Різноманіття фітопланктону ставка Грабарка Бердичівського району

курсовая работа

РОЗДІЛ 2. ІСТОРІЯ ВИВЧЕННЯ ФІТОПЛАНКТОНУ АНТРОПОГЕННО СТВОРЕНИХ ВОДОЙМ

Дослідження різноманіття автотрофної компоненти антропогенно створених водойм мають незаперечне теоретичне і прикладне значення для розробки принципів використання біопродукційного потенціалу штучних водних екосистем та питань біоіндикації, а також можуть слугувати науковою основою планування водогосподарських заходів, рекомендацій щодо рекреації.

На сьогодні в літературі найбільш відомі дослідження альгофлори великих Дніпровських водосховищ [14, 21, 27]. Значно менше стосується дослідження малих та середніх водосховищ [9].

Дослідження фітопланктону антропогенно створених водойм:

Ретроспективний аналіз показав, що відомості щодо автотрофної компоненти водойм антропогенного походження є фрагментарними.

В.І. Щербаком у 2000 році було досліджено структурно-функціональну характеристику фітопланктону дніпровських водосховищ. Вперше було показано, що визначальним механізмом антропогенного евтрофування природно евтрофних лотичних систем є їхній перехід до лентичного типу, на відмінно від оліготрофних і мезотрофних екосистем, де головним чинником антропогенного евтрофування виступає збільшення біогенного навантаження. Було експериментально встановлено, що фітопланктон, формуючи разом із бактеріопланктоном основну частку автохтонної органічної речовини, спроможний через трофічні ланцюги забезпечити життєдіяльність гідробіонтів вищих трофічних рівнів. В умовах існуючої еколого-токсикологічної ситуації в Запорізькому і Каховському водоймищах реєструвалися локальні зміни структури водоростевих угрупувань: зменшення їх різноманітності, зниження кількісного розвитку та інтенсивності первинного продукування. Автор встановив, що стабільний розвиток фітопланктону обумовлений зниженням масового розвитку синьозелених водоростей («цвітіння води»). Було встановлено, що токсичне забруднення водоймищ великими промисловими комплексами (містами) локально знижує біопродукційний потенціая окремих ділянок водоймищ - від евтрофного до мезотрофного типу [27].

У 2003 році Н.В. Майстровою було дослідженно суксецію фітопланктону Канівського водосховища. На основі оригінальних матеріалів було дано характеристику сучасного етапу суксеції фітопланктону Канівського водосховища. Дослідження видового багатства фітопланктону Канівського водосховища дозволило розширити опублікований систематичний список водоростей та знайти нові для Канівського водосховища та Дніпра таксони, які поповнюють дані про флору прісноводних водойм України. Було встановлено закономірності просторово-часової динаміки видового різноманіття, кількісних показників, продукції та деструкції органічних речовин, визначено їхню роль у самоочищенні води й оцінено вплив приток на формування цих показників.

Досліджено вплив пріоритетних чинників на суксесію фітопланктону та її порушення, що виникають під впливом конкретних антропогенних чинників. Фітопланктон сучасного етапу суксеції представлено 518 видами, які належать до 8 відділів, 14 класів, 37 родин та 166 родів водоростей. Із них 196 видів виявлено у Канівському водосховищі вперше [14].

У м. Києві 26.07.2003 дослідниками було вивчено оз. Підбірне, де було виявлено скупчення нитчастих водоростей Spirogyra maxima f. Woronoichinia біля берега та Oedogonium sp. st., Tribonema viride. [12].

А.А. Орловим 10.07.2004 на ставку біля с.м.т. Ємільчено було масово зібрано Chara delicatula [12].

Особливості таксономічного складу верхніх на нижніх бєфів водосховищ р. Тетерів розглянуто Ю.С. Шелюк [26] на прикладі вегетаційного сезону 2004 р.

