Пространственно-временная организация и факторы формирования макрозообентоса озер юга Западно-Сибирской равнины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.10, кандидат наук Безматерных, Дмитрий Михайлович

• Безматерных, Дмитрий Михайлович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Безматерных, Дмитрий Михайлович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Современные представления о пространственно-

временной организации, факторах формирования и индикационной значимости макрозообентоса равнинных озер умеренной зоны (обзор литературы)

1.1. Особенности организации озерных экосистем

1.2. Основные факторы формирования макрозообентоса равнинных озер умеренной

зоны

1.3. Макрозообентос как индикатор экологического состояния озер

1.3.1. Оценка состояния экосистем по соотношению показателей обилия отдельных таксонов

1.3.2. Оценка состояния экосистемы по индексам видового разнообразия

1.3.3. Биотические индексы

1.3.4. Биологическая индикация трофического статуса озер

1.3.5. Биологическая индикация по трофической структуре макрозообентоса

Глава 2. Материал и методы исследований

2.1. Природные условия юга Западно-Сибирской

равнины

2.2. Материал исследований

2.3. Методы исследований

Глава 3. История изучения макрозообентоса озер юга ЗападноСибирской равнины

Результаты собственных исследований Глава 4. Пространственно-временная организация

макрозообентоса озер юга Западно-Сибирской

равнины

4.1. Общая характеристика фауны донных макробеспозвоночных

4.2. Барнаульская система озер

4.3. Бурлинская система озер

4.4. Карасукская система озер

4.5. Касмалинская система озер

4.6. Кулундинская система озер

4.7. Причановская группа озер

4.8. Чаны

Глава 5. Зоогеографический анализ фауны донных

макробеспозвоночных

Глава 6. Трофическая структура макрозообентоса изученных

озер

Глава 7. Основные факторы формирования макрозообентоса

изученных озер

7.1. Особенности макрозообентоса озер различного уровня минерализации

7.2. Комплексное воздействие экологических

факторов

7.3. Особенности макрозообентоса озер разных природных зон и подзон

7.4. Воздействия основных экологических факторов

на макрозообентос озера Чаны

Глава 8. Оценка экологического состояния озер методами

биологической индикации

Заключение

Основные выводы

Библиографический список

Приложение 1. Сведения о внедрении результатов

исследований

Приложение 2. Таблицы для расчета Фламандского

мультиметрического индекса

Приложение 3. Таксономический состав макрозообентоса озерных систем юга Западно-Сибирской

равнины

Приложение 4. Основные характеристики макрозообентоса плесов оз. Чаны в различные периоды

исследования

Приложение 5. Патент РФ №2513330 «Способ оценки трофического статуса экосистем минерализованных озер по уровню развития водных сообществ»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пространственно-временная организация и факторы формирования макрозообентоса озер юга Западно-Сибирской равнины»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Озера, помимо важного экономического использования, имеют также большую научную, воспитательную, эстетическую, культурную, рекреационную и экологическую значимость (The lakes ... , 2005). Многочисленные озера юга ЗападноСибирской равнины до настоящего времени остаются малоизученными. Многие из них являются бессточными или слабопроточными, большинство расположено в долинах древнего стока. Имеющихся данных об их экосистемах недостаточно для получения целостного представления о формировании и функционировании этих важных водных объектов и прогнозирования их состояния при современном уровне антропогенного воздействия. Характерными особенностями большинства этих озер являются: мелководность, нестабильность уровневого режима, большой диапазон содержания растворенных солей, средняя или повышенная трофность и заморные явления (Попол-зин, 1967; Савченко, 1997). Для водосборных бассейнов озер характерно аграрное природопользование. Некоторые озера этого региона используются для рекреации, в меньшей степени представлено водо-потребление и водоотведение (Жерелина и др., 2004). На многих из них ведется промысел водных биоресурсов (Водоемы ... , 1999).

Зообентос - сообщество животных, жизнь которых связана с границей воды и рыхлого субстрата (Протасов, 2011). По размерному признаку выделяют организмы макробентоса - более 2 мм (Константинов, 1986). Анализ пространственно-временной организации и факторов формирования макрозообентоса необходим для изучения внут-риводоемных процессов, а также для решения прикладных проблем: рационального использования и охраны водных и биологических ре-

сурсов. По современным представлениям для оценки антропогенного воздействия на поверхностные воды важными и востребованными биоиндикаторами качества вод служат состав, структура и динамика макрозообентоса. Сообщества донных беспозвоночных - значимое структурное звено озерных экосистем. Они отличаются стабильной локализацией в определенных местах обитания в течение длительного времени, поэтому являются удобными объектами для наблюдения за действием зональных и локальных факторов.

