Альгоценозы водоемов и почв урбанизированных территорий: На примере города Ишимбая, Башкортостан тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.05, кандидат биологических наук Захарова, Елена Анатольевна

• Захарова, Елена Анатольевна
• кандидат биологических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Захарова, Елена Анатольевна

Введение

Глава 1. Использование водорослей в мониторинге состояния окружающей среды

1.1. Мониторинг и экологическое картирование

1.2. Использование водорослей в экологическом мониторинге

1.3. Водоросли урбанизированных территорий

Глава 2. Физико-географическая характеристика района

2.1.Рельеф. Геологическое строение

2.2.Кпимат

2.3. Почвы

2.5. Гидрография

2.6. Промышленность

2.7. Население

2.8. Характеристика учетных площадок

2.9. Характеристика района исследования ИСХЗК

Глава 3. Материалы и методика исследования водорослей

3.1. Методика отбора и изучения фитопланктона

3.2. Методика отбора и изучения почвенных водорослей

3.3. Статистическая обработка экспериментальных данных

Глава 4. Систематическая структура флоры водорослей, обнаруженных на территории города Ишимбая

4.1. Систематическая структура флоры водорослей водоемов г. Ишимбая

4.2. Систематическая структура флоры почвенных водорослей, обнаруженных на территории г. Ишимбая

4.3. Систематическая структура альгофлоры территории ИСХЗК

Глава 5. Численность и биомасса фитопланктона водоемов города Ишимбая

5.1. Численность и биомасса фитопланктона водоемов, расположенных на территории города Ишимбая

5.2. Показатели сапробности водоемов, расположенных на территории города Ишимбая

5.3 Численность и биомасса водорослей, обнаруженных на территории ИСХЗК

6. Видовое обилие почвенных водорослей урбанизированных территорий города Ишимбая

6.1. Видовое обилие почвенных водорослей, обнаруженных на территории г. Ишимбая

6.2. Видовое обилие почвенных водорослей территории ИСХЗК

Глава 7. Биологическое разнообразие антропогенно нарушенных альгоэкосистем города Ишимбая 112 Выводы 131 Список использованной литературы 133 Приложение 1 147 Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Альгоценозы водоемов и почв урбанизированных территорий: На примере города Ишимбая, Башкортостан»

Актуальность темы. В пределах урбанизированных территорий промышленных центров происходит закономерное изменение альгоценозов под воздействием факторов среды обитания.

Сдвиг экологического равновесия в ту или иную сторону определяется двумя основными факторами: силой действия токсиканта, зависящей от его химической природы, биологической активности, концентрации, длительности и повторности воздействия - с одной стороны и особенностями реагирования экосистемы и ее отдельных компонентов на эти воздействия - с другой стороны (Брагинский, Величко, 1987; Cairns, Pratt, 1989). Водоросли уникальны как продуценты и как биологические индикаторы (Shubert, 1984). Почвенные водоросли можно рассматривать как микрошкалы для экологических исследований (Shubert, 1984). Нефтепродукты оказывают отрицательное воздействие на почвенные водоросли (Дубовик, 1995). Обычно наблюдается резкое снижение их видового разнообразия. Наиболее чувствительны желтозеленые водоросли. Альгологические показатели связаны с гидрологическими и гидрохимическими характеристиками водоемов. Предположение о депрессии видового богатства планктонных фитоценозов в условиях сильной антропогенной нагрузки не подтверждается натурными исследованиями (Охапкин, Юлова, Старцева, 2001).

На экосистемном уровне под воздействием токсикантов происходит формирование своеобразных альгоценозов, изучение которых позволит дать рекомендации по организации мониторинга и использовать водоросли для ликвидации существующих очагов загрязнения (биоремидиации).

Оценка состояния экосистемы представляет достаточно сложную задачу. В настоящее время отсутствует системный подход его определения. Наиболее часто используемый в отечественной практике критерий ПДК и расчеты на его основе суммарного индекса загрязненности не учитывают региональных особенностей и предопределяют в какой-то степени необходимость определения большого числа нормируемых компонентов.

