Russian Federation
Russian Federation
The investigation results of zoobenthos in nine tributaries of the Northern Dvina River upper part are discussed. Benthic fauna includes 20 invertebrate taxons. The number of taxons for the studied water streams ranges from 4 to 19. The number of invertebrates in the rivers ranges from 125 to 14 375 inds./m2 being 4934±1651 inds./m2 on the average. The biomass of invertebrates in the rivers varies from 0.09 g/m2 in the Kodima River to 28.77 g/m2 in the Avnyuga River averaging 5.9±3.1 g/m2. By the index of E.V. Balushkina, six of the studied rivers have been determined as moderately polluted streams (the index value 2.9-6.5) and three of them (Yumizh, Kodima and Evda) – as polluted streams.
the Northern Dvina River, tributaries, zoobenthos, taxonomic composition, number, biomass
Введение
Экосистемы притоков верхнего течения р. Северной Двины ранее не изучались, материалы по зообентосу представлены впервые. В 2021 г. Северный филиал ФГБНУ «ВНИРО» провел исследования некоторых притоков, экологическая ситуация на которых оценивалась по показателям развития зообентоса. Пробы отбирались на наиболее стабильных участках русла (в основном на перекатах с каменистым грунтом), где состав донного населения наиболее разнообразен и дает полное представление о состоянии водного объекта [1].
Цель данной работы – описание бентосных сообществ притоков верхнего течения р. Северной Двины.
Район исследований
Северная Двина образуется слиянием рек Сухоны и Юг и впадает в Двинскую губу Белого моря. До впадения р. Вычегды называется Малой Северной Двиной, а после впадения р. Вычегды – Большой Северной Двиной. Общая протяженность р. Северной Двины – 744 км, в том числе Малой – 74 км, Большой – 670 км [2]. Площадь северодвинского водосбора – 357 тыс. км2, из них порядка 80 % приходится на леса, 8 % – на болота, 0.4 % – на 17 602 озера, остальные территории относятся к пойменным лугам и антропогенному ландшафту. Речная сеть развита очень сильно – в ее состав входит 61 878 рек и ручьев, средняя густота речной сети по бассейну составляет 0.58 км/км2 [3]. Русло р. Северной Двины условно разделяется на три участка между впадениями главных притоков: верхнее течение (от устья р. Вычегды до устья р. Ваги), среднее (от устья р. Ваги до устья р. Пинеги) и нижнее течение, или устьевая область (от устья р. Пинеги до вершины дельты р. Северной Двины). В 2021 г. выполнен сбор бентосных проб на девяти притоках, впадающих в р. Северную Двину в ее верхнем течении, на участке от 442 до 652 км устья (табл. 1).
Материалы и методы
На всех исследованных притоках бентосные пробы собирались на одной гидробиологической станции (рис. 1). Сбор проб выполнялся модифицированным пробоотборником Сарбера с площадью захвата 0.04 м2 [4]. Пробы отбирались, как правило, в средней части русла и у обоих берегов. На малых водотоках с шириной русла менее 5 м пробы отбирали только в средней части русел. Первичную промывку осуществляли в сачках из газа № 23 [5]. После первичной промывки пробы фиксировали 4 %-ным раствором формалина, этикетировали и затем обрабатывали в камеральных условиях согласно общепринятым методам [6]. Всего за период наблюдений собрано и обработано 25 проб зообентоса. Определяли систематическую принадлежность организмов зообентоса до низшего определяемого таксона с использованием общепринятых определителей [7]. Результаты исследований были включены в базу данных «Зообентос пресноводных водных объектов Севера России» [8].
Загрязненность воды исследованных водных объектов определена по соотношению численности представителей отдельных подсемейств хирономид с помощью индекса Е. В. Балушкиной [9]. Значения индекса K: от 0.136 до 1.08 характеризуют чистые воды; 1.08–6.5 – умеренно загрязненные; 6.5–9.0 – загрязненные; 9.0–11.5 – грязные. Кроме того, был применен олигохетный индекс (далее – ОИ), классический вариант которого впервые предложен Гуднайтом и Уитли в 1961 г. [10, 11]. Олигохетный индекс рассчитывается как отношение численности олигохет к общей численности организмов в пробе. При этом состояние водного объекта считается хорошим, если ОИ меньше 60 %, посредственным при ОИ в пределах 60–80 %, водный объект сильно загрязнен, если ОИ превышает 80 %.
Результаты и их обсуждение
В пробах зообентоса, собранных в 2021 г. в притоках, впадающих в р. Северную Двину в ее верхнем течении, выявлено 20 таксонов беспозвоночных, при этом в бентосных пробах присутствовали также представители придонного планктона – ветвистоусые ракообразные (Cladocera). Количество таксонов по исследованным участкам варьировало от 4 (р. Кодима) до 19 (р. Сойга) (табл. 2).