Особенности озерных систем юга Западно-Сибирской равнины позволяют проследить совместное действие экологических факторов на биологические компоненты экосистем и выявить наиболее важные из них. Особенно это касается ионного состава воды и уровня ее минерализации, которые ранее не рассматривались как ключевые факторы формирования и функционирования озерных экосистем на фоне разнообразия и взаимодействия прочих факторов (Rawson, 1939). Не ранее второй половины прошлого века стали появляться работы, показывающие значительность этих абиотических факторов для функционирования водных биоценозов и, в частности, макрозообентоса (Williams, 1972, 1981, 1998; Hammer, 1981, 1986, 1990). На юге Западной Сибири для макрозообентоса озер, как ранее было показано, одним из основных факторов формирования является общая минерализация воды (Благовидова, 1973). В настоящее время продолжается изучение этой проблемы.

Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в изучении пространственно-временной организации и факторов формирования макрозообентоса озер юга Западно-Сибирской равнины, а также в оценке состояния их экосистем методами биологической индикации.

Для достижения поставленной цели поставлены следующие

задачи:

1. Определить таксономический состав, плотность и биомассу макрозообентоса и закономерности их распределения.

2. Выполнить зоогеографический анализ фауны донных макробеспозвоночных.

3. Проанализировать трофическую структуру макрозообентоса.

4. Определить относительную значимость различных экологических факторов для формирования сообществ макрозообентоса изученных озер.

5. Выявить закономерности пространственно-временной организации макрозообентоса озер юга Западно-Сибирской равнины.

6. Оценить экологическое состояние озер методами биологической индикации по характеристикам макрозообентоса, дать рекомендации по их использованию.

Научная новизна.

• Впервые приводятся обобщенные сведения о пространственно-временной организации макрозообентоса озер юга ЗападноСибирской равнины.

• Изучено влияние основных экологических факторов на состав, структуру и динамику макрозообентоса изученных озер.

• Оценена информативность разных методов определения состояния озерных экосистем и биологической индикации качества их вод по составу и структуре макрозообентоса в условиях юга ЗападноСибирской равнины.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. По особенностям структуры макрозообентоса и уровню минерализации озера юга Западно-Сибирской равнины можно разделить на

четыре группы: 1) олигогалинные (менее 1,2 г/дм3), 2) субгалинные (1,2-5,0), 3) гипогалинные (до 20 г/дм3), 4) мезо- и гипергалинные (более 20 г/дм3).

2. Пространственно-временная организация сообществ донных макробеспозвоночных изученных озер обусловлена градиентами основных абиотических факторов и зависит от гидрофизических и гидрохимических характеристик воды и грунта, а межгодовая динамика в основном обусловлена водным режимом озера.

3. В изученных озерах при значительном градиенте солености (0,3-125 г/дм3) основным экологическим фактором, определяющим состав и структуру донных макробеспозвоночных, является минерализация воды и соотношение в ней основных ионов, при этом в каждом конкретном озере, в узком диапазоне солености, велика роль глубины и типа грунта.

Теоретическое и практическое значение.

Результаты изучения пространственно-временной организации макрозообентоса в озерах разного уровня минерализации, их типизация по структуре донных сообществ и уровню минерализации вод, вносят вклад в развитие концепций пространственно-временной организации лимноэкосистем.

Материалы диссертации вошли в научные отчеты ИВЭП СО РАН «Анализ и моделирование гидрологических, гидрохимических и гидробиологических процессов в бассейнах рек и внутренних водоемов Сибири», «Изучить гидрологические, гидрохимические и гидробиологические процессы в бассейнах сибирских рек, озер и водохранилищ; их влияние на состояние водных ресурсов региона в современных условиях», «Процессы формирования гидросферы, водных ресурсов и лимнических систем Сибири», «Методика

мониторинга водных объектов Сибири, рационального природопользования и прогноза чрезвычайных ситуаций» и «Исследование внутриводоёмных процессов и динамики экосистем водных объектов Сибири, включая субарктическую зону», «Структурные и динамические изменения экосистем Южной Сибири и комплексная индикация процессов опустынивания, прогнозные модели и системы мониторинга»

Результаты исследований использованы при разработке спецкурсов «Водные экосистемы» и «Восстановление рек и водоемов» в Алтайском государственном аграрном университете (см. приложение 1). Материалы диссертации также могут найти применение при подготовке общих и специальных курсов по гидробиологии.

