Макрофиты озера пестрое кызылжарского района северо-казахстанской области для оценки качества воды биоиндикационными методами исследования

Введение

Северо-Казахстанская область (CKO) имеет большие площади водных ресурсов (на Северный регион приходиться около 45% всех озер республики [1], являющихся средой обитания для многих организмов, а также используются в качестве питьевой воды населением, для нужд сельского хозяйства, - то оценка пригодности водоема для тех или иных потребностей является весьма важной.

Как известно, оценка качества среды и антропогенных изменений водных экосистем может производиться и по их биотическими абиотическим параметрам. Постоянное увеличение разнообразия загрязняющих веществ с каждым годов усложняет химические способы анализа загрязнений водоемов, которые также требуют крупных финансовых затрат, поэтому для определения наличия загрязняющих веществ в экосистемах все чаще стали использовать биологическую индикацию, которая является оперативным, информативным и надежным методом диагностики, менее дорогостоящим и трудозатратным, по сравнению с химическим методом [2].

Что же касается территории CKO, то до настоящего времени очень мало информации о видах организмов, которые могут выступать в роли индикаторов загрязнения водной среды, отсутствуют сведения о способах оценки степени загрязнения, а также не были применены и исследованы существующие биоиндикационные методы для рассматриваемой территории.

Озеро Пёстрое расположено в черте города, имеет пресную воду и его зеркальная поверхность превышает 1км².

Оно имеет эстетическое и хозяйственное значение. В зимний период, масса лыжников прокладывает лыжню по льду озера и в его окрестностях, в летний период тысячи горожан купаются и загорают на пляжах озера. На берегу озера, в непосредственной близости от водоёма возвышаются корпуса бывших летних лагерей отдыха и профилакториев для детей, сейчас ставших частной собственностью.

Озеро служит не только естественным украшением города, но и представляет собой объект хозяйственного интереса с точки зрения медицинского и экологического благополучия города, оно также выполняет средообразующую роль.

Несмотря на очевидную благодать, данную от природы, озеро всё больше загрязняется органикой и процессы самоочистки воды уже не проходят на должном уровне.

Для реанимации озера необходимы действенные меры, но как и чем помочь, на что обратить внимание, чтобы процессы саморегуляции и восстановления начали действовать ответить сложно или невозможно без описаний и наблюдений за всем трёхкомпонентным составом бионаселения озера.

Общеизвестно, что растения способны адсорбировать и накапливать в себе разнообразные элементы и вещества, губительно влияющие на живые организмы. Растения становятся живыми фильтрами, которые улавливают городскую пыль и выхлопные газы, очищают ливневые и сточные воды от нефтепродуктов, бытовой химии и ядохимикатов.

Какие виды растений способны противостоять натиску человека? Этот вопрос далеко не праздный и имеет не только научный интерес, но и практический хозяйственно-экономический аспект. Чем больше мы будем иметь сведений о разрушительной деятельности антропогенных факторов, тем более действенной и современной будет польза и охрана, тем легче будет прогнозировать экологическую ситуацию.

Методы исследования

Исследование проводилось в период с мая по сентябрь 2019 года на территории оз. Пестрое.

В работе применялись традиционные методы исследования прибрежно-водной растительности. Для изучения таксономического состава гидромакрофитов использовались учетные площадки размером 1 м² (100x100 см), на каждой опытной станции располагалось по 2 площадки через 5 метров друг от друга в типичных участках растительности: на берегу водоема и в воде рядом с берегом. Всего было изучено и проанализировано 8 опытных станций.

Одной из главных характеристик любого биоценоза являются виды, доминирующие (преобладающие количественно) в его составе. Определяли, какой из видов является наиболее значимым в биоценозе. Для каждого вида вычислялась средняя арифметическая численность. Также важным показателем является встречаемость вида (р), выраженная в процентах, которую определялась по формуле (1)[4]:

P = ~ 100%, где (1)

где п - число проб, в которых встретился вид, m - общее число проб.

Коэффициент Жаккара (видовое сходство) вычисляли по формуле (2):

^к7 = ГтЬ^х100’^{где (2)}

а - число видов 1 площадки, b - число видов второй площадки, с - общее для двух площадок число видов. Чем больше значение коэффициента, тем больше сходства между сравниваемыми площадками [3].

Численность и проективное покрытие особей растений подсчитывали по глазомерной оценке в баллах по Шкале Друде в соответствии с Таблицей 1 [4]:

Таблица 1 Шкала оценок обилия по Друде с дополнениями А.А. Уранова, П.Д. Ярошенко.

