Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,686

ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ВОДОРОСЛЕВЫХ СООБЩЕСТВ НИЗОВЬЕВ АРКТИЧЕСКИХ РЕК СЕВЕРО-ВОСТОКА СИБИРИ

Габышев В.А. 1
1 ФГБУН «Институт биологических проблем криолитозоны» Сибирского отделения Российской академии наук
Крупные реки арктического бассейна северо-востока Сибири, в отличие от рек Западной и Средней Сибири, менее населены человеком и до сих пор сохраняют естественный водный режим. Тем не менее водные экосистемы рек региона испытывают антропогенную нагрузку, которая связана с деятельностью предприятий добывающей промышленности. В последнее время промышленное освоение северо-востока Сибири ускоряется не только на водосборных бассейнах рек, но и на шельфе Северного Ледовитого океана. Поэтому возрастает актуальность изучения биологического разнообразия водорослевых сообществ низовьев арктических рек и их устьев, так как они представляют собой экотоны и имеют большое значение в поддержании биоразнообразия. Имеется ряд публикаций о флоре водорослей крупных арктических рек региона. Цель настоящего исследования: на основе оригинальных данных и опубликованных материалов выявить основные особенности таксономического состава водорослевых сообществ низовьев арктических рек северо-востока Сибири. В результате определено видовое богатство низовьев шести крупнейших рек региона: Лены (637 видов), Колымы (187), Индигирки (185), Яны (111), Оленёка (80) и Анабара (51 вид). Различия в богатстве флор объясняются неоднородностью их изученности. Показано, что основу флор составляют представители зеленых и диатомовых водорослей. Выявленные особенности водорослевых сообществ свидетельствуют о том, что водные экосистемы низовьев арктических рек региона на данном этапе находятся преимущественно под влиянием природных факторов.
водоросли
флора
биоразнообразие
арктические реки
низовья рек
северо-восток Сибири
1. Schilthuizen M. Ecotone: Speciation-prone / M. Schilthuizen // Trends Ecol. Evol. – 2000. – V. 15. № 4. – Р. 130–131.
2. Васильева И.И. Флора пресноводных водорослей Ленской дельты / И.И. Васильева, П.А. Ремигайло. – Якутск, 1986. – 24 с.
3. Современное состояние гидробионтов нижнего течения реки Колымы / М.М. Тяптиргянов [и др.] // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. – 2016. – № 2 (52). – С. 23–33.
4. Устьевая область р. Колыма в современных условиях антропогенного воздействия / А.М. Никаноров [и др.] // Метеорология и гидрология. – 2011. – № 8. – С. 74–88.
5. Габышев В.А. Особенности развития фитопланктона и физико-химических свойств воды р. Индигирка / В.А. Габышев, О.И. Габышева // Вестник СВНЦ ДВО РАН. – 2011. – № 3. – C. 42–50.
6. Габышев В.А. Структура фитопланктона и физико-химические параметры вод реки Колымы (Северо-Восточная Сибирь) в летний период / В.А. Габышев, О.И. Габышева // Сибирский экологический журнал. – 2013. – Т. 20, № 3. – С. 341–351.
7. Габышев В.А. Фитопланктон крупных рек Якутии и сопредельных территорий Восточной Сибири / В.А. Габышев, О.И. Габышева. – Новосибирск, 2018. – 416 с.
8. Ремигайло П.А. Эколого-географическая структура таксономического разнообразия фитопланктона реки Лены / П.А. Ремигайло // Наука и образование. – 2014. – № 1. – С. 90–96.
9. Васильева-Кралина И.И., Копырина Л.И., Пшенникова Е.В. Водоросли бассейна реки Колымы // Водоросли: проблемы таксономии, экологии и использование в мониторинге: материалы II всероссийской конф. – Сыктывкар: Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, 2009. – С. 198–200.
10. Харитонов В.Г. Диатомовые водоросли Колымы / В.Г. Харитонов. – Магадан: Кордис, 2014. – 496 с.
11. Комаренко Л.Е. К исследованию водорослей (микрофлоры) бассейна р. Оленёк / Л.Е. Комаренко, И.И. Васильева // Любите и охраняйте природу Якутии. – Якутск, 1967. – С. 103–110.
12. Приймаченко А.Д. Продукционно–гидробиологические исследования Енисея / А.Д. Приймаченко, Н.Г. Шевелева, Т.Н. Покатилова. – Новосибирск: Наука, 1993. – 197 с.
13. Семенова Л.А. Многолетние исследования фитопланктона Нижней Оби / Л.А. Семенова // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. – 2009. – № 9. – С. 163–173.
14. Бессудова А.Ю. Современное состояние вод нижнего участка реки Енисей / А.Ю. Бессудова [и др.] // География и природные ресурсы. – 2014. – № 3. – С. 93–99.