Сведения о закономерностях пространственного распределения и динамики макрозообентоса могут быть использованы для расчета потенциальной рыбопродуктивности водоемов. Полученные данные использованы в проектах Схемы комплексного использования и охраны водных объектов (СКИОВО) и нормативов допустимого воздействия (НДВ) по бассейну р. Обь для научно обоснованной оценки экологического состояния водоемов. Они также могут служить методической основой для программы гидробиологического мониторинга Росгидромета в этом регионе.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на VIII-XI Съездах Гидробиологического общества при РАН (20012014), XII Научной конференции «Биология внутренних вод: проблемы экологии и биоразнообразия» (Борок, 2002), 8th International Conference on Salt Lakes (Zhemchuzhny, Khakassia, 2002), II и III Всероссийской конференции с международным участием «Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов» (Иркутск, 2005, Барнаул, 2010),

Международной научной конференции «Проблемы экологии: чтения памяти профессора М.М. Кожова» (Иркутск, 2010), II и IV Международной конференции «Современное состояние водных биоресурсов» (Новосибирск, 2010, 2016), Международной научной конференции «Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды» (Минск, 2011), III и IV Всероссийской конференции с международным участием «Водные и экологические проблемы Сибири и Центральной Азии» (Барнаул, 2012, 2014), Regional Workshop AASSA «Sustainable development of Asian countries, water resources and biodiversity under climate change» (Barnaul, 2013), Всероссийской конференции с международным участием «Биогеосистемная экология и эволюционная биогеография» (Новосибирск, 2015), Всероссийской конференции с международным участием «Эволюция биосферы и техногенез» (Чита, 2016) и 3rd International Symposium of Benthological Society of Asia (Vladivostok, 2016) и др.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 70 работ, в том числе 16 - в журналах из списка ВАК, 10 - монографий и учебных пособий, 1 - патент на изобретение РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, изложена на 345 страницах, включает 49 рисунков, 38 таблиц и 5 приложений. В списке литературы 421 источник, из них 96 - на иностранных языках.

Благодарности. Соискатель выражает благодарность: д.б.н. С. И. Андреевой (ОмГУПС), д.б.н. М. В. Винарскому и к.б.н. Е. А. Лазуткиной (ОмГПУ), д.б.н. И. И. Кикнадзе и к.б.н. А. Г. Истоминой (ИЦиГ СО РАН), к.б.н. А. Н. Красногоровой (ОмГМА), д.б.н., Г. Н. Мисейко (АлтГУ), д.б.н. А. Ю. Харитонову и к.б.н. О. Н. Поповой (ИСиЭЖ СО РАН), д.б.н. В. В. Тахтееву (ИГУ), д.б.н. Л. В. Яны-

гиной и Е. Н. Крыловой (ИВЭП СО РАН) за ценные консультации при определении видового состава отдельных таксономических групп; О. В. Ловцкой (ИВЭП СО РАН) за помощь в математической обработке данных; д.г.н. Ю. И. Винокурову, д.г.н. Д. В. Черных, к.г.н. Ю. М. Цимбалею и к.г.н. Н. Ю. Курепиной (ИВЭП СО РАН) за консультации по географии и картографии района исследований; заведующему лабораторией водной экологии ИВЭП СО РАН, к.б.н. В. В. Кириллову и декану биологического факультета АлтГУ, д.б.н. М. М. Силантьевой за содействие в организации полевых работ; к.х.н. Л. А. Долматовой (ИВЭП СО РАН) и представителям ВерхнеОбьрегион-водхоз за предоставленные гидрохимические данные; сотрудникам ИВЭП СО РАН: к.б.н. Н. И. Ермолаевой, к.б.н. Е. Ю. Зарубиной, к.б.н. М. И. Ковешникову, к.б.н. Л.М. Киприяновой, к.б.н. А. В. Котовщикову, к.б.н. Е. Ю. Митрофановой и М. И. Соколовой за содействие в отборе проб и помощь во время выполнения работы. Особая благодарность к.б.н. О. Н. Вдовиной (ИВЭП СО РАН) за помощь в сборе, анализе и обсуждении полученных результатов.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ, ФАКТОРАХ ФОРМИРОВАНИЯ И ИНДИКАЦИОННОЙ ЗНАЧИМОСТИ МАКРОЗООБЕНТОСА РАВНИННЫХ ОЗЕР УМЕРЕННОЙ ЗОНЫ (обзор литературы)

