УДК 574.5

 *Герасимова Т.Н., *Погожев П.И., **Садчиков А.П.

*Институт водных проблем РАН. 119333, Москва, ул. Губкина, д. 3

E-mail: gerasiming@gmail.com

**Международный биотехнологический центр МГУ имени М.В.Ломоносова.

119992, Москва, Ленинские горы, д. 1, корп. 12

E-mail: aquaecotox@yandex.ru

 

// Материалы по флоре и фауне Республики Башкортостан. 2019. № 22. С. 20-27.

Резюме

В небольшом водоеме в черте  Москвы – Чистые пруды, исследовано сообщество фитоплфанктона. В его составе зарегистрировано 118 видов водорослей и 18 цианобактерий (доминировали Anabaena spiroides, Anabaena hassalii, Microcystis aeruginosa).

Ключевые слова: цветение водорослей, городской пруд, цианобактерии, Microcystis, Anabaena.

 

                                                   Введение

 

Чистые пруды  – это небольшой водоем в черте Москвы. В настоящее время сохранился только один пруд, остальные закопаны, однако в названии множественное число сохранилось. Расположен в центральной части города, возле одноименной станции московского метрополитена и театра «Современник».

Площадь пруда около 1.2 га (по другим сведениям 1.5 га), максимальная глубина 2.5 м, имеет тенденцию к эвтрофированию, хотя его периодически чистят. В водоеме летом наблюдается массовое развитие цианобактерий. В составе ихтиофауны доминируют ротан Perccottus glenii и карась Carassius carassius. Ранее в пруду никогда не проводились гидробиологические исследования.

Цель работы – проведение гидробиологических работ в комплексе с другими исследованиями, связанными с изучением влиянием зоопланктона на развитие фитопланктона (Герасимова, Садчиков, 2016; Герасимова, Погожев, Садчиков, 2018; Погожев П.И., Герасимова, 2011; Садчиков, Остроумов, Герасимова, 2018). В настоящей статье приведены данные о состоянии фитопланктона, а также некоторые гидрохимические показатели пруда.

Материал и методика исследований

 

Исследования проводились на Чистых прудах (г. Москва) в период с 17 июня по 9 сентября 2003 г. Площадь поверхности пруда составляла 1.5 га, средняя и максимальная глубины – 1.5 и 2.5 м, соответственно. Водоем наливной, в нем отмечено цветение цианобактерий. В составе ихтиофауны доминировали ротан Perccottus glenii и карась Carassius carassius. Пруд используется для рекреационных целей.

Отбор проб фитопланктона, измерения гидрохимических показателей в водоеме проводили еженедельно с 17 июня по 26 августа и 9 сентября. Прозрачность воды измеряли с помощью диска Секки. Температуру воды и концентрацию растворенного кислорода в водоеме измеряли послойно через каждые 20 см от поверхности до дна (анализатор Water quality checker U-10, «Horiba», Япония). В водоеме для определения биогенных элементов, учета фитопланктона пробы воды отбирали батометром с глубины 20 см. Растворенные формы азота и фосфора определяли с использованием стандартных методик (Фомин, 2000). Биомассу фитопланктона определяли методом приравнивания формы клеток водорослей к наиболее близкому геометрическому телу (метод геометрического подобия фигур) (Садчиков, 2003). Фитопланктон по размерному составу был разделен на «съедобный» (<50 мкм) для растительноядного зоопланктона и «несъедобный» (>50 мкм) (Гутельмахер, Садчиков, Филиппова, 1988; Gerasimova, Pogozhev, Sadchikov, 2018).

Результаты исследований

 

В течение лета глубина пруда периодически менялась (из-за высыхания и наполнения из водопровода), поэтому глубина отбора проб также менялась. В июне пробы отбирали с глубин 1.2-1.4 м, в июле 1.3-2.1 м, в августе – 1.7-1.9 м, в сентябре – 1.6 м. Прозрачность воды по диску Секки 17 июня достигала дна и составляла 1.4 м (биомасса фитопланктона в это время была минимальной). В конце июня, в июле и августе прозрачность воды составляла половину глубины водоема (0.7-1.2 м), в сентябре – 1.5 м. Летом вода прогревалась до 21-24 градусов: в июне – 15.7-16.4^оС, в июле – 15.6-23.6^оС; августе –17.5-23.3^оС. В сентябре температура воды понизилась до 12.4^оС.

