СТРУКТУРА И ДИНАМИКА ПОТАМОФИТОПЛАНКТОНА РЕКИ ЕНИСЕЙ В НИЖНЕМ БЬЕФЕ КРАСНОЯРСКОЙ ГЭС

Актуальность исследования. Исследование состояния водных экоси-
стем в настоящее время является одной из важнейших проблем современно-
сти. Поскольку от изучения экологических основ использования, от анализа и
прогноза изменений в биоте, от охраны водных объектов, а так же от объек-
тивного контроля за состоянием экосистемы и качеством воды зависит ус-
тойчивое развитие и экономический рост России (Указ Президента РФ …,
1996).
Реконструкция гидростроительством и интенсивное комплексное ис-
пользование крупнейшей водной артерии Сибири реки Енисей привели к не-
обходимости планирования мероприятий по рациональной эксплуатации и
сохранению экологического равновесия реки, а также к разработке подходов
и критериев оценки её состояния. Для достижения этого в первую очередь
необходимо определять реакцию биоты водных экосистем на влияние разно-
образных факторов окружающей среды, в том числе и потамофитопланктона,
как основного компонента гидроэкосистемы.
Потамофитопланктон (сообщество фитопланктона в реках с быстрым
течением), преобразующий в процессе фотосинтеза неорганические вещества
в высокоэнергетические соединения, составляет одну из групп автотрофных
организмов реки, продукты фотосинтеза, которой быстро вовлекаются в тро-
фические цепи и круговорот вещества и энергии. Именно развитие потамо-
фитопланктона в конечном итоге определяет биологическую продуктивность
и качество воды водотока, являясь важным звеном процесса самоочищения
водоема (Саут, Уиттик, 1990; Бульон, 1994).
Одним из приоритетных направлений в настоящее время остается
оценка структуры потамофитопланктона, которая отражает не только осо-
бенности естественно-исторического развития и генофонд определенного
района, но и позволяет установить специфику влияния основных абиотиче-
ских факторов на водоросли и проследить последовательность отдельных
стадий эволюции гидроэкосистем (Трифонова, 1990). Особенно это важно
при изучении фитопланктона рек, где происходят сложные процессы пере-
мешивания, седиментации взвесей, физико-химической и биологической
сорбции токсикантов и множеств других ещё мало изученных процессов
(Брагинский, 2005). Ведь принято считать, что в условиях высоких скоростей
течения, фитопланктон развивается слабо или не развивается вовсе, и пред-
ставляет собой смесь видов фитоперифитона и аллохтонных водорослей, в
том числе и видов фитопланктона водохранилища, сбрасываемых из верхне-
го бьефа ГЭС.
Перекрытие р. Енисей плотинами ГЭС глубоко нарушило естественный
ход гидробиологических процессов и определило формирование структурно-
функциональных характеристик биоты вновь созданного водного объекта
(Чайковская, 1975 а). Познание закономерностей трансформации видовой
структуры потамофитопланктона в процессе экзогенной сукцессии, происхо-
дящей при зарегулировании стока реки и образовании водохранилищ, в на-
стоящее время может способствовать дальнейшему развитию представлений
об изменении водных сообществ (Охапкин, 1995). Систематический гидро-
биологический учет характеристик потамофитопланктона в совокупности с
гидрохимическими и гидрофизическими показателями дают возможность ус-
танавливать степень загрязнения водоисточника и управлять режимом рабо-
ты сооружений водоподготовки (Курейшевич и др., 2003).
Цель работы и задачи исследования. Цель работы – изучение струк-
турных характеристик потамофитопланктона и закономерности его времен-
ной динамики в р. Енисей в нижнем бьефе Красноярской ГЭС (водозабор
«Гремячий Лог»).
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Получить и проанализировать современные данные по гидрохимии
изучаемого участка р. Енисей;
2. Выявить современный таксономический состав и провести сравни-
тельно-исторический и эколого-географический анализы водорослей планк-
тона;
3. Изучить сезонную и межгодовую динамику структурных характери-
стик потамофитопланктона;
4. Определить закономерности изменения структурных характеристик
потамофитопланктона в градиенте абиотических факторов;
5. Оценить качество воды и трофический статус изучаемого участка
р. Енисей.
Научная новизна. Впервые в ходе круглогодичных суточных наблюде-
ний изучены межгодовая и сезонная динамика численности и биомассы по-
тамофитопланктона, выявлены доминирующие комплексы, факторы среды,
определяющие структуру и динамику фитопланктона р. Енисей нижнего
бьефа в районе, расположенном в 40 км от плотины Красноярской ГЭС. По-
казано, что изменение гидрологического режима крупной реки, обусловлен-
ное строительством Красноярской ГЭС, повлияло на видовой состав фито-
планктона и смену доминирующих видов. Оценено качество воды исследуе-
мого участка реки Енисей по индексу сапробности сообществ потамофито-
планктона. Определен трофический статус изучаемого участка реки.
