Структурно-таксономическое разнообразие и экологические особенности фитопланктона дельты реки Великой (Псковская область)

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Вестник Томского государственного университета. Биология. 2018; : 118-134

Структурно-таксономическое разнообразие и экологические особенности фитопланктона дельты реки Великой (Псковская область)

Дрозденко Т. В., Михалап С. Г.

https://doi.org/10.17223/19988591/41/7

Аннотация

Рассмотрена возможность определения экологического состояния водоема по показателям фитопланктона. Показан таксономический состав фитопланктона дельты р. Великой в летний период 2016 г. Установлено, что основу альгофлоры составляют диатомовые и зеленые водоросли. Представлено биоразнообразие фитопланктона на альфа- и бета-уровнях. Дана эколого-географическая характеристика микроводорослей, согласно которой для альгофлоры дельты р. Великой характерно абсолютное преобладание космополитных пресноводных форм, предпочитающих нейтральные и слабощелочные воды. Проведен сaпробиологический анализ качества воды, согласно которому установлена средняя степень загрязнения вод в дельте р. Великой. Показано сравнение полученных результатов с исследованиями прошлых лет.

Список литературы

1. География и мониторинг биоразнообразия / Н.В. Лебедева, Д.А. Криволуцкий, Ю.Г. Пузаченко, К.Н. Дьяконов, Г.М. Алещенко, А.В. Смуров, В.Н. Максимов, В.С. Тикунов, Г.Н. Огуреева, Т.В. Котова ; под ред. Н.С. Касимова, Э.П. Романовой, А.А. Тишкова. М. : Изд-во Научного и учебно-методического центра, 2002. 432 с.

2. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи популяции и сообщества. М. : Мир, 1989. Т. 1. 667 с.; Т. 2. 477 с.

3. Одум Ю. Экология : в 2 т. М. : Мир, 1986. Т. 1. 328 с.

4. Kevin J. Gaston. Global patterns in biodiversity // Nature. 2000. Vol. 405. PP. 220-227. doi: 10.1038/35012228

5. Kensa V. Mary. Biodiversity and Energy // Jr. of Industrial Pollution Control. 2012. Vol. 28 (1). РР. 95-98. URL: http://www.icontrolpollution.com/articles/ jessed: 20.04.2017).

6. Koshurnikova N., Verkhovets S., Antamoshkina O., Trofimova N., Zlenko L., Zhuikov A. Assessment of Central Siberia Forest Ecosystems Sustainability to Forest Fires: Academic Research Outcomes // Procedia - Social and Behavioral Sciences. 2015. № 214. РР. 1008- 1018. doi: 10.1016/j.sbspro.2015.11.694

7. Junguo Liu, Giri Kattel, Hans Peter H. Arp, Hong Yang. Towards threshold-based management of freshwater ecosystems in the context of climate change // Ecological Modelling. 2015. № 318. РР. 265-274. doi: 10.1016/j.ecolmodel.2014.09.010

8. Шитиков В.К., Зинченко Т.Д., Розенберг Г.С. Макроэкология речных сообществ: концепции, методы, модели. Тольятти : Кассандра, 2011. 255 с.

9. Дрозденко Т.В., Курка А.А. Оценка экологического состояния водоема по показателям фитопланктона (на примере озера Кучше, Псковская область) // Самарский научный вестник. 2017. Т. 6, № 1 (18). С. 22-26.

10. Экологический мониторинг дельты реки Великой / под ред. О.А. Лебедевой. Псков : ПГПИ, 2003. Ч. I. 156 с.

11. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов / под ред. Ф.Д. Мордухай-Болтовского. М. : Наука, 1975. 240 с.

12. Масюк Н.П., Радченко М.И. Методы сбора и изучения водорослей // Водоросли: справочник / отв. ред. С.П. Вассер. Киев : Наукова думка, 1989. С. 170-188.

13. Садчиков А.П. Методы изучения пресноводного фитопланктона: методическое руководство. М. : Университет и школа, 2003. 157 с.

14. Голлербах М.М., Косинская Е.К., Полянский В.И. Синезеленые водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР. М. : Наука, 1953. Вып. 2. 650 с.