Использование для этих целей живых организмов делает возможным не только оценить интенсивность антропогенного влияния, но и предсказать реакции организмов на изменения окружающей среды.

Цель работы. Изучение и оценка биологического разнообразия водных и почвенных альгоценозов антропогенно нарушенных экосистем на примере г. Ишимбая, мониторинг численности и биомассы для биоиндикации состояния окружающей среды.

Задачи. 1.Составить систематический список водорослей урбанизированных территорий г. Ишимбая.

2.Выявить таксономическое разнообразие и структуру водных и почвенных альгоценозов антропогенно нарушенных территорий.

3.Оценить а, р и у- разнообразие водных и почвенных альгоценозов антропогенно нарушенных территорий.

4. Создать карту пространственного распределения основных параметров альгоценозов - численности и биомассы.

Научная новизна. Составлен систематический список водорослей водных и наземных урбанизированных экосистем г. Ишимбая, что позволяет расширить общий список водорослей антропогенно нарушенных территорий средней полосы Европы. Проведено экологическое картирование по количественным показателям альгоценозов. Впервые для оценки степени антропогенной нарушенности водных и почвенных альгоценозов используется комплекс индексов, характеризующих а, Р и у- разнообразие.

Практическая значимость. Созданные экологические карты и анализ динамики биологического разнообразия альгоценозов могут быть использованы для организации мониторинга промышленных центров Южного Урала. Материалы диссертации могут быть использованы в курсах «Промышленная экология», «Экологические основы природопользования», «Промышленная ботаника», «Экология растений».

Апробация. Результаты и основные положения работы были представлены на конференциях: «научная конференция студентов и молодых ученых биологического факультета» (Уфа, 1997), «Методы кибернетики химико-технологических процессов» (Уфа, 1999), «Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий» (Оренбург, 2001), «Современные проблемы естествознания» (Владимир, 2001), «Биоразнообразие, проблемы его сохранения в Южном регионе РБ и на сопредельных территориях» (Стерлитамак, 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Список литературы включает 130 наименований, в том числе 20 иностранных автора. Общий объем работы 161 страниц, в том числе 127 страниц основного текста, 25 таблиц, 27 рисунков, 2 приложения.

Заключение диссертации по теме «Ботаника», Захарова, Елена Анатольевна

131 Выводы.

1. В период исследований (1998 - 2000 годы) в альгофлоре водоемов г. Ишимбая выявлено 102 вида и разновидностей водорослей из 63 родов, 33 семейства, 20 порядков, 10 классов и 4 отделов. Ведущими по числу видов являются отделы Bacillariophyta - 42 вида, Chiorophyta — 30 и Cyanophyta (Cyanobacteria) - 25 видов. Минимальное число видов зафиксировано для Xanthophyta — 5 видов. Показателем антропогенной нагрузки явилось доминирование колониальных Cyanophyta (Synechoccus elongatus, Microcystis aeruginosa, Microcystis pulverea) и нитчатых Chiorophyta (Ulothix subtillisima, Spirogyra crassa). В почвенной альгофлоре выявлено 113 видов и разновидностей водорослей из 74 родов, 45 семейств, 25 порядков и 5 отделов. Ведущими по числу видов являются отделы Cyanophyta (Cyanobacteria) -35, Chiorophyta - 30 и Bacillariophyta — 26 видов. Наименьшее число видов отмечается для Xanthophyta — 18 и Euglenophyta -1.

2. Для мониторинга состояния водных экосистем урбанизированных территории на экологических картах наиболее информативным является соотношение значений численности отделов водорослей. При антропогенном эвтрофировании увеличивается доля Cyanophyta, при уменьшении скорости течения - Cyanophyta и Chiorophyta. При улучшении экологической ситуации — интенсивнее развиваются Bacillariophyta. Менее информативными оказались показатели биомассы фитопланктона, причем наиболее чистый створ показывает абсолютные минимальные значения биомассы.