Авторка зазначила, що число видів і внутрішньовидових таксонів у нижніх і верхніх бєфах водосховищ помітно відрізнялися. У більшості випадків видове різноманіття фітопланктону верхніх бєфів вище у порівнянні з нижніми. Так, у верхніх бєфах тетерівських водосховищ упродовж досліджуваних сезонів було визначено 161 вид (186 внутрішньовидових таксонів), що належать до 88 родів. Флористичне багатство водоростей нижніх бєфів було представлено 144 видами (156 внутрішньовидовими таксонами), які належать до 83 родів.

Число видів і внутрішньовидових таксонів у нижніх і верхніх бєфах водосховищ помітно відрізнялися. У більшості випадків видове різноманіття фітопланктону верхніх бєфів вище у порівнянні з нижніми. Так, у верхніх бєфах тетерівських водосховищ упродовж досліджуваних сезонів було визначено 161 вид (186 внутрішньовидових таксонів), що належать до 88 родів. Флористичне багатство водоростей нижніх бєфів було представлено 144 видами (156 внутрішньовидовими таксонами), які належать до 83 родів. Аналіз таксономічного складу водоростей верхніх та нижніх бєфів тетерівських водосховищ на перший погляд вказує на відсутність між ними суттєвих відмінностей, оскільки кількість класів та порядків у верхніх та нижніх бєфах не відрізняється. Їх фітопланктон зелено - діатомово - синьозелений з помітною часткою евгленових водоростей. Проте, ретельний аналіз свідчить, що ці відмінності є і вони досить вагомі. Відмінності у таксономічному різноманітті водоростевих угруповань планктону чітко проявляються на рівні родів, видів та внутрішньовидових таксонів. У верхніх бєфах помітніша роль евгленових та динофітових водоростей, а саме Trachelomonas volvocina, T. hispida, T. planctonica, Euglena oxyuris Schmarda, Phacus longicauda (Ehr.) Duj., Peridinium cinctum, P. aciculiferum, які входять до складу домінуючого комплексу. Вище видове та внутрішньовидове різноманіття фітопланктону верхніх бєфів водосховищ у порівнянні з нижніми, очевидно, повязане із специфікою їх гідрологічних характеристик. Верхні частини водосховищ Ю.С. Шелюк розглядає як річкові ділянки, а пригреблеві, з їх великими глибинами, - як озерні. З верхніх частин водосховищ у верхні бєфи виносяться річкові види, водночас існуючий озерний режим у пригреблевих ділянках сприяє розвитку лімнопланктону. Фактично, у верхніх бєфах утворюється екотонна зона, де створюються оптимальні умови для вегетації як лімнофільного, так і річкового фітопланктону [26].

2007 року Н.Є. Семенюк було проведено дослідження фітопланктону різнотипних водойм міста Києва. У фітопланктоні досліджених водойм було виявлено 554 види, представлені 594 внутрішньовидовими таксонами, що належать до 169 родів, 36 порядків, 16 класів і 8 відділів, з яких найбільшим багатством відрізнялися Chlorophyta, Bacillariophyta, Euglenophyta. Знайдено три види і один різновид водоростей, нових для флори України. Кластериний аналіз подібності видового складу фітопланктону і флористичної структури фітопланктону показав, що групування у кластери водойм відбувається не залежно від їх походження, а визначалося ступенем антропогенного впливу. Було встановлено, що незалежно від походження водойм встановлено зниження структурних показників фітопланктону, зумовлене збільшенням впливу на них антропогенного чинника. Дослідницею було встановлено основні закономірності, які характеризують розвиток фітопланктону в різнотипних водоймах мегаполісу за таксономічним багатством, індексом Шеннона, чисельністю, біомасою, вмістом хлорофілу а, сапробіологічною характеристикою якості води, їх просторово - часовою динамікою [26].

У 2009-2012 роках молодими науковцями Житомирського державного університету імені Івана Франка було проведено дослідження Богунського, Сонячне, Селецького і Слобідського карєрів міста Житомира.