15. Дедусенко-Щеголева Н.Т., Матвиенко А.М., Шкорбатов Л.А. Зеленые водоросли. Класс Вольвоксовые. Chlorophyta: Volvocineae // Определитель пресноводных водорослей СССР. М. ; Л. : Наука, 1959. Вып. 8. 223 с.

16. Дедусенко-Щеголева Н.Т., Голлербах М.М. Желтозеленые водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР. М. ; Л. : Наука, 1962. Вып. 5. 272 с.

17. Забелина М.М., Киселев И.А., Прошкина-Лавренко А.И., Шешукова В.С. и др. Диатомовые водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР. М. : Наука, 1951. Вып. 4. 620 с.

18. Матвиенко А.М. Золотистые водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР. М. : Сов. наука, 1954. Вып. 3. 188 с.

19. Царенко П.М. Краткий определитель хлорококковых водорослей Украинской ССР / АН УССР. Ин-т ботаники им. Н.Г. Холодного ; отв. ред. Г.М. Паламарь-Мордвинцева. Киев : Наукова думка, 1990. 208 с.

20. Komarek J., Anagnostidis K. Cyanoprokaryota. Teil 1: Chroococcales // Stisswasserflora von Mitteleuropa. Jena ; Stuttgart ; Ltibeck ; Ulm, 1998. Bd. 19/1. 548 p.

21. Komarek J., Anagnostidis K. Cyanoprokaryota. Teil 2: Oscillatoriales // Stisswasserflora von Mitteleuropa. Mtinchen, 2005. Bd. 19/2. 759 p.

22. Krammer K., Lange-Bertalot H. Bacillariophyceae. Teil 1. Naviculaceae // Die Stisswasserflora von Mitteleuropa. Stuttgart ; New York : Gustav Fischer Verlag, 1986. Bd. 2/1. 876 p.

23. Krammer K., Lange-Bertalot H. Bacillariophyceae. Teil 3. Centrales, Fragilariaceae, Eunotiaceae // Die Stisswasserflora von Mitteleuropa. Stuttgart ; Jena : Gustav Fischer Verlag, 1991. Bd 2/3. 576 p.

24. Шмидт В.М. Статистические методы в сравнительной флористике. Л. : Изд-во Ленингр. гос. ун-та, 1980. 176 с.

25. Халафян А.А. STATISTICA 6. Статистический анализ данных : учебник. 3-е изд. М. : Бином, 2007. 512 с.

26. Баринова С.С., Медведева А.Л., Анисимова О.В. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. Тель-Авив : PiliesStudio, 2006. 498 с.

27. Судницына Д.Н. Альгофлора водоемов Псковской области. Псков : ЛОГОС Плюс, 2012. 224 с.

28. Preston F.W. The commonness and rarity of species // Ecology. 1948. Vol. 29, № 3. РР. 254-283.

29. Колченко М.В., Дрозденко Т.В., Михалап С.Г. Особенности фитоперифитона тростника дельты реки Великой // Вода: химия и экология. 2016. № 5. С. 19-26.

30. Ястремский В.В. Структура и продуктивность фитопланктона Псковско-Чудского озера. СПб. : ГосНИОРХ, 2016. 296 с.

31. Трифонова И.С. Экология и сукцессия озерного фитопланктона. Л. : Наука, 1990. 184 с.

Tomsk State University Journal of Biology. 2018; : 118-134

Structural and taxonomic diversity and ecological features of phytoplankton in the Velikaya River delta (Pskov Oblast)

Drozdenko T. V., Mikhalap S. G.

