Zooplankton in the temporary recreational pond in microdistrict 13 of Samara

Full Text

Введение

Санитарное состояние – важнейшая характеристика любого водоема на территории населенных пунктов. Оно зависит от отношения местного населения, от деятельности местных административных органов, но определяется способностью гидроэкосистемы к самоочищению. Все группы гидробионтов оказывают влияние на потенциал самоочищения водоемов, важную роль играют, в том числе, и представители мезозоопланктона: ракообразные и коловратки.

В последние годы проводилось много исследований городских водоемов. Чаще всего изучалось их химическое загрязнение [1]. Рассматривалась влияние рекреации на городские пруды [2]. Изучаются компоненты экосистем городских прудов: микроорганизмы [3], фитопланктон [4], макрофиты [5], простейшие [6], коловратки [7], насекомые [8], зообентос [9], рыбы [10; 11], амфибии [12], птицы [13]. Проводились работы по биоиндикации [14].

Ракообразные городских прудов активно изучались с конца 1980-х годов, в России было защищено несколько диссертаций по этой тематике [15–17], но в последние годы количество исследований ракообразных городских прудов уменьшилось [18; 19].

В г. Самаре, крупном промышленном центре, много прудов, некоторые расположены среди жилых домов [20]. Пруды различаются по размерам и глубине, по характеру берегов и степени развития водной флоры, но все они привлекают местных жителей, и поэтому берега и мелководья разрушаются и загрязняются. Используя пруды в целях неорганизованной рекреации, население невольно способствует деградации этих водоемов: ухудшению качества воды, упрощению экосистем.

Цель нашей работы – изучить фауну ракообразных и коловраток одного из прудов в г. Самаре для оценки состояния его экосистемы и ее способности поддерживать процессы самоочищения, необходимые для функционирования очень популярного рекреационного водоема.

Исследованный нами пруд располагается в 13-м микрорайоне г. Самары (рис. 1).

Рисунок 1 – Схема расположения пруда

Водоем был создан для орошения сельхозугодий, затем эта территория была застроена жилыми и административными зданиями, и пруд сохранился как рекреационный объект. Размеры водного зеркала пруда меняются в зависимости от водности года, в последние годы пруд все чаще пересыхает полностью. В период нашей работы весной форма пруда овальная, длина до 40 м, ширина до 20 м, глубина до 1,5 м. С весны до осени 2012 г. зеркало воды уменьшилось из-за испарения воды почти в 4 раза, в 2018 г. к ноябрю зеркало пруда уменьшилось до примерно 10 м². Питание пруда происходит в основном атмосферными осадками, роль грунтовых вод невелика. Берега пруда умеренно крутые, возвышаются над водой на 1–2 м (рис. 2).

Рисунок 2 – Вид пруда в середине мая 2018 г. при полной воде

Дно илистое, с большим количеством растительного детрита. Из водных макрофитов присутствуют Salix triandra L., Sparganium erectum L., Typha angustifolia L. и Ceratophyllum demersum L. [20], но в небольшом количестве, так как куртинки этих растений уничтожаются при очистке пруда во время ежегодных субботников в апреле. Восстановление зарослей макрофитов в течение мая-августа в разные годы происходит в неодинаковой степени. На поверхности воды ряска, степень развития которой меняется в разные годы – от узких полос возле берегов до сплошного слоя по всей поверхности воды.

Фитопланктон пруда не изучался, наблюдается «цветение» воды, в период нашей работы преобладал Microcystis aeruginosa. Вокруг пруда кольцо старых крупных деревьев – липа, ясень, ива. Берега пруда покрыты травянистой растительностью, довольно сильно вытоптанной. На пруду постоянно присутствуют утки-кряквы, которых подкармливают местные жители. Из рыб в пруду обитает ротан-головешка. Вода желтоватая из-за гуминовых веществ, химический анализ показал превышение ПДК по СПАВ [21]. Берега регулярно убираются дворниками, по краю котловины пруда оборудована дорожка со скамейками и урнами для мусора. На небольшом расстоянии от пруда находятся многоэтажные жилые дома. Два детских сада, две школы и техникум расположены вокруг пруда (рис. 1), и учащиеся, возвращаясь с занятий, часто играют на его берегах. На берегах постоянно присутствуют отдыхающие жители, часто с детьми и собаками. Как популярное место отдыха, пруд должен соответствовать санитарным нормативам. Ранее проводилось ботаническое обследование пруда в начале 1990-х годов [20], зоологическое в 2002 г. [17] и гидрохимическое в 2014 г. [21]. При зоологическом исследовании в 2002 г. [17] А.В. Синицкий нашел 11 видов коловраток и 10 видов ракообразных. Нами проведено более подробное изучение зоопланктона в 2012 и 2018 гг., материалы которого ранее не публиковались.