У планктоні Богунського ними було виявлено 117 видів водоростей, представлених 125 внутрішньовидовими таксонами, враховуючи ті, що містять номенклатурний тип виду, з 7 відділів: Cyanoprocaryota, Euglenophyta, Chrysophyta, Bacillariophyta, Dinophyta, Chlorophyta та Streptophyta. Найбільшою рясністю характеризувався склад водоростей із відділу Chlorophyta (частка зелених водоростей склала 35% від загального числа видових та внутрішньовидових таксонів); далі йдуть Bacillariophyta (32%). У флористичному спектрі фітопланктону Богунського карєру частка відділу Cyanoprocaryota становила близько 15%, Streptophyta - 8, Euglenophyta - 4 та Dinophyta і Chrysophyta - по 3% відповідно.

Із Chlorophyta найвищим видовим різноманіттям характеризувався клас Chlorophyceae - 36 видів, різновидів та форм, що складає 82% від загального видового та внутрішньовидового різноманіття зелених водоростей, Trebouxiophyceae налічує 6 видів та внутрішньовидових таксонів (майже 14%), Ulvophyceae - 2 (4%). На рівні порядків домінували Sphaeropleales - 27 (27) (61%), Chlorellales був представлений 6 видовими та внутрішньовидовими таксонами (14%). Провідними родинами були Scenedesmaceae - 9 різновидів та форм водоростей (20%), Hydrodictyaceae, Selenastraceae та Chlorellaceae - по 4 видових і внутрішньовидових таксони (9%).

У відділі Bacillariophyta домінував клас Bacillariophyсеае, який нараховував 24 види (25 в.в.т.) - 64%, Fragilariophyceae і Coscinodiscophyceae - по 7 (7) - 18% від загального числа таксонів рангом нижче роду діатомових водоростей. Найбільшим числом видів та внутрішньовидових таксонів були представлені порядки Naviculales - 8 (8) - 21%, Fragilariales - 7 (7) -18%, Bacillariales - 6 (6) - 15%, Cymbellales - 3 (3) - 8%. На рівні родин із найбільшою рясністю були представлені Bacillariaceae - 6 (6) - 15%, Naviculaceae - 5 (5) - 13%, Fragilariaceae - 4 (4) - 10%.

Із Cyanoprocaryota найвищим видовим різноманіттям характеризувався клас Cyanophyceae - 12 видів (15 в.в.т.), що складає 83% від загального видового та внутрішньовидового різноманіття синьозелених водоростей, представлений одним порядком Chroococcales. Провідними родинами були Microcystaceae - 6 (8) (44%), Merismopediaceae - 4 (5) - 28%. У результаті рангової оцінки родового складу водоростей планктонних угруповань виявили 5 провідних за таксономічною значимістю родів: Navicula Bory, Nitzschia Hass., Trachelomonas Ehr., Microcystis Kьtz. Ex Lemmerm., Amphora Ehr., які склали майже 19% усього видового і внутрішньовидового різноманіття фітопланктону Богунського карєру. Більшості родів водоростей карєру властива низька представленість. Середня наповненість роду становить 1,5, переважна більшість родів (90%) має лише 1-2 види, але саме вони формують різноманіття фітопланктону водойми.

Фітопланктон карєру Сонячне формували 159 видів водоростей (169 в.в.т.). На відміну від Богунського карєру, в ньому домінували діатомові водорості (38%), частка зелених сягала 33%, синьозелених - майже 12%, стрептофітових - 6%, евгленових 5%, динофітових - 3%, золотистих - 2%.

У відділі Bacillariophyta домінував клас Bacillariophyсеае, який нараховував 46 видів (47 в.в.т.) - 71%, Fragilariophyceae і Coscinodiscophyceae - по 17 та 11% від загального числа видових і внутрішньовидових таксонів діатомових водоростей. Найбільшим числом видів та внутрішньовидових таксонів були представлені порядки Naviculales - 17 (17) , Fragilariales та Cymbellales - по 9 (9), Bacillariales - 8 (8). На рівні родин із найбільшою рясністю були представлені Naviculaceae - 11 (11), Bacillariaceae - 8 (8), Fragilariaceae та Cymbellaceae - 7 (7).