3. При мониторинге по почвенным водорослям наибольший интерес представляет видовое обилие, а также доля представителей Xanthophyta и Chiorophyta.

4. В изученных водоемах формировалась p-мезосапробная зона, хотя реке Белой в 1999 г. среднегодовой индекс сапробности составил 3,04, что оценивает а-мезосапробную зону. По индексам сапробности как наиболее чистый был Кузьминовский пруд, причем в 1999 г. этот показатель здесь и в р. Тайрук все колебания индекса были в пределах Р-мезосапробной зоны. На территории крупного промышленного предприятия (ИСХЗК) формировались чрезвычайно разнородные альгоценозы. Отличия проб по процентному сходству объясняется сроками отбора и варьированием учетных площадок, подвергающихся воздействию различных загрязнителей.

5. Использование для оценки а-разнообразия кривых доминирования показывает присутствие немногих доминант и многих редких видов. Наибольшая крутизна падения у кривой, описывающей альгоценоз р. Белой, в районе завода «Нефтемаш», что позволяет предположить наибольшую антропогенную нагрузку. Графы сходства видового обилия показывают отклонения отдельных альгоценозов из общей выборки, например, р. Тайрук, 1999 г; р. Белая, 1998 г.; Кузьминовский пруд, 2000 г.

6. Анализ коэффициентов /?- разнообразия подтверждают отличия альгоценозов р. Белой в районе завода «Нефтемаш» и альгоценозов, формирующихся в других водоемах города. Отличались подвергшиеся значительному эвтрофированию запруда реки Тайрук (зона отдыха) и Кузьминовский пруд.

7. В водоемах на территории г. Ишимбая видовой состав фитопланктона сходный, т. к. индексы гамма-разнообразия отличаются не более чем на 6,1%. Общее разнообразие (гамма - разнообразие) альгоценозов, формирующихся на территории г. Ишимбая, снижается при антропогенном эвтрофировании.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Захарова, Елена Анатольевна, 2003 год

1. Агроклиматические ресурсы Башкирской АССР J1. Гидрометеоиздат. -1976.- 150 с.

2. Асаул 3.1. Визначник евеленовых водоростей Ykpaihcbkoi РСР. — К.:Наук. Думка, 1975.-е. 408.

3. Басова С. Л. Оценка состояния вод восточной части Финского залива по результатам гидробиологического мониторинга в 1997 году.// www.infometeo.nw.ru

4. Богомолов Д.В. Почвы Башкирской АССР М; Из - во АН СССР , 1954. Брагинский А.П., Велично И.М. Пресноводный планктон в токсической среде. - Киев: - Наук. Думка. - 1987. -220 с.

5. Бравичева И.Ю. , Хисориев. X. Материалы к альгофлоре нижнего течения реки Варзоб (Таджикистан).// Альгология. 1999. - 9, №2. - с. 171-172.

6. Бухппярова JI.M., Вассер С.П. Д1атомов1 водоросп (Bacillariophyta) континентальных водойм Украши. — К. ,1999. — с. 80. Водоросли: Справочник //под общей редакцией С.П. Вассера. — Киев: Наук. Думка , 1989 с.608.

7. Васильева И.И. Эвгленовые и желто зеленые водоросли водоемов Якутии. - М. Наука. - 1978. - с. 284.

8. Ветрова 3. И. Флора водорослей континентальных водоемов Украинской ССР. Эвгленофитовые водоросли. Вып. 1, ч.1,- Киев: Наук. Думка.-1986 с.347.

9. Габышев В.А. Особенности распределения по руслу реки Лены на участке Табага Кангалассы.// Флора и растительность Якутии: Сб. науч. Ст. - М., 1999. - С. 36 - 43.

10. Гагтазий Г.И. Об общих основах охраны водоема от загрязнения.// Гидробиологический журнал , 1982. - №2. — с. 48 - 51. Тапочка Л.Д. Об адаптации водорослей. - М: Из - во Моск. Ун — та , 1981-с. 64,66-68.