https://doi.org/10.17223/19988591/41/7

Abstract

The basis of the existence of aquatic ecosystems is microalgae communities, which produce most part of biological products, play an important role in the sustainability of ecosystems and provide many types of different ecosystem services. The short life cycle and rapid metabolism of microalgae make them ideal targets for monitoring research. The structure and dynamics of producers determines the formation of the entire trophodynamic structure of the aquatic ecosystem and provides the necessary indicators for assessing the aquacultural potential of any water body. The aim of this research was to study the structural and taxonomic diversity of phytoplankton of the Velikaya River delta. The Velikaya River delta (57°86'96''N, 28°11'54"E) presents a unique natural complex where connection and transformation of the river water masses and the water-receiving basin of Lake Peipus take place. We collected samples for phytoplankton study and basic physical and chemical measurements in summer 2016 at five sampling stations representing various ecological areas of the Velikaya River delta (See Fig. 1). The hydrobiological material (five samples) was collected by 0.5 liter plastic samplers from a depth of 0.3-0.5 m. Phytoplankton samples were fixed with a 40% formalin solution until a weak odor and were concentrated by the sediment method. We identified the species of all organisms, as far as possible, using a "Carl Zeiss Axio Lab. A1" microscope with the help of Russian and foreign determinants. The laboratory treatment was performed with a 0.05 cm³ Najotta camera using conventional methods. The biodiversity was studied at alpha and beta levels. To study the parameters of alpha-diversity of communities, we calculated the Shannon's diversity index, the Simpson's dominance index, the Margalef's index and the Pielou's evenness index. Analysis of algae taxonomic composition similarity at different sampling sites (beta-diversity) was conducted using the S0rensen-Chekanovsky Index. For complex presentation of species richness parameters and algae community evenness, we constructed dominance-diversity curves. To compare the microalgae communities of the Velikaya river delta according to species structure, we used cluster analysis. We used the Ward's method as a method of linkage. To identify ecological groups and specify ecological and geographical characteristics of algae, we used determinants and data from a number of monographs. The index of saprobity was calculated according to Pantle-Buck in the modification of Sladechek. We identified one hundred sixty five species taxa of microalgae belonging to 8 phylums: Bacillariophyta (37%), Chlorophyta (33.9%), Cyanophyta/Cyanoprokaryota (9.7%), Chrysophyta (6.1%), Euglenophyta (6.1%), Cryptophyta (3%), Dinophyta (3%), Xanthophyta (1.2%) (See Tables 1 and 2). The Shannon index values indicate the average complexity of microalgae community structure. The Margalef index values describe the Velikaya River delta as an ecosystem of high species richness (See Table 3). Compared to the previous studies, a significant increase in the level of information diversity is observed, indicating an increase in the number of possible substance and energy flows in the ecosystem. The forms of dominance-diversity curves indicate that the structure of microalgae communities corresponds to the concept of Hutchinson's multidimensional niche space (See Fig. 3). Identification of differences in the structure of species communities also points out the existence of ecological differentiation in microalgae complexes of the delta, which is due to the habitat heterogeneity. Ecological and geographical analysis proves that the absolute dominance of cosmopolitan freshwater forms is typical of the algoflora of the Velikaya River delta. In relation to the pH-reaction, the inhabitants of neutral and slightly alkaline water dominate (See Fig. 4). The Pantle-Buck saprobity index is used for water quality assessment, which shows beta-mesosaprobic water quality in the ecosystem. Thus, the water of the Velikaya River delta could be referred to the category of moderately polluted water (class III of water quality) (See Fig. 5; Table 4). The paper contains 5 Figures, 4 Tables and 31 References.

References

1. Geografiya i monitoring bioraznoobraziya / N.V. Lebedeva, D.A. Krivolutskii, Yu.G. Puzachenko, K.N. D'yakonov, G.M. Aleshchenko, A.V. Smurov, V.N. Maksimov, V.S. Tikunov, G.N. Ogureeva, T.V. Kotova ; pod red. N.S. Kasimova, E.P. Romanovoi, A.A. Tishkova. M. : Izd-vo Nauchnogo i uchebno-metodicheskogo tsentra, 2002. 432 s.

2. Bigon M., Kharper Dzh., Taunsend K. Ekologiya. Osobi populyatsii i soobshchestva. M. : Mir, 1989. T. 1. 667 s.; T. 2. 477 s.

3. Odum Yu. Ekologiya : v 2 t. M. : Mir, 1986. T. 1. 328 s.

4. Kevin J. Gaston. Global patterns in biodiversity // Nature. 2000. Vol. 405. PP. 220-227. doi: 10.1038/35012228

5. Kensa V. Mary. Biodiversity and Energy // Jr. of Industrial Pollution Control. 2012. Vol. 28 (1). RR. 95-98. URL: http://www.icontrolpollution.com/articles/ jessed: 20.04.2017).

8. Shitikov V.K., Zinchenko T.D., Rozenberg G.S. Makroekologiya rechnykh soobshchestv: kontseptsii, metody, modeli. Tol'yatti : Kassandra, 2011. 255 s.

