Копеподы Mesocyclops crassus в пруду при высоком содержании органического вещества

  // Материалы по флоре и фауне Республики Башкортостан. 2021, № 33. С. 38-43.

Статья поступила  в редакцию 05.12.2021 г.

       УДК 574.5

© Герасимова Т.Н.*, Садчиков А.П.**

*Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт водных проблем РАН. 119333, Москва, ул. Губкина, д. 3.

E-mail: *gerasiming@gmail.com

**Международный биотехнологический центр Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова.  119992, Москва, Ленинские горы, д. 1, корп. 12.

E-mail:  **aquaecotox@yandex.ru

Резюме. В условиях высокой степени эксплуатации рыбоводного пруда значительную роль в питании копепод Mesocyclops (Thermocyclops) crassus  составляет мелкий детрит.

Ключевые слова: зоопланктон, фитопланктон, минеральный фосфор, прозрачность воды, рыбоводный пруд, искусственный корм,Mesocyclops (Thermocyclops) crassus.

Введение

Увеличение в водоеме органической взвеси приводит к возрастанию мутности, уменьшению прозрачности воды, дефициту растворенного кислорода. Понимание этих процессов и последствия для водных экосистем имеет первостепенное значение для восстановления качества воды в водоемах (Gerasimova et al., 2019; 2020; 2020a; Briland et al., 2020). Нас интересовало, как влияет высокая органическая нагрузка на зоопланктон рыбоводного пруда.

Результаты исследований

Пруд предназначался для выращивания  рыбы. В конце мая  в водоеме провели зарыбление:  запустили карпа,  осетра, карася и окуня. Рыба была относительно крупная, поэтому ее трофическое воздействие на зоопланктонное сообщество  было небольшим.  Рыбу кормили искусственным  кормом: жмыхом подсолнечника, смешанным с кашей из дробленой пшеницы и ячменя. Корм  массой  4–5 кг  вносили в водоем ежедневно.

Вселение рыб и искусственный корм  привели к значительному воздействию на экосистему пруда.  Максимальные концентрации общего фосфора Pобщ (0,20 мг P/л) и минерального фосфора Pмин (0,13 мг P/л) были зарегистрированы в начале июля. Высокие показатели органического фосфора 0,07–0,06 мг P/л наблюдали в середине июля.

Возрастание общего азота (Nобщ)  до 2,60 мг N/л в июле происходило за счет органического вещества поступающего в водоем с кормом и экскрементами рыб. Это привело к возрастанию нитратов NO3  (до 0,50 мг N/л) в середине июля и аммония NH4+ (1,37 мг N/л) в конце июля. Наибольшая концентрация нитритов (NO2) (0,006 мг N/л)  отмечена в начале июля. Количество азота и фосфора указывают на высокое содержание органического вещества в водоеме.

Концентрация растворенного кислорода в поверхностном слое пруда составляла  3,8–3,6 мг О2 /л, на дне – 2,1 мг О2 /л.

Взмучивание ила рыбами оказало влияние на прозрачность воды. Она  в течение исследованного  периода не превышала 1–1,5 м. Цвет воды имел темно-бурую окраску, который зависел от наличия взвеси. Одним из показателей состояния водоема является мутность, измеренная анализатором «Horiba». В начале июля в поверхностном слое (около 0,2–0,5 м) ее показатели были в 3–10 раз ниже, чем на глубинах более одного метра.  Это связано с тем, что зоопланктон потреблял в пищу имеющуюся взвесь и осветлял воду.

В августе и сентябре такого расслоения уже не наблюдалось. Это, скорее всего, связано  с взмучиванием рыбами ила, а также микробиологическими процессами на дне водоема. Наличие легкоусвояемых органических веществ (а это остатки корма, экскременты рыб и пр.) повышает физиологическую активность  бактерий. Пузырьки газов, выделяемые бактериями, флотируют в верхний слой пруда мелкий детрит и иную взвесь. Это, соответственно, способствует перемешиванию толщи воды (Гутельмахер, Садчиков, Филиппова, 1988; Садчиков, 1997).

