Экологический кризис прибрежной зоны. Тезисы Верищагинской конференции

УДК 574.21

О. А. Тимошкин1, Н. А. Бондаренко1, Е. А. Волкова1, И. В. Томберг1, В. С. Вишняков1,2, В. В. Малъник1
МАССОВОЕ РАЗВИТИЕ ЗЕЛЕНЫХ НИТЧАТЫХ ВОДОРОСЛЕЙ РОДОВ SPIROGYRA И STIGEOCLONIUM (CHLOROPHYTA) В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ ЮЖНОГО БАЙКАЛА*

В результате шестилетних (2008—2013 гг.) исследований макроводорослей прибрежной зоны западного берега южной котловины Байкала (исток р. Ангары — зал. Лиственничный, междисциплинарный полигон у м. Березового, бух. Боль¬шие Коты от р. Черной до пади Варначки) обнаружено, что на глубине от 0,3 до 3,0 м во второй половине лета — осенью доминируют виды р. Spirogyra Link, ра¬нее в озере не встречаемые. Изучение биологии водорослей в природной среде и в условиях культуры позволило идентифицировать один из доминирующих ви¬дов как S. fluviatilis Hilse. В зоне уреза бух. Большие Коты в ноябре 2012 г. впер¬вые в масштабе всей бухты отмечено массовое развитие другой нитчатой водо¬росли — Stigeoclonium tenue (C. Agardh) K"tz. Оценены масштабы продуцирова¬ния представителей р. Spirogyra в районе исследований. Показано, что в период максимального развития (ноябрь) водоросли могут создавать фитомассу до 317 ±143 г/м2 при 100%-ном проективном покрытии каменистого субстрата дна.

Ключевые слова: прибрежная зона, зеленые нитчатые водоросли, массо¬вое развитие, Spirogyra, Stigeoclonium tenue, оз. Байкал.

Макроводоросли являются важным компонентом первичного трофиче¬ского звена прибрежья озер и водохранилищ, они оказывают влияние на кислородный и биогенный режим, служат пищей и убежищем для беспозво¬ночных. Известно, что изменение трофического статуса водоемов (в том числе и в результате антропогенного воздействия) может приводить к мас¬совому развитию несвойственных им макроводорослей, смене аборигенных видов-доминантов или к нарушению естественной для экосистемы поясно¬сти в их распределении [15, 23, 31, 34]. Великие Американские озера являют¬ся классическим примером массового развития зеленых нитчатых водорос¬лей, связанного с увеличением биогенной нагрузки [16, 26—29, 38]. Берего¬вые скопления детрита, состоящие в основном из отмерших и перегниваю¬щих талломов водорослей, могут создавать серьезные проблемы. Известно,

* Работа выполнена в рамках госбюджетного проекта Сибирского отде¬ления РАН № VI.51.1.10 «Современное состояние, биоразнообразие и экология прибрежной зоны озера Байкал».

© О. А. Тимошкин, Н. А. Бондаренко, Е. А. Волкова, И. В. Томберг,
В. С. Вишняков, В. В. Мальник, 2014

ISSN 0375-8990 Гидробиол. журн. 2014. № 5. Т. 50

что эти процессы негативно сказываются на рекреационных свойствах во¬доемов, вода становится непригодной для использования в пищевых целях. Гниющие водоросли являются одной из основных причин так называемого вторичного загрязнения водоемов органическими веществами и тяжелыми металлами, при этом могут происходить массовые заморы донных живот¬ных и рыб [24, 35, 36]. Кроме того, гниющие водоросли являются субстратом для размножения патогенных организмов кишечной микрофлоры [21, 25].

Большое значение макроводорослей для функционирования прибреж¬ных сообществ оз. Байкал показано ранее [5, 6, 9]. Хорошо изучены их сис¬тематический состав, количественные параметры и особенности биологии [3, 5, 8, 11]. В годовой динамике развития донных макроводорослей озера выделяется летний максимум, когда кроме растущих круглый год видов, не имеющих ярко выраженных сезонных колебаний, в массе обнаруживаются водоросли с коротким периодом вегетации, дающие один пик биомассы. В это время четко выражены все пять известных для Байкала сменяющихся по вертикали растительных поясов [5, 8, 11]. Совсем недавно появились ра¬боты, свидетельствующие о нарушении зональности распределения макро¬водорослей озера. В частности, сообщается о замене в летний период 2011 г. в районе зал. Лиственничного эндемичных видов Draparnaldiodes, домини¬рующих в третьем растительном поясе, нитчатой водорослью Spirogyra sp. и о находке в 2012 г. большого количества спирогиры, прикрепленной к каме¬нистому субстрату этого залива на глубине 0,3—0,5 м (в составе I раститель¬ного пояса) [3, 7]. Ранее в открытом Байкале нити спирогиры практически не встречались [5]. Также упоминается массовое развитие зеленой водорос¬ли Stigeoclonium tenue (C. Agardh) Ktitz. поздней осенью 2011 г. в урезовой зоне пади Жилище (бух. Большие Коты) [3]. Эта водоросль в значительном количестве была обнаружена на камнях уреза и небольшей глубине в зал. Лиственничном. Массовое развитие стигеоклониума в урезовой зоне Байка¬ла при отсутствии обычного улотрикса до начала наших исследований не от¬мечалось. S. tenue встречается в Байкале вдоль северо-западного побережья южной котловины, в августе — сентябре — на каменистом субстрате на глу¬бине 1,0—2,5 м, в этот же период он обильно вегетирует в р. Большой Ко- тинке, впадающей в бух. Большие Коты [5].

