Россия
Россия
Публикуются результаты исследований зообентоса девяти притоков верхнего течения р. Северной Двины. Установлено, что бентофауна представлена 20 таксонами беспозвоночных. Количество таксонов по исследованным водным объектам колебалось от 4 до 19. Численность беспозвоночных в реках варьировала от 125 до 14 375 экз./м2, составив в среднем 4934±1651 экз./м2. Биомасса беспозвоночных в реках разнилась в диапазоне 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. На основании индекса Е. В. Балушкиной установлено, что шесть из исследованных рек – умеренно загрязненные водотоки (индекс 2.9–6.5), три реки – Юмиж, Кодима и Евда – относятся к загрязненным.
река Северная Двина, притоки, зообентос, таксономический состав, численность, биомасса
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. Гидрологическая изученность. Ресурсы поверхностных вод СССР. Северный край. Т. 3 / под. ред. И. М. Жила. - Ленинград : Гидрометеоиздат, 1965. - 612 с.
3. Ресурсы поверхностных вод СССР : Гидрологическая изученность. Т. З. Северный край / под ред. И. М. Жила, Н. М. Алюшинская. - Ленинград : Гидрометеоиздат, 1972. - 664 с.
4. Обзор методов оценки продукции лососевых рек / В. П. Антонова, Н. А. Чуксина, С. Ф. Титов [и др.] ; отв. ред. И. И. Студёнов. - Архангельск : Издательство АГМА, 2000. - 48 с.
5. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов / под ред. Ф. М. Мордухай-Болтовского. - Москва : Наука, 1975. - 241 с.
6. Зообентос дельты реки Северная Двина / М. А. Студёнова, И. И. Студёнов, Д. В. Чупов, А. С. Самодов // Теоретическая и прикладная экология. - 2021. - № 2. - С. 60-65. - DOIhttps://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-2-060-065
7. Определитель пресноводных беспозвоночных европейской части СССР / под ред. : Л. А. Кутиковой, Я. И. Старобогатова. - Ленинград, 1977. - 510 с.
8. Студёнова, М. А. Зообентос пресноводных водных объектов Севера России. База данных / М. А. Студёнова, В. С. Шерстков. - Номер свидетельства : RU 2017620660. Дата регистрации: 21.04.2017.
9. Балушкина, Е. В. Функциональное значение личинок хирономид в континентальных водоемах: дис. … канд. биол. наук / Е. В. Балушкина. - Ленинград, 1984. - 347 с.
10. Алимов, А. Ф. Элементы теории функционирования водных экосистем / А. Ф. Алимов. - Санкт-Петербург : Наука, 2000. - 147 с.
11. Goodnight, С. Y. Oligochaetas as indicators of pollution / С. Y. Goodnight, L. S. Whitley // Proc. 15th Int. Waste Conf. - 1961. - Vol. 106. - P. 139-142.
12. Балушкина, Е. В. Структурные характеристики зообентоса как основа оценки состояния экосистем Невской губы и восточной части Финского залива / Е. В. Балушкина, Н. П. Финогенова // Структурно-функциональная организация пресноводных экосистем разного типа. - Труды ЗИН РАН. - 1999. - Т. 279. - С. 269-292.
13. Шитиков, В. К. Количественная гидроэкология : методы системной идентификации / В. К. Шитиков, Г. С. Розенберг, Т. Д. Зинченко. - Тольятти : ИЭВБ РАН, 2003. - 463 с.