Материалы и методы исследования

Отлов зоопланктона в пруду происходил с мая по ноябрь по стандартной методике [22]. Пробы отбирали планктонной сеткой (газ № 75) и 2-литровым батометром 2 раза в месяц на трех станциях. Лов сетью вели от дна до поверхности через всю толщу воды, процеживали 150–200 л воды на каждой станции. Для оценки вертикального распределения зоопланктона отбирали пробы батометром с глубины 1,0 м и 0,5 м, воду из батометра процеживали через газ № 75. В лаборатории просматривали живые пробы в день их отбора. Количество особей подсчитывали в камере Богорова. Использовали определители ЗИН [23; 24]. Были рассчитаны величины индексов видового разнообразия Шеннона, индекса выравненности Пиелу и индекса видового сходства Серенсена [25].

Величины температуры и pH воды измеряли при отборе проб с помощью прибора Testo 206 pH1.

Результаты исследования и их обсуждение

Динамика температуры воды в 2012 и 2018 гг. различалась (табл. 1).

Таблица 1 – Температура воды пруда в 13-м микрорайоне г. Самары

В 2018 г. вода была немного теплее весной и летом, а осенью остывала быстрее, чем в 2012 г. В годы исследования температура воды соответствовала многолетней региональной климатической норме.

Динамика величины pH воды в период исследования показана в таблице 2.

Таблица 2 – Величины pH воды пруда в 13-м микрорайоне г. Самары

В 2018 г. активная реакция воды очень незначительно сдвинулась в сторону уменьшения кислотности, но продолжала соответствовать нейтральной или слабощелочной.

Всего было обнаружено 29 видов коловраток (25 видов в 2012 г. и 26 видов в 2018 г.) из 13 семейств и 20 родов (табл. 3).

Таблица 3 – Виды коловраток и частота их присутствия в пробах в 2012 и 2018 гг.

23 вида коловраток присутствовали в пробах оба года исследования, 2 вида только в 2012 г., 4 вида – только в 2018 г. Значительное увеличение количества видов по сравнению с 2001–2003 гг. связано, видимо, с тем, что мы отобрали значительно больше проб (78 проб), чем А.В. Синицкий (15 проб).

Число видов на одну пробу было от 5 до 12 в 2012 г. и от 6 до 14 в 2018 г. По частоте встречаемости в пробах лидирует B. plicatilis – 75%. B. calyciflorus и K. quadrata встречались более чем в 50% проб. Шесть видов коловраток являются малочисленными, поскольку обнаруживались всего 1–2 раза за сезон. У остальных 14 видов встречаемость в пробах от 10 до 47%. Почти все виды коловраток обычны для прудов г. Самары, исключениями являются E. deflexa и M. natans [26]. Все обнаруженные нами в пруду виды обитают в природных водоемах Самарской области [27; 28]. При этом количество видов коловраток в изучаемом пруду значительно меньше, чем в Саратовском водохранилище.

По численности популяций в 2012 г. резко доминировала F. longiseta – до 560 тыс. экз./м³. Субдоминантами были K. cochlearis (до 320 тыс. экз./м³) и K. quadrata (до 150 тыс. экз./м³). Численность остальных видов не превышала 20 тыс. экз./м³. Максимумы численности популяций наблюдались в мае и октябре, небольшие подъемы численности происходили в августе и сентябре.

В 2018 г. доминировали F. longiseta – более 1000 тыс. экз./м³ и B. calyciflorus (до почти 900 тыс. экз./м³). Субдоминантами были K. quadrata (до 250 тыс. экз./м³) и B. plicatilis (до 220 тыс. экз./м³). Численность остальных видов была, как и ранее, небольшой. Максимальная численность достигалась в мае и ноябре, в сентябре произошел небольшой ее подъем.

Сезонная динамика численности коловраток показана на рисунке 3.