1.1. Особенности организации озерных экосистем

Изучение закономерностей распределения и обилия организмов (включая их причины и последствия) является ключевой задачей современной экологии. Эти закономерности обусловлены основополагающими принципами общей теории экологии: 1) неравномерное распределением организмов в пространстве и времени; 2) взаимодействие организмов с абиотической и биотической средой обитания; 3) зависимостью распределения организмов и их взаимодействия от окружающих условий; 4) неоднородностью экологических условий в пространстве и времени; 5) конечностью и гетерогенностью ресурсов среды; 6) смертностью всех организмов; 7) зависимостью экологических характеристик видов от результатов их эволюции (Scheiner, Willig, 2008). Несмотря на очевидность и простоту этих принципов их использование для анализа пространственно-временной организации (ПВО) конкретных экосистем зачастую представляет значительную трудность, обусловленную сложностью и разнородностью входящих в нее компонентов.

Разнообразие и гетерогенность отдельных экосистем и составляющих их компонентов проявляются в значительной разномасштаб-ности по времени и пространству их динамик (рис. 1.1). Исследования эффекта масштаба являются базовыми для всех экологических исследований (Wiens, 1989). Все это свидетельствует о сложности поиска адекватных методических приемов для анализа ПВО конкретных экосистем в практике научных исследований.

10000 лет

1000 лет

100 лет

I

<и

<и а т

10 лет

га ^

га

1 год

1 месяц

1 день

1 секунда

1 мкм

1 мм

1 м

1 км 1000 км 10 000 км

Пространственная шкала

Рис. 1.1. Пространственные и временные масштабы, в рамках которых индивидуумы, популяции, экосистемы и географические регионы, отвечают на экологические стрессоры (по Suter, 1993)

Озера - это природные водоемы в углублениях суши (котловинах), заполненные в пределах озерной чаши (озерного ложа) разнородными водными массами и не имеющие одностороннего уклона и прямой связи с морем или океаном (Коронкевич, 2005). Для макрозо-обентоса озер пространственные масштабы, в которых он функционирует как сообщество, меняются от нескольких метров (различные биотопы в пределах озера) до десятков километров (таковы размеры некоторых озер юга Западно-Сибирской равнины).

Отличительной особенностью водных экосистем является относительная легкость определения их границ, которая проходит по урезу воды. Такую границу экосистемы предложено называть внутренней, имея ввиду, что внешней является граница водосборного бассейна поверхностного водного объекта (Остроумов, 2003). Это делает

водные экосистемы удобным объектом для изучения их ПВО. Среди водоемов и водотоков лучшим объектом для анализа являются озера. Как правило, именно на примере прудов или небольших озер в учебниках по экологии дается описание структуры экосистем. Озера относятся к лентическим (стоячим) водным объектам и имеют существенные отличия от лотических (текучих) - рек и ручьев (табл. 1.1).

Экосистемы озер (их зонирование, компонентный состав, воздействие важнейших абиотических факторов, структура сообществ, основные процессы функционирования) изучены относительно неплохо и обобщены в многочисленных современных монографиях и учебных пособиях, изданных как в России (Березина, 1984; Константинов, 1986; Кожова, 1987; Алимов, 2000; Китаев, 2007; Алимов и др., 2013), так и за рубежом (Wetzel, Likens, 2000; Kalff, 2003; The lakes..., 2004; Lampert, Sommer, 2007; Lake ecosystem ecology., 2010; Tundisi, Tundisi, 2011 и др.). Также издана обобщающая работа, посвященная зообентосу озер (Hutchinson, 1993). Эти сводки также включают в себя описание места и роли в озерных экосистемах макрозообентоса, как одного из важнейших их компонентов. Однако некоторые вопросы организации и функционирования лимноэкосистем до сих пор мало изучены, например, прогнозирование состояния экосистем при изменении конкретных экологических факторов. С этой точки зрения макрозообентос является одним из наименее изученных водных сообществ озер.