Кислородный режим в пруду был вполне удовлетворительным: в конце июня количество О₂ в воде составляло 13.5 мг О₂/л, в июле было в пределах 6.6-9.6 мг О₂/л, в августе – 5.9-8.1, а в сентябре – 6.5. Наибольшие различия между концентрациями растворенного О₂ в поверхностных и придонных слоях пруда были зарегистрированы в июле, минимальные – в сентябре.

Концентрация нитритов (NО₂^–, мг N/л) изменялась от аналитического нуля до 0.013. Максимальное значение приходилось на сентябрь. В июне наибольшие значения были 0.005, июле наибольшие значения были 0.010, в августе – 0.006, а в сентябре – 0.013.  Концентрация нитратов (NО₃^–, мг N/л) в июне была в пределах 0.02-0.07, в июле пределах 0.03-0.10; в августе – 0.03-0.08, а сентябре – 0.03.  Общее количество азота (мг N/л) было в пределах 0,25-0.90 (в июне – 0.26-0.57; июле – 0.25-0.55; в августе – 0.36-0.90; в сентябре – 0.59). Нитраты и нитриты являются показателями загрязнения водоема; в прудах, особенно в пределах населенных пунктов, содержание нитратов может быть высоким (за счет поступления загрязняющих веществ и отмирания растительности). В поверхностных водах количество нитратов во время интенсивного развития фитопланктона может снижаться до крайне низких значений, что и наблюдали в пруду в августе. Пруд является местом гуляний, рядом расположены рестораны и иные заведения, которые способствуют увеличению количества поступивших в водоем органических и минеральных веществ.

Восстановление нитратов с образованием нитритов протекает в условиях дефицита кислорода в придонных слоях воды и в донных отложениях. Согласно санитарным нормам, в воде централизованного водоснабжения содержание нитратов не должно превышать 45 мг/л, нитритов – 3 мг/л.  Концентрации нитритов и нитратов в исследованном пруду была низкая, что указывает на его достаточно чистые воды.

Концентрации минерального фосфора в июне изменялась от аналитического нуля до 0.010 мг P/л, в июле-августе изменялась от аналитического нуля до 0.004 мг P/л, в сентябре – 0.005 мг P/л. Содержание общего фосфора (мг Р/л) в пруду было в пределах 0.01-0.05: в июне – 0.02-0.03, в июле – 0.01-0.02; в августе – 0.01-0.03, в сентябре – 0.05.Обычно содержание фосфора в открытых природных водоемах незначительно. В литре ее величина обычно ограничивается несколькими сотыми миллиграмма, редко десятые доли миллиграммов, однако в загрязненных водных объектах содержатся несколько миллиграммов.  Фосфор – важнейший биогенный элемент, лимитирующий развитие водорослей. В летнее время во время развития, и особенно, при цветении цианобактерий, наблюдаются минимальные показатели содержания фосфора.

По санитарным нормам  содержание в воде фосфатов считается приемлемым в пределах 50 мкг/л. Показатели насыщенности общим растворенным фосфором для незагрязненных природных водоемов ограничиваются пределами 5-200 мкг/л. В исследованном пруду максимальные значения концентрации минерального и общего фосфора не превышали 10-50 мкг Р/л, что указывает на относительно чистые воды пруда (по этому показателю). Однако надо иметь в виду, что при цветении водорослей количество фосфора может снижаться до минимальных значений.

В составе фитопланктона с 17 июня по 9 сентября было зарегистрировано 84 видов зеленых водорослей, 19  диатомовых, 10 эвгленовых, 3 динофитовых, 2 золотистых и 18 видов цианобактерий. В количественных пробах были отмечены следующие доминирующие виды водорослей: зеленые (Chlamydomonas oblonga, Chlamydomonas incrassata, Dictyospherium pulchellum, Heleochloris palida, Raphidocelis contorta, Scenedesmus quadricauda, Tetraedron minimum), диатомовые (Fragilaria brevistriata, Fragilaria crotonensis), эвгленовые (Lepocinclis ovum), динофитовые (Gymnodinium paradoxum), золотистые (Dinodryon sp.), цианобактерии (Anabaena hassalii, Anabaena spiroides, Microcystis aeruginosa). Всего 138 видов. Полный список водорослей представлен в приложении.