Определена частота встречаемости беспозвоночных по участкам отбора проб на исследованных водных объектах. На всех станциях были встречены малощетинковые черви (Oligochaeta), личинки комаров-звонцов (Chironomidae) и личинки поденок (Ephemeroptera). В подавляющем большинстве исследованных рек (88.9 %) отмечены личинки веснянок (Plecoptera) и водяные клещи (Hydrachnidia), а также личинки ручейников (Trichoptera) и мокрецы (Ceratopogonidae) – по 77.8 % (см. табл. 2). Разово встречались в пробах представители зоопланктона (Cladocera), а также пиявки (Hirudinea), водяные клопы (Heteroptera) и личинки вислокрылок (Megaloptera) – частота их встречаемости составила по 11.1 % соответственно.
Численность беспозвоночных в реках варьировала от 125 (р. Кодима) до 14 375 экз./м2 (р. Евда), составив в среднем 4934±1651 экз./м2. В формировании общей численности бентоса в притоках, впадающих в р. Северную Двину в ее верхнем течении, в 2021 г. основная доля приходилась на личинок комаров-звонцов (44.0 %), личинок поденок (16.1 %), на долю малощетинковых червей приходилось 11.2 % средней численности, на каждый из остальных таксонов – менее 10 % (табл. 3).
Биомасса беспозвоночных в реках варьировала от 0.1 г/м2 в р. Кодиме до 28.8 г/м2 в р. Авнюге, составив в среднем 5.9±3.1 г/м2. В формировании общей биомассы бентоса в протоках верхнего течения р. Северной Двины в 2021 г. основная доля приходилась на личинок комаров-звонцов (23.9 %) и малощетинковых червей (27.2 %). Личинки двукрылых в общей биомассе составили 20.9 %. На остальные таксоны приходились от 8.8 % (личинки поденок) и менее (табл. 4).
Выполнена оценка загрязненности водных объектов с использованием индекса Е. В. Балушкиной. Данный индекс был избран, поскольку личинки комаров-звонцов, в отличие от малощетинковых червей и других представителей донной фауны, присутствовали в пробах из всех исследованных водных объектов. Кроме того, учитывая наличие малощетинковых червей в бентосных пробах из всех исследованных притоков, для оценки качества воды был применен олигохетный индекс.
Наиболее высокое значение индекса Е. В. Балушкиной (7.1) отмечено в р. Евде (табл. 5). В остальных водотоках этот индекс зарегистрирован в пределах от 0.9 (р. Лябла) до 6.5 (реки Юмиж и Кодима). Три реки – Юмиж, Кодима и Евда, согласно классификации автора индекса, – относятся к загрязненным рекам, остальные – умеренно загрязненным водным объектам.
Значения олигохетного индекса значительно варьировали по исследованным притокам р. Северной Двины (см. табл. 5). Наименьшее значение индекса было зарегистрировано в р. Евде (0.1), максимальные – отмечены в реках Авнюге (59.3) и Кодиме (75.7).
Существенная разница в значениях индекса Балушкиной и олигохетного индекса зарегистрирована по рекам Евде (7.1 и 0.1), Лябле (0.9 и 39.3) и Авнюге (2.7 и 59.3 соответственно) (см. табл. 5). Вместе с тем, принято считать, что ОИ менее чувствителен к загрязнениям. Как отмечено Е. В. Балушкиной [12], основной недостаток индекса Гуднайта и Уитлея – его слабая чувствительность вследствие полного пренебрежения к особенностям видового состава олигохет, существенно меняющемуся в зависимости от степени загрязнения. Лабильную фракцию олигохет составляют в основном виды рода Nais, чутко реагирующие на изменение концентрации органического вещества в воде, но не меняющие показателей своего обилия при загрязнении другими токсическими ингредиентами.
Известно, что не все виды малощетинковых червей могут рассматриваться как показатели загрязнения [13]. Массовое развитие олигохет, наблюдаемое на загрязненных участках, происходит за счет одного-двух видов (обычно Tubifex tubifex и Limnodrilus hoffmeisteri) и сопровождается гибелью остальных видов. Поэтому показателем наличия загрязнения является не общая численность олигохет, а наличие доминантов, при этом разнообразие фауны является показателем чистоты природных вод. Таким образом, для выбора индекса, наиболее полно характеризующего состояние природных вод в бассейне р. Северной Двины, требуется продолжение исследований и накопление материала для сравнения чувствительности различных индексов.