Весьма актуальное направление современной экологии - определение относительной роли локальных и региональных экологических факторов в распределении отдельных особей, популяций и сообществ (Cassini, 2013).

Таблица 1.1

Сравнение лотических и лентических экосистем (по А.А. Протасову,

2008)

Экосистемы Лотические Лентические

Характеристики^\_^

Многомерная структура три неравнозначные оси пространства + временная ось две неравнозначные оси пространства + временная ось

Основной пространственный градиент продольный по течению радиальный

Градиент второго порядка латеральный вертикальный

Характер основных процессов во времени циклические, пульсирующие поступательные

Связь с ландшафтом водоток формирует ландшафт водоем есть производное ландшафта

Литогенные процессы за счет влекомых наносов за счет седиментации

Направленность эволюции экосистемы формирование аллювия, вынос наносов в устье (дельту), меанд-рирование внутренне обусловленное старение, обмеление, эвтрофирование

Пространственная структура метамерность структуры по главному градиенту циклическая, поясная

Окончание табл. 1.1

Экосистемы Лотические Лентические

Характеристики

Симметрия билатеральная радиальная

Пятнистость сглаженная, ме-тамерная выраженная, ориентированная по поясам

Экотоны внешние относительно русла внутренние, в самом водоеме

Влияние наземных экосистем значительное слабое

Наличие зон стабильных условий редки и маломасштабны могут занимать существенное место

Миграции организмов аллогенные, дрифт автогенные

Роль аллохтонного органического вещества значительная незначительная

Доминирующие экологические группировки гидробионтов в первичной продукции бентос, перифитон планктон, высшие водные растения, эпифитон

Доминирующие трофические группы в деструкции детритофаги, собиратели фильтраторы, ило-яды

Роль макрофитов как продуцентов и биотопо-образующего фактора незначительная существенная

На региональном уровне озерные экосистемы в пределах одного континента образуют лимнобиом, который имеет мозаичную, островную природу. Основной (комплексный) градиент факторов окружающий среды внутри озера имеет направленность от берега к центральной части (Протасов, 2006). Однако в пределах более крупного масштаба (географической страны или континента) они накладываются на другие локальные факторы и более масштабные градиенты (рис. 1.2). Действие таких крупномасштабных градиентов экологических факторов можно выявить только при сравнении отдельных озерных экосистем, испытывающих разную степень воздействия этого фактора. Такой анализ можно проводить как традиционными сравнительно -географическими и экологическими методами, так и современными математико-статистическими.

Рис. 1.2. Пространственная неоднородность как в серия связанных процессов, в результате взаимодействия пространственных структур, на которые реагируют отдельные организмы (виды - изображены точками): a^f - усложнение процессов в результате наложения экологических факторов (по James, Fortin, 2013)

Подобная ситуация складывается и с анализом временной организации лимноэкосистем. Озера являются накапливающими элементами ландшафта, их экосистемы во многом зависят от почвенных и геохимических процессов в пределах водосборного бассейна, обусловленных климатом (Россолимо, 1964). Для озер характерна как циклическая, так и поступательная динамика. Циклические процессы в основном обусловлены сезонными изменениями условий и связанными с этим сезонными колебаниями обилия организмов (Протасов, 2008). Так, только для зообентоса озер умеренной зоны А. Ф. Алимов (1991) установил восемь типов сезонной динамики его биомассы. Однако эти колебания накладываются на различные по частоте многолетние циклы, которые особенно характерны для бессточных озер (Шнитников, 1950), изменения климата (George, 2010) и вековые естественные сукцессионные изменения (стадии эвтрофикации). Водные сообщества наиболее быстро реагируют на изменения экологических факторов, воздействующих на озера. При этом время реакции сообщества определяется характерной продолжительностью жизненных циклов, входящих в это сообщество видов. Для донных макробеспозвоночных юга Западно-Сибирской равнины жизненных циклы обычно составляют от нескольких месяцев, до нескольких лет.

Анализ ПВО биогидроценозов озер помимо чисто научного значения имеет и прикладной аспект - он дает основу для разработки рекомендаций по мониторингу, сохранению и рациональному использованию водных экосистем (Кириллов, 2009).

По нашему мнению, в масштабах жизнедеятельности людей (в том числе исследователей) наиболее удобным и информативным при изучении закономерностей ПВО озерных экосистем является анализ ключевых экологических факторов на их экологически значимом гра-

диенте через регистрацию откликов на него состава, структуры и динамики сообществ. В разрезе отдельных озер, озерных систем и их многолетней динамики для анализа ПВО наиболее подходящим сообществом является макрозообентос, что определяется его связью с определенными биотопами и характерными жизненными циклами входящих в его состав организмов.

1.2. Основные факторы формирования макрозообентоса равнинных озер умеренной зоны

Состояние водных сообществ неразрывно связано с условиями неживой природы, в которой они обитают. Условия окружающей среды определяют многие климатические, гидрологические и гидрохимические факторы, а также разнообразные загрязняющие вещества, попадающие в водоем в результате деятельности человека (Константинов, 1986; Bronmark, Hansson, 2005). Состав, структура и уровень развития макрозообентоса зависят от ряда факторов, из которых наиболее важными являются характер грунта, глубина, колебания уровня, подвижность воды и зарастаемость водоема макрофитами (Митропольский, 1975; The lakes ... , 2004).

Озерные экосистемы характеризуются особыми условиями жизни организмов. Относительная стабильность водных масс, отсутствие сильных течений, расслоение температурных, газовых и химических свойств воды по вертикали от поверхности до дна создают специфические условия обитания растений и животных (Жадин, Герд, 1961; Lake ecosystem ecology., 2010). Димектические озера умеренной зоны характеризуются значительной внутригодовой амплитудой колебания температуры воды. Перемешивание водных масс в этих озерах происходит весной и осенью, летом и зимой наблюдается тем-

пературная стратификация (зимой температура у дна выше, чем у поверхности, летом - наоборот), теплый и холодный слои воды разделены термоклином (Хатчинсон, 1969; Lampert, Sommer, 2007). Такие условия способствуют возникновению дефицита растворенного кислорода в придонных слоях воды, особенно в период стагнации в озерах большой трофности. Обитающие в озерах организмы называются лимнобионтами и характеризуются в целом меньшей требовательностью к насыщению воды кислородом и большей теплолюбивостью.

Бентос, в отличие от планктона, в пределах одной зоны обнаруживает значительную неоднородность, образуя несколько биоценозов (Мордухай-Болтовской, 1975; Семерной, 2008). Характеристики мак-розообентоса зависят от многих факторов, из которых наибольшее значение имеют глубина, подвижность воды, колебания уровня, характер грунта, зарастаемость. Биотопами для биоценозов бентоса считают обычно участки с однородными на всем протяжении грунтами, лежащие в пределах одной вертикальной (глубинной) зоны. В прибрежье возможно выделение верхних горизонтов, осыхающих (или промерзающих) при понижениях уровня, население которых вследствие этого беднее (состоит только из видов, выносящих временное осыхание дна). В таких водоемах зону обнажения дна (непостоянного затопления) целесообразно подразделять еще на горизонты верхний (собственно осыхающий, обнажающийся еще летом) и нижний (покрывающийся льдом, но с непромерзающими грунтами). Каждый из них может считаться особым биотопом и отличается от другого характером макрозообентоса.

Вода оказывает постоянное воздействие на обитающие в ней организмы. Она удовлетворяет их физиологические потребности, а также служит им опорой, транспортирует пищу и кислород, гидро-

бионтов, их метаболиты и половые продукты. Подвижность воды делает возможным существование прикрепленных форм животных. Свойства воды - важнейший фактор абиотической среды гидробион-тов (Березина, 1984; Tundisi, Tundisi, 2011). Прежде всего, к таковым относятся теплофизические характеристики воды: значительная удельная теплоемкость, низкая теплопроводность, уменьшение плотности при замерзании. Следствием этого является относительное постоянство температурного режима водоемов и постепенность изменения в них экологических условий. Данное обстоятельство имеет важное значение для донных животных, которые в основном являются пойкилотермными. Другим важным свойством воды является уменьшение ее объема при увеличении температуры от 0 до +4 °С, это приводит к тому, что ее максимальная плотность наблюдается при +3,98 °С, а не при 0 °С, что также способствует сохранению условий жизни водных организмов, обуславливая вертикальное перемещение вод (Практическая гидробиология, 2006; Жирков, 2010).

