Гидробиологический мониторинг Красноярского водохранилища, 2009 г.

Экспедиционный отряд отдела вычислительной физики ИВМ СО РАН выполнял полевые работы в средней части Красноярского водохранилища по экспедиционному гранту СО РАН (Постановление Президиума СО РАН от 29.04.2009 г. № 133, Приложение 2).

Продолжительность работ: с 05.06.09 г. по 05.08.09 г.

Штатные сотрудники экспедиционного отряда: Апонасенко А. Д., Щур Л. А., Макарская Г. В.

В период экспедиционных работ выполнен сбор первичных данных по исследованию бактерио- и фитопланктона на Новоселовском, Приморском, Щетинкинском плесах и Приплотинном участке. В средней части водохранилища исследованы заливы Кома, Змеевка, Глядень, Сисим, Даурский, Шахабаиха, Дербина, Вознесенка.

Пополнена сводная база данных бактерио- и фитопланктонных звеньев трофического цепи водоема. Определение характеристик, которых позволит дополнить динамику изменении физиологического состояния и функционирования в течение вегетационного периода 2009 г. Всего для анализа отобрано по 35 проб.

Выполнен сбор первичных данных по исследованию оптических и флуоресцентных параметров вод водоема. Во всех пробах воды измерялась концентрация хлорофилла фитопланктона, содержание растворенного органического вещества по его флуоресценции, содержание взвешенного вещества по рассеянию света. Проведена регистрация флуоресцентных характеристик в различных фильтратах.

Выполнен сбор первичных данных по исследованию морфометрических характеристик и состояния системы гемоиммуногенеза наиболее распространенных видов ихтиофауны (окунь, лещ, плотва) в средней части водохранилища. Обследовано 247 особей, каждая из которых охарактеризована по 8 параметрам, включающим численность лейкоцитов и эритроцитов, содержание гемоглобина, функциональную активность антигенактивированных фагоцитирующих клеток крови по данным хемилюминесцентного анализа, возраст, половая принадлежность, вес, размеры тела. Исследования проведены в посленерестовый период при температурных условиях водной среды, соответствующих средне летним (20-22°С), и среднем уровне водонаполненности водохранилища.

Отчет

По данным, полученным в исследованиях нескольких лет, в Красноярском водохранилище не обнаружено четко выраженной связи между биомассой бактерио- и фитопланктона ($\textit{B}$${}_{b}$ и $\textit{B}$${}_{f}$). Соотношение между биомассами бактериопланктона ($\textit{B}$${}_{b}$) и фитопланктона ($\textit{B}$${}_{f}$) в водохранилище варьирует в диапазоне около двух порядков, причем изменения отношения $\textit{B}$${}_{b}$/$\textit{B}$${}_{f}$ обусловлены фактически только изменениями величин биомассы фитопланктона. Степень развития микробиальных организмов определяется, с одной стороны, трофическими ресурсами, которые поставляет фитопланктон, с другой — выеданием метазойным планктоном, то есть регулируется в рамках трофической сети «снизу» и «сверху». Бактериопланктон активно выедается многими простейшими и тонкими фильтраторами зоопланктона (влияние «сверху»). В то же время его обилие часто лимитируется растворенным органическим веществом и, таким образом, тесно зависит от углеродного метаболизма фитопланктона (влияние «снизу»), поэтому увеличение или снижение продукции фитопланктона приводит к аналогичному отклику бактерий.

Гетеротрофные планктонные бактерии не только главные потребители растворенного органического вещества (РОВ) в водных экосистемах, но они также преобразуют значительную долю низкокачественного РОВ в высококачественный корпускулярный органический углерод, доступный для более высоких трофических уровней. Следовательно, они занимают стержневое положение в водной трофической структуре и осуществляют передачу веществ к микробным круговоротам пищевой петли в пелагических экосистемах.

В водохранилище отмечено, что при увеличении биомассы водорослей не отмечается роста первичной продукции, в связи с чем удельная первичная продукция падает с увеличением биомассы фитопланктона практически по обратной зависимости: $\textit{P}$${}_{f}$/$\textit{B}$${}_{f}$=$\textit{B}$${}_{f}$${}^{-0.98}$ (r=0.82). При возрастании биомассы водорослей наблюдается также снижение удельной деструкции органического вещества ($\textit{R}$/$\textit{B}$${}_{f}$) по степенной зависимости $\textit{R}$/$\textit{B}$${}_{f}$ =$\textit{ B}$${}_{f}$${}^{-0.92}$ (r=0.85). При увеличении отношения $\textit{B}$${}_{b}$/$\textit{B}$${}_{f}$, т.е. увеличении бактериальной биомассы на единицу биомассы фитопланктона удельная первичная продукция возрастает. Связь между отношением $\textit{B}$${}_{b}$/$\textit{B}$${}_{f}$ и $\textit{P}$${}_{f}$/$\textit{B}$${}_{f}$ хорошо аппроксимируется линейной зависимостью $\textit{P}$${}_{f}$/$\textit{B}$${}_{f}$=2.84($\textit{B}$${}_{b}$/$\textit{B}$${}_{f}$) с коэффициентом корреляции r=0.81.

В горизонтальном распределении численности и биомассы фитопланктона вдоль водохранилища в июне 2009 г. наблюдается увеличение биомассы на Приплотинном участке от Новоселовского плеса к плотине от 0.78 до 3.24 мг/л (рис.). В распределении численности большее значение имеет еще и размер клеток, который в нашем случае увеличивается от Новоселовского плеса к плотине.

Рис 1. Горизонтальное распределение численности (N, млн. кл/л) и биомассы (мг/л) фитопланктона вдоль Красноярского водохранилища в июне 2009 г. Стрелка указывает направление течения.

Степень сложности фитопланктонного сообщества, или разнообразие их структуры, рассчитываемая через индекс Шеннона ($\textit{H}$${}_{b}$) по биомассе, является отражением темпов скорости роста отдельных видов от доступности питательных веществ. Значительные колебания $\textit{H}$${}_{b}$ (0.61 до 3.08) указывают на переход фитопланктона от полидоминантной структуры к монодоминантной. На Новоселовском и Приморском плесах $\textit{H}$${}_{b}$ составляла 2.28-3.08 за счет равномерного вклада в биомассу различных таксонов. На Щетинкинском плесе и Приплотинном участке значения $\textit{H}$${}_{b}$ значительно снизились до 0.61-1.21 за счет вклада холодолюбивого, b-мезосапробного таксона $\textit{A. islandica}$ (80 — на Щетинкинском плесе и 88 % — в Приплотинном участке).