Результаты исследования и дискуссия

При проведении оценки качества вод озер Кызылжарского района рассматривался таксономический состав прибрежно-водной растительности озера Пестрое. Исследования проводились в июле 2019 г., в период цветения большинства растений, произрастающих в данном биотопе [5]. Для изучения таксономического состава макрофитов использовались учетные площадки размером 1м2 (100x100 см), на каждой станции располагалось по 2 площадки в местах с типичной растительностью: одна площадка располагалась на берегу озера, вторая - в зарослях растительности непосредственно в воде. Всего было изучено и проанализировано 8 учетных площадок, по две на каждой станции, где отбирались пробы зообентоса.

Всего было выявлено 26 видов прибрежно-водной растительности, принадлежащих к 23 родам и 18 семействам. Из отдела Polypodiophyta (папоротниковидные), класса Equisetophyta (хвощеобразные) - 1 семейство, из класса Liliopsida(однодольных) - 8 семейств, класса Magnoliopsida(AByflcuibHbix) - 9 семейств.

В основном в семействах были представлены по одному виду растений, наиболее многочисленными являются семейства Potamogetonaceae (рдестовые), Typhaceae (рогозовые), Cyperaceae (осоковые), Hydrocharitaceae (водокрасовые), Polygonaceae (гречишные) и Fabaceae (бобовые), в которых растения представлены 2-3 видами. Наибольшее количество видов было зафиксировано на С2 и 32 станциях отбора проб по 13 и 14 видов соответственно. На учетных площадках Ю1 и Bl было зарегистрировано наименьшее количество видов растений - 3-4 вида. Видовое разнообразие водных площадок было в несколько раз выше, чем береговых. На береговых станциях часто встречались: Phragmites australis (тростник обыкновенный), Carex acuta (осока острая), Stratoites aloides (телорез обыкновенный) и Rumex Confertus (щавель конский).

На водных станциях часто встречались: Potamogeton perfoliatus (рдест пронзеннолистный), Myriophyllum Sibiricum (уруть сибирская), Phragmites australis (тростник обыкновенный) и Schoenoplectus Iacustris (камыш озерный).

Видовое сходство растительности на площадках определяли с помощью коэффициента Жаккара (KJ). Сравнение видового состава растительности проводили между станциями берега (Cl, Ю1, 31, Bl) и отдельно между площадками, находящимися в воде (С2, Ю2, 32, В2). В результате наибольшее сходство между береговыми станциями было Cl и Bl - 50%,с 3 общими видами. Видовое сходство от 20% до 33,3% было характерно для станций С1-31, Ю1-В1, 31-В1 с 1-2 общими видами. Наименьшим сходством, с 1 общим видом 9% было между станциями Ю1-31.

Растительность водных площадок была более схожей друг с другом, коэффициент Жаккара колебался от 29,4 до 46,7%, наибольшее сходство в 46,7% отмечено между станциями С2-В2, с 7 общими видами, а наименьшее в 29,4 % между станциями В2 и 32. Значение коэффициента Жаккара не подсчитывали между береговыми и водными станциями, так как это 2 различных типа участка одного биотопа, и некоторые растения, такие как полупогруженная и погруженная растительность не могут произрастать на береговом участке (таблица 2).Среди жизненных форм растений на пробных площадках расположенных на берегу озера доминировали многолетние травы, на водных пробных площадках - водные многолетние травы. В целом, исходя из таксономического состава 50%, т.е. 13 видов было представлено многолетними травами, 42% (И видов) растительности - водными многолетними травами, 4% (1 вид, Ledum palustre (багульник болотный)) - кустарниками, и 4%, также 1 вид (Salix babylonica (ива плакучая)) - деревьями.

Таблица 2 Сходство видового состава растительности на станциях оз. Пестрое по коэффициенту Жаккара (KJ)

Доминирующие виды определяли с помощью шкалы оценок обилия по Друде с дополнениями А.А. Уранова, П.Д. Ярошенко [4]. Данные представлены на Рисунке 1, где отмечено количество видов на станциях, принадлежащих к различным группам обилия: sol - единично встречающиеся, sp - рассеяно,copl - довольно обильно, сор2 - обильно и сорЗ - очень обильно.

Несмотря схожесть видового состава некоторых пробных площадок, обилие видов было разным. В результате очень обильно (сор 3) встречались на станциях С-1, C- 2 и Ю-1 виды: Phragmites australis (тростник обыкновенный) и Carex acuta (осока стройная), с проективным покрытием около 70-90%. Обильно (сор2), т.е. виды с проективным покрытием около 70-50% встречались на станциях С-2 - Schoenoplectus Iacustris (камыш озерный) и Myriophyllum Sibiricum (уруть сибирская), на Ю-2 - Phragmites australis (тростник обыкновенный) и Lemna minor (ряска малая), на 3-1 - осока стройная, на 3-2 - Myriophyllum Sibiricum (уруть сибирская) и Ceratophyllum demersum (роголистник погруженный), на станции В-2 - Phragmites australis (тростник обыкновенный). Виды, встречающиеся довольно обильно (copl), с проективным покрытием 50-30%, обнаружены на 5 станциях из 8-ми, на С-2 такую оценку имели 5 видов прибрежно-водной растительности: Elodea canadensis (элодея канадская), Potamogeton pectinatus (рдест гребенчатый), Typha Iatifolia (рогоз широколистный), Lemna minor (ряска малая) и Ceratophyllum demersum (роголистник погруженный). На