Для макрозообентоса немаловажным фактором окружающей среды является кислород. Его содержание в воде далеко не везде и не всегда достаточно для аэробного дыхания гидробионтов. Снижение содержания кислорода в воде до низких величин часто отмечается на глубине, у поверхности грунта и в его толще. В поверхностных водах содержание растворенного кислорода в значительном диапазоне (от 0 до 14 мг/л), его растворимость в воде зависит от температуры и солености воды, а концентрация подвержена суточным и сезонным колебаниям. Колебания концентрации кислорода в течение суток зависят от скорости его продуцирования и потребления. В зимний и летний сезоны его распределение стратифицировано. Дефицит кислорода обычно отмечается в водоемах, загрязненных органическими веще-

ствами, или в эвтрофированных, т.е. содержащих значительное количество гумусовых и биогенных веществ (Гусева и др., 2000; Безматерных, 2009).

Значение растворенных в воде ионов для водных организмов многогранно. Одни из них - биогены, необходимы автотрофным организмам для обеспечения биосинтеза. Другое значение ионов связано с влиянием на солевой гомеостаз организмов. Существенное значение для гидробионтов имеют концентрации Ca2+ и Mg2+, суммарное содержание которых определяет ее жесткость. Достаточная жесткость воды является необходимым условием для развития животных с известковым скелетом. Влияние концентрации водородных ионов (pH) особенно критично для организмов, имеющих наружные известковые раковины. Существенное отклонение от нейтральной (pH=7) реакции среды как в большую (щелочная реакция), так и в меньшую (закисле-ние) сторону оказывает негативное влияние на большинство гидро-бионтов. При одинаковой минерализации воды в разных озерах при более низких значениях активной реакции отмечено меньшее биоразнообразие, чем при более высокой рН среды (Conte, Geddes, 1988).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Безматерных, Дмитрий Михайлович, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бешатерпых Д М Зообсптос как индикатор ■экологическою СОСТОЯНИЯ во^нзых ^ экосистем Западной Сибири: ai¡ал ит.обзор i Гос.публич. науч.-тсхн. б-ка Сиб. отд-ния

Рос.акад. паук, Ин-т вод, и экол. проблем. - Новосибирск, 2007. - &7 с.(Сер. Экология. ВыпЯ5).

2. ГОСТ 17.1.2.04-77 Показатели состояния и правила таксации рыбо хозяйственных водных объектов. - М.: Госкомитет по стандарт ам, I9&7.- 17 с.

3. Китае в С. П. О соотношении некоторых трофических уровней и «шкалах т рофности5* озер разных природных зон H V съезд Вссрос.гидроб. об-ва: те:шсы, ч. 2. -Куйбышев., 1986. - С.254-255.

4. Оценка состояния водных объектов У крайни по гидробиологическим показателям.

Спи: е

БсйТОС. гтсрифитон и зоофитос / 0-П- Оксиюк, Л.Н. Зимбалевсхая, А.А. Протасов и др. // Гидробнол жури. - 1994. - Т. №4-С J1-35-

5. Triverdy R.K. Application of physico-chemical and biological indices fareutrophicaELon evaluation //Pollul. Res. - 1938- - V. 7, №3-4. - P 153-164. s 6. SaetherO.A. Ctiirononnid communities as water quality indicators //Hoiarctic Ecology. -1979. - №2. - E 65-74.

7. Saethcr O.A. NearcLic chitononnds as indicators of lake typology И Verh. Internal. Vencin. Limnol. - 1975- - V. 19 -P 3127-3133.

8. Шитиков U.K., Розснберг Г.С., Зинчгнко Т Д Количест венная гидрозколотя: ю методы системной идентификации. - Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. -463 с.

9. Наппипсг U.T. Saline Lake Ecosystems of the World. - Doidrccht: Dr. W. Junk Publishers, 1986. -614 p.

10. Аладин H.B. Критический характер биологического действия каспийской воды соленостью 7-1 1%о и аральской воды соленостью &-13%о // Биолошя солоноватых и

is гипергалинных вод. - Л.: ЗИН АН СССР, 19Л9 - С. 12-21.

11. Андреева СИ, Аядрсгв Н. И. Донные оиоцсезозы Аральского моря при изменении ceo режима // Гнтробиол. жури. - I9&7. - №5. - C.fil- 86.