11. Гапочка Л.Д. Шавырина О.Б. Популяционные аспекты устойчивости микроводорослей к токсическим воздействиям. // Альгология. — 1999. 9 , №2. - с. 30.

12. Гареев P.M. Реки и озера Башкортостана. — Уфа , 2001. — 150 с. Голлербах М.М., Коссинская Е.К., Полянский В. И. Синезеленые водоросли. Определитель пресноводных водорослей СССР. Вып. г. — М: Советская наука, 1953 — 652 с.

13. Голлербах М.М., Штина Э.А. Почвенные водоросли. Л: Наука , 1969. -198 с.

14. Дубовик И.Е. Влияние нефтепродуктов на почвенные водоросли. // Актуальные проблемы современной альгологии. — Киев: Наук. Думка. — 1987-с. 154.

15. Еленкин А.А. Синезеленые водоросли СССР. Спец. Часть. — М. , Л: Изд- во АН СССР , 1938 984 с., ВНП. 2. - 1949 - 198 с.

16. Зайцева И.И. Экспериментальное изучение влияния тяжелых металлов на планктонные водоросли. // Ботанический журнал -1999.- 81, № 8.- с. 33-41.

17. Кабиров Р. Р., Любина C.B. Способ оценки действия гербицидов на сообщества почвенных водорослей с помощью индикаторных видов. //Агрохимия. -1988.-№3.-с. 105-109.

18. Кабиров Р. Р., Минибаев Р. Р. Влияние нефти на почвенные водоросли. //Почвоведение.-1982.-№ 1.-е 86-91.

19. Комаренко Л. Е, Васильева И. И. Пресноводные диатомовые и синезеленые водоросли водоемов Якутии,- М. Наука- 1975.-c.423. Комаренко Л. Е., Васильева И. И.Пресноводные зеленые водоросли водоемов Якутии. М. Наука.- 1978.-c.284.

20. Кондратьева Н. В. Класс ropMoroHiebi-Hormogoniophycae К: Наук, думка, 1968.- 523 е.- (Визн. Прюновод. Водор. Украшсю РСР, Вып. 1. Синьозелеш водорост1 -Cyanophyto/ 4/ч).

21. Кондратьева Н.В., Коваленко О. В., Приходькова JI. П.Синеозелеш водоросп Cyanophyta. Заг. Характеристика Класс. Chroococcophyceae/-К: Наук, думка, 1984. -388 е.- (Визн. Прюнов. Водор. Украшскькой РСР. Вип. 1.4. 1.)

22. Кузяхметов Г. Г., Шкундина Ф. Б., Дубовик И. Е., Шарипова М. Ю., Сайфуллина 3. Н., Минибаев Р.Г. Краткий определитель водорослей Башкортостана: Учеб. Пособие. (Изд-во Башкирского университета. — Уфа, 1995,-с. 128).

23. Лебедева Н.В., Дроздов Н.Н., Криволуцкий Д.А. Биоразнообразие и методы его оценки: Учебное пособие. — М.: «Владос», 2002. 192с.

24. Лукина Г. А. Действие фенола на хлореллу при различных условиях культивирования // Тр. Ин-та биологии внутренних водоемов.- 1975.-вып.30.-88-91.

25. Мошкова Н.О. ynoTpHKeoBi водороеп Ulotrichales. Кладофоров1 водорост! - Cladophorales - К : Наук, думка , 1979 - 500 с - (Визи. Прюновод. Водор. Укра1нсько1 РСР. Вип. 6).

26. Неганова Л. Б., Шилова И. И., Штина Э. А. Альгофлора техногенных песков нефтегазодобывающих районов Среднего Приобья и влияния на нее нефтяного загрязнения. //Экология. 1978.-№ 3. - 29-34.

27. Никоненко Е. М. Влияние фенола на гидробионты разных трофических уровней. //Экологические аспекты химического загрязнения водной среды.-М: 1983 С. 23-25.

