Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

Введение

Солоноватые озера представляют собой уникальные биотопы с особым биоразнообразием, в которых фитопланктон выступает основным продуцентом и звеном в пищевых цепях. Кроме того, данные о состоянии фитопланктона служат важным индикатором экологического состояния водных объектов и позволяют оценить процессы, протекающие в них. В условиях глобальных изменений климата и увеличения антропогенного давления на водные объекты изучение фитопланктона солоноватых озер приобретает особую актуальность для разработки стратегий их сохранения [1; 2].

В Челябинской области около 3000 озер. Однако преобладают озера с малой площадью водного зеркала (0,5 км2 и меньше), их около 80 %. Примерно 1000–1200 из них классифицируются как соленые и солоноватые. Большая часть озер такого типа расположена в степной зоне Челябинской области. Эти водоемы играют важную роль в поддержании орнитофауны: служат местами гнездования и отдыха на миграционных путях водоплавающих птиц. Особую значимость представляют озера, являющиеся местом гнездования видов, занесенных в Международную Красную книгу, таких как утка-савка Oxyura leucocephala, которая неоднократно была отмечена на оз. Чекатай и Кесене [3]. В настоящее время гидробиологических исследований степных солоноватых озер Челябинской области недостаточное количество [4]. Таким образом изучение альгофлоры таких водоемов является актуальной и важной задачей, так как вносит вклад в формирование представлений о структуре фитопланктонных сообществ, обитающих в минерализованных водах, и позволяет оценить основы кормовой базы для популяций обитающих водоплавающих птиц, в том числе видов, находящихся под особой охраной.

Цель исследования – определить состав, численность и эколого-географическую характеристику фитопланктона солоноватого оз. Б. Кесене.

Материалы и методы исследования

Материалом для исследования послужила проба воды, отобранная в сентябре 2025 г. с поверхностного горизонта в оз. Б. Кесене, представленного на рис. 1.

Водоем находится на юго-востоке Челябинской области, в 10–20 км на восток от с. Варна, вдоль него расположены региональные автодороги. Для этой территории характерен резко континентальный климат с дефицитом влаги (коэффициент увлажнения 0,5–0,7), годовое количество осадков составляет 330–350 мм. Водные объекты здесь питаются только за счет атмосферных осадков, поэтому часть озер в засушливые годы сильно мелеет, а иные высыхают. Озеро Б. Кесене представляет собой бессточный мелководный просадочный водоем с обширными зарослями тростника, площадью около 500 га каждый. Зеркало свободной от тростника воды зависит от гидрометеорологических условий. Исследование проводилось в Учебном научно-исследовательском центре биотехнологий Челябинского государственного университета. Гидрохимические показатели качества воды определялись в соответствии с действующими нормативными документами (РД 52.18.769-2012) и общепринятыми методиками (ГОСТ 17.1.3.07-82, РД 52.24.620-2000).

Рис. 1. Расположение пункта отбора пробы воды на оз. Б. Кесене Примечание: составлен авторами на основе источника URL: https://yandex.ru/maps

Пробу природной воды сгущали фильтрацией воды под вакуумом через мембранный фильтр с диаметром пор 0,8 мкм. Затем сгущенный осадок с фильтра переносили в склянку при помощи кисточки и доводили дистиллированной водой до объема 5 мл. Концентрированную пробу фиксировали несколькими каплями 40 %-ного раствора формалина. Подсчет численности фитопланктона осуществлялся в лаборатории в соответствии с руководством по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений (под ред. В.А. Абакумова, 1983). Определение видового состава проводилось с помощью определителей [5–7] с использованием микроскопа Микмед-1 в камере Горяева.

Результаты исследования и их обсуждение

Вода в оз. Б. Кесене характеризуется как солоноватая (минерализация 3,22 г/дм3) и относится к гидрокарбонатному классу, натриевой группе. Щелочность воды в озере составляет 11,5 ммоль/дм3. По характеру жесткости воды являются очень жесткими (24,75 мг-экв/дм3), по уровню рН – слабощелочными (7,79). Кислородный режим удовлетворительный, количество растворенного кислорода в воде – 7,29 мг/дм3. Биологическое потребление кислорода, характеризующее содержание органического вещества, – 2,1 мгО2/дм3. Воды обладают низкой мутностью 0,84 мг/дм3 и очень высоким уровнем цветности (186 град. цветности).