12. Безматерных Д. М. Применение ст руктурных характеристик зообептоса для оценки зкологачсско1_о состояния шер юга Западной Сибири Н Ползуновский вестник.

-и - 2005- №4.412--С214-216.

13. Хлсбович В.В. Критическая соленость и хороЕалиникум: современный анализ понятий // Биология солоноваты* и тнергалинпых вод. - Л.: ЗИН АН СССР, 19Я9,-С.5-11

14. Gabriels W., Loek К., DcPamv N. ct al. Multimetric Macroinvertcbralc Index Flanders 25 (MMTF) for biological assessment of rivers and lakes in Flandcrsf Belgium) // Limnologica, doi:

10.1016/j lraioo-2009-10.001 -200915. ГОСТ 17.1.3.07-Й2 Охрана природы. Гидросфера. Правив]а контроля качества воды водоемов и водотоков. - М.: Госкомитет по Стандартам, 19Й2- 12 с.

16. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем/ ■■■ Под ре. 1. В.Л .\i\lkyvo:5ll. - { [Тг : Г1: фммекч-л s elli. -( 1м4-1 73.

17. Без матерных Д. М. Уровень минерализации воды как фактор формирования зообсптоса о:зер Барабинеко-Кулундинской лимЕэобиологичсской области// Мир науки, культ уры, образования. -2007_-№4(7)_-С_7-11.

18. Жукова О.Н., Без матерных Д.М. Оценка "эковозичеекозо состоя пня озер кна .75 Обь-Иргышск0Г0 междуречья по составу и структуре зообентоеа // Водные и

Экологические проблемы Сибири и Центральной Азии: т р. Всерос.пауч. КОнф С международным участием, l.Барнаул, 20-24 августа 2012 гJ ИВЭП СО РАН: в 3 т-Барпаул, 2012. - Т.2. - C.80-S5.

19. Кириллов В.В., Зарубина Г.Ю., Кото вз дико в А. В., Кириллова Т_В.,_ Долматова л? Л.А., Ермолаева Н.И., Соколова М.И. Состав и Структура водезьех экосист ем бассейна

реки Бур-]i,i в 2010 году// Наука - Алтайскому краю, 2010: Сб. статей. - Барнаул: Алтайский дом печати, 2010. - Выи 4 -С.239-252.

20. Кириллов В.В., Зарубина ЕЮ., Бсзматерпых Д. М., Ермолаева Н.И., Кириллова Т.Н.. Яныгина Л. В., Довматова Л.А., КотОвщикОв А.В., Жукова О.Н., Соколова М.И.

Л5 Сравнительный анализ экосистем разнотипных озер Касмалинской и Кулундиз1ской долин древнего стока Наука - Алтайскому краю, 2009: Сб. статей. - Барнаул: Азбука, 2009.- Вьш.З.-С.311-333. ПОДПИСИ К ФИГУРАМ

Стр: 7

Фиг. L. Зависимость биомассы ЭОобенюса от минерализации воды на нднСгых грунтах в ЭОне прибрежья.

Формула изобретения

j Способ оценки Трофического статуса экосистем минерализованных озер по уровню развития водных сообществ, отличающийся тем, что при оценке трофического статуса

озерной экосистемы с минерализацией воды более 3 гУдм'1 |Ю уровню развития водных сообществ учитывают негативное дейст вие уровня минерализации путем расчета величины потерянной биомассы с 00МОЩЬЮ полученной эмппрической зависимости и V сс аппроксимации в виде степенной функции вила:

L'-k.-X- (I,

где В' - расчетная биомасса, X - минерализация воли, а К[ и ц- "эмпирические коэффициенты;

Hi)- К" К', (2)

где Bp - потенциально потерянпая биомасса при возрастании минерализации, В" -

расчетная биомасса при минерализации 3 г/дм3;

из уравнений (I) и (2) определяют потенциально возможную биомассу, которая была бы при отсутствии угнетающего действия минерализации: Вм = Вер -I- Bp, (3)

где Вм - потенциально возможешя биомасса при отсутствии угнетающего дейст вия минерализации, Вер - средняя биомасса в прибрежье водоема: что после соотнесения сс со стапдартпими «Шкалами ТрофнОСТИ» дает реальный трофический стат ус озерной 25 экосистемы.

15

у*

!<7

дг

■so

J5

Стт*: :