Введение к работе
Актуальность. Важной составной частью современных экологических исследований является изучение структуры и функционирования водных экосистем, оценка их экологического состояния, определение трофического статуса водного объекта и качества воды, изменяющихся под влиянием природных и антропогенных факторов.
Одна из крупнейших речных систем мира – Обь, пересекает несколько природных зон и испытывает воздействие многих антропогенных факторов. Освоение природных ресурсов в бассейне Оби, в том числе нефтегазовых месторождений, создание водохранилищ, промышленных предприятий, поступление сточных вод привели к увеличению роли антропогенных факторов в формировании качества речных вод [Химический … , 1999]. Это обусловливает необходимость постоянного мониторинга и изучения состояния рек для разработки мероприятий, препятствующих их загрязнению и эвтрофированию.
Одними из основных первичных продуцентов в речных экосистемах являются альгоценозы – водоросли планктона и перифитона. Исследования водорослей горных рек бассейна Оби [Ким, 1992; 2003; Сафонова, 1997; Митрофанова, 2003; 2009] и ее равнинного участка [Куксн, 1964; Солоневская, 1964; Водоросли Оби … , 1972; Науменко, 1982; 1995; 1996; 1997; Митрофанова, 1996; 1999: 2008; Семенова, 2009] касаются в основном структурных характеристик альгоценозов и не дают цельного представления о функционировании и пространственно-временной организации автотрофного звена ее экосистемы. Содержание хлорофилла а и соотношение фотосинтетических пигментов водорослей – интегральные и доступные параметры для получения сведений об уровне развития, пространственно-временном распределении фитопланктона и литофильного перифитона (фитоэпилитона), таксономическом положении доминантов водорослей и эколого-санитарных характеристиках воды [Оуэнс, 1977; OECD, 1982; Китаев 1984; Комплексная … , 1993; Трифонова, 1993; Сиротский, 1997; Баринова, 2000; Минеева, 2011].
Цель работы – исследование пигментных характеристик альгоценозов горной (планктон и эпилитон) и равнинной (планктон) частей речной системы Оби и определение факторов их пространственной неоднородности и динамики.
Задачи:
-
Выявить отличия уровня развития фитопланктона в реках горной и равнинной частей речной системы Оби на основе пигментных характеристик; определить роль фитоэпилитона в функционировании альгоценозов горных рек;
-
Проанализировать пространственную неоднородность пигментных характеристик фитопланктона и фитоэпилитона в горной части речной системы;
-
Проанализировать пространственную неоднородность пигментных характеристик фитопланктона равнинной части речной системы, в том числе Новосибирского водохранилища;
-
Выявить характер сезонной динамики пигментных характеристик фитопланктона рек горной и равнинной частей речной системы, в том числе Новосибирского водохранилища;
-
Определить трофический статус и качество воды различных участков речной системы Оби по содержанию хлорофилла а в воде.
Защищаемые положения:
-
Пространственное распределение пигментных характеристик альгоценозов планктона в речной системе Оби характеризуется увеличением содержания хлорофилла а от горного к равнинному участку.
-
Сезонная динамика фитопланктона в верхнем течении равнинного участка речной системы Оби вследствие длительного весенне-летнего половодья, обусловленного горным характером водосбора, характеризуется укороченным периодом летне-осенней вегетации с одним летним максимумом.
-
Качество воды в речной системе Оби по концентрации хлорофилла а соответствует категории «предельно чистая» в горной части, «вполне чистая»-«достаточно чистая» – в верхнем и среднем течении Оби. Ухудшение качества до разряда «слабо загрязненная» отмечено в р. Оби локально у г. Барнаула, а также на участке ниже впадения рек Томь, Чулым и Иртыш.
Научная новизна исследования.
Впервые выявлены особенности и факторы пространственной неоднородности пигментных характеристик альгоценозов горного и равнинного участка речной системы Оби; проанализирована их сезонная динамика. Изучено влияние экологических факторов (температура, прозрачность, скорость течения, расход воды, концентрация биогенных веществ) на пигментные характеристики фитопланктона реки Оби. Дана оценка экологического состояния речной экосистемы Оби по содержанию хлорофилла а в воде: определен трофический статус и качество воды на различных участках.
Теоретическая и практическая значимость. Пигментные характеристики альгоценозов разнотипных рек бассейна Оби могут быть включены в базы гидробиологических данных, сведения о распределении водорослей необходимы для экологической типизации водотоков. Данные о степени развития водорослей необходимы для оценки биологической продуктивности речных экосистем бассейна Оби. Результаты исследований могут быть использованы для обоснования системы экологического мониторинга и нормирования воздействия на экосистемы рек бассейна Оби.
Апробация результатов исследования. Материалы диссертации были представлены на XII молодежной научной конференции Института биологии Коми НЦ УрО РАН «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 2005), IV научно-практической конференции «Питьевые воды Сибири – 2007» (Барнаул, 2007), XIII Международной молодежной школе-конференции «Биология внутренних вод» (Борок, 2007), ежегодных конференциях молодых ученых ИВЭП СО РАН (Барнаул, 2005–2007), Всероссийской школе-конференции «Экосистемы малых рек: биоразнообразие, экология, охрана» (Борок, 2008), X съезде Гидробиологического общества при РАН (Владивосток, 2009), Третьей всероссийской конференции с международным участием «Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов» (Барнаул, 2010). Материалы обсуждались на семинарах лаборатории водной экологии ИВЭП СО РАН.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов, 4 приложений и списка литературы. Работа изложена на 178 страницах, содержит 32 рисунка, 25 таблиц и 4 приложения. Список литературы включает 241 наименование, в том числе 40 на иностранных языках.