станции Ю-2, 3 вида: Equisetum fluviatile (хвощ речной), Potamogeton crispus (рдест курчавый) и Typha Iatifolia (рогоз широколистный). На станции 3-1 довольно обильно встретился Convolvulus arvensis (вьюнок полевой); 3-2 - Sagittaria natans (стрелолист плавающий); B-I - осока стройная; В-2 - Equisetum fluviatile (хвощ речной) и Typha angustifolia (рогоз узколистный).

Виды, с характеристикой обилия по шкале Друде, обозначенные как рассеянные (Sp), с проективным покрытием 30-10%, присутствовали на всех опытных станциях оз. Пестрое: на C-1, 2 вида - Lathyris palustris (чина болотная) и Rolygonum amphibium L (горец земноводный); на С-2, 2 вида - Hydrocharis morsusranae (водокрас лягушачий) и Potamogeton perfoliatus (рдест пронзеннолистный); Ю-1 - Bytomus Umbellatus (сусак зонтичный), Ю-2 - Schoenoplectus Iacustris (камыш озерный) и Ceratophyllum demersum (роголистник погруженный); 3-1 - Lathyris palustris (чина болотная), 3-2, 5 видов - Hydrocharis morsusranae (водокрас лягушачий), Potamogeton perfoliatus (рдест пронзеннолистный), P. Crispus (рдест курчавый), Schoenoplectus Iacustris (камыш озерный), Lemna minor (ряска малая); B-I - Typha Iatifolia (рогоз широколистный), В-2 - Potamogeton perfoliatus (рдест пронзеннолистный), P. pectinatus (рдест гребенчатый), Schoenoplectus Iacustris (камыш озерный), Myriophyllum Sibiricum (уруть сибирская) и Ceratophyllum demersum (роголистник погруженный). Необходимо отметить, что на станциях было много видов, которые встречались единично (sol), наибольшее их количество был зарегистрировано на станции 3-2 - 6 видов, 3-1-5 видов, на станциях С-2 и Ю-2 по 3 вида, и на станциях С-1, Ю-1, B-I и В-2 по 1 виду соответственно (Рисунок 1).

Заключение

Таким образом, в период исследования было определено 26 видов прибрежноводной растительности из 23 родов и 18 семейств. Преобладающими жизненными формами являются многолетние травы и водные многолетние травы.

Коэффициент сходства Жаккара показал переменчивое сходство (от 9% до 50%) видового состава береговых пробных площадок и стабильное среднее сходство (от 29% до 47%) для водных пробных площадок.

Доминирующими видами растительности являются: Phragmites australis (тростник обыкновенный) и Carex acuta (осока стройная), на некоторых опытных станциях Schoenoplectus Iacustris (камыш озерный) и Myriophyllum Sibiricum (уруть сибирская). Субдоминантами являются Potamogeton pectinatus (рдест гребенчатый), P. Crispus (рдест курчавый), Typha Iatifolia (рогоз широколистный), Lemna minor (ряска малая), и Ceratophyllum demersum (роголистник погруженный). На некоторых опытных участках довольно обильно встречаются Elodea canadensis (элодея канадская), Equisetum fluviatile (хвощ речной) и Bytomus Umbellatus (сусак зонтичный). Единично и рассеянно встречающиеся виды представлены в семействах Polygonaceae (гречишные), Rubiaceae (мареновые), Ranunculaceae (лютиковые), Ericaceae (вересковые), Fabaceae (бобовые), Convolvulaceae (вьюнковые) и Salicaceae (ивовые).

Литература:

1. Водные ресурсы Казахстана в новом тысячелетии. Алматы - 2004. 125 с.
2. Гидробиология и водная экология (организация, функционирование и загрязнение водных экосистем): учеб, пособие / Е. А. Зилов. - Иркутск: Изд-во Иркут.гос. ун-та, 2009. - 147 с.
3. Методы математической статистики в учебном эко лого-биологическом исследовании [Электронный ресурс]: Использование методов статистической обработки результатов учебных исследований по экологии водоемов. Режим доступа: http://www.kebc.papk.su/index.files/statistik/st_index.htm.
4. Ассоциация «Экология непознанного» [Электронный ресурс]: Шкала оценок обилия по Друде с дополнениями А.А. Уранова, П.Д. Ярошенко. - Режим доступа: http://aeninfonn.org/kmb/shkala-obiliya-rastenii-po-dmde.
5. Садчиков А.П. Гидроботаника: Прибрежно-водная растительность: уч. пособие для студ. высш, уч. заведений. - М. Издательский центр «Академия». 2005 г. 240 с.