Цель настоящей статьи — дать краткую характеристику новому для при¬брежья Байкала явлению — смене видов доминантов (на примере бух. Боль¬шие Коты и зал. Лиственничного), привести сведения по экологии предста¬вителей родов Spirogyra Link. и Stigeoclonium Ktitz., а также по идентифика¬ции доминирующих видов рода Spirogyra.

Материал и методика исследований**. В работе использованы материа¬лы, полученные в 2008—2013 гг. как по натурным наблюдениям, так и в условиях культур. Для сравнения приводятся результаты анализа проб, со¬бранных в 2003 г. в районе междисциплинарного полигона Березового на станциях трансект, расположенных над глубинами от 1,2 до 4,2 м. Пробы

** Помощь в отборе проб и организации экспедиций оказали сотрудни¬ки ЛИН СО РАН А. Г. Лухнев и Е. П. Зайцева. Авторы благодарны к. б. н. Л. С. Кравцовой за ценные советы и рекомендации.

хранятся в фонде лаборатории биологии водных беспозвоночных Лимнологического института СО РАН (ЛИН СО РАН).

Многолетние полевые исследования проводили у западного берега юж¬ной котловины озера, в бух. Большие Коты, от р. Черной до пади Варначки (4—5 км), на базе стационара ЛИН СО РАН, а также в истоке р. Ангары. Рас¬пределение макрофитов изучали на трансектах, расположенных перпенди¬кулярно линии берега. Стандартные трансекты, как правило, были длиной не менее 50—70 м и достигали свала глубин. Особенности вегетации макро¬водорослей обоих родов в пределах первых двух поясов растительности устанавливали на укороченных трансектах (10—20 м) до глубины 1,7—2,0 м. Отбор проб проводили при помощи аквалангистов либо с помощью камне¬щупов нескольких конструкций по заранее заданной схеме. Она включала: 1) видеопрофилирование трансекты, 2) отбор проб в пределах каждого поя¬са макрофитов, 3) макрофотографирование ландшафтов и участков дна в месте отбора проб с помощью учетной рамки площадью 0,25 м2 или масш¬табной линейки (для определения площади проективного покрытия) и 4) от¬бор количественных проб методом «stone-unit» [17] .

Для определения площади проективного покрытия не менее трех камней с обрастанием, взятых с каждой глубины и места, фотографировали, испо¬льзуя масштабную линейку. Площадь определяли по макрофотографиям с использованием оригинальной программы Sponge area***. Применение это¬го метода на других группах гидробионтов, его описание и последователь¬ность компьютерной обработки фотографий приведены ранее [33].
Биомассу измеряли на весах Iuchi Sefi (IB-200H) (Япония) и Adventurer Ohaus AR 2140 (Китай). Обрастание с камней счищали скальпелем, тщатель¬но промывали в воде и отделяли от примесей. Перед взвешиванием излишек воды удаляли фильтровальной бумагой. Для определения сухой массы водо¬росли высушивали в сушильном шкафу при температуре 1050С в течение трех часов.
Для расчета частоты встречаемости водорослей готовили временные прижизненные препараты с двух-трех точек поверхности каждого камня («стоун-юнита»). Конкретному месту и дате отбора соответствовало 25—30 микрофотографий, выполненных при увеличениях, достаточных для опре¬деления видовой или родовой принадлежности макроводорослей (от х200 до х400). Микрофотографию условно приравнивали к отдельной пробе, в ней отмечали присутствие или отсутствие интересующих водорослей. Для неко¬торых проб (микрофотографий) просчитывали количество попавших в кадр нитей спирогиры или стигеоклониума, находили их относительное содержа¬ние (% общего количества макроводорослей в кадре). Микрофотографии получены с использованием световых микроскопов Olympus CX 21 и Meiji Techno при увеличении от х40 до х400, фотоаппаратов Olympus C-3040 с фо¬тонасадкой NY 2000S 01705 и SONY Cyber-shot. Всего проанализировано 135 проб и более 2000 микрофотографий.

*** Разработчик программы К. П. Букшук.

Культивировали водоросли в чашках Петри при естественном освеще¬нии и комнатной температуре на подоконнике лабораторной комнаты с се¬верной стороны здания. Сначала их помещали в чашки с озерной водой, за¬тем постепенно добавляли питательную среду Z-8 [30], имеющую активную реакцию (рН) соответствующую таковой исходной воды. Такие смешанные культуры в дальнейшем служили для изучения жизненного цикла водоросли и ее идентификации.
Для гидрохимического анализа воды отбирали два вида проб: поверхно¬стные и придонные, последние — при помощи аквалангистов либо вручную, двумя шприцами, объемом 300 мл каждый, закрепленными на шесте длиной 1,5—2 м. Анализ выполнен общепринятыми в химии пресных вод методами [10, 12]. Предварительно пробы фильтровали от взвеси через мембранные (поликарбонатные) фильтры с диаметром пор 0,45 мкм.