Систематический состав альгофлоры оз. Б. Кесене и эколого-географическая характеристика по видам

Примечание: составлена авторами по результатам данного исследования

Обозначения: k – космополит, b – бореальный, п – планктонный вид, пб – планктонно-бентосный вид, б – бентосный вид, i – индифферент, acf – ацидофил, alf – алкалифил, alb – алкалибионт, gf – галофоб, mg – мезогалоб, gl – галофил, х – ксеносапроб, о – олигосапроб, β – бета-мезосапроб, α – альфа-мезосапроб, знак «–» – нет данных в экологическом и географическом отношении [8; 9, с. 61–146; 10, с. 123–132].

Видовой состав, численность и эколого-географическая характеристика фитопланктона оз. Б. Кесене представлены в таблице.

В оз. Б. Кесене обнаружено 26 видов водорослей, относящихся к 3 отделам (Cyanobacteriophyta – 7 видов, Charophyta – 2 вида и Heterokontophyta – 17 видов), 4 классам, 15 порядкам, 16 семействам и 21 роду. На долю диатомовых водорослей приходилось 67,2 % общего видового состава. Видовой состав цианобактерий был представлен 1 классом (Cyanophyceae), 6 порядками и семействами по 1 виду каждого рода: пор. Synechococcales сем. Prochlorococcaceae – 1 род, пор. Chroococcales сем. Microcystaceae – 1 род, пор. Chroococcidopsidales сем. Gloeocapsaceae – 1 род, пор. Oscilatoriales сем. Oscilatoriaceae – 2 рода, пор. Leptolyngbyales сем. Leptolyngbyaceae – 1 род, пор. Gomontiellales сем. Gomontiellaceae – 1 род. Харовые водоросли были представлены 1 классом (Zygnematophyceae), 2 порядками и семействами по 1 роду в каждом: пор. Desmidiales сем. Closteriaceae, пор. Spirogyrales сем. Spirogyraceae. Видовой состав диатомовых водорослей был представлен 2 классами Bacillariophyceae и Mediophyceae [11, с. 39–44]. Класс Mediophyceae порядок Stephanodiscales семейство Stephanodiscaceae 2 рода по 1 виду и класс Bacillariophyceae 6 порядков и 7 семейств по 1–2 вида в роде: порядок Achnanthales семейство Cocconeidaceae – 1 род, порядок Rhabdonematales семейство Tabellariaceae – род Diatoma 2 вида и род Meridion 1 вид, порядок Rhopalodiales семейство Rhopalodiaceae – 2 рода Epithemia и Rhopalodia по 1 виду, порядок Naviculales семейство Stauroneidaceae – 1 род и семейство Naviculaceae – род Navicula 2 вида, порядок Bacillariales семейство Bacillariaceae – род Nitzschia 2 вида, порядок Licmophorales семейство Ulnariaceae – род Ulnaria 2 вида и род Tabularia 1 вид [12]. Таким образом, фитопланктонное сообщество оз. Б. Кисене характеризовалось большим числом одновидовых семейств (56,25 % от общего числа семейств) и родов (76,19 %).

Рис. 2. Эколого-географическая характеристика фитопланктона оз. Б. Кесене Примечание: составлен авторами по результатам данного исследования

Численность фитопланктона оз. Б. Кесене в сентябре 2025 г. составляла 393 300 кл./дм3. Доминирующим отделом в альгоценозе являлись диатомовые водоросли, доля которых соответствовала 67,2 %, а доминирующим видом – Lindavia radiosa (численность – 112 489 кл./дм3, 28,6 %). Вторым по численности был вид, относящийся к цианобактериям, Microcystis pulverea – 52 495 кл./дм3 и 13,3 % соответственно. Преобладание диатомовых водорослей обусловлено как действием сезонного температурного фактора, так и повышенной минерализацией воды.

Для определения эколого-географической характеристики водорослей оз. Б. Кесене использовались такие характеристики, как их географическая приуроченность, приуроченность к местообитанию, к рН, галобность и сапробный индекс. Результаты распределения видов по эколого-географическим группам представлены на рис. 2.