В рыбоводном пруду видовой состав фитопланктона характеризовался высоким видовым разнообразием. В его составе отмечено 120 таксономических единиц. Однако биомасса фитопланктона (Вф) была низкая. Ее основу составляли эвгленовые, зеленые и золотистые водоросли. Наибольшее значение Вф (4,6 мг/л), отмечено в середине июля. Зеленые водоросли в этот период составляли49% Вф. Минимальное значение Вф (1,2 мг/л), зарегистрировано в середине августа. Доля зеленых, эвгленовых и золотистых водорослей в это время составляла 36%, 32% и 30% Вф, соответственно. Присутствие этих водорослей указывает на наличие в среде больших количеств органического вещества в растворенной и взвешенной формах. Таким образом, несмотря на высокое видовое разнообразие фитопланктона, его биомасса при использовании искусственного корма была относительно низкой.

В составе зоопланктона рыбоводного пруда зарегистрированы 23 таксономические единицы, среди которых – пять – копеподы. Копеподы в течение исследованного периода составляли 4–84% общей численности зоопланктона.

Среди копепод по численности и биомассе преобладал Mesocyclops (Thermocyclops) crassus (максимальная численность – более 500 экз./л). Он постоянно регистрировался в течение всего периода исследования пруда (с июля по сентябрь).

Науплиусы хищных копепод питаются простейшими, бактериями, детритом и фитопланктоном. Размеры захватывающих частиц лежат в пределах 2–40 мкм. M. crassus ведет преимущественно хищный образ жизни. Основу его пищи составляют простейшие и молодь ветвистоусых рачков (Набережный, 1984).

В составе популяции M. crassus с начала июля по третью декаду июля средняя длина  копеподитов и самок возрастала – от 0,6 до 0,9 мм. В августе и сентябре их размер изменялся от 0,5 до 0,8 и от 0,5 до 0,6 мм, соответственно. Минимальный размер  копеподитов  в июле был в пределах 0,4–0,7 мм, в августе – 0,4 мм,  в сентябре – 0,3 мм. Уменьшение их размера осенью связано с понижением температуры воды и ухудшением пищевых ресурсов.

Минимальная длина яйценосных самок в июле была в пределах 0,9-1,0 мм. Максимальная длина особей (1,3 мм) впервые была отмечена в начале третьей декады июля. В это времяM. crassus достигалмаксимальной численности и биомассы (383 экз./л). Их численность в 4 раза превышали таковую начала июля. Доля численности самок и копеподитов в составе популяции составляла 35%, а науплиусов – 65%. Во второй декаде июля  биомасса особей составляла  42% биомассы зоопланктона.

В середине августа был зарегистрирован второй пик биомассы M.crassus  – 4,2 мг/л. В периоды максимальной биомассы M.crassus доля биомассы самок и копеподитов в составе популяции составляла наибольшее значение – 98%.

В сентябрепри понижении температуры толщи воды до 14°CM. crassus составлял 100% биомассы копепод. В конце сентября минимальный размер копеподитов и самок составлял наименьшие значения: 0,3 мм (копеподиты), 0,8 мм (самки). Численность особей составляла  более 500 экз./л, достигала максимальных показателей. Науплиусы составляли 99% численности  и 96% биомассы популяции M.crassus.

Таким образом, несмотря на низкие показатели биомассы фитопланктона условия для развития M. crassus были вполне благоприятные.  Снижения трофического пресса рыб при питании искусственным кормом позволяет копеподам достигать высокой  численности и биомассы.

Обсуждение результатов

Взмучивание ила крупными рыбами способствовало обогащению воды  растворенным и взвешенным органическим веществом (ОВ). Это привело к развитию зеленых, эвгленовых и золотистых водорослей, способных питаться этим (ОВ). Несмотря на наличия в среде большого количества соединений азота и фосфора развитие водорослей было невысоким.