Биомасса фитопланктона изменялась от 2 до 41 мг/л: в июне она была в пределах 2-21 мг/л, в июле она была в пределах 11-22 мг/л, в августе – 7-41 мг/л, а в сентябре, когда температура понизилась до 12 градусов, биомасса не превышала 5 мг/л.

Доля цианобактерий, зеленых и эвгленовых водорослей составляла 7–85, 15–85 и <1–12% биомассы фитопланктона, соответственно. Доля диатомовых, динофитовых и золотистых водорослей составляла <1, <1–2 и <1–3% общей биомассы, соответственно. Доминирование цианобактерий, зеленых и эвгленовых подчеркивает высокую трофность пруда.

«Несъедобная» часть биомассы планктонных водорослей, которая не входила в пищевой размерный диапазон фильтрующего зоопланктона (кладоцер) (т.е. >50 мкм), формировалась в результате развития цианобактерий. 8 июля и с 12 по 26 августа было отмечено два пика цветения планктонных водорослей при доминировании биомассы цианобактерий. В первый максимум цветения наблюдался 8 июля (биомасса достигала 22 мг/л). Цианобактерии составляли 85% биомассы фитопланктона. Нитчатые цианобактерии Anabaena spiroides, Anabaena hassalii и шаровидные колонии Microcystis aeruginosa составляли 59, 15 и 10% биомассы, а их «несъедобная» фракция – 46, 7 и 2% биомассы, соответственно. Биомасса зеленых водорослей составляла 3 мг/л или 15% биомассы.

С 15 июля по 5 августа (между максимумами цветения планктонных водорослей) биомасса фитопланктона изменялась в диапазоне от 7 до 15 мг/л. Биомасса A. spiroides изменялась от 1 до 6 мг/л при колебании ее доли от 9 до 37%. Биомасса M. aeruginosa изменялась от 2 до 4 мг/л и составляла от 19 до 35%. Основу «несъедобной» фракции планктонных водорослей составляли A. spiroides и M. aeruginosa: 4–24 и 8–15% биомассы, соответственно. Биомасса зеленых водорослей изменялась в пределах 3-5 мг/л и составляла от 28 до 50% биомассы фитопланктона.

В период второго, наиболее высокого максимума цветения (с 12 по 26 августа) биомасса фитопланктона возрастала до 41 мг/л. Биомасса M. aeruginosa составляла от 11 до 29 мг/л (66–72% биомассы фитопланктона и 99% биомассы цианобактерий). «Несъедобная» часть биомассы формировалась за счет развития крупных колоний M. aeruginosa, которые не входила в пищевой размерный диапазон  кладоцер. Этот вид составлял от 4 до 5 мг/л или от 10-23% биомассы фитопланктона. Доля A. spiroides в этот период составляла <1% биомассы фитопланктона. Биомасса зеленых водорослей составляла от 3 до 9 мг/л или от 21 до 22% биомассы. Биомасса эвгленовых водорослей возрастала от 1 до 4 мг/л и составляла от 5 до 12% биомассы.

В сентябре биомасса водорослей понизилась и составила 5.4 мг/л. Доминировали зеленые водоросли (5 мг/л или 85% биомассы фитопланктона).

   Выводы

 

В пруду отмечено 136 видов фитопланктона: зеленые – 84 видов, диатомовые – 19, эвгленовые – 10, динофитовые – 3, золотистые – 2, цианобактерии – 18. Биомасса фитопланктона изменялась от 5 до 41 мг/л. По биомассе доминировали цианобактерии, зеленые и эвгленовые водоросли.

 

Литература

Герасимова Т.Н., Погожев П.И., Садчиков А.П. Подавление цветения водорослей фильтраторами зоопланктона в небольших водоемах // Вод. ресурсы. 2018. Т. 45. № 2. С. 164–170.

Герасимова Т.Н., Садчиков А.П. Продукция фитопланктона и ее выедание зоопланктоном // Доклады МОИП. 2016. Т. 62. С. 143–146.

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

Погожев П.И., Герасимова Т.Н. Регулирование зоопланктоном роста биомассы фитопланктона и прозрачности воды водоемов, загрязненных биогенами // Вод. ресурсы. 2011. Т. 38. № 3. С. 373-381.

Садчиков А.П. Методы изучения пресноводного фитопланктона: методическое руководство. М.: Университет и школа, 2003. 157 с.