Практическая значимость. Полученные данные по структуре и плот-
ности фитопланктона реки Енисей в нижнем бьефе Красноярской ГЭС в на-
стоящее время используются в экологическом контроле за состоянием каче-
ства воды в районе водозабора; в регулировании и контроле ввода реагентов,
применяемых при обработке воды на фильтровально-очистных сооружениях
водозабора «Гремячий Лог» г. Красноярска. Результаты исследования могут
быть использованы при проведении экологического мониторинга, прогнози-
ровании возможных изменений в структуре альгоценозов р. Енисей.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. В историческом аспекте, от 70-х годов ХХ века к настоящему времени
произошла перестройка флористического состава и экологических групп по-
тамофитопланктона нижнего бьефа Красноярской ГЭС: в снижении доли
вклада в биомассу потамофитопланктона планктонными водорослями от 70-
100 % до 49 %; от преобладания в доминирующем комплексе видов диатомо-
вых водорослей класса Pennatophyceae (Cymbella ventricosa Lutz., Diatoma
elongatum (Lyngb.) Ag., Navicula radiosa Kutz., Synedra ulna (Nitzsch.) Ehr.) к
преобладанию видов из класса Centrophyceae (Aulacoseira islandica (O. Mull.)
Sim. и Cyclotella radiosa (Grun.) Lemm.); отдельные виды сохранили постоян-
ство в комплексе доминантов (Diatoma vulgare Bory и Hannaea arcus (Ehrb.)
Patr. – в ранневесеннем, Asterionella formosa Hass. и Fragilaria crotonensis
Kitt. – в позднелетнем периодах).
2. Высокая скорость течения реки и низкие температуры воды обуслав-
ливают относительное постоянство структуры и динамики потамофито-
планктона, а именно: основу его численности и биомассы составляют мелко-
клеточные группы водорослей – нанофитопланктон (2-20 мкм) и микрофито-
планктон (20-64 мкм); сезонная динамика ежегодно характеризуется одним
летним пиком численности и биомассы.
3. Несмотря на известное отрицательное влияние высоких скоростей те-
чения на планктон, в толще воды изучаемого участка р. Енисей живые водо-
росли преобладают над мертвыми, что свидетельствует о способности неко-
торых видов размножаться в речных условиях. Подтверждением этого явля-
ется ежегодное увеличение доли живых водорослей в летний период (в ию-
не).
Апробация работы и публикации. Основные положения и материалы
диссертации доложены и обсуждены на VI Всесибирском конгрессе женщин-
математиков (Красноярск, январь 2010 г.); V Всероссийской Конференции
«Флора растительности Сибири и Дальнего Востока» (Красноярск, май
2011 г.), VII Международной конференции «Реки Сибири (и Дальнего Восто-
ка)» (Хабаровск, май 2012 г.); VIII конференции, посвященной Международ-
ному дню водных ресурсов (Красноярск, март 2013 г.), IХ конференции, по-
священной Международному дню водных ресурсов (Красноярск, март
2014 г.), а также на четырех конференциях студентов и молодых ученых (Но-
восибирск, 2010, 2011 гг., Омск, 2012 г., Борок, 2014 г.), XI съезде ГБО РАН
(Красноярск, сентябрь 2014 г.).
Результаты работы представлены в 15-ти печатных работах, из которых
5 статей опубликованы в рецензируемых журналах, 10 материалов конфе-
ренций и тезисов.
Личный вклад. Автор принимал непосредственное участие в планиро-
вании исследований, сборе и обработке проб потамофитопланктона, в обра-
ботке и анализе данных по химическому составу реки Енисей.
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научным
руководителям д.б.н. Л.А. Щур, способствующей формированию конкрет-
ных представлений в области экологии пресноводного фитопланктона и спо-
собов анализа полученных данных на начальном этапе работы, и д.б.н. Е.А.
Ивановой за ценные советы по общим направлениям исследования; а также
д.ф.-м.н. Н.Я. Шапареву, д.б.н. В.В. Заворуеву и к.б.н. А. В. Андриановой за
поддержку и помощь при написании диссертации; начальнику Центра кон-
троля качества воды О.В. Мироновой и начальнику технологической лабора-
тории фильтровально-очистных сооружений Центра контроля качества воды
С.П. Лужбиной, которые поддержали и обеспечили практическую реализа-
цию научной работы. Автор благодарен сотрудникам технологической лабо-
ратории фильтровально-очистных сооружений и физико-химической лабора-
тории ЦККВ ООО «КрасКом», принимавшим участие в выполнении различ-
ных этапов данной работы.
Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введе-
ния, трех глав, заключения, выводов, приложения и списка литературы. Ра-
бота изложена на 152 страницах, содержит 33 рисунка и 19 таблиц. Библио-
графия насчитывает 212 источников, из них 162 отечественных и 50 ино-
странных.