Зоопланктон водоемов месторождений песка Гомельского района Гомельской области и его индикационное значение

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

“Гомельский государственный университет

Имени Франциска Скорины”

Геолого-географический факультет

Кафедра экологии

Курсовая работа

ЗООПЛАНКТОН ВОДОЕМОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПЕСКА ГОМЕЛЬСКОГО РАЙОНА ГОМЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ И ЕГО ИНДИКАЦИОННОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Исполнитель:

Студентка группы ЭК - 22 Юхненко Е.В.

Научный руководитель:

Ассистент кафедры экологии Разуванова Н.К.

Гомель 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Обзор литературы

Глава 2. Место, методы и материалы исследования

2.1 Физико-географическая характеристика районов исследования

2.2 Описание района исследования

2.3 Методы исследования

Глава 3. Результаты исследований, оценка состояния водоемов

3.1 Состав зоопланктона водоемов месторождений песка Гомельского района

3.2 Численность и распределение планктонных организмов водоемов месторождений песка Гомельского района

3.3 Оценка состояния водоемов месторождений песка Гомельского района

Выводы

Список использованной литературы

РЕФЕРАТ

зоопланктон песок месторождение

Ключевые слова: зоопланктон, планктонные формы.

Объект исследования: зоопланктон, планктонные животные, ракообразные.

Предмет исследования: водные экосистемы.

Метод исследования: применялись гидробиологические методы (с помощью сетки Берджа).

Цель курсовой работы: исследование и изучение зоопланктона водоемов месторождений песка Гомельского района, Гомельской области и его индикационное значение.

Задачи курсовой работы:

· состав зоопланктона водоемов месторождений песка Гомельского района;

· численность и распределение зоопланктона водоемов месторождений песка Гомельского района;

· выяснение биоиндикационных свойств зоопланктона водоемов месторождений песка Гомельского района ;

Выводы: зоопланктон играет важное значение в водных экосистемах. На примере зоопланктона можно изучать влияние климата, температурного и антропогенного факторов и воздействие этих явлений на другие живые существа.

ВВЕДЕНИЕ

Термин «планктон» впервые был введен в науку немецким ученым В. Гензеном в 1887 г.

Зоопланктон- совокупность дрейфующих и парящих в воде животных- невозможно четко отделить от другого крупного пелагического сообщества морской среды- нектона. Однако планктон обычно определяют как сообщество животных, неспособных (или способных в незначительной степени) совершать самостоятельные горизонтальные перемещения. Зоопланктон встречается на всех глубинах океана, вплоть до самых больших (Раймонд, 1988).

Выступая как фильтраторы, планктонные животные (и прежде всего планктонные раки) принимают активное участие в самоочищении водоемов путем изъятия взвешенного мертвого и живого органического вещества. Фильтрационная деятельность зоопланктонных организмов способствует осаждению некоторых веществ, в частности эмульгированной в столбе воды нефти. Активное участие фильтраторов зоопланктона в процессе самоочищения водоемов носит четко выраженный сезонный характер. Максимальные величины изымаемой пищевой взвеси приходятся на июль-август. В эти месяцы зоопланктон способен неоднократно профильтровывать весь объем воды, изымая около 10 % от содержания в воде взвешенного органического вещества. За вегетационный сезон это составляет около семи тысяч тонн.

Видовой состав населения загрязненных рек, озер и водохранилищ в большинстве случаев характеризуется значительным развитием коловраточного планктона. Однако основную долю биомассы зоопланктона чистых водохранилищ создают планктонные ракообразные. Их роль увеличивается по мере уменьшения водообмена водохранилища, т. е. возрастает в направлении: речные водохранилища -» озеровидные плесы --» озерные водохранилища.

Основной целью курсовой работы является исследовать и изучить зоопланктон водоемов месторождений песка Гомельского района Гомельской области. Это предусматривает решение следующих конкретных задач:

Глава 1

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Зоопланктон интенсивно изучается с начала существования гидробиологии как особой биологической дисциплины. Можно сказать и иначе, что гидробиология как особая биологическая дисциплина существует с начала исследования планктона -- специфического для водной среды сообщества, не имеющего аналога среди жизненных форм в воздушной среде.

Организмы, относящиеся к планктону, можно разделить на трофические уровни: продуцентов, первичных и вторичных консументов. К продуцентам относится фитопланктон, к первичным консументам -- фито- и детритофаги, к вторичным -- планктонные хищники. Согласно представлениям современной экологии, редуценты (бактерии и грибы), составляя важное звено детритной пищевой цепи, к определенному трофическому уровню не относятся.

Сообщество зоопланктона, следовательно, включает обычно животных, относящихся к двум трофическим уровням. Значение зоопланктона в общем потоке энергии в водоемах очень велико, особенно в озерах, где до 96% от энергии, ассимилированной всеми беспозвоночными животными, приходится на долю обитателей толщи воды. Несколько меньше их роль в экосистемах водохранилищ (от 15 до 67%). Эти цифры позволяют судить, насколько важно для решения теоретических и практических вопросов гидробиологии оценить количественно продукцию зоопланктона, рассматривая его как единую систему (Иванова, 1985).

Зоопланктон отнюдь не просто пассивно переносится течениями. Каждый день зоопланктон совершает вертикальные миграции, во время которых животные перемещаются на сотни, а иногда и тысячи метров. Размах и характер этих перемещений изменяются в зависимости от глубины, освещенности (солнечной и даже лунной), температуры, сезона года, вида и физиологического состояния животных, их пола и т. д. При суточных миграциях периодичность перемещений совпадает со сменой дня и ночи.

Планктон становится более обильным в тех местах, где течение замедляется и проточная вода превращается в стоячую, - в озерах, водохранилищах, заводях или старицах (Эрхард, Сежен,1984).

Планктоны рек, или реопланктон, характеризуется гетерогенностью происхождения, так как образуется за счет автохнонных и аллохтонных элементов. Аллохтонный планктон, выносимый в реку из стоячих водоемов, попадая в новые условия, меняет свой облик. Одни представители планктона стоячих вод, оказавшись в реке, быстро отмирают, другие обнаруживают большую приспособленность, так что в результате соотношение отдельных групп в реопланктоне приобретает характерные черты, хотя каких-либо специфических форм в нем нет.