Садчиков А.П., Остроумов С.А., Герасимова Т.Н. Роль зоопланктона в повышении качества вод // Рыбное хозяйство. 2018. № 2. С. 62–65.

 Фомин Г.С. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам. Энциклопедический справочник. Серия «Международные Стандарты России». Изд-во «Протектор». Москва. 2000. 840 с.

 Gerasimova T.N., Pogozhev P.I., Sadchikov A.P. Suppression of Alga Bloming by zooplankton Filter Feeders in Small Water Boodies // Water Resources. 2018. V. 45. N 2. P. 199-204.

Приложение.

Видовой состав фитопланктона Чистых прудов (г. Москва)

 

CHLOROPHYTA

Ankistrodesmus fusiformis Ankyra ocellata Chlamydomonas oblonga Chlamydomonas incrassata Chlamydomonas sp. Chlorobion braunii Closterium sp. Coelastrum microporum Coenococcus planctonicus Coenococcus polycoccus Coenochloris korchikoffii Coenochloris pyrenoidosa Coenocystis reniformis Cosmarium minimum Cosmarium phaseolus Cosmarium subprotumidium Cosmarium undulatum Cosmarium biretum Crucigeniella rectangularis Dicellula planctonica Dictyospherium pulchellum Dictyospherium tetrachotom Elakatothrix lacustris Eurastrum bibidentatum Heleochloris palida Golenkiniopsis solitaria Gonium pectorale Granolocystis verrucosa Kirchneriella obesa

Korschikoffiella limnetica Lagerheimia longiseta Lagerheimia marsonii Monoraphidium contortum Monoraphidium griffithii Monoraphidium minutum Mougeotia sp. Nephrocytium agardhianum Oocystis borgei Oocystis lacustris Oocystis solitaria Pandorina morum Pediastrum biradiatum Pediastrum boryanum Pediastrum  tetras Polyedriopsis spinulosa Quadricoccus ellipticus Radiosphaera sphaerica Raphidiastrum sp. Raphidocelis contorta Raphidocelis danubiana Scenedesmus acutus Scenedesmus acutiformis Scenedesmus arcuatus Scenedesmus  bicaudatus Scenedesmus denticulatus Scenedesmus  disciformis Scenedesmus falcatus Scenedesmus  incrassatulus

Scenedesmus  intermedius Scenedesmus magnus Scenedesmus microspina Scenedesmus   quadricauda Scenedesmus obtusus Scenedesmus   obliquus Scenedesmus parvus Scenedesmus polyglobulus Scenedesmus perforatus Scenedesmus spinosus Scenedesmus  semipulcher Schroederia setigera Selenastrun gracilis Sorastrum spinolosum Sphaerocystis planctonica Spondylosum planum Straurastrum tetracerum Straurastrum gracile Straurastrum paradoxum Tetraedron caudatum v.longispina Tetraedron incus Tetraedron minimum Tetraedron  triangulare Treubaria schidlei Volvox polychlamus Westella botryoides

DIATOMEA

Achnanthes microcephala Amphora ovalis Cyclotella sp. Epithemia argus Fragilaria brevistriata Fragilaria crotonensis

Gomphonema acuminatum Navicula cryptocephala Navicula cuspidata Navicula pupula Navicula rhynhocephala Navicula sp.

Nitzschia acicularis Nitzschia holsatica Nitzschia sp. Pinnularia interrupta Stephanodiscus hanzschii Stephanodiscus sabsalsus Synedra acus

 

EUGLENOPHYTA

Trachelomonas volvocina Trachelomonas horrida Trachelomonas lacustris Trachelomonas oblonga

Euglena texta Euglena sp. Phacus pleuronectes Phacus undulatus

Phacus sp Lepocinclis ovum

DINOPHYTA

Ceratium hirundinella

Gymnodinium sp.

Gymnodinium paradoxum

CHRYSOPHYTA

Dinodryon sp.

Uroglenopsis sp.

CYANOPHYTA

Anabaena hassalii Anabaena spiroides Anabaena sp. Anabaena minima Anabaena variabilis Aphanothece clathrata Gomphosphaeria lacustris

Merismopedia tenuissima Microcystis aeruginosa Microcystis pulvaeria Coelosphaerium kuetzingianum Cylindrospermopsis sp. Gleocapsa turgida

Holopedia irregularis Phormidium molle Phormidium mucicola Phormidium incinatum Rabdoderma lineare