Рисунок 3 – Сезонная динамика численности коловраток в 2012 и 2018 гг.

Наиболее сильные различия наблюдались осенью, особенно в ноябре. За счет массового размножения двух видов: B. calyciflorus и, особенно, F. longiseta – численность коловраток в 2018 г. гораздо выше, чем в 2012 г. Причины такого активного размножения неясны.

На рисунке 4 показано соотношение численностей семейств коловраток в оба года исследований.

Рисунок 4 – Доля численностей семейств коловраток в суммарной численности за сезон в 2012 и 2018 гг., %

Только 2 вида коловраток относятся к хищникам, остальные – вертификаторы или соскабливатели [29]. Доли размножающихся особей в 2012 г. в среднем менее 15%, в 2018 г. в среднем 33%, и только у массовых видов 1–2 раза за сезон превышали 50%.

Среди индикаторов сапробности только 5 видов характерны для слабозагрязненных вод, 4 вида – для загрязненных, еще 10 видов – для умеренно загрязненных.

Число видов коловраток в изучаемом пруду примерно такое же, как в других прудах внутри городских кварталов (по 20–30 видов), о которых проявляют заботу местные жители, но меньше, чем в прудах городских парков [26; 30]. Большинство родов представлено только одним видом, что говорит о несбалансированности сообщества [27]. Численность популяций меньше, чем в прудах парков, но немного (в среднем на 20%) выше, чем в расположенных неподалеку внутриквартальных прудах [26]. Меньше количество малочисленных, встреченных 1–2 раза за сезон видов, что говорит об ограниченности разнообразия экологических ниш.

Ракообразных в пруду 13-го микрорайона обнаружено 25 видов из 8 семейств и 20 родов. Список видов и частота их присутствия в пробах показаны в таблице 4.

Таблица 4 – Ракообразные пруда 13-го микрорайона в 2012 и 2018 гг.

В 2012 г. найдено 22 вида ракообразных, в 2018 г. – 24 вида, 1 вид только в 2012 г. и 2 вида – только в 2018 г. Количество видов в одной пробе от 5 до 18 в 2012 г., от 7 до 15 видов в 2018 г.

По частоте встречаемости в пробах лидируют копеподы – 4 вида из 8 встречались более чем в 50% проб. У кладоцер встречаемость более чем в 50% проб тоже у 4 видов, но из 14. В 2018 г. встречаемость большинства видов ракообразных в пробах почти в 10 раз меньше, чем в 2012 г. Пять видов ракообразных обнаруживались всего 1–2 раза за сезон. Почти все виды ракообразных обычны для прудов г. Самары, исключением является A. venustus [31]. Все обнаруженные в пруду виды, кроме A. venustus, ранее обнаруживались в природных водоемах Самарской области [27; 28]. При этом количество видов ракообразных в изучаемом пруду значительно меньше, чем в Саратовском водохранилище.

По численности популяций в 2012 г. резко доминировал A. venustus – более 4000 тыс. экз./м³. Субдоминантами были C. vicinus (более 1400 тыс. экз./м³) и E. macruroides (более 450 тыс. экз./м³). В пробах присутствовало очень много копеподитов (до 2800 тыс. экз./м³), при этом количество науплиев не превышало 23 тыс. экз./м³. Среди кладоцер наиболее многочисленной была C. quadrangula (до 115 тыс. экз./м³). Численность остальных видов не превышала 20 тыс. экз./м³. Максимумы численности популяций наблюдались в августе и октябре.

В 2018 г. среди ракообразных доминировала C. quadrangula – до 900 тыс. экз./м³. Субдоминантами были D. longispina (до 125 тыс. экз./м³) и T. dybowski (до 100 тыс. экз./м³). Высокой численности достигали науплии (до 190 тыс. экз./м³) и копеподиты (до 100 тыс. экз./м³). Численность остальных видов была, как и ранее, небольшой. Максимальная численность достигалась во второй половине июля и конце августа.

Таким образом, среди ракообразных произошла смена доминирующих видов и в 2018 г. значительно выросло количество личиночных и неполовозрелых стадий копепод.

Сезонная динамика численности ракообразных в разные годы сильно различается (рис. 5).

Рисунок 5 – Сезонная динамика численности ракообразных в 2012 и 2018 гг.

