Введение 3
Глава 1. Обзор литературы 5
1.1. Краткий обзор исследования водоемов Северной Карелии 5
1.1.1 Наскальные ванны островов Кандалакшского залива Белого моря как особый тип арктических эфемерных водоемов 13
1.2. Химический состав вод Карелии и Северо-Запада России 15
1.3 Зоопланктон водоемов Северной Карелии и наскальных ванн островов Белого моря 16
1.4. Популяционные характеристики ветвистоусых ракообразных рода Daphnia в водоемах разного типа 17
1.5. Использование ракообразных рода Daphnia O. F. Mueller, 1785 в системах биоиндикации и биотестирования 18
1.6. «Планктонный парадокс» и перекрывание экологических ниш симпатрических популяций ветвистоусых ракообразных 19
1.7. Показатели качества воды: видовое разнообразие, функциональная структура 24
Глава 2. Материалы и методы 30
2.1. Место исследований 31
Глава 3. Результаты и обсуждение 33
3.1. Физико-химические характеристики наскальных ванн островов Кандалакшского залива Белого моря 33
3.2 Зоопланктон наскальных ванн островов Белого моря 39
3.3. Популяционные характеристики аллопатрических и симпатрических популяций ветвистоусых ракообразных рода Daphnia наскальных ваннах островов Кандалакшского залива Белого моря 44
3.4. Биологические показатели ракообразных рода Daphnia в градиенте ключевых физико-химических параметров 49
Заключение 53
Выводы: 54
Список литературы 55
Приложения 64
Ветвистоусые ракообразные (Cladocera) - это группа микроскопических животных, обитающая преимущественно в континентальных водах (от пресных до гипергалинных) и населяющая практически все возможные типы водных объектов, от обычных водоемов (крупных или мелких) до весьма экзотических местообитаний, например, скоплений воды в дуплах деревьев или пазухах листьев тропических эпифитных растений. Кладоцеры часто доминируют в различных сообществах континентальных водоемов: планктоне, нейстоне, бентосе и сложных, разнообразных фитофильных ценозах (Dumont, Negrea, 2002; Forro et al., 2008).
Среди кладоцер наиболее известны представители рода Daphnia O.F.Muller, 1785 (Cladocera: Anomopoda: Daphniidae). Эти ракообразные широко распространены, нередко достигают больших величин обилия в пресных и солоноватых водоемах всех материков, включая Антарктиду, традиционно используются при биоиндикации и биотестировании. Представители этого рода - излюбленные модельные объекты современной экологии (Гиляров, 1987, 1990; Edmondson, 1987; Larsson, Dodson, 1993; Benzie, 2005; Lampert, 2011), физиологии (Pirowetal., 1999; Smirnov, 2013), водной токсикологии (Braudo, 1987; Sobra let al., 2001), генетики, эволюционной биологии (Hebert, 1987; Colbourneetal., 1997; Hebert, Taylor, 1997; Verdgilinoatal., 2009; Ebert, 2011; Colbourneatal., 2011) и многих других направлений современных биологических наук.
Эфемерные водоемы издавна привлекали пристальное внимание экологов, как биологические системы, находящиеся в экстремальных условиях существования. С 1990 года сотрудниками и студентами кафедры начаты комплексные многолетние исследования наскальных ванн островов Керетского архипелага Кандалакшского залива Белого моря. Наскальные ванны - это компактные, обособленные пресноводные водоемы в понижениях рельефа, водное питание которых идет как за счет прямого выпадения атмосферных осадков на поверхность водоема, так и за счет диффузного стока с заболоченных водосборов. Ванны расположены на 2.5-17 м над уровнем моря и, видимо, не забрызгиваются даже в штормовую погоду. По классификации Е.Ф.Гурьяновой (Гурьянова, 1944) они могут быть отнесены к категории эфемерных водоемов с прерывистым круговоротом веществ. Эти водоемы крайне разнообразны по своим морфометрическим и физико-химическим характеристикам.
В последнее время остро встала проблема загрязнения окружающей среды. Континентальные водоемы подвержены мощному антропогенному воздействию. Вопрос прогнозирования результатов действия человека требует своего решения. Наскальные ванны могут послужить хорошим модельным объектом, так как их широкое распространение, большое количество ванн на относительно небольшой территории, короткие трофические цепи позволяют получить достоверные результаты за небольшой промежуток времени.
Цель настоящей работы: на примере наскальных ванн островов Кандалакшского залива Белого моря оценить встречаемость и биологические характеристики ракообразных рода Daphnia O.F.Muller, 1785 (Cladocera: Anomopoda: Daphniidae), традиционно используемых при биоиндикации и биотестировании качества воды, в градиенте ключевых физико-химических показателей природных вод.
Задачи:
1. Оценить основные физико-химические характеристики воды наскальных ванн островов Кандалакшского залива Белого моря;
2. Определить популяционные характеристики (средние величины обилия, размеры, плодовитость) аллопатрических и симпатрических популяций ветвистоусых ракообразных рода Daphnia;
3. Оценить перекрывание экологических ниш симпатрических популяций ветвистоусых ракообразных рода Daphnia и приложимость гипотезы "компенсации плотностью" для биоты наскальных ванн;
4. Оценить биоиндикационные показатели различных видов рода Daphnia в градиенте физико-химических показателей воды наскальных ванн.
Наскальные ванны являются типичными элементами ландшафта островов Кандалакшского залива Белого моря и характеризуются небольшими размерами (глубины 10-80 см, температуры от 9,9 до 25 градусов) и резкими колебаниями физико-химических характеристик в течение сезона.
Для наскальных ванн островов Кандалакшского залива Белого моря D.longispina, D.magna и D. pulex характерный компонент планктона, эти дафнии часто встречаются в исследованных водоемах по одиночке, например в Белом море D.magna встречается в 25 из 74 водоемах, в Балтийском в 5 из 11 водоемов. D.longispina так же многочисленна в Белом море, найдена в 22 водоемах, в 7 из 11 ваннах в Балтийском море и в 13 из 65 водоемах в Баренцевом море. Намного реже представители рода Daphnia встречаются совместно. В водоемах Балтийского моря присутствие двух видов одновременно обнаружено в 5 ваннах из 11, в Баренцевом в ваннах из 65. D.curvirostris в наскальных ваннах островов Белого моря отмечена реже, а на побережье Баренцева и Балтийского морей нами не отмечена вовсе.
В ходе исследования были определены популяционные характеристики дафний в градиенте физико-химических показателей воды наскальных ванн, наиболее крупные и многочисленные рачки D.magna предпочитают водоемы с высокими величинами концентрации фосфора и рН воды.
По результатам корреляционного анализа можно сказать, что в пробах отобранных, на луде Медянка, длина тела рачков D.pulex и D.curvirostris отрицательно скоррелирована с рН воды, глубиной и площадью наскальных ванн, длина тела D.longispina наоборот, положительно связана с температурой воды. Плодовитость D.magna отрицательно связана с температурой и электропроводностью. В пробах на луде Песочная, ракообразные D.pulex при синпатрии имеют большие размеры и плодовитость, чем при аллопатрии.
В наскальных ваннах островов Керетского архипелага нами отмечены 4 вида дафний, которые имеют индексы сапробности, характеризующие воды средней (b) и высокой (a-p) степени загрязнения органическим веществом.
