Анализ структур сообществ беспозвоночных (на примере озёрно-речной системы Вуокса) в целях обеспечения экологической безопасности
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1. Обзор объекта исследования 7
1.1. Физико-географическая характеристика 7
1.2. Гидрохимическая характеристика 11
2. Состав и структура планктонных и бентосных сообществ озерно-речной
системы Вуокса 16
2.1. Фитопланктон 16
2.2. Зоопланктон 19
2.3. Зообентос 23
2.4. Антропогенное воздействие на состав планктонных и бентосных
сообществ 30
2.5. Пресноводные беспозвоночные как индикаторы состояния
окружающей среды 35
3. Методы сбора и обработки материала 37
3 1. Выбор района исследования и основные принципы сбора материала 37
3.2. Методика исследования гидрохимических характеристик 42
3.3. Анализ состояния сообщества макрофитов 45
3.4. Исследование зообентоса в озере Вуокса (Приозерский плес) 51
4. Результаты исследования и их обсуждение 53
4 1. Интерпретация полученных результатов гидрохимического анализа 53
4.2. Состав макрозообентоса и оценка качества воды по биотическим
индексам 58
4.3. Сопоставление результатов исследования с литературными данными 73
4.4. Разработка практических рекомендаций по решению рассматриваемой
проблемы 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 88
ПРИЛОЖЕНИЯ 95
1. Обзор объекта исследования 7
1.1. Физико-географическая характеристика 7
1.2. Гидрохимическая характеристика 11
2. Состав и структура планктонных и бентосных сообществ озерно-речной
системы Вуокса 16
2.1. Фитопланктон 16
2.2. Зоопланктон 19
2.3. Зообентос 23
2.4. Антропогенное воздействие на состав планктонных и бентосных
сообществ 30
2.5. Пресноводные беспозвоночные как индикаторы состояния
окружающей среды 35
3. Методы сбора и обработки материала 37
3 1. Выбор района исследования и основные принципы сбора материала 37
3.2. Методика исследования гидрохимических характеристик 42
3.3. Анализ состояния сообщества макрофитов 45
3.4. Исследование зообентоса в озере Вуокса (Приозерский плес) 51
4. Результаты исследования и их обсуждение 53
4 1. Интерпретация полученных результатов гидрохимического анализа 53
4.2. Состав макрозообентоса и оценка качества воды по биотическим
индексам 58
4.3. Сопоставление результатов исследования с литературными данными 73
4.4. Разработка практических рекомендаций по решению рассматриваемой
проблемы 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 88
ПРИЛОЖЕНИЯ 95
В рамках глобальной экологической проблемы антропогенного загрязнения окружающей среды большое значение имеют локальные и региональные проблемы загрязнения. Озерно-речная система Вуокса, являясь трансграничным водным объектом, охватывает территорию двух государств - России и Финляндии, поэтому обеспечение экологической безопасности на подобных водоемах имеет особенно важное значение. По этой причине весьма интересен вопрос влияния антропогенного загрязнения на состав планктонного и бентического сообществ Вуоксы.
Важным аспектом работы является оценка антропогенного воздействия на экологическое состояние озерно-речной системы Вуокса, а именно исследование конкретного участка - Приозерского плеса озера Вуокса. Данный участок был выбран для получения полной картины экологического состояния Вуоксы. Основной подход для решения данной проблемы будет осуществлен посредством анализа и оценки состояния сообщества беспозвоночных в озере Вуокса с выявлением индикаторных видов, что позволит оценить качество воды. По данному направлению существует не так много научных исследований, что повышает интерес к изучению данного вопроса. Проблему состояния сообществ беспозвоночных в озерно-речной системе Вуокса в своих работах поднимали И. С. Трифонова, В. П. Беляков, А. Л. Афанасьева и др. [45, 46, 47, 36, 10, 11, 12]. Однако основная доля авторов делали упор либо на исследование Ладожского озера, а его притокам отдавали второстепенную роль, либо объектом исследования был южный рукав Вуоксы [2, 25, 17, 36, 24, 12]. Несмотря на существующие исследования по данной теме, структура сообществ беспозвоночных, влияние антропогенных факторов на их состав в настоящем времени продолжают вызывать интерес исследователей и поэтому любые научные работы по данному направлению, особенно по северному рукаву Вуоксы, актуальны. Обеспечение хорошего качества воды для населения и сохранение безопасности биоценозов Вуоксы являются важными и актуальными задачами и поэтому важно оценить состояние ключевых звеньев биологического круговорота - от фитопланктона до зообентоса.
Объектом исследований определена экологическая безопасность
озерно-речной системы Вуокса.
Предметом исследований являются планктонные и бентические
сообщества Вуоксы.
Основная цель работы - исследование состава беспозвоночных озерно¬речной системы Вуоксы на конкретном участке (озеро Вуокса (г. Приозерск), оценка антропогенного влияния на данные сообщества организмов для получения актуальной картины экологической обстановки на данном участке.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Дать физико-географическую характеристику озерно-речной системы Вуокса;
2. Рассмотреть состав планктона и бентоса на основе имеющихся литературных данных;
3. Произвести сбор и обработку гидробиологического материала на участке озера Вуокса (Приозерский плес);
4. На основе индексов оценить экологическое состояние озера Вуокса (г. Приозерск);
5. Выполнить отбор и анализ проб воды по нескольким гидрохимическим показателям для оценки степени и характера загрязнения озера Вуокса;
6. На основе проведенных исследований сравнить полученные натурные данные с результатами по южному рукаву Вуоксы и сделать выводы об антропогенном влиянии на структуру беспозвоночных...
Важным аспектом работы является оценка антропогенного воздействия на экологическое состояние озерно-речной системы Вуокса, а именно исследование конкретного участка - Приозерского плеса озера Вуокса. Данный участок был выбран для получения полной картины экологического состояния Вуоксы. Основной подход для решения данной проблемы будет осуществлен посредством анализа и оценки состояния сообщества беспозвоночных в озере Вуокса с выявлением индикаторных видов, что позволит оценить качество воды. По данному направлению существует не так много научных исследований, что повышает интерес к изучению данного вопроса. Проблему состояния сообществ беспозвоночных в озерно-речной системе Вуокса в своих работах поднимали И. С. Трифонова, В. П. Беляков, А. Л. Афанасьева и др. [45, 46, 47, 36, 10, 11, 12]. Однако основная доля авторов делали упор либо на исследование Ладожского озера, а его притокам отдавали второстепенную роль, либо объектом исследования был южный рукав Вуоксы [2, 25, 17, 36, 24, 12]. Несмотря на существующие исследования по данной теме, структура сообществ беспозвоночных, влияние антропогенных факторов на их состав в настоящем времени продолжают вызывать интерес исследователей и поэтому любые научные работы по данному направлению, особенно по северному рукаву Вуоксы, актуальны. Обеспечение хорошего качества воды для населения и сохранение безопасности биоценозов Вуоксы являются важными и актуальными задачами и поэтому важно оценить состояние ключевых звеньев биологического круговорота - от фитопланктона до зообентоса.
Объектом исследований определена экологическая безопасность
озерно-речной системы Вуокса.
Предметом исследований являются планктонные и бентические
сообщества Вуоксы.
Основная цель работы - исследование состава беспозвоночных озерно¬речной системы Вуоксы на конкретном участке (озеро Вуокса (г. Приозерск), оценка антропогенного влияния на данные сообщества организмов для получения актуальной картины экологической обстановки на данном участке.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Дать физико-географическую характеристику озерно-речной системы Вуокса;
2. Рассмотреть состав планктона и бентоса на основе имеющихся литературных данных;
3. Произвести сбор и обработку гидробиологического материала на участке озера Вуокса (Приозерский плес);
4. На основе индексов оценить экологическое состояние озера Вуокса (г. Приозерск);
5. Выполнить отбор и анализ проб воды по нескольким гидрохимическим показателям для оценки степени и характера загрязнения озера Вуокса;
6. На основе проведенных исследований сравнить полученные натурные данные с результатами по южному рукаву Вуоксы и сделать выводы об антропогенном влиянии на структуру беспозвоночных...
В ходе написания работы была дана физико-географическая характеристика озерно-речной системы Вуоксы с описанием хозяйственного использования водных ресурсов - электроэнергетики, судоходства на ограниченном участке, рыборазведения, рыболовства, а также туризма. Была найдена и структурирована информация по гидрохимическим исследованиям прошлых лет. Также рассмотрены качественный и количественный состав и структуры фитопланктона, зоопланктона и зообентоса на южном рукаве Вуоксы, полагаясь на литературные данные.
Анализ литературных источников позволил выявить основные аспекты антропогенного влияния на сообщества беспозвоночных:
1. Отмечено негативное влияние гидроэлектростанций на зоопланктон и бентос - высокая смертность организмов в нижних бьефах ГЭС;
2. В следствие сброса сточных вод выявлены изменения в качественном составе бентоса на участках г. Светогорска, г. Каменногорска и пос. Лесогорский - в местах оседания взвесей, сбросов со Светогорского ЦБК, рядом с населенными пунктами отмечено ухудшение качества воды, среди обнаруженных индикаторных видов преобладают а- сапробы и полисапробы;
3. Описана проблема наличия инвазивных видов, которые становятся одними из самых многочисленных представителей фауны, наблюдается процесс вытеснения местных видов беспозвоночных животных, и, как результат, упрощение структуры и снижение видового разнообразия фауны Вуоксы.
В основу практической части легло изучение состава сообщества бентоса на участке озера Вуокса (Приозерский плес). Была описана методика сбора организмов с конкретным указанием мест и условий. Все найденные организмы были определены с использованием специальной литературы и подробно описаны. По полученным данным были посчитаны различные индексы (Шеннона, Симпсона, Вудивисса, Балушкиной), по совокупности результатов которых сделан вывод об удовлетворительном качестве воды на исследуемом участке. Перечислены доминирующие группы организмов (Chironomidae f), а также дана характеристика сообществу бентоса по трофической структуре. В результате гидробиологического исследования получены актуальные данные по качественному составу зообентоса в озере Вуокса, что может послужить отправной точкой для других исследователей.
Основываясь на литературных данных и собственных наблюдениях отмечены наиболее «опасные» для экосистемы Вуоксы предприятия и технические сооружения, описано их влияние на качество воды и на организмы.
В последней главе работы проведено сопоставление полученного комплекса собственных натурных данных с литературными источниками, в результате чего сделан вывод об удовлетворительном качестве вод в Вуоксе, полагаясь на проведенный анализ бентосных организмов. По шести гидрохимическим показателям (нитратный азот, нитритный азот, фосфатный фосфор, ионы аммония, нефтепродукты и АПАВ) не зафиксировано превышение ПДК ни по одному из названных показателей, кроме того значения по нитратам и фосфатам оказались крайне малыми. Данное гидрохимическое исследование было проведено разово, поэтому носит рекогносцировочный характер и дает актуальную информацию по нескольким показателям другим исследователям, которые в своих работах могут прослеживать динамику концентрации данных веществ в воде. Ввиду отсутствия превышения ПДК по всем исследуемым гидрохимическим показателям и присутствия таких индикаторных видов как подёнки и ручейники можно сделать вывод о том, что антропогенное воздействие на экосистему озера Вуокса в настоящее время находится на допустимом уровне и не вызывает значительного ухудшения состояния водных биотопов. Обнаруженные индикаторы загрязненных вод, такие как тубифициды и пиявки, указывают на то, что, вероятно, присутствуют локальные загрязненные участки. Это свидетельствует о необходимости проведения более детальных исследований для выявления и устранения источников локального загрязнения, чтобы предотвратить их дальнейшее негативное воздействие и обеспечить стабильность экосистемы озера Вуокса...
Анализ литературных источников позволил выявить основные аспекты антропогенного влияния на сообщества беспозвоночных:
1. Отмечено негативное влияние гидроэлектростанций на зоопланктон и бентос - высокая смертность организмов в нижних бьефах ГЭС;
2. В следствие сброса сточных вод выявлены изменения в качественном составе бентоса на участках г. Светогорска, г. Каменногорска и пос. Лесогорский - в местах оседания взвесей, сбросов со Светогорского ЦБК, рядом с населенными пунктами отмечено ухудшение качества воды, среди обнаруженных индикаторных видов преобладают а- сапробы и полисапробы;
3. Описана проблема наличия инвазивных видов, которые становятся одними из самых многочисленных представителей фауны, наблюдается процесс вытеснения местных видов беспозвоночных животных, и, как результат, упрощение структуры и снижение видового разнообразия фауны Вуоксы.
В основу практической части легло изучение состава сообщества бентоса на участке озера Вуокса (Приозерский плес). Была описана методика сбора организмов с конкретным указанием мест и условий. Все найденные организмы были определены с использованием специальной литературы и подробно описаны. По полученным данным были посчитаны различные индексы (Шеннона, Симпсона, Вудивисса, Балушкиной), по совокупности результатов которых сделан вывод об удовлетворительном качестве воды на исследуемом участке. Перечислены доминирующие группы организмов (Chironomidae f), а также дана характеристика сообществу бентоса по трофической структуре. В результате гидробиологического исследования получены актуальные данные по качественному составу зообентоса в озере Вуокса, что может послужить отправной точкой для других исследователей.
Основываясь на литературных данных и собственных наблюдениях отмечены наиболее «опасные» для экосистемы Вуоксы предприятия и технические сооружения, описано их влияние на качество воды и на организмы.
В последней главе работы проведено сопоставление полученного комплекса собственных натурных данных с литературными источниками, в результате чего сделан вывод об удовлетворительном качестве вод в Вуоксе, полагаясь на проведенный анализ бентосных организмов. По шести гидрохимическим показателям (нитратный азот, нитритный азот, фосфатный фосфор, ионы аммония, нефтепродукты и АПАВ) не зафиксировано превышение ПДК ни по одному из названных показателей, кроме того значения по нитратам и фосфатам оказались крайне малыми. Данное гидрохимическое исследование было проведено разово, поэтому носит рекогносцировочный характер и дает актуальную информацию по нескольким показателям другим исследователям, которые в своих работах могут прослеживать динамику концентрации данных веществ в воде. Ввиду отсутствия превышения ПДК по всем исследуемым гидрохимическим показателям и присутствия таких индикаторных видов как подёнки и ручейники можно сделать вывод о том, что антропогенное воздействие на экосистему озера Вуокса в настоящее время находится на допустимом уровне и не вызывает значительного ухудшения состояния водных биотопов. Обнаруженные индикаторы загрязненных вод, такие как тубифициды и пиявки, указывают на то, что, вероятно, присутствуют локальные загрязненные участки. Это свидетельствует о необходимости проведения более детальных исследований для выявления и устранения источников локального загрязнения, чтобы предотвратить их дальнейшее негативное воздействие и обеспечить стабильность экосистемы озера Вуокса...