9. Drozdenko T.V., Kurka A.A. Otsenka ekologicheskogo sostoyaniya vodoema po pokazatelyam fitoplanktona (na primere ozera Kuchshe, Pskovskaya oblast') // Samarskii nauchnyi vestnik. 2017. T. 6, № 1 (18). S. 22-26.

10. Ekologicheskii monitoring del'ty reki Velikoi / pod red. O.A. Lebedevoi. Pskov : PGPI, 2003. Ch. I. 156 s.

11. Metodika izucheniya biogeotsenozov vnutrennikh vodoemov / pod red. F.D. Mordukhai-Boltovskogo. M. : Nauka, 1975. 240 s.

12. Masyuk N.P., Radchenko M.I. Metody sbora i izucheniya vodoroslei // Vodorosli: spravochnik / otv. red. S.P. Vasser. Kiev : Naukova dumka, 1989. S. 170-188.

13. Sadchikov A.P. Metody izucheniya presnovodnogo fitoplanktona: metodicheskoe rukovodstvo. M. : Universitet i shkola, 2003. 157 s.

14. Gollerbakh M.M., Kosinskaya E.K., Polyanskii V.I. Sinezelenye vodorosli // Opredelitel' presnovodnykh vodoroslei SSSR. M. : Nauka, 1953. Vyp. 2. 650 s.

15. Dedusenko-Shchegoleva N.T., Matvienko A.M., Shkorbatov L.A. Zelenye vodorosli. Klass Vol'voksovye. Chlorophyta: Volvocineae // Opredelitel' presnovodnykh vodoroslei SSSR. M. ; L. : Nauka, 1959. Vyp. 8. 223 s.

16. Dedusenko-Shchegoleva N.T., Gollerbakh M.M. Zheltozelenye vodorosli // Opredelitel' presnovodnykh vodoroslei SSSR. M. ; L. : Nauka, 1962. Vyp. 5. 272 s.

17. Zabelina M.M., Kiselev I.A., Proshkina-Lavrenko A.I., Sheshukova V.S. i dr. Diatomovye vodorosli // Opredelitel' presnovodnykh vodoroslei SSSR. M. : Nauka, 1951. Vyp. 4. 620 s.

18. Matvienko A.M. Zolotistye vodorosli // Opredelitel' presnovodnykh vodoroslei SSSR. M. : Sov. nauka, 1954. Vyp. 3. 188 s.

19. Tsarenko P.M. Kratkii opredelitel' khlorokokkovykh vodoroslei Ukrainskoi SSR / AN USSR. In-t botaniki im. N.G. Kholodnogo ; otv. red. G.M. Palamar'-Mordvintseva. Kiev : Naukova dumka, 1990. 208 s.

20. Komarek J., Anagnostidis K. Cyanoprokaryota. Teil 1: Chroococcales // Stisswasserflora von Mitteleuropa. Jena ; Stuttgart ; Ltibeck ; Ulm, 1998. Bd. 19/1. 548 p.

21. Komarek J., Anagnostidis K. Cyanoprokaryota. Teil 2: Oscillatoriales // Stisswasserflora von Mitteleuropa. Mtinchen, 2005. Bd. 19/2. 759 p.

22. Krammer K., Lange-Bertalot H. Bacillariophyceae. Teil 1. Naviculaceae // Die Stisswasserflora von Mitteleuropa. Stuttgart ; New York : Gustav Fischer Verlag, 1986. Bd. 2/1. 876 p.

24. Shmidt V.M. Statisticheskie metody v sravnitel'noi floristike. L. : Izd-vo Leningr. gos. un-ta, 1980. 176 s.

25. Khalafyan A.A. STATISTICA 6. Statisticheskii analiz dannykh : uchebnik. 3-e izd. M. : Binom, 2007. 512 s.

26. Barinova S.S., Medvedeva A.L., Anisimova O.V. Bioraznoobrazie vodoroslei-indikatorov okruzhayushchei sredy. Tel'-Aviv : PiliesStudio, 2006. 498 s.

27. Sudnitsyna D.N. Al'goflora vodoemov Pskovskoi oblasti. Pskov : LOGOS Plyus, 2012. 224 s.

28. Preston F.W. The commonness and rarity of species // Ecology. 1948. Vol. 29, № 3. RR. 254-283.

29. Kolchenko M.V., Drozdenko T.V., Mikhalap S.G. Osobennosti fitoperifitona trostnika del'ty reki Velