотности сообществ.

Ссылки на источники1.Романова Е.М. Распространение пресноводных моллюсков класса Gastropodaнатерритории Ульяновской области//Романова Е.М., Игнаткин Д.С., Видеркер М.А./В сборнике: Актуальные вопросы аграрной науки и образования Материалы Международной научнопрактической конференции, посвященной 65летию Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии, Ульяновск,2008.С. 171174. 2.Романова Е.М. Направление развития научных исследований на кафедре биологии, ветеринарной генетики, паразитологии и экологии//Романова Е.М./Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии, Ульяновск,2008. №2. С. 8286.3.Индирякова Т.А. Оценка экологического состояния пригородных биотопов р. Свияга по показателям биоразнообразия паразитофауны RanaRidibundapallas. 1971//Индирякова Т.А., Романова Е.М., Индирякова О.А./Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии, Ульяновск,2012. №1.С. 49.4.Романова Е.М. Перспективное использование моллюсков в биоиндикации загрязнения водных объектов//Романова Е.М., Индирякова О.А., Куранова А.П./ Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2008,Т. 4. №201. С. 157159.5.Романова Е.М. Оценка реализации экологической ниши шистоматид в водоемах Ульяновской области//Романова Е.М., Игнаткин Д.С., Индирякова Т.А., Видеркер М.А./В сборнике: Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы Материалы VIII Всероссийской научнопрактической конференции. Под редакцией И.Л. Воротникова. 2014. С. 265268.6.Голенева О.М./Химические загрязнители экотопов рек Ульяновской области с разным уровнем антропогенной нагрузки//Голенева О.М., Романова Е.М./Научнометодический электронный журнал Концепт. 2015. Т. 13. С. 24312435.7.Спирина Е.В.Амфибии как биоиндикационная тестсистема для экологической оценки водной среды//Спирина Е.В., Романова Е.М.Ульяновск, 2008.