28. Охапкин А. Г., Юлова Г. А., Старцева Н. А. Видовой состав фитопланктона малых водоемов урбанизированных территорий и факторы его формирования. // Тезисы докладов YIII съезда гидробиологического общества РАН. Том I. Калининград, 2001. - С. 198-199.

29. Паламар Мордвинцева Г. М. Конькати - Conjugatophyceae 4. 2. Дecмigiebi - Desmidiales. - К: Наук думка, 1986. - 320 с. — (Визн. Прюновод. Водор. Укра1нсько1 РСР, т. 8, 4. 2.)

30. Паламар- Мордвинцева Г. М. Конъюгати Conjugatophyceae. 4. 1. МезотешеЫ — Mesoteniales , roHamo3HroBi-Gjnatozygales, gecmigiebi — Gesmidiaales. -К: Наук думка. — 1984 a. - 510 с - (Визн. Прюновод. Водор. YKpaiHCKoi РСР, 8, 4. 1).

31. Паламар Мордвинцева Г. М. Зеленые водоросли. Класс Конъюгаты. Порядок Оесшидиевые. Chlorophyta: Conjugatophyctae, Desmidiales (2). Опред. пресновод. Водор. СССР. - Вып. 11. - 4. г. - л: Наука, 1982. - 620

32. Пасичная Е. А. Газообменные функции водорослей при токсическом воздействии и их использование для биотестирования качества водной среды. //Альгология. 1999.- 9, № 2- с. 110-111.

33. Патова Е. Н., Сивков М. Д., Гецен М. Д. Аккумуляция металлов почвенной азотофиксирующей водорослью Nostoc commune Vanch. в условиях Восточно Европейских тундр.// Альгология. — 2000. -10 №3.-с. 250-256.

34. Песенко Ю. А. Принципы и методы количественного анализа вфаунистических исследованиях. М: Наука, 1982. - с. 59-64.

35. Петров В. В. Малые реки Советской Башкирии.- Уфа: Башгосиздат,1948.

36. Попова Е. Г. Эвгленовые водоросли. Определитель пресноводных водорослей СССР.- Вып. 7. М - Л: 1955-281 с.

37. Судьина Е. Г., Шнюхова Е. И., Тупик Н. Д., Тимофеев М. М. Влияние сульфида натрия на рост культуры Shirulina platensis (Nordst) Cyanophyta.//Альгология. -1993.-№l.-c. 48-52.

38. Суханова Н. В. Почвенные водоросли городских экосистем. Дис. канд. Биол. Наук., Уфа, 1996, 158 с.

39. Топачевский О. В., Окс1юк О. П. Д1атомов1 водоросгш Bacillariophyta (Diatomeae). К: Наук, думка, 1960. - 411с. - (Визн. Прюновод. Водор. yKpaiHCbKoi РСР, Т.П.)

40. Терещенко В. Г., Терещенко JI. И., Сметанин М. М. Оценка различных индексов для выражения биологического разнообразия сообщества. Биоразнообразие: Степень таксонамической изученности. М: Наука, -1994. с. 86-98.

41. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы.- М: Прогресс,-1980.-326 с. Упитис В. В., Пакалне Д. С., Щулце И. Ф. Факторы, определяющие токсический для водорослей уровень микроэлементов в среде. //

42. Микроэлементы в биологии и их применение и сельском хозяйстве и медицине.-1990.- с. 327-328.

43. Усенко О. П., Попович М. В., Клоченко П. Д. Экологическая роль водорослей в трансформации мочевины. // Альгология. -1999. — 9,№2.-с. 144

44. Федоров В. Д. О методах изучения фитопланктона и его активности.- М: Изд- во МГУ, 1979-167 С.

45. Ханисламова Г. М., Кабиров Р. Р., Хазипова P. X. Поверхностно-активные вещества в наземных экосистемах. Уфа. БНЦ Ур О АН СССР, 1988. 143 С.

46. Царенко П. М. Краткий определитель хлорококковых водорослей. Укр. ССР.-Киев: Наук, думка, 1990 а.-208 с.