Кормовая база для зоопланктона обеспечивалась за счет детрита и бактерий. Карп, карась постоянно  роются в грунте, перемешивают  имеющиеся на дне отходы жизнедеятельности. В результате, размер частиц сильно уменьшался. Бактерии, обитающие на дне и в толще воды, активно разрушают органическое вещество. Выделяемые ими пузырьки  газа выносят в  поверхностные слои воды бактериальные клетки и мельчайшие частицы детрита. За счет этого в верхних слоях воды накапливаются органические вещества. Все это потребляется простейшими, бактериями и зоопланктоном.  Простейшие поедают хлопья органики и увеличивают свою биомассу. РОВ имеет большое  значение в биотическом круговороте веществ (Куликов и др., 1989). Наличие крупных копепод в водоеме свидетельствует о низком трофическом прессе рыб на зоопланктон (Герасимова и др., 2021).

Выводы

1. При отсутствии рыб-планктофагов, зоопланктон способен регулировать развитие цианобактерий и фитопланктона. Зоопланктон переводит взвешенные частицы в донные отложения. Показателем этого процесса служит высокая прозрачность воды в верхнем слое водоема.

2. Исследования рыбоводного пруда показали, что различия размерного и  количественного состава популяции  M. crassus определяются отсутствием  трофического пресса ихтиофауны.  Переход рыб на питание искусственным кормом способствует наращиванию биомассы зоопланктона за счет флотации детрита, в верхние слои водоема.

4. Динамика популяции M. crassus показывает, что этот вид хорошо приспособлен к условиям жизни при высоком количестве органической взвеси и отсутствии трофического пресса рыб. Это проявляется в увеличении их размеров, высокой численности и большой биомассе.

Работа выполнена в рамках темы № 0147-2019-0002  (№ государственной регистрации АААА-А18-118022090104-8)  государственного задания Института водных проблем РАН. Работа выполнена в рамках  научной школы Московского  государственного университета «Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды».

Литература

Gerasimova T.N., Pogozhev P.I., Sadchikov A.P. Suppression of  Cyanobacterial Blooms by Zooplankton: Experiments in Natural Water Bodies with the use of Flow-Through Ecosystems. Russian Journal of General Chemistry. 2019. Vol. 89. № 13, pp. 2840–2844. DOI: 10.1134/S1070363219130164.

Gerasimova T.N., Pogozhev P.I., Sadchikov A.P. Suppression of  phytoplankton blooming in Water bodies with the use of  Filtering zooplankton in flow-through ecosistems. Water Resources. 2020. Vol. 47. № 2, pp. 144…150. DOI: 10:1134/S00978078220020050.

Gerasimova, T.N., Pogozhev, P.I., Sadchikov, A.P. Changes in Zooplankton Structure in an Experimental System at the Isolation of Plankton-Eating Fish.  Russian Journal of  General Chemistry, 2020a, vol. 90, № 13, p. 2681–2686. DOI: 10.1134/S107036322013023.

Briland R.D., Stone J.P., Manubolu M., Lee J., Ludsin S.A. Cyanobacterial blooms modify food web structure and interactions in western Lake Erie // Harmful Algae. 92 (2020). 101586. P. 1–16.  https://doi.org/ 10.10.16/j.hal.2019.03.004.

Гутельмахер Б.Л., Садчиков А.П., Филиппова Т.Г. Питание зоопланктона // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Серия «Общая экология. Биоценология. Гидробиология». 1988. Т. 6. 155 с.

Садчиков А.П. Продуцирование и трансформация органического вещества размерными группами фито- и бактериопланктона (на примере водоемов Подмосковья): Дисс. … доктора. биол. наук. М.: МГУ. 1997. Т. 1,2. 591 с.

Набережный А.И. Веслоногие ракообразные – Copepoda. В книге «Мшанки, моллюски, членистоногие (из серии «Животный мир Молдавии»). Ярошенко М.Ф., Набережный А.И. (под редакцией). Кишинев. Изд. «Штиинца», 1984. с. 83–84.

Куликов А.С., Садчиков А.П., Максимов В.Н. Общая активность бактерий седиментационного детрита, измеренная с помощью флуоресцеиндиацетата. // Микробиологический журнал. 1989. Т. 51. № 5. С. 7–11.

Герасимова Т.Н., Погожев П.И., Садчиков А.П. Роль Simocephalus vetulus в дроблении и потреблении цианобактерий Microcystis aeruginosa // Экологические системы и приборы.  2021.  №5. С. 30–37.  DOI: 10.25791/esip.05.2021.1228.