Заключение
В 2021 г. в пробах зообентоса из девяти притоков верхнего течения р. Северной Двины выявлено 20 таксонов беспозвоночных, при этом в бентосных пробах присутствовали также представители придонного зоопланктона. Количество таксонов по исследованным участкам варьировало от 4 (р. Кодима) до 19 (р. Сойга). Численность беспозвоночных в реках изменялась от 125 (р. Кодима) до 14 375 экз./м2 (р. Евда), составив в среднем 4934±1651 экз./м2. Основные доли приходились на личинок комаров-звонцов (44.0 %) и личинок поденок (16.1 %). Биомасса беспозвоночных в реках варьировала от менее 0.1 г/м2
в р. Кодиме до 28.8 г/м2
в р. Авнюге, составив в среднем 5.9±3.1 г/м2. Основные доли биомассы приходились на личинок комаров-звонцов (23.9 %) и малощетинковых червей (27.2 %). Личинки двукрылых в общей биомассе составили 21.0 %. Наиболее высокое значение индекса Е. В. Балушкиной (7.1) отмечено в р. Евде. В остальных водотоках индекс Е. В. Балушкиной зарегистрирован в пределах от 0.9 (р. Лябла) до 6.5 (реки Юмиж и Кодима). Наличие малощетинковых червей в бентосных пробах из всех исследованных притоков позволило применить для оценки качества воды наряду с индексом Е. В. Балушкиной также и ОИ. Значения ОИ значительно варьировали по исследованным притокам, при этом наименьшее значение индекса было зарегистрировано в р. Евде (0.1), а максимальные – отмечены в реках Авнюге (59.3) и Кодиме (75.7). По некоторым притокам зафиксированы принципиальные различия между избранными биотическими индексами. Поэтому для выбора индекса, наиболее полно характеризующего состояние природных вод в бассейне р. Северной Двины, требуется продолжение исследований и накопление материала для сравнения чувствительности различных индексов.
1. Winget, R. N. Biotic condition index: physical and chemical stream parameters for management / R. N. Winget, F. A. Mangum // United States Forest Service, Intermountain Region. Provo, Utah. Mimeo, 1982. - 50 p.
2. Gidrologicheskaya izuchennost’. Resursy poverhnostnyh vod SSSR. Severnyj kraj. T. 3. [Hydrological knowledge. Resources of surface waters of the USSR. Northern region. Vol. 3] / ed. I. M. Zhila. - Leningrad : Gidrometeoizdat, 1965. - 612 p.
3. Resursy poverhnostnyh vod SSSR: Gidrologicheskaya izuchennost’. T. 3. Severnyj kraj [Surface water resources of the USSR: Hydrological knowledge. Vol. 3. Northern region] / ed. I. M. Zhila, N. M. Alyushinskaya. - Leningrad : Gidrometeoizdat, 1972. - 664 p.
4. Obzor metodov ocenki produkcii lososevyh rek [Review of methods for assessing the production of salmon rivers] / V. P. Antonova, N. A. Chuksina, S. F. Titov [et al.] ; ed. I. I. Studenov. - Arkhangelsk : AGMA, 2000. - 48 p.
5. Metodika izucheniya biogeocenozov vnutrennih vodoyomov [Methodology for studying the biogeocenoses of inland water bodies] / ed. F. M. Morduhay-Boltovskiy. - Moscow : Nauka, 1975. - 241 p.
6. Zoobentos del’ty reki Severnaya Dvina [Zoobenthos of the Northern Dvina River delta] / M. A. Studenova, I. I. Studenov, D. V. Chupov, A. S. Samodov // Theoretical and Applied Ecology. - 2021. - № 2. - P. 60-65. - DOI :https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-2-060-065.
7. Opredelitel’ presnovodnyh bespozvonochnyh Evropejskoj chasti SSSR [Key to freshwater invertebrates of the European part of the USSR] / ed. L. A. Kutikova, Ya. I. Starobogatova. - Leningrad, 1977. - 510 p.
8. Studenova, M. A. Zoobentos presnovodnyh vodnyh ob”ektov Severa Rossii. Baza dannyh [Zoobenthos of freshwater water-bodies of the North of Russia. Database] / M. A. Studenova, V. S. Sherstkov. - Certificate number : RU 2017620660. Registration date: 21.04.2017.
9. Balushkina, E. V. Funkcional’noe znachenie lichinok hironomid v kontinental’nyh vodoemah [Functional significance of chironomid larvae in continental water-bodies] : Candidate’s thesis (Biology) / E. V. Balushkina. - Leningrad, 1984. - 347 p.
10. Alimov, A. F. Elementy teorii funkcionirovaniya vodnyh ekosistem [Elements of the theory of functioning of aquatic ecosystems] / A. F. Alimov. - Saint-Petersburg : Nauka, 2000. - 147 p.
11. Goodnight, C. Y. Oligochaetas as indicators of pollution / C. Y. Goodnight, L. S. Whitley // Proc. 15th Int. Waste Conf. - 1961. - Vol. 106. - P. 139-142.
12. Balushkina, E. V. Strukturnye harakteristiki zoobentosa kak osnova ocenki sostoyaniya ekosistem Nevskoj guby i vostochnoj chasti Finskogo zaliva [Structural characteristics of zoobenthos as a basis for assessing the state of ecosystems in the Neva Bay and the eastern part of the Gulf of Finland] / E. V. Balushkina, N. P. Finogenova // Strukturno-funkcional’naya organizaciya presnovodnyh ekosistem raznogo tipa [Structural and functional organization of freshwater ecosystems of various types]. - Proceedings of ZIN RAS. - 1999. - Vol. 279. - P. 269-292.
13. Shitikov, V. K. Kolichestvennaya gidroekologiya : metody sistemnoj identifikacii [Quantitative hydroecology : methods of system identification] / V. K. Shitikov, G. S. Rozenberg, T. D. Zinchenko. - Tolyatti : IEVB RAS, 2003. - 463 p.