Осенний подъем численности в 2012 г. определялся копеподами. В сентябре – ноябре 2012 г. наблюдался огромный рост численности циклопов (особенно, A. venustus), несмотря на то, что размеры пруда в октябре уменьшились вдвое, а в ноябре – втрое по сравнению с маем. Летний подъем численности в 2018 г. определялся кладоцерами, в основном C. quadrangula. Динамика численности копепод в 2018 г. радикально отличается от данных 2012 г. (рис. 6).

Рисунок 6 – Сезонная динамика численности отрядов ракообразных в 2012 и 2018 гг.

Причины таких различий непонятны. Возможно, это связано с тем, что в 2018 г. размер пруда уменьшился к осени гораздо больше, чем в 2012 г.

На рис. 7 показано соотношение численностей семейств ракообразных в оба года исследований.

Рисунок 7 – Доля численностей семейств ракообразных в суммарной численности за сезон в 2012 и 2018 гг., %

Семь видов ракообразных относятся к хищникам, остальные – фильтраторы [31]. Доли размножающихся особей в 2012 г. в среднем менее 15%, в 2018 г. в среднем 23%, и только у массовых видов 1–2 раза за сезон превышали 50%.

Видовой состав мезозоопланктона изучаемого пруда довольно стабилен – за 5 лет между первым и вторым обследованиями он изменился на 6 видов коловраток (2 исчезли и 4 появились) и 3 вида ракообразных (1 исчез и 2 появились). Возможно, что виды, присутствовавшие в 2012 г. и не обнаруженные в 2018 г. (C. strenuus, например), не исчезли из пруда, а не были пойманы вследствие низкой численности. M. varicans указан в 2002 г. [17], отсутствовал в 2012 г. и пойман в 2018 г. По сравнению с 2002 г. число видов в 2012–2018 гг. значительно больше, но следует учитывать, что мы отбирали пробы гораздо чаще и на большем числе станций, чем А.В. Синицкий в 2002 г.

В зоопланктоне можно выделить сезонные комплексы видов. В весенний комплекс входили в 2012 г. A. girodi, F. longiseta, K. cochlearis, S. pectinata, C. vicinus, M. brachiata. В 2018 г. – A. girodi, K. quadrata, S. pectinata, C. vicinus, M. brachiata, A. venustus, E. macruroides.

Летом в 2012 г. доминировали B. plicatilis, K. quadrata, C. catellina, C. sphaericus, C. quadrangula. В 2018 г. – B. plicatilis, C. unicornis, K. cochlearis, T. dybowski, A. affinis, C. sphaericus, C. quadrangula, D. longispina.

Основой осеннего комплекса видов в 2012 г. были B. angularis, B. calyciflorus, F. longiseta, C. vicinus, C. sphaericus, A. costata, A. venustus, T. dybowski, S. mucronata. В 2018 г. – B. calyciflorus, F. longiseta, A. venustus, C. vicinus.

Соотношение численностей ракообразных и коловраток показано на рисунке 8.

Рисунок 8 – Сезонная динамика численности коловраток и ракообразных в 2012 и 2018 гг.

В 2012 г. численность коловраток была меньше, чем ракообразных (за счет высокой численности циклопов), в 2018 г. примерно такая же, как у ракообразных.

Закономерностей по вертикальному распределению мезозоопланктона в пруду не выявлено, различия по численности на разных глубинах оказались недостоверны. Вероятно, это связано с небольшой глубиной пруда.

Величины индекса видового разнообразия Шеннона в 2012 г. менялись для всего мезозоопланктона в пределах от 0,74 бит до 3,20 бит (среднее за сезон – 1,87 бит). Для ракообразных величина индекса была больше (средняя 1,66 бит), чем для коловраток (средняя 1,31 бит). В 2018 г. величина индекса Шеннона оказалась больше: от 1,49 бит до 3,44 бит (средняя 2,40 бит). При этом для ракообразных величина индекса увеличилась (средняя 2,21 бит) относительно больше, чем для коловраток (средняя 1,64 бит).

Средняя величина индекса Пиелу в 2012 г. составила 0,34 (от 0,14 до 0,55), для коловраток 0,21, для ракообразных 0,37. В 2018 г. средняя величина индекса Пиелу 0,44 (от 0,15 до 0,61), для коловраток 0,37, для ракообразных 0,50.

Средние величины индексов показывают, что антропогенное воздействие на пруд, в основном рекреационное, можно считать умеренным в сравнении с другими прудами [32], и оно не усилилось за прошедшие 6 лет.

Мы сравнили данные по пруду 13-го микрорайона с другими водоемами г. Самары. Примерно в полукилометре от изучаемого пруда в сквере «Дубовый колок» расположен еще один водоем, сходный по размерам. Пруд также находится среди многоэтажных домов и активно посещается местными жителями. Он также теряет много воды с весны до осени и иногда пересыхает полностью. Этот пруд был обследован нами в 2006 г., и в нем обнаружено 20 видов коловраток и 9 видов ракообразных, это значительно меньше, чем в пруду 13-го микрорайона. Индекс видового сходства экосистем двух прудов по Серенсену составляет 1,24. Численность мезозоопланктона в пруду сквера «Дубовый колок» почти вдвое меньше, чем в пруду 13-го микрорайона. Разница по видовому составу коловраток и ракообразных и по численности их популяций может быть связана с разной степенью антропогенного воздействия. Пруд 13-го микрорайона подвержен действию только рекреации, на пруд сквера «Дубовый колок» кроме рекреации влияет и расположенная менее чем в 100 м выше по склону улица Стара-Загора с интенсивным автомобильным движением. Дождевые и талые воды сносят с асфальтового покрытия проезжей части вниз по склону загрязнения от автомобилей и дорожного покрытия, часть из них попадает в пруд. В пруду возле ул. Солнечная, на берегах, дне и поверхности воды которого много бытового мусора, видов коловраток и ракообразных также меньше [33]. В то же время в прудах ботанического сада Самарского университета видов коловраток и ракообразных обнаружено почти вдвое больше [27; 34]. В ботаническом саду антропогенное воздействие выражено гораздо слабее, так как пруды огорожены, а условия существования существенно разнообразнее за счет сложной формы пруда и хорошо развитых зарослей макрофитов.

В изученном пруду 13-го микрорайона обитает больше видов мезозоопланктона, чем в прудах г. Вологды [35], Саратова [16] и ряда других городов России. Разница определяется больше за счет видов коловраток, в меньшей степени – ракообразных. При этом большинство выявленных нами видов обычны для прудов разных населенных пунктов. Как правило, эти виды являются эврибионтами, что и позволяет им жить в специфических условиях водоемов урбанизированных территорий.

Заключение

Судя по присутствовавшим в пробах видам-индикаторам и численности их популяций, изучавшийся нами пруд можно отнести к группе β-мезосапробных водоемов, и его эвтрофирование продолжается. Отдыхающие люди вытаптывают траву на берегах и выгуливают здесь многочисленных собак. Смыв грунта с берегов вызывает эвтрофикацию и обмеление пруда. Это подтверждается гидрохимическими данными: в воде превышено ПДК по содержанию аммонийного азота и фосфатов, по перманганатной окисляемости [21]. Для предупреждения ухудшения санитарного состояния водоема необходимо удалить накопившийся на дне ил, укрепить берега, чтобы уменьшить смыв грунта и принять меры для дополнительного снабжения пруда водой, чтобы он перестал пересыхать и терять свой рекреационный потенциал.

About the authors

Yuri Leonidovich Gerasimov

Author for correspondence.
Email: yuger55@list.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Ecology, Botany and Nature Protection Department

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Figure 1 - The layout of the pond

Download (343KB)

Indexing metadata

3. Figure 2 - View of the pond in mid-May 2018 at full water

Download (641KB)

Indexing metadata

4. Figure 3 - Seasonal dynamics of the number of rotifers in 2012 and 2018

Download (18KB)

Indexing metadata

5. Figure 4 - The proportion of the number of rotifer families in the total number for the season in 2012 and 2018, %

Download (69KB)

Indexing metadata

6. Figure 5 - Seasonal dynamics of the number of crustaceans in 2012 and 2018

Download (18KB)

Indexing metadata

7. Figure 6 - Seasonal dynamics of the number of crustacean orders in 2012 and 2018

Download (46KB)

Indexing metadata

8. Figure 7 - The share of the abundance of crustacean families in the total abundance for the season in 2012 and 2018, %

Download (25KB)

Indexing metadata

9. Figure 8 - Seasonal dynamics of the number of rotifers and crustaceans in 2012 and 2018

Download (48KB)

Indexing metadata