Видовое разнообразие реопланктона обычно возрастает с продвижением от истоков к устью реки, особенно если река питается ледниковыми, болотными и родниковыми водами. В этих случаях в истоке она практически лишена фито- и зоопланктона, а в толще воды присутствует только бактерио планктон. С продвижением к устью реки и образованием придаточных водоемов, в которых развиваются планктонные водоросли и животные, реопланктон обогащается.

Среди планктонных животных наиболее многочисленны инфузории, количество которых достигает, например, в Волге 0,5-1 тыс. экз./л., реже 2-3 тыс. экз./л. Весьма многочисленны в толще воды коловратки, особенно Keratella, Asplanchna и Bracbionus, ветвистоусые рачки, в частности Daphnia, Bosmina, Ceriodaphnia, и веслоногие, из которых чаще других встречаются Cyclops, Diaptomus и Mesocyclops.

Планктон озер, в отличие от речного состоит почти исключительно из автохтонных элементов.

Зоопланктон озер в основном состоит из бесцветнных жгутиковых, инфузорий, коловраток, ветвистоусых и веслоногих рачков. В холодных озерах преобладают коловратки и веслоногие рачки, в то время как ветвистоусые не многочисленны либо вовсе отсутствуют, как это, например, наблюдается в озере Иссык-Куль.

Наибольшего богатства зоопланктон достигает в середине лета, когда в массе развиваются водоросли, а за тем, начиная с середины лета его биомасса и численность обычно снижаются. Коловратки, как правило, появляются в значительных количествах раньше, чем ракообразные, и раньше перестают играть ведущую роль в зоопланктоне. Наибольшая численность и биомасса планктонов наблюдается в поверхностных слоях, причем в разные сезоны года характер вертикального распределения несколько меняется. В наибольшей степени вертикальная стратификация зоопланктона выражена в теплое время года, в наименьшей - зимой.

Сезонные колебания биомассы и численности популяций планктонных животных связаны главным образом с периодичностью массового появления в водоемах водорослей и других растений, прямо и косвенно служащих зоопланктону. Колебания термики представляют собой второй важный фактор, определяющий сезонность изменения численности планктонных животных. Третий важный фактор динамики зоопланктона - сезонность его выедания рыбами и другими животными. Так как основная часть планктонных животных растительноядна, зоопланктон обогащается количественно только после массового появления водорослей, причем с некоторым опозданием. В самом зоопланктоне растительноядные формы появляются в массовом количестве раньше зоопланктофагов, развитие которых обуславливает повышение численности хищников, живущих за счет плотоядных планктонных животных.

Так как с продвижением в высокие широты продолжительность вегетации водорослей снижается, то соответственно сокращаются и периоды высокой численности зоопланктона. Параллельно этому возрастают сезонные колебания количества зоопланктона, которые сравнительно невелики в низких широтах и более резки в высоких. В некоторых случаях массовое появление водорослей сопровождается угнетением зоопланктона. Например, во время цветения воды в Байкале снижается численность рачка Epischura baicalensis, наибольшее богатство зоопланктона здесь наблюдается после некоторого уменьшения количества водорослей. В прудах неоднократно наблюдалось снижение численности веслоногих рачков и коловраток в периоды массового появления синезеленой Aphanizomenom. В условиях эксперимента прослежено отрицательное влияние chlorella pyrenoidosa на рачка Daphnia magna; гибель последнего наблюдалась в культуре синезеленой Anabaena variabilis. По-видимому, жизнедеятельность многих представителей зоопланктона угнетают высокие концентрации некоторых метаболитов, создающиеся во время массового появления водорослей.

Богатство зоопланктона резко возрастает в периоды размножения донных животных за счет появления их пелагических личинок через некоторое время после весенней вспышки фитопланктонов. Личинки живут в толще воды от нескольких недель в водоемах высоких широт до многих месяцев в тропических водах. После достижения максимума численность зоопланктонов начинает снижаться в результате их выедания и отмирания (Константинов, 1986).

Обеспеченность пищей - важнейший фактор динамики численности планктонных ракообразных, по значению своему нисколько не уступающий прессу хищников. В природе довольно часто можно найти популяции ракообразных, динамика которых не определяется непосредственно воздействием хищников. Трудно, однако, даже представить себе популяцию какого-либо ракообразного, которая в течение длительного времени настолько хорошо обеспечена пищей, что может полностью реализовать свой репродуктивный потенциал. Нехватка пищи не только ограничивает рождаемость, но порой выступает и как фактор смертности, т.е. служит непосредственной причиной гибели особей, особенно на ранних стадиях развития (Гиляров,1987).

Со временем в изучении зоопланктона все большую и большую роль стали играть количественные методы описания численности, а затем и биомассы планктона, и их распределения в пространстве и во времени. Место искусных зарисовок организмов планктона стали занимать громоздкие цифровые таблицы, казалось бы далекие от эстетики научных занятий. Дальнейший прогресс гидробиологических знаний, в полном соответствии с потребностями рыбохозяйственной практики, выдвинул на первый план необходимость расчета продукции популяций и сообществ водных организмов. В результате больших усилий гидробиологов, главным образом советских, успешно решавших эту трудную задачу, цифровые таблицы начали уступать свое место количественным зависимостям, сформулированным в виде математических формул.

Объективно оценить роль отдельных сообществ в экосистеме можно путем сравнения потоков энергии, проходящих через сообщество за определенные интервалы времени, например, за год. Многочисленные исследования, проводимые на водоемах разного типа, убедительно показали, что особенно велико значение зоопланктона в водоемах озерного типа. Около 80% от энергии, ассимилируемой всеми животными, приходится на долю зоопланктона. При увеличении степени проточности значение зоопланктона уменьшается, так как в водохранилищах поток энергии через планктонное сообщество составляет только 44% от суммарного. Еще меньшую роль играют планктонные животные в текучих водах.

Основное значение в зоопланктоне озер, прудов и водохранилищ имеют планктонные веслоногие и ветвистоусые раки, составляющие в некоторых озерах более 90% от общей биомассы зоопланктона. Средний энергетический эквивалент 1 г биомассы зоопланктона составляет около 2,1 кДж. В этом случае энергия ассимилированной пиши в среднем за сутки равна 62% энергии, заключенной в биомассе. Учитывая, что планктонные животные усваивают около 60--80% от потребляемой энергии, можно считать, что за сутки для нормальной жизнедеятельности зоопланктону требуется количество энергии, равное энергетическому эквиваленту биомассы.

При высоких потребностях в энергии планктонные животные должны обладать высокими скоростями облова воды. Это в первую очередь относится к планктонным фильтраторам. Установлено, что в олиготрофных водоемах скорость фильтрации воды зоопланктоном составляет около 400--250, в мезотрофных 250--150, в эвтрофных 150--50 мл-мг за сутки. Выступая как биологические фильтры планктонные животные (и прежде всего планктонные раки) принимают активное участие в самоочищении водоемов. Наблюдения показали, что летом во время своего массового развития планктонные рачки способны профильтровать весь объем озера за очень короткое время, не превышающее 3--5 суток.

Огромное значение планктонные ракообразные имеют в питании планктоноядных рыб и младших возрастов рыб-бентофагов и хищников. При этом рыбы потребляют наиболее крупные массовые виды.

Исследование продукционных особенностей такой важной группы, как планктонные ракообразные, давно привлекало внимание гидробиологов. В результате за последние 20--30 лет накоплено огромное количество эмпирических данных, опубликовано несколько сводок, обобщающих данные по отдельным вопросам экологии ветвистоусых и веслоногих раков.

В основе работ гидробиологов, изучающих продукционные характеристики планктонных ракообразных, лежат детальные исследования скорости прироста массы и скорости генеративного роста на уровне особи. Величина продукции за год определяется как сумма прироста массы и отчуждаемых продуктов роста у всех особей популяции. Особенно успешно это направление работ развивалось советскими гидробиологами, чей метод получил всеобщее признание в ходе выполнения Международной биологической программы.

При подобном расчете продукции популяции основное внимание уделяется изучению эколого-физиологических характеристик; численность популяции определяется по пробам на каждый данный момент времени; специально динамика численности, смертность, скорость возобновления численности не рассматриваются. Между тем, в гидробиологии в течение длительного периода развивались исследования динамики численности и структуры популяций с применением методов математической и популяционной экологии. Результаты популяционных исследований нашли использование при определении продукции планктонных бактерий и коловраток.

В Советском Союзе подобные исследования успешно развиваются на озере Глубоком, однако данные, накопленные по скорости прироста численности, смертности и рождаемости, практически не находят применения при расчетах продукции планктонных копепод и кладоцер. Можно сослаться лишь на отдельные работы, в которых в основу определения продукции положены результаты расчета популяционных характеристик. До настоящего времени никто не рассматривал возможные связи между популяционными и энергетическими характеристиками у представителей ракообразных.

Оценка состояния планктонных сообществ - ключевая проблема, встающая в связи с экологическим мониторингом пелагиали Мирового океана. Решать ее можно по-разному. В настоящее время наибольшее распространение получили методы, основанные на измерении параметров- индикаторов, например, первичной продукции и общей деструкции, величины ассимиляционной емкости или отношения величин поглощения пигментами фитопланктона видимого света с длинами волн 430 и 665 нм.

Преимущества такого подхода заключается в быстроте получения оценок состояния сообщества и относительной простоте их интерпретации. (Михайловский, 1998).

Как известно, самоочищение водоемов осуществляется в результате биотического круговорота веществ, включающего процессы создания органического вещества, трансформации и разрушения. Зоопланктон является одним из звеньев трансформации вещества и энергии в водоеме. Он представляет собой важный фактор формирования качества воды. Велика роль фильтраторов в улавливании и осаждении взвесей. В санитарно-биологических исследованиях наиболее часто используются гидробионты в качестве индикаторов степени загрязнения водоемов. Перспективным направлением подобных исследований является изучение динамики процессов самоочищения, роли отдельных организмов в этих процессах.

В водах Днепра планктон в самоочищении играет незначительную роль - всего 1% от общей деструкции.

Фильтраторы влияют на процессы самоочищения, потребляя от 56 до 80% кислорода, необходимого всему планктону для дыхания, тем самым стимулируя развитие бактерий, а так же изменяют видовой состав фитопланктона путем выедания. По данным Г. А. Галковской, с увеличением численности коловраток в окислительных прудах полей фильтрации численность мелких водорослей резко снизилось, а численность крупных водорослей возросла. Н. М. Крючкова с соавторами приводит данные о том, что Cladocera способны усиливать фотосинтетическую активность фитопланктона. По данным Боттерфилда и Порду, число бактерий за счет выедания зоопланктоном может снижаться до 99,5% в поверхностных водах биологических очистных прудов. Описана способность зоопланктона стимулировать развитие бактерий. Ульман выдвинул гипотезу о том, что выедание бактерий фильтраторами создает благоприятные условия для развития бактерий, следовательно, и для процессов самоочищения.

Интенсивно фильтруя воду, планктеры способствуют очищению водоемов от взвесей, осветлению воды. В июле - августе в озере Красном верхней двухметровый слой профильтровывается за 1-1,5 суток. В процессе фильтрации планктон изымает 10 % взвешенного ОВ, что составляет около 1 тыс. т за вегетационный период. Дафнии за сутки способны профильтрировать очистной пруд (Романова, 1985).

Большой интерес у исследователей вызывает изучение планктона искусственных водоемов. Исследования изменений длины тела и плодовитости трех видов, доминирующих группе ветвистоусых рачков водоема-охладителя ТЭС - озера Лукомльского - в подогреваемой и контрольной зонах проводили на протяжении трех сезонов.

Анализ трехлетней сезонной динамики показал, что верхняя граница температурного оптимума для плодовитости и размеров тела самок изучаемых трех видов ветвистоусых рачков близка к 20?С, нижняя - к 12?С. Уменьшение линейных размеров всех трех видов ветвистоусых рачков всегда начиналось в обеих зонах озера Лукомльское с момента, когда температура воды достигала 20?С. В условиях переменных температур, колебания которых не выходят за пределы оптимума данного вида, наблюдается увеличение удельной скорости линейного и весового роста. (Митрахович,1988).

В 1996-1998 гг. был исследован зоопланктон пяти разнотипных озер, расположенных в восточных предгорьях Южного Урала: Тургояк, Малое Миассово, Бараус, Большой Таткуль (три последних лежат на территории Ильменского государственного заповедника).

Зоопланктон обследованных озер включает от 44 до 71 вида гидробионтов, относящихся к четырем основным таксонам: турбеллярии (Turbellaria), коловратки (Rotifera), веслоногие (Coppepoda), и ветвистоусые ракообразные (Cladocera). Большинство видов - широкораспространенные обитатели водоемов умеренных широт. Зоопланктонные сообщества озер очень сходны по таксономическому составу; везде по плотности, биомассе и суммарной ценотической значимости преобладают ветвистоусые ракообразные при второстепенной роли коловраток и турбеллярий. Основу видовых комплексов составляют Asplanchna priodonta, Ceriodaphnia quadrangula, Daphnia cucullata, Diaphanosoma brachyurum, Eudiaptomus graciloides, , Mesocyclops leuckarti, M. Oithonoides, и некоторые другие (Рогозин, 2000).

Проводились исследования по выявлению видового состава и количественных характеристик прибрежного зоопланктона 8 озер Браславской группы (Войсо, Ильменек, Недрово, Неспиш, Потех, С.Волос, Снуды, Струсто) и 1 озера Перебродской группы (Иказнь) в летний период (июль2003 год).

Биомасса прибрежного зоопланктона во всех обследованных озерах слагалась исключительно из рачкового планктона. Практически все Браславские озера соединены с рекой Друйка либо связаны друг с другом сетью проток и ручьев, поэтому планктонные сообщества каждого из 9 обследованных озер имеют определенные сходства. Максимальное сходство фауны прибрежного зоопланктона отмечается в озерах Недрово и Неспиш с озером Ильменек, а минимальное - в озерах Снуды и С.Волос.

Исследование показало, что 9 озер Браславского района, обладая общим сходством фауны прибрежного зоопланктона, имеют особенности в формировании структурных характеристик основных групп водных беспозвоночных, их численности и биомассы (Зарубов,2004).

Изучены никем ранее не исследованные зоопланктон и факторы среды зимой в глубоких стратифицированных озерах Сиверском, Бородаевском, Выдогощ. Зоопланктон насчитывает 18-22 вида коловраток, веслоногих и ветвистоусых, среди них 15-18 - специфические зимние, криофильные и эвритермные формы. В озерах Сиверское, Бородаевское (глубина 20-24 м.), где дифицит кислорода наблюдается только в природном слое, зоопланктон населяет большую часть толщи воды. В озере Выдогощ (глубина 16 м.) замор распространяется до средних слоев, весь зоопланктон распределен выше оксиклина.

Глубокие, стратифицированные летом озера характеризуются значительно более богатым по видовому составу зоопланктоном, чем мелководные, благодаря большему разнообразию экологических ниш. В состав зимнего зоопланктона входят коловратки, диаптомусы, циклопы, ветвистоусые, активно растущие, развивающиеся, размножающиеся, образующие плотные популяции в подледный период.

На Рыбинском водохранилище в затопленном русле р. Мологи в подледные периоды в течение 7 лет (1978-1983 и 1985 гг.) исследовался зоопланктон и некоторые параметры среды: температура, содержание кислорода, метана, распределение взвешенного вещества, количества бактерий и фитопланктона, а также бактериальные процессы образования и окисления метана. Было показано, что в период ледостава от декабря к марту наблюдается прогрев толщи воды от донных отложений, образуется обратная температурная стратификация. Количество кислорода в течение зимы снижается, и в природных слоях к концу ледостава образуется его дефицит. Одной из причин падения содержания кислорода у дна является процесс окисления метана. При этом у дна образуется заморная зона, а зоопланктонное сообщество перемещается вверх и скапливается выше оксиклина, где количество бактерий максимально.

На озерах Бородаевское, Сиверское и Выдогощ в конце февраля - начале марта 1993года наблюдалась развитая в различной степени бескислородная зона, насыщенная метаном. Выше ее, в микроаэробной зоне, отмечена концентрация бактерий, которые служат пищей зоопланктерам (Ривьер, 2005).

Изучениа динамика численности массовых видов коловраток в биологических очистных прудах санатория Нарочь при постоянном избытке пищи.

Изучение коловраток биологических очистных прудов показало, что в условиях постоянного протока, который создается действующим сливом, показатели удельной скорости продуцирования и рождаемости достигают максимально возможных величин, главным образом за счет элиминации значительной части популяции через постоянный слив воды. Это поддерживает популяцию в состоянии активного размножения. Значения этих показателей будут зависеть от скорости протока воды, через который элиминируются животные (Крючкова,1989).

Были изучены особенности распределения зоопланктона в Патагонии в осенний период и выявить его изменения.

В изучаемом районе Патагонии в течение осени в распределении зоопланктона выявлены изменения, связанные с метеорологическими условиями, повлиявшие на изменения гидрологической обстановки. Виды находились в рассеянном состоянии в теплых глубинных водах, куда они опустились в связи с сезонной миграцией (Васильев, 2007).

Рижский залив относится к сельдевым водоемам. Сельдь составляет здесь до 90 % уловов. Ихтиомасса формируется при потреблении рыбой зоопланктона и нектобентоса, причем белковый рост и жиронакопление обеспечивается преимущественно за счет зоопланктона.

Основу зоопланктона в Рижском заливе составляли солоновато водные виды. Весной доминировали Copepada - Acartia bifilosa (Giesbrecht), Nordguist, Eurytemora hirundoides, а в конце сезона также Rotatoria (p. Synchaeta). Летом, кроме указанных видов, многочисленны тепловодные Cladocera и Rotaria - Bosmina coregoni maritima, Keratella spp. Осенний зоопланктон представлен преимущественно указанными видами Coppepoda.