47. Шарипова М. Ю., Дубовик И. Е. Деградация альгофлоры промышленной зоны г. Уфы.// «Проблемы антропогенной эволюции почв Башкортостана»: Тезисы наун. конфр. , посвященной памяти проф. С. Н. Тайчинова. Гилем. — Уфа. 1996.- с. 52-53.

48. Шарипова М. Ю., Дубовик И. Е.Сообщества почвенных водорослей техногенных ландшафтов.// Итоги наун исследований биолог. Факультета Башк. Госуд. Ун- та за 1994 г.: Тез. Докл./ Башк. Ун-т. — Уфа.- 1995.-с. 16-18

49. Шарипова М. Ю., Дубовик И. Е., Минибаев Р. Г. Альгофлора ландшафтов ПО «Химпром» и Уфимского нефтеперерабатывающего завода.// Тезисы докладов науч. Конф. по программе «Университеты России». Уфа, 1994. - с. 42.

50. Шкундина Ф. Б, Альгофлора почв территории Уфимского завода РТИ.// «Проблемы антропогенной эволюции почв Башкортостана»: Тезисы наун. конфр. , посвященной памяти проф. С. Н. Тайчинова. Гилем. -Уфа. 1996.-с. 53 -54.

51. Штина Э. А., Некрасова К. А. Водоросли загрязненных нефтью почв. Восстанавление нефтезагрязненных почвенных экосистем. — М:-1988.-С. 57-81.

52. Штина Э. А., Шилова И. И., Неганова JI. Б., Ельшина Т. А. Влияние способов биологической рекультивации земель, загрязненных нефть на почвенную альгофлору в условиях таежной зоны. // Почвоведение -1986.-№2.- с. 23-30.

53. Bate G. С., Crafford G. D., Jnhibion of phytoplankton photosynthesis by the WSF of lubricationg oil. \\ Mar. Pollut Bull. 1985 - v. 16 - №10, -p. 401404.

54. Chen Yaqu, Rong Pei The oils influence № 20, NaS2 on the growth, reproduction and matter of chlorophyll with Nitschia closterium.//Oceanol. Et Limnol. Sin. 1991 - v. 22-№ 1 - p. 21 -28.

55. Gaur J. P., Singh A. K. Comparative studies on the toxicity of pertpoleum oils and their aqueous extracts towards Anabaena doliolum. // Proc. Jndian Acad. Sci Pland Si. -1990 v. 99 - №5 - p. 459-466.

56. Goetze D. Zur Biodiversitat von Landschaftsausschnitten: Erfassung und Analyse dery- Diversitat mit Hilfe Vegetationskomplexen // Phytocoenologia. 2000. B. 30(1). S. 1-129.

57. Hoffman L. Algae of terresttrial habitats.// Bot. Rev. 1989. Vol. 55. № 2. p. 77-105.

58. Joseph V., Joseph A. Acclimation algal species follow exposure to phenol // Bull. Environ. Contam. And Toxicol. 1999 - 62, № 1. - c. 87- 92. Metting B. The systematics and ecology of soil algae // Bot. Rev. 1981. Vol. 47. №2. p. 195-213.

59. Starks T. L., Subert L. E., Trainor F. R. Ecology of soil algae: a review // Phycologia. 1981. Vol. 20. p. 65-80.

60. Steubing L. Untersuchungen iiber die Verandezung der mikroflora eines Waldbodens durch einigedrungenes Heizol // Angewandte Botan. — 1967.- v. 15.-№6.-p. 275-286.

61. Tabras M. G., Philips J., Patel H., Pandiripally V. Diffential response of green algal species to solvents // Bull. Environ. Contam. and Toxicol. 1994. — v. 52.-№3.-p. 333 -337.

62. Vom der Gaag M. A., Storfelder P. В. M., Bruggeman W. A., Van der Kooli L. A. Risr of toxic compounds in aquatis systems: science and practice // Compar. Biochem. and Physil. C. 1991.-v. 100.- № 1-2. - p. 279-281.