По приуроченности к местообитанию половина (50 %) из определенных видов относилась к группе планктонно-бентосных, 38,5 % – к бентосным и 11,5 % – к планктонным. Для фитопланктона исследуемой пробы воды было характерно низкое видовое разнообразие: всего 26 видов из 3 отделов, из которых большинство являются бентосом или могут существовать не только как планктон, но и в качестве бентоса или перифитона. По численности также наблюдалось преобладание бентосных и планктонно-бентосных форм. Планктонно-бентосные виды обычно находятся в прикрепленном состоянии, но по тем или иным причинам переходят в планктонную форму (ветровое перемешивание, тепловая конвекция и т.д.). На мелководье ветровое и термическое перемешивание затрагивает всю толщу воды вплоть до дна, что облегчает попадание бентосных форм в планктон [13; 14].

Эколого-географический анализ альгофлоры озера показал, что преобладающая часть фитопланктона космополиты (80,8 %), остальные 19,2 % представлены бореальными видами. Наиболее часто встречающимися космополитами в озере были представители цианобактерий (Microcystis pulverea) и диатомовых водорослей (Lindavia radiosa и Nitzschia paleacea), которые являются эвритерными организмами [8].

По отношению к рН 58 % составляли индифферентные виды, 27 % – алкалифилы, 11 % – алкалибионты и 4 % – ацидофилы. Несмотря на повышенную соленость воды озера (3,22 г/дм3) больше половины представителей альгофлоры (77 %) являются индифферентами, 15 % – галофилами, 4 % – мезогалобами и 4 % – галофобами. Все обнаруженные виды, за исключением Meridion circulare, могут существовать как в пресной, так и в соленой воде, имея довольно широкую экологическую валентность по такому фактору, как соленость воды. Развитие Meridion circulare – единственного реофила и галофоба в исследуемом водоеме [8], возможно объясняется тем, что данный вид был занесен водоплавающими мигрирующими птицами из альгоценоза другого водоема или водотока и смог развиться за счет повышения солевыносливости и возможного пресноводного питания озера. Больше половины видов относятся к отделу Heterokontophyta, что также может быть связано с соленостью воды, так как, чем выше соленость воды, тем больше в альгоценозе встречается диатомовых водорослей [4]. Преобладание в соленой воде диатомовых водорослей над представителями других отделов объясняется их высокой адаптивностью к условиям среды, например, за счет наличия крепких панцирей, вакуолей для хранения питательных веществ и накопления липидов, способствующих восстановлению панциря в неблагоприятной среде [15; 16].

Индикаторы органического загрязнения составляют 92,3 % от всего таксономического состава пробы воды исследуемого озера, из которых преобладали о-β-, β-о-, β-, β-α-, α-β- и α-мезосапробы – 65,38 %. Для представителя рода Spirogyra, не идентифицированного до вида, взяты зоны сапробности, характерные для рода x-α. Представители данного рода в зависимости от вида могут быть как толерантны, так и чувствительны к загрязнению, но им необходим свет для прорастания из зигоспор со дна [17]. Из общего числа индикаторных видов по численности выделялись β-мезосапробные формы, обитатели умеренно загрязненных водоемов. К широко распространенным в озере β-мезосапробным формам относились: Microcystis pulverea и Lindavia radiosa. Оценка сапробности оз. Б. Кесене с использованием индекса сапробности по Пантле – Букку в модификации Сладечека и в модификации Зелинки – Марвена показала схожие результаты: значения индексов составили 1,95 и 1,99 соответственно. Условия в оз. Б. Кесене характеризуются как β-мезосапробные, что соответствует умеренно загрязненным водам.

Заключение

В данной работе впервые исследован состав фитопланктонного сообщества солоноватого оз. Б. Кесене, расположенного в степной зоне Челябинской области. Выявлено 26 видов, которые относятся к Cyanobacteriophyta, Charophyta, Bacillariophyceae. Альгофлора водоема характеризуется видовым и численным доминированием диатомовых водорослей. Фитопланктон в основном представлен планктонно-бентосными формами, индифферентными к уровню солености и рН, являющимися космополитами.