Северо-восток Сибири обладает густой речной сетью. Наиболее крупные арктические реки региона (Анабар, Оленёк, Лена, Яна, Индигирка, Колыма) принадлежат бассейнам морей Лаптевых и Восточно-Сибирского и, в отличие от рек Западной и Средней Сибири (рр. Обь и Енисей), менее населены человеком и до сих пор сохраняют естественный водный режим. Тем не менее экосистемы рек северо-востока Сибири испытывают на себе воздействие человеческой деятельности, которое связано с работой предприятий добывающей промышленности. В последнее время отмечается повышение активности промышленного освоения арктического сектора Восточной Сибири не только в водосборных бассейнах рек, но и в прибрежной части акватории Северного Ледовитого океана. Так, в 2017 г. компанией Роснефть начата сейсморазведка на шельфе моря Лаптевых, следовательно, антропогенная нагрузка будет усиливаться. В этих условиях возрастает актуальность исследований биоразнообразия водных экосистем региона, в особенности низовьев крупных арктических рек и их устьев, которые представляют собой маргинальную зону, так как рядом исследователей [1] показано большое значение экотонов в поддержании биоразнообразия.

В альгологическом отношении водоемы устьев арктических рек региона изучены недостаточно, наиболее полные данные о водорослях относятся к дельте р. Лены. Обобщающей работой, содержащей видовой список, сравнительный флористический анализ водорослей и сведения о сапробиологическом состоянии водоемов устья реки, является депонированная статья И.И. Васильевой и П.А. Ремигайло [2]. Водорослям низовьев р. Колымы посвящены работы М.М. Тяптиргянова и др. [3], а также А.М. Никанорова и др. [4]. В последнее время нами были опубликованы работы о фитопланктоне крупных арктических рек Якутии [5–7]. Имеется также ряд публикаций, содержащих сведения о флоре водорослей р. Лена [8] и Колыма [9, 10]. Цель настоящего исследования – обобщение вновь полученных и всех имеющихся альгологических данных о низовьях арктических рек региона, изучение особенностей таксономического состава водорослевых сообществ.

Материалы и методы исследования

Исследование основано на альгологическом материале, отобранном в сентябре 2009 г. на р. Лене в районе о. Тит-Ары, в августе-сентябре 2014 г. в бухте Тикси, заливе Неелова, а также в озерах окрестностей бухты Тикси, залива Неелова и Оленёкской протоки дельты. Использованы фондовые, ранее не опубликованные материалы ИБПК СО РАН, собранные на участках дельты Хохочу, Чай-Тумус и Буор-Хая, в протоке Гусинка и в районе устья р. Тыллах (сентябрь 1994 г.). Использованы также фондовые материалы Усть-Ленского заповедника сборов 1980–1990 гг., выполненных в бухте Тикси и р. Лене в районе о. Столб. Обработка материала проведена в лаборатории флористики и геоботаники ИБПК СО РАН. Для сбора полевого материала применялась планктонная сеть Апштейна, изготовленная из газа производства SEFAR NITEX, размером ячеи 30 мкм. Наблюдения проводились как в литорали, так и в пелагиали водоемов в поверхностном горизонте воды, на глубине до 0,3 м. Собрано и микроскопировано 100 планктонных проб.

Результаты исследования и их обсуждение

Фитопланктон устьевого участка р. Анабар относительно богат, так как в единственной пробе, которая была отобрана в Анабарской губе, нами был выявлен 51 вид (52 вида и разновидности) водорослей, представителей пяти отделов [7]. Основой планктонной флоры были диатомовые водоросли, которые составили 49,0 % от общего числа видов. Разнообразно были представлены зеленые (25,5 %) и золотистые (11,8 %) водоросли, цианопрокариот (9,8 %) и желто-зеленых (3,9 %) было отмечено меньше. Численность водорослей достигала в среднем 57,25 тыс. кл/л, а биомасса 0,028 мг/л. В ценотической, как и во флористической структуре планктона преобладали диатомеи, составляя 38,9 % общей численности и 60,8 % биомассы фитопланктона. На втором месте по количественным показателям развития были представители Chrysophyta, их доля в общей численности фитопланктона была 33,3 %, а в биомассе – 37,0 %. На долю цианопрокариот приходилось 22,2 % общей численности, но из-за преобладания мелкоклеточных видов их вклад в биомассу фитопланктона был незначительным. Несмотря на весомый вклад во флору планктона, представители Chlorophyta составляли лишь 5,6 % общей численности, а их доля в биомассе планктонных водорослей была еще меньше. Низкий уровень численности и биомассы был отмечен для водорослей отдела Xanthophyta.

Доминирующими видами планктона Анабарской губы являлись представители Bacillariophyta и Chrysophyta: Asterionella formosa Hass., Nitzschia acicularis W. Sm., Dinobryon sociale Ehr. var. americana (Brunnth.) Bachm., Cyclotella meneghiniana Kutz [7].

Фитопланктон предустьевого участка р. Оленёк представлен 80 видами (83 видами и разновидностями) из 5 отделов водорослей. Во флористической структуре водорослевых сообществ планктона низовья р. Оленёк преобладали Chlorophyta, составляя 55,0 % от общего числа видов. Представителей Bacillariophyta (25,0 %) и Cyanoprokaryota (11,3 %) было отмечено меньше. Еще меньше был вклад во флору водорослей отдела Chrysophyta (6,3 %). Из отдела Euglenophyta было встречено лишь два вида: Euglena viridis Ehr. и Lepocinclis fusiformis (Carter) Lemm. [7].

В нижнем течении р. Оленёк, сильное влияние на речной планктон оказывают водорослевые сообщества, развивающиеся в р. Бур, крупном левом притоке Оленёка. В планктоне устья р. Бур нами было зафиксировано массовое развитие представителей цианопрокариот двух видов: Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs. с численностью 1802,5 тыс. кл/л и биомассой 0,045 мг/л, и Anabaena affinis Lemm. (158,7 тыс. кл/л; 0,018 мг/л). Тогда как количественные показатели развития фитопланктона в целом в устье р. Бур составляли 2300,8 тыс. кл/л и 0,087 мг/л. Повышенный уровень вегетации цианопрокариот был отмечен нами и в самой реке Оленёк, на значительном отрезке ниже впадения р. Бур.

В среднем для низовья р. Оленёк численность фитопланктона равнялась 1201,2 тыс. кл/л, а биомасса – 0,051 мг/л. По уровню количественного развития преобладали представители Cyanoprokaryota, достигая 94,9 % общей численности фитопланктона и 60,5 % его биомассы. Доля водорослей из других отделов была незначительна и составляла у Bacillariophyta – 2,4 %, Chlorophyta – 1,7 %, а у Chrysophyta и Euglenopyta – по 1,0 %. Весомый вклад в биомассу фитопланктона кроме Cyanoprokaryota вносили также представители Bacillariophyta (25,2 %), доля Chrysophyta и Chlorophyta была меньше, соответственно – 11,4 и 2,8 %. Роль представителей Euglenophyta в формировании биомассы планктонных водорослей низовья р. Оленёк была незначительна.

Доминирующими видами водорослевого планктона низовья Оленёка были представители Cyanoprokaryota и Bacillariophyta: Aphanizomenon flos-aquae, Asterionella formosa и Nitzschia acicularis [7]. Звездчатые колонии Asterionella formosa, развивающиеся в обилии на этом участке р. Оленёк наблюдали также Л.Е. Комаренко и И.И. Васильева [11] в середине прошлого века.

В водоемах дельты р. Лены было выявлено 637 видов водорослей (686 видов и разновидностей) из 232 родов, 94 семейств, 43 порядков, 18 классов и 11 отделов. Основу флоры составили представители четырех отделов водорослей: диатомовые – 292 таксона (42,4 % альгофлоры), зеленые – 114 (17,9 %), стрептофитовые – 97 (15,2 %) и цианопрокариоты – 81 (2,7 %). Представители отделов желто-зеленых и золотистых водорослей были обнаружены в равном количестве по 21 виду (3 %), динофитовых – 16 (2,4 %), эвгленовых – 13 видов (2 %). Единично были встречены водоросли из отделов эустигматофитовых – 4 (0,6 %), криптофитовых – 2 (0,3 %) и красных – 1 (0,2 %).

Наиболее богатыми в видовом отношении классами альгофлоры дельты р. Лены являются Bacillariophyceae (36,5 % общего числа видов), Zygnematophyceae (15,1 %), Cyanophyceae (12,7 %) и Chlorophyceae (12,4 %). Среди порядков выделяются три: Raphales (31,4 %), Desmidiales (14,3 %) и Sphaeropleales (9,4 %). Два наиболее крупных семейства относятся к диатомовым и стрептофитовым водорослям: Naviculaceae (11,9 % видового состава) и Desmidiaceae (10,8 %). Десятку ведущих родов составили Cosmarium (27 видов), Closterium (20), Navicula и Eunotia (по 18), Pinnularia и Nitzschia (по 17), Gomphonema (15), Surirella (13), Cymbella (11) и Staurastrum (10). Значительную часть флоры объединяют одно- и двувидовые роды, включая 33,4 % видового состава, при этом они составляют 71,6 % общего числа родов. Пропорции флоры 1:2,4:6,6:7,2 (относительное число семейств, принятое за 1 : среднее число родов в семействе : среднее число видов в семействе : среднее число видов и разновидностей в семействе). Родовая насыщенность видами – 2,8. Вариабельность вида – 1,1.

Видовое богатство водорослей, отмеченных в планктоне дельтового участка р. Яны, достигает 111 видов (123 таксона рангом ниже рода) из 7 отделов [7]. На первом месте по видовому богатству находятся представители зелёных водорослей, составляя 43,2 % общего числа видов. Второе место занимают представители диатомей (39,6 %), разнообразно представлены водоросли отдела Cyanoprokaryota (6,3 %); Chrysophyta и Dinophyta меньше – соответственно 4,5 % и 3,6 %; беден состав Xanthophyta (1,8 %) и Euglenophyta (0,9 %).

Средние показатели численности и биомассы водорослей планктона дельты р. Яны составили соответственно 45,0 тыс. кл/л и 0,069 мг/л. По численности преобладают представители Bacillariophyta, доля которых в планктоне равнялась 86,7 %. При этом один массово развивающийся вид диатомей (Asterionella formosa) формировал от 81,1 % до 87,7 % численности фитопланктона. Представители отдела Chrysophyta вносили значительный вклад в развитие альгогруппировок, составляя в среднем в фитопланктоне дельты р. Яны 10,8 % общей численности. Биомасса фитопланктона низовья р. Яны представлена преимущественно водорослями двух отделов – зелёных (46,8 % от общей биомассы) и диатомовых (45,4 %) [7].

Доминирующими видами фитопланктона низовья р. Яны были представители диатомей Asterionella formosa и Synedra ulna (Nitzsch) Ehr., и золотистых водорослей – Dinobryon sociale.

Видовое богатство фитопланктона в нижнем течении р. Индигирки достигает 185 видов (206 внутривидовых таксонов) из 7 отделов. Основной вклад вносят представители отдела зеленых водорослей, которые составляют 46,5 % видового состава. Доля Bacillariophyta во флоре планктона достигает 31,9 % от общего числа видов. Роль золотистых (6,5 %), эвгленовых, синезелёных (по 5,4 %), динофитовых (2,7 %) и жёлто-зелёных (1,6 %) водорослей меньше.

Численность фитопланктона низовья Индигирки составила 49,5 тыс. кл/л, биомасса – 0,027 мг/л [5]. В низовье реки лучше вегетировали мелкоклеточные истинно-планктонные виды водорослей, этим объясняется низкое значение биомассы фитопланктона при высокой его численности. Основной вклад в количественные показатели развития фитопланктона принадлежал водорослям отдела Bacillariophyta, которые составляли 61,8 % общей численности и 64,6 % общей биомассы. Значительную роль в формировании планктонных альгоценозов низовья р. Индигирки играли представители отдела Chrysophyta, доля которых в численности фитопланктона равнялась 22,7 %, а в биомассе – 28,7 %. Доля зелёных водорослей была меньше (15,5 % численности и 5,7 % биомассы фитопланктона). Представители других отделов составляли незначительную долю в количественном развитии планктонных водорослей низовья Индигирки.

Нами была выявлена особенность, заключающаяся в том, что в устьях притоков нижней Индигирки, золотистые и зелёные водоросли вегетировали интенсивнее, чем в самой реке [5]. Так, в устье правого притока Индигирки, р. Бадярихе, и во флористическом и в ценотическом отношении преобладали зелёные водоросли, составляя 66,7 % видового состава фитопланктона, 61,8 % общей численности и 64,6 % общей биомассы водорослей. В устье р. Большая Эрча по видовому богатству преобладали зелёные водоросли (47,1 % видового состава), а по обилию – золотистые, составляя 67,6 % общей численности и 88,3 % общей биомассы водорослей. Таким образом, многие виды золотистых и зеленых водорослей вносятся в планктон р. Индигирки из приточной системы, но лишь некоторые виды продолжают там успешно вегетировать.

В число видов-доминантов наряду с диатомеями входили представители зелёных и золотистых: Asterionella formosa, Monoraphidium komarkovae Nygaard, Dinobryon suecicum Lemm., Synedra ulna, S. tabulata (Ag.) Kutz. Так как низовье р. Индигирки имеет равнинный характер, закономерно наличие среди доминантов двух истинно планктонных видов – Asterionella formosa и Dinobryon suecicum, а также двух факультативно планктонных видов – Monoraphidium komarkovae и Synedra ulna. Наличие среди доминантов представителя арктоальпийской флоры (Dinobryon suecicum) объясняется географическим положением низовья р. Индигирки.

В фитопланктоне низовья р. Колымы было выявлено 187 видов водорослей (205 видов и разновидностей) из 7 отделов [6]. Основу планктонной флоры составили зеленые водоросли (49,7 % общего числа видов). Второе место по видовому богатству принадлежит диатомеям (34,2 % флоры планктона). Водоросли отделов Cyanoprokaryota и Chrysophyta объединили соответственно 9,1 % и 3,2 % флоры. Видовой состав Dinophyta и Xanthophyta был беден и составил для каждого из отделов по 1,6 % обнаруженных в реке видов водорослей, а из отдела Euglenophyta нами был встречен один вид.

Численность фитопланктона достигала в среднем для низовья р. Колымы 221,4 тыс. кл/л, биомасса – 0,057 мг/л. Основа ценотической структуры фитопланктона представлена водорослями отдела Bacillariophyta, доля которых в общей численности была 47,8 %, а в общей биомассе – 70,8 %. Важную роль играют Cyanoprokaryota, составляя 42,8 % численности и 16,2 % биомассы планктонных водорослей. Роль Chlorophyta (6,8 % общей численности и 7,7 % общей биомассы фитопланктона) и Chrysophyta (2,6 % и 4,1 %) в альгоценозах меньше, а вклад водорослей других отделов является незначительным.

Доминирующими видами фитопланктона низовья р. Колымы являются представители двух отделов: Bacillariophyta и Cyanoprokaryota. Это планктонные и планктонно-бентосные водоросли, космополиты: Aulacoseira granulata (Ehr.) Simon., Asterionella gracillima (Hantzsch) Heib. и Aphanizomenon flos-aquae.

Таким образом, среди низовьев исследованных рек наиболее богата в видовом отношении флора водорослей дельты р. Лены (637 видов). Значительно уступают ей низовья р. Колыма (187 видов) и Индигирка (185 видов). Беднее видовой состав низовьев Яны (111 видов) и Оленёка (80 видов). Меньше всего видов отмечено в альгофлоре устья р. Анабар (51 вид). Столь значительные различия объясняются неоднородностью изученности низовьев арктических рек региона.

Основу флоры всех исследованных рек составляют представители зеленых и диатомовых водорослей.

Следует отметить, что роды Navicula и Aulacoseira находящиеся в головной части спектра низовьев исследованных нами рек северо-востока Сибири, входят также в число ведущих родов и в устьях других крупных арктических рек – Енисея и Оби [12, 13]. В устьях этих двух рек, после зарегулирования их стока, отмечено повышение видового разнообразия представителей рода Stephanodiscus, которое исследователи связывают с прогрессирующим процессом эвтрофирования вод. Например, в низовье Енисея число видов этого рода увеличилось за два десятилетия с 6 [12] до 10 [14]. По нашим данным, в низовье р. Лены этот род представлен только тремя видами, в устье р. Анабар – одним, а в низовьях других исследованных нами рек представителей данного рода отмечено не было.

Выводы

Фитопланктон низовьев исследованных рек характеризуется относительным видовым богатством, а его флористическому составу свойственны типические черты альгоценозов ненарушенных водоемов Арктики. По уровню количественного развития водорослей и таксономическому составу флоры устья рек характеризуются как олиготрофные северные водоемы. Полученные нами данные свидетельствуют о том, что водные экосистемы низовьев арктических рек региона на данном этапе находятся преимущественно под влиянием природных факторов. Сведения о таксономическом составе водорослевых сообществ низовьев исследованных рек являются фоновыми и послужат основой биомониторинга речных экосистем северо-востока Сибири.

Работа выполнена в рамках госзадания ИБПК СО РАН на 2017–2020 гг. по теме «Фундаментальные и прикладные аспекты изучения разнообразия растительного мира Северной и Центральной Якутии» (0376-2018-0001; рег. номер АААА-А17-117020110056-0).


Библиографическая ссылка

Габышев В.А. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ВОДОРОСЛЕВЫХ СООБЩЕСТВ НИЗОВЬЕВ АРКТИЧЕСКИХ РЕК СЕВЕРО-ВОСТОКА СИБИРИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2018. – № 7. – С. 118-122;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=12339 (дата обращения: 25.06.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252