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

Разделы: Биология


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

Встречаемость Количество экземпляров одного вида, % общего количества h, баллы
Очень редко < 1 1
Редко 2 – 3 2
Нередко 4 – 10 3
Часто 10 – 20 5
Очень часто 20 – 40 7
Масса 40 – 100 9

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 = – Ni/N х log2 Ni/N, где Ni – 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

Виды 02.07. 13.07. 22.07. 08.08. 22.08. 27.09. 02.07. 13.07. 22.07. 08.08. 22.08. 27.09.
Станция 1 Станция 2
A. fissa           18           31
B. angularis 12 38   12       22   34    
B. budapestiensis 15                      
F. longiseta 20           14          
K. cochlearis           35           12
K. c. tecta           15           11
P. vulgaris 35 40 75 38 70 13 70 34 76 41 54 20
P. sulcata       13                
P. tentaculatus                     16  
T. capucina       14                
T. pusilla       11             12 20
T. rattus     19         25 17      

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)

  2.07 13.07 22.07 8.08 22.08 27.09
Станция 1 1,76 1,51 0,74 1,89 1,09 1,81
Станция 2 1,15 1,74 0,78 1,63 1,57 1,78

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

Виды

  Станция 1 Станция 2
s h sh h sh
Коловратки          
Anuraeopsis fissa 1,20 3 3,60 3 3,60
A. priodonta 1,55 1 1,55 1 1,55
B. angularis 2,50 5 12,50 5 12,50
B.bennini 2,00     1 2,00
B. budapestiensis 2,00 1 2,00 1 2,00
B. diversicornis 2,00 1 2,00 1 2,00
B.d.typica 2,00     1 2,00
F. longiseta 2,35 2 4,70 3 7,05
K. cochlearis 1,55 5 7,75 2 3,10
K. c. tecta 1,55 3 4,65 3 4,65
K.irregularis 1,15 2 2,30 1 1,15
K.i.warthmanni 1,15 1 1,15 2 3,10
K.i.angulifera 1,15     1 1,15
L. lunaris 1,35 1 1,35    
P. vulgaris 1,85 7 12,95 9 16,65
P. sulcata 1,80 2 3,60 1 1,80
P. tentaculatus 1,50 1 1,50 1 1,50
S. pectinata 1,65 1 1,65 1 1,65
T. capucina 1,00 2 2,00 1 1,00
T.pusilla 1,30 3 3,90 3 3,90
T.rattus 1,00 1 1,00 5 5,00
Ветвистоусые рачки          
B. coregoni 0,95     1 0,95
B. longirostris 1,55 1 1,55 1 1,55
C.sphaericus 1,75 1 1,75 1 1,75
D.cucullata 1,75     1 1,75
P.trigonellus 1,70 1 1,70 1 1,70
Сумма   45 75,15 51 85,05
Индекс Пантле и Букк - S   1,67 1,67

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.