Із Chlorophyta найбільшу флористичну значимість мав клас Chlorophyceae - 41 вид (42 в.в.т.), що складає 76% від загального видового і внутрішньовидового різноманіття зелених водоростей, частка Trebouxiophyceae та Ulvophyceae була незначною 15 і 9% відповідно. На рівні порядків, як і в Богунському карєрі, домінував Sphaeropleales - 31 (32) (58%). Провідними родинами були Scenedesmaceae - 9 (9) - 16%, Hydrodictyaceae та Selenastraceae - по 6 таксонів рангом нижче роду (11%).

Основна частка Cyanoprocaryota припадає на клас Cyanophyceae - 15 видів (17 в.в.т.), що складає 81% від загального видового та внутрішньовидового різноманіття синьозелених водоростей, він представлений одним порядком Chroococcales. Провідними родинами були Microcystaceae та Merismopediaceae - по 6 видів (7 в.в.т.) - майже по 33%.

Серед родів відмічаємо Navicula, Nitzschia, Ulothrix Kьtz., Amphora, Trachelomonas, які мали пріоритет у видовому багатстві озера і склали майже 19% усього видового і внутрішньовидового різноманіття його фітопланктону. Також відмічено переважання маловидових родів - 81% має лише 1-2 види.

Найбільшу частоту трапляння мали види: Cyclotella kuetzingiana (86%), Stephanodiscus hantzschii (48%), Chrysococcus rufescens (41%), Carteria radiosa Korsch. (36%), Sellaphora pupula (Kьtz.) (21% проб).

За період дослідження у фітопланктоні Слобідського карєру було ідентифіковано 104 види водоростей, представлених 115 внутрішньовидовими таксонами, включно з тими, що містять номенклатурний тип виду, з 6 відділів.

У флористичному відношенні найбагатшими у Слобідському карєрі автори відзначили відділи зелених, діатомових та евгленових водоростей - 36, 31 і 14% від загальної кількості таксонів рангом нижче роду. Менш значимими були синьозелені та стрептофітові - 9 і 8%. Роль інших відділів незначна, їх кількість у флористичному багатстві водоростей карєру коливалася в межах 2-3%.

За відносними показниками різноманіття на рівні класів провідним у відділі Chlorophyta був Chlorophyceae - 29 видів (31 в.в.т.), що складає 78% від загального видового і внутрішньовидового різноманіття зелених водоростей. На рівні порядків домінував Sphaeropleales - 31 (32) (58%). Провідними родинами були Scenedesmaceae - 9 (9) - 16%, Hydrodictyaceae та Selenastraceae - по 6 таксонів рангом нижче роду (11%).

У відділі Bacillariophyta домінував клас Bacillariophyceae 18 (23) 66%. На рівні порядків флористичне різноманіття діатомових у найбільшій мірі формували Fragilariales 7 (8), Naviculales - 6 (8) та Bacillariales - 5 (8), що становить по 23% від загального числа таксонів рангом нижче роду діатомових водоростей. Провідні родини - Bacillariaceae - 5 (8) та Fragilariaceae - 6 (7).

Відділ Euglenophyta був представлений одним класом Euglenophyceae, єдиним порядком Euglenales та однією родиною Euglenaceae.

У результаті рангової оцінки родового складу водоростей планктонних угруповань карєру виявили 9 провідних за таксономічною значимістю родів, із них Trachelomonas і Nitzschia склали 19% усього видового і внутрішньовидового різноманіття фітопланктону карєру Слобідський, Desmodesmus (Chod.) An, Friedl et Hegew. - 5%, Synedra Ehr., Closterium Nitzsch., Tetraedron Kьtz. - трохи більше 3%. При цьому більшість родів (85%) були представлені лише 1-2 видами водоростей.

Найбільшу частоту трапляння мали Cyclotella kuetzingiana (85%), Chlamydomonas monadina (Ehr.) F. Stein (39%), Nitzchia linearis var. tenuis (W. Sm.) (37%).

Фітопланктон Селецького карєру, як указували автори, формували 71 вид водоростей (81 в.в.т). Для цього карєру властиві такі пропорції таксономічного різноманіття: домінували діатомові (36%), зелені (32%) та евгленові (12%) водорості.

Найбільш таксономічно значимим класом серед діатомових авторами були зазначені Bacillariophyceae 13 (17) 59% загального числа різновидів та форм діатомових водоростей. Ранговий розподіл таксономічно значимих порядків відділу дозволив виділити 2: Fragilariales - 7 (8) і Bacillariales - 4 (7). Провідними родинами були Fragilariaceae - 6 (7) і Bacillariaceae - 4 (7) .

Найбільш істотну частку зелених водоростей на рівні класів формував Chlorophyceae - 20 видів (22 в.в.т.), що складає 85% від загального видового і внутрішньовидового різноманіття Chlorophyta. На рівні порядків домінував Sphaeropleales - 14 (16) (62%). Провідними родинами були Scenedesmaceae - 6 (8) - 31% та Chlamydomonadaceae - 5 (5) - 19%.

Для Euglenophyta дослідниками встановлені ті ж самі пропорції таксономічного різноманіття на рівні класів, порядків та родин, які властиві й піщаному карєру - Слобідському: усі представники належать до однієї родини, порядку та класу. Серед родів відзначаємо Trachelomonas (13%), Nitzschia (9%), Desmodesmus (6%) і Synedra (5%), які мають пріоритет у видовому багатстві фітопланктону карєру. 86% родів мали лише 1-2 види.

За аналізом списків водоростей карєрів м. Житомира встановлено, що в них, незалежно від походження, переважають види-космополіти (84-95% загальної кількості видів, для яких визначено поширення). Проте досить помітною була частка бореальних видових і внутрішньовидових таксонів (3-6%). Види з альпійським ареалом виявлені лише в гранітних карєрах (по 2%). Також у них ідентифіковано форми, маловивчені у географічному відношенні (6-7%). Північно-альпійські та субтропічні форми ідентифіковано в карєрі Сонячному - відповідно 3 і 1%.

Щодо біотопічної приуроченості, то у фітопланктоні водойм антропогенного походження переважали планктонні форми (50-71%). Найбільша їх частка відмічена у Слобідському карєрі. На літоральні форми у піщаних карєрах припадало 14-23%, у гранітних - 14-18%, на бентосні - 6-7%, що відображає специфіку досліджуваних водойм.

За відношенням до солоності води в альгофлорі карєрів домінували види-індиференти (74-78%).

За відношенням до рН у Богунському та Селецькому карєрах домінували види-індиференти, а у Слобідському і Сонячному - алкафіли з алкабіонтами. У силікатних карєрах фіксували досить помітну частку ацидофілів із ацидобіонтами.

За сапробіологічними показниками водоростей-індикаторів різних типів забруднюючих речовин, що дозволяють характеризувати якість водного середовища та інтегровано оцінити екологічний стан водних екосистем, досліджувані водойми антропогенного походження є в-мезосапробними (категорія якості вод - «досить чисті»). Індекси сапробності в гранітних карєрах становили 1,7, а в піщаних - 1,8.

Середні показники чисельності фітопланктону у Богунському карєрі сягали 1,750,38 млн. кл/дм3, біомаси - 1,510,16 г/м3, у карєрі Сонячному - відповідно 1,460,22 і 0,800,11, у Слобідському - 1,330,37 і 1,330,17 і в Селецькому - 1,520,36 і 1,170,25. Спільною особливістю досліджуваних водойм було щорічне зростання біомаси літнього фітопланктону, лише в Богунському карєрі відмічали вищі показники біомаси навесні 2009 р. при порівняно невеликій чисельності водоростевих клітин, що пояснюється переважанням у цей період крупноклітинних діатомових. Максимальні значення чисельності водоростевих клітин у гранітних карєрах фіксували також у літній період, а в піщаних - в осінній.

Отримані дані дозволили Ю.С. Шелюк стверджувати, що сучасний етап сукцесії автотрофної компоненти штучно створених водойм визначається різноманіттям фітопланктону з домінуванням зелених, діатомових, синьозелених і евгленових водоростей. Саме ці відділи є структуроутворюючими у формуванні біомаси водоростевих планктонних угруповань. У піщаних карєрах відмічали вищу частку евгленових у формуванні біомаси у порівнянні з гранітними, що, ймовірно, є результатом органічного забруднення цих водойм.

Досліджуваним водоймам властива досить висока продуктивність, яка обумовлена не лише інтенсивною вегетацією водоростевих клітин, а й достатньою забезпеченістю водоростей біогенним живленням (у бувших затоплених карєрах, особливо у піщаних, відмічали значний уміст мінеральних форм азоту, особливо нітратної, що була в межах 3,3-8,6 мг/дм3).

Авторкою встановлено, що показник Аmax/?А (відношення продукції на оптимальній глибині до інтегральної під 1 м2 продукції (?А), яке характеризує оптичні властивості води) у досліджуваних водоймах змінювався від 0,40 до 0,94, досягаючи найбільших значень у травні. Відповідно, у зоні оптимального фотосинтезу у гранітних карєрах у середньому синтезувалося 62-63%, а в піщаних 66-75% сумарної органічної речовини. Порівняння цих показників з умовною прозорістю води досліджуваних водойм указує на тенденцію зростання відношення Аmax/?А зі зменшенням прозорості.

Зміни продукції і деструкції органічної речовини в сезонному аспекті у штучно створених водоймах були наступними. Весною, з активізацією розвитку фітопланктону, відбувалося зростання первинної продукції, проте, її весняний максимум фіксували лише в травні. У березні - на початку квітня деструкційні процеси переважали над продукцією, весняний максимум деструкції спостерігали у кінці березня, після чого інтенсивність деструкційних процесів трохи зменшилася. При цьому подальше зниження деструкції відбувалося нерівномірно, періодично спостерігалася незначна інтенсифікація деструкційних процесів. Упродовж літа та до середини осені переважно фіксували досить високі показники первинної продукції, після осіннього їх максимума, що відмічали у гранітних карєрах на початку, а в піщаних - у кінці жовтня, інтенсивність продукційних процесів знижувалася в часі, досягаючи мінімальних значень у середині листопада. Осінній максимум деструкції відмічали наприкінці жовтня - на початку листопада.

Аналіз інтенсивності продукційно-деструкційних процесів показав, що у карєрах відношення А/R коливалося в широких межах. У часовому розподілі на поверхневих горизонтах A<R у березні та в кінці листопада, коли інтенсивність первинної продукції низька; упродовж вегетаційного сезону із середини квітня до кінця осені переважно AR. У просторовому розподілі співвідношення А/R знижувалося зі збільшенням глибини.

У карєрах переважав позитивний баланс органічної речовини, що вказує на автотрофну направленість метаболізму їх екосистем (середнє значення ?A/?R, розраховане для Богунського карєру, склало 2,390,08, Сонячного 1,850,11, Слобідського 1,580,08, Селецького 1,100,07). Переважання деструкційного процесу над продукційним спостерігалося в періоди сезонної депресії, а також ранньою весною та пізньою осінню.

Дослідницею встановлено, що в штучно створених водоймах, які утворилися з карєрів по видобутку природних копалин, не залежно від їхнього типу, інтенсивно протікають піонерні сукцесії автотрофної ланки.

Основний механізм піонерної сукцесії автотрофної компоненти визначається різноманіттям фітопланктону з домінуванням зелених, діатомових, синьозелених і евгленових водоростей. Вища частка евгленових у формуванні біомаси планктонних водоростевих комплексів піщаних карєрів, ймовірно, є результатом органічного забруднення цих водойм.

Ю.С. Шелюк стверджує, що сукцесії водоростевих угруповань є основою природного відновлення (рекультивації) антропогенно порушеного довкілля в Українському Центральному Поліссі.

Попри згадані літературні відомості щодо автотрофної компоненти водойм антропогенного походження, не дивлячись на їх значну кількість та можливість використання вод для господарських потреб, вони парадоксально залишаються маловивченими.

таксономічний водоростевий планктонний ставок

Делись добром ;)