Основными факторами, обусловливающими многолетнюю динамику численности массовых видов зоопланктона Рижского залива, являются: весной термический режим вод, воздействующий прямо через физиолого-биохимические процессы и косвенно - через развитие фитопланктона; летом (для всех видов) и осенью (для отдельных видов), кроме температурного фактора - также обеспеченность пищей, показателями которой служили хлорофилл л и биогенные вещества (Костричкина, Лине, Берзиныш, Модре, Мазмач, 1992).

Сообщение заключается в рассмотрении возможности использования для характеристики влияния зоопланктона на первичную продукцию водорослей не абсолютных величин, а показателей удельной продукции, не зависящих от потребления зоопланктоном ни продукции, ни биомассы фитопланктона.

Проведенные исследования показали, что массовые виды планктонных ракообразных могут стимулировать интенсивность фотосинтеза от 6 до 35%. Степень повышения рачками интенсивности продуцирования водорослей зависит от их фотосинтетической активности (Щербак, Жданова,1988).

Цветность воды на видовое разнообразие зоопланктона практически не влияет, в то время как численность и биомасса сообщества постоянно возрастают. При росте pH и общей минерализации воды видовое разнообразие увеличивается в 2 раза, а численность сообщества возрастает в 4-5 раз. Корреляции между числом видов и этими показателями были положительны и достоверны.

По данным С.П.Китаева, закономерное возрастание биопродуктивности озер с ростом минерализации воды отмечалось многими авторами. Увеличение первичной продукции, биомассы фитопланктона, зоопланктона, бентоса и ихтиомассы в зависимости от минерализации воды показано для водоемов разных природных зон. Рост минерализации способствует увеличению видового разнообразия и численности зоопланктона. Наиболее благоприятными для развития зоопланктона являются озера со средней и повышенной минерализацией.

Кислотность воды влияет на распределение ракообразных, которые встречаются в нейтральных или щелочных водах. Максимальное видовое разнообразие зоопланктона отмечено в больших, глубоких и прозрачных водоемах с высокой минерализацией и pH воды (Митрахович,2005).

Как известно, самоочищение водоемов осуществляется в результате биотического круговорота веществ, включающего процессы создания органического вещества, трансформации и разрушения. Зоопланктон является одним из звеньев трансформации вещества и энергии в водоеме. Он представляет собой важный фактор формирования качества воды. Велика роль фильтраторов в улавливании и осаждении взвесей. В санитарно-биологических исследованиях наиболее часто используются гидробионты в качестве индикаторов степени загрязнения водоемов. Перспективным направлением подобных исследований является изучение динамики процессов самоочищения, роли отдельных организмов в этих процессах.

В водах Днепра планктон в самоочищении играет незначительную роль - всего 1% от общей деструкции.

Фильтраторы влияют на процессы самоочищения, потребляя от 56 до 80% кислорода, необходимого всему планктону для дыхания, тем самым стимулируя развитие бактерий, а так же изменяют видовой состав фитопланктона путем выедания. По данным Г. А. Галковской, с увеличением численности коловраток в окислительных прудах полей фильтрации численность мелких водорослей резко снизилось, а численность крупных водорослей возросла. Н. М. Крючкова с соавторами приводит данные о том, что Cladocera способны усиливать фотосинтетическую активность фитопланктона. По данным Боттерфилда и Порду, число бактерий за счет выедания зоопланктоном может снижаться до 99,5% в поверхностных водах биологических очистных прудов. Описана способность зоопланктона стимулировать развитие бактерий. Ульман выдвинул гипотезу о том, что выедание бактерий фильтраторами создает благоприятные условия для развития бактерий, следовательно, и для процессов самоочищения.

Интенсивно фильтруя воду, планктеры способствуют очищению водоемов от взвесей, осветлению воды. В июле - августе в озере Красном верхней двухметровый слой профильтровывается за 1-1,5 суток. В процессе фильтрации планктон изымает 10 % взвешенного ОВ, что составляет около 1 тыс. т за вегетационный период. Дафнии за сутки способны профильтрировать очистной пруд (Романова, 1985).

Водоемы, расположенные в черте города, являются важными элементами городской среды и имеют различное назначение: санитарно-оздоровительное, рекреационное, эстетическое. Несмотря на способность водных экосистем к самоочищению, значительная антропогенная нагрузка создает предпосылки для их деградации.

Наиболее чувствительным звеном, реагирующим на протекающие в водоеме процессы, является зоопланктонное сообщество. Поэтому его таксономический состав так часто используют для определения качества воды, а показатели структуры сообщества - при определении восстановительных процессов самоочищения.

В условиях города наибольшую потенциальную угрозу для водоемов несут синтетические органические вещества, ионы тяжелых металлов, нефть и ее углеводороды. Эти токсиканты вызывают необратимые изменения в экосистемах, уменьшая видовое разнообразие и являясь причиной гибели многих организмов, особенно на ранних стадиях их развития.

Многолетние комплексные исследования функционирования городских водоемов проводятся в нашей республике различными ведомствами: гидрометеослужбой, предприятием инженерной гидроэкологии "Экоспектр", НИЛ гидроэкологии и кафедрой общей экологии БГУ. Полученные данные свидетельствуют о значительном изменении видового состава и уровня развития зоопланктона под влиянием комплексного воздействия загрязнителей.

Классическим примером загрязнения может служить р. Свислочь, протекающая в пределах Минска.

Основной объем коммунально-бытовых и производственных сточных вод города поступает на Минскую станцию аэрации (МСА) и после очистки сбрасывается в р. Свислочь. Но ряд предприятий и объединений (ПО "Минскстройматериалы", ТЭЦ-2, ТЭЦ-3, ТЭЦ-4, котельные и др.) сбрасывают свои стоки в реку напрямую, что не может не сказываться на качестве поверхностных вод. В связи с этим благоприятная по своим природным качествам вода р. Свислочь в черте города и ниже по течению сильно загрязнена. Индекс загрязненности воды выше Комсомольского озера характеризует ее как умеренно загрязненную (ИЗВ = 2,2), в створе ниже МСА - как грязную (ИЗВ = 10) (Камлюк, Семенюк, Еремова, 2002).

Были проведены исследования изменений в структуре зоопланктонного сообщества придонного слоя воды литоральной зоны слабоэфтрофного озера вследствие нагонных процессов.

Полученные данные свидетельствуют о том, что нагон воды в литоральную зону является мощным фактором, изменяющим структуру зоопланктонного сообщества. Эти изменения могут быть вызваны, с одной стороны, переносом видов из пелагиали в литораль, с другой - увеличением смертности рачков от механических повреждений, высокой концентрации взвеси неорганических веществ и пресса рыб (Палаш, 2004).

Величина выедания бактерий в Киевском водохранилище по сравнению с периодом его становления (1965 - 1968) практически не изменилась, что, при снижении за истекшие годы биомассы зоопланктона свидетельствует о возрастании роли бактерий в его питании.

В течение вегетационного периода на долю простейших и рачково - коловратного зоопланктона приходилось в среднем по 50 % общего потребления бактерий при наличии существенных различий участия этих 2 групп организмов - потребителей в утилизации бактериопланктона на отдельных участках водохранилища ( Головко, Жданова, 1987).

Многолетние (1958 - 1983) исследования зоопланктона Днепра в зоне нынешнего Киевского водохранилища, а также питающих его рек позволили установить, что в последние годы происходят изменения в составе зоопланктона. В значительной степени это связано с проводимыми на водосборах мелиоративными работами, которые привели к резкому уменьшению заболоченности бассейнов, осушению пойм, перестойке гидрологического режима рек, уменьшению цветности вод и т.д.

Крупно масштабные мелиоративные работы в бассейнах рек, питающих Киевское водохранилище, привели к значительному изменению их гидробиологического режима, в частности к изменению видового и количественного состава зоопланктона. Наибольшие изменения произошли на малых реках: на канализированной Брагинке показатели развития зоопланктона уменьшились в 5 раз, на превращенном в озеро подобные водоемы - возросли в 3 раза. На средних реках с сильноокультуренной поймой (Уж) эти показатели уменьшились. Там же, где пойма сохранилась в более иле естественном состоянии (Тетерев), зоопланктон стал качественно богаче. Крупные реки, где формируются (Днепр, Припять) автохтонный планктон, в определенной степени сохранили основное ядро планктонного населения, хотя качественные и количественные показатели развития планктона уменьшились (Полищук, 1987).

Изучение прибрежного зоопланктона р. Цна проводилось в осенний период 2003 г. в Ганцевичском районе Брестской области. Была рассмотрена пространственно-временная структура прибрежного зоопланктона р. Цна в осенний период и оценена его биомасса.

В результате исследований было показано, что видовое богатство прибрежного зоопланктона в осенний период в р. Цна довольно низкое. Выше г. Ганцевичи таксономическая структура зоопланктона более разнообразная и численность планктонных организмов несколько выше, чем на участке реки ниже города. Сравнивая полученные данные с аналогичными для р. Сож можно отметить, что в средних и крупных водотоках колебания численности и биомассы зоопланктона в осенний период менее значительны, чем в малых реках ( Зарубов, Курлович, 2005).

Сравнительное изучение структурных характеристик и изменений в видовом составе Cladocera пелагиали и литорали озер, различающихся типом и стадией сукцессионного развития.

На основании сравнительного анализа литоральной и пелагической зон озер различного типа установлено, что различия между озерами в индексах видового разнообразия более четко выражены для литоральных зон. В то же время сравнения структуры литоральных сообществ, которая была выражена через корреляционные матрицы численностей планктонных видов и планктобентических видов, показало, что разделение изученных озер по их сукцессионному типу более корректно на основании планктонных видов. В градиенте глубины в литоральной зоне наблюдается тенденция к снижению видового разнообразия кладоцер (Семенченко, Бусева, Палаш, 2001).

Река Сож является одним из крупнейших притоков Днепра в Беларуси. Уровень загрязнения воды в р. Сож в районе г. Гомеля, выраженный индексом, рассчитанным по 6 показателям (концентрация растворенного кислорода, БПК5, азот аммонийный, азот нитритный, нефтепродукты и цинк), составил в 2000 г. 1,6-1,5 против 1,1-1,3 в 1995 г., т. е. существует тенденция роста загрязненности речных вод

Зоопланктон реки исследовался многими учеными на протяжении почти 50-летнего периода, в результате чего в самой реке и ее пойменных водоемах было идентифицировано 169 видов и варьететов, относящихся к 28 семействам и 65 родам, из них 98 - коловратки, 46 - ветвистоусые и 25 -веслоногие ракообразные. Однако эти исследования носили преимущественно фаунистический характер и не затрагивали вопросов перестройки зоопланктонных сообществ в межсезонные периоды.

Согласно проведенным исследованиям, в осенний период 2002 г. численность зоопланктона в прибрежной части реки колебалась в пределах 13-32 экз./л. Аномально высокая для октября (06.10.2002 г.) плотность организмов на станции выше г. Гомеля определялась значительным преобладанием науплиальных стадий веслоногих ракообразных и доминированием некоторых видов коловраток (Polyarthra vulgaris, Ascomorptia ecaudis, Keratella cochlearis и Conochilus unicornis). На этой станции в прибрежной зоне течение реки замедленное, в дневное время вода на мелководье хорошо прогревается, вследствие чего здесь довольно широко представлена высшая водная растительность, которая способствует формированию планктонных сообществ, включающих большое число таксонов и обладающих высокой численностью. Ниже г. Гомеля в прибрежье ветвистоусые рачки выпадают из планктона, в то время как выше города они составляют 0,1-6,2 % общей численности зоопланктона.

Биомасса зоопланктона в прибрежной зоне р. Сож в осенний период колебалась от 0,0042 до 2,7513 мг/л. Ее основу, как правило, составляли веслоногие рачки на науплиальной стадии развития. Обладая довольно большой массой тела в сравнении с коловратками, они даже при небольшой численности особей способны образовывать значительную часть общей биомассы зоопланктона в водоеме (Зарубов, Бахрамов, 2004).

ГЛАВА 2

МЕСТО, МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Физико-географическая характеристика районов исследования

Географическое положение и население. Территория Гомельской области занимает юго-восточную часть Беларуси. Площадь 40,4 тыс. км2 или 19,4% территории страны. Протяженность с запада на восток составляет 294 километра и с севера на юг - 240 километров. На севере граничит с Могилевской, на северо-западе - с Минской, на западе - с Брестской областями Беларуси; на востоке - с Брянской областью России; на юге и юго-востоке - с Житомирской, Ровенской, Киевской и Черниговской областями Украины.

Положение области на путях из России и Украины в страны Балтии, в бассейнах судоходных рек Днепра, Березины, Припяти и Сожа, близость к индустриальным районам России и Украины, наличие различных природных богатств содействуют развитию многих отраслей народного хозяйства.

Рельеф. Современный рельеф области сформировался в голоцене, в это время продолжалось формирование речных долин, в озерах и долинах накапливались песчано-глинистые и карбонатные отложения. Территория области занята долинами рек Днепра, Сожа, Припяти, Березины и их притоками. Водно-ледниковые равнины и зандровые поля занимают северную части области, часть Лельчицкого, Мозырского, Добрушского и других районов. Между Припятью и Днепром - озерно-аллювиальная равнина. И только на правом берегу Припяти на юг, запад и юго-восток размещается конечно-моренная Мозырская гряда.

Территорию области занимают три физико-географических районов Белорусского Полесья и Приднепровская низменность. Западную часть занимает Припятское Полесье, представляющее собой сильно заболоченную низменность, на севере которой находится самое большое озеро Гомельщины - Червонное. На востоке и юго-востоке - Гомельское и Мозырское Полесье. На северо-востоке по долине Днепра распространена Приднепровская низменность.

Климат. Географическое положение Гомельской области определяет климатические условия. Климат области в целом может быть охарактеризован как умеренно континентальный, с теплым летом и умеренно холодной зимой. Суммарная солнечная радиация на территории области самая высокая в республике и составляет на севере области 3850 МДж/м2, на юге - более 4100 МДж/м2. Среднегодовая температура воздуха постепенно повышается с севера на юг от +6,1 0С до +6,6 0С. Наиболее холодным месяцем в году является январь, средняя температура которого составляет - 6,3 0С … - 8,2 0С. Самый теплый месяц - июль, средняя температура воздуха от +18,5 0С до +19,7 0С. Вегетационный период составляет 188-189 суток. Годовое количество осадков на Гомельщине 510-670 мм. Около 70% их выпадает в теплую половину года (апрель-октябрь).

Внутренние воды. Реки Гомельской области относятся к бассейнам Днепра (52 %) и Припяти (48 %). По гидрологическому районированию большая часть рек находится в пределах Припятского гидрологического района, а северная - Центрально-Березинского. Днепр пересекает область с севера на юг на протяжении 400 км. Наибольшие его притоки: Березина и Припять (правые), Сож (левый) - судоходные.

Главной рекой Гомельской области является Днепр, берущий свое начало с небольшого болота на Валдайской возвышенности на высоте 236 м над уровнем моря. На территории области Днепр течет, пройдя через территорию Витебской и Могилевской областей, начинаясь в Рогачсвском районе, и выходит за пределы области в Брагинском районе.

Гомельская область небогата озерами. Все они расположены в долинах рек, это старицы, старые русла. Крупнейшим озером ледникового происхождения является озеро Червоное.

Подземные воды. Территория Гомельской области по гидрогеологическому районированию относится к Припятскому артезианскому бассейну. Перспективными для централизованного водоснабжения являются водоносные горизонты кайнозоя и мела. Наиболее распространенными минеральными водами являются хлорндно-натриевые воды, которые разведаны в районе Гомеля (санаторий «Васильевка»). Из других типов минеральных вод большой интерес представляют йодо-бромные рассолы, которые содержат сероводород и по своим качествам являются подобными водам Мацесты. Месторождение таких вод выявлено и районе Ельска. Добываются минеральные воды в Рогачеве, Гомеле, Moзыре. Большие ресурсы на Полесье и пресных подземных под.

Земельные ресурсы. Земельные ресурсы Гомельской области составляют более 4,0 млн га, в т. ч. 1,57 млн га (35 %) сельскохозяйственные угодья, из них: 19,9 % - пашня; луга и пастбища около 13,3 %.

Почвы сельхозугодий преобладающе дерново-подзолистые (31,6 %) и дерново-подзолистые заболоченные (28,7), удельный вес торфяно-болотных почв - 19,2% от общей площади сельскохозяйственных угодий.

Растительность. Согласно геоботаническому районированию северо-восточная часть области относится к Березинско-Предполесской геоботанической области подзоны грабово-дубово-темнохвойных лесов (Чечерско-Приднепровский геоботанический район), а основная (большая) часть территории области - к Полесско-Приднепровской геоботанической области подзоны широколиственно-хвойных лесов (Центрально-Полесский, Припятско-Мозырский, Южно-Полесский, Гомельско-Приднепровский геоботанические районы). Под лесом находится около 11 % территории области.

Под лугами в Гомельской области занято 697 тыс. га. На суходольные луга приходится 11,4 %, низинные - 60, пойменные - 28,6 %. Луга незначительные по площади, занимают поймы Днепра, Припяти, Сожа, Березины.. Сельхозугодья занимают 35 % территории области, в т. ч. пашня - 19,9 %, луга и пастбища около 13,3 %.

Животный мир. По зоогеографическому районированию северная часть Гомельской области входит в Центральный, а остальная -в Полесский зоогеографический районы. Основными представителями животного мира являются олень благородный, заяц, дикий кабан, барсук, волк, ласка, лисица, козуля, крот, полевка, рысь, собака енотоподобная, соня, белый аист, гусь, дятел, серая цапля, утка, медянка, лягушка, ящерица и др. Кое-где встречаются бобры, выдры, норки. В Гомельской области встречается 118 видов млекопитающих, птиц, ползунов, земноводных, рыб, насекомых, ракоподобных из Красной книги Республики Беларусь.

2.2 Описание района исследования

Исследуемая территория находилась на юго-западе от города Гомеля близ деревни Осовцы. Территория представляла собой островной лесной массив с прилегающими к нему пойменными лугами, и рекой Уза и ее поймой.

В составе лесного массива преобладал сосняк орляковый ( возраст около 50 лет), Частично встречаются некоторые другие типы леса ( участки пойменной дубравы, смешанные леса с примесью ольхи черной, березы, дуба черешчатого, липы мелколистной, осины). В зависимости от увлажнения почвы и особенностей рельефа, подлесок выражен в той или иной степени. Травяной ярус выражен и достаточно многообразен. Часть поймы реки Узы, примыкающей к лесу, распахана под сельхоз угодия: сенокосы, посевы кукурузы и т.д.

Основная часть поймы представляет собой для юга Беларуси типичные пойменные луга с богатой травяной и древесно-кустарниковой растительностью.

Река Уза является одним из притоков реки Сож. Начинается в 1,2 км. юго-западнее деревни Березовка Будо-Кошелевского района. Она является типичной равнинной рекой с очень извилистым руслом и песчаными берегами с густо-поросшими кустарниками.

Водные экосистемы представляют собой систему сообщающихся, искусственно созданный человеком песчаный карьер, который вследствие осадконакопления и превратился в значительный по площади пруд. С течением времени пруд зарастает водорослями, появляется околоводная растительность, кое-где встречается подлесок в виде немногочисленных ив, а так же кустарники и кустарнички приспособленные к жизни на песке.

Исходя из цели исследования нами были выбраны на изучаемой территории следующие участки, отличающиеся комплексом экологических условий:

Река Уза:

Станция №1. Берег пологий, дно песчаное, желто-белое, укрыто рдестом блестящим и частухой подорожниковой. Рядом расположена сточная труба, которая несет воды более высокой температуры. Околоводная и наземная растительность очень бедна, так как место забора расположено в близи проселочной дороги, в результате чего растительность была вытоптана и уничтожена. Тем не менее встречаются остаточные растения: подорожник большой, одуванчик лекарственный. Степень покрытости составляет 40%.

Станция №2. Берег крутой, дно песчаное, желтоватое. Водная растительность представлена рдестом блестящим, ряской трехдольной. Береговая растительность - тысячелистник обыкновенный, подорожник большой, ромашка пахучая. Степень покрытости 60%

Станция №3. Берег пологий, характеризуется отсутствием литорали. Дно черное, с явным преобладанием фракции торфа. Водная растительность представлена ряской трехдольной и стрелолистом обыкновенным. Степень покрытости околоводной травяной растительности составляет 100%. Здесь преобладают следующие виды: мята перечная, вероника длиннолистная, птарника хрящеватая.

Станция № 4. Берег обрывистый, дно песчаное. Водная и береговая растительность бедна. Встречаются пырей ползучий, полынь обыкновенная. Единично отмечаются ивы. Общее травянистое покрытие 30%.

Станция № 5. Берег крутой, дно черное, с преобладанием торфа. Водная растительность представлена стрелолистом обыкновенным, также встречаются роголистник погруженный и частухой подорожниковой. Среди береговой растительности доминируют - одуванчик лекарственный, подорожник большой. Единично встречаются ивы. Общая степень покрытия 70%.

Песчаный карьер:

Станция №6. Место забора недалеко от пляжа (приблизительно в 7-10 метрах). Берег обрывистый, дно песчаное, желтоватое, местами заиленное. Водная растительность представлена рдестом блестящим и наядой малой. Околоводная растительность отсутствует, за исключением редко встречающихся отдельных деревьев ив. Антропогенное воздействие: отдых человека, загрязнение территории бытовыми отходами и мусором, иногда ловля рыбы. Недалеко находится проезжая часть: загрязнение выхлопами, пылью, СО и так далее.

Станция №7. Место забора пляж. Берег крутой, песчаный. Дно песчаное, преобладает илистая фракция. Наземная и околоводная растительность очень бедна. Водная флора встречается редко и представлена наядой малой.

Станция №8. Место забора на противоположной стороне пляжа. Берег пологий, грунт дна - супесчаный. Общее проективное покрытие травяного покрова - 50%. Доминируют пырей ползучий, ромашка пахучая, марь белая. Из подводной растительности отмечены роголистник погруженный и рдест гребенчатый (единично).

Станция №9. Берег крутой, дно песчаное. Береговая растительность - злаково-разнотравная, единично встречаются ивы. В травяном покрове доминируют лапчатка гусиная, подорожник большой, мятлик однолетний. На дне местами встречаются роголистник погруженный и рдест гребенчатый.

Станция №10. Берег пологий, дно песчаное, местами заиленное. Древесной и кустарниковой растительности нет. Преобладают злаковые растения. Можно встретить ромашку пахучею, подорожник большой. Дно местами заросло рдестом блестящим и роголистником погруженным.

2.3 Методы исследования

Оборудование: планктонная сетка, планктонная трубка Утермеля - Вундера, стеклянные банки вместимостью 0,5 л, мерные цилиндры, пипетки, микроскопы, покровные стекла, предметные стекла, счетная камера Учинского или Горяева.

Реактивы: 50 мл 96 %-ного спирта или 40 мл 40 % формалина.

Методы сбора планктона

Коническая планктонная сетка. Это конусовидный мешок из мельничного газа или капрона, нейлона. Сверху он прикрепляется к металлическому кольцу диаметром 25 см. Снизу в отверстие конуса вставляется стеклянный или металлический стаканчик без дна диаметром 4 см, заканчивающийся резиновой трубкой с зажимом.

С помощью планктонной сетки можно профильтровать большое количество воды и поймать те организмы, которые крупнее ячеи мельничного газа. При отлове сетка погружается с кормы лодки под воду так, чтобы она не опускалась на дно и не всплывала на поверхность, для чего движение лодки должно быть небыстрым и равномерным.

Через определенное время сетка в вертикальном положении выбирается из воды, содержимое ее отфильтровывается и, после ослабления зажима на резиновой трубке, разливается в зависимости от целей сбора в литровые банки (для обработки проб в живом состоянии, немедленно после сбора), либо в банки с 2 %-ным раствором формалина или 70 %-ным спиртом (для разбора проб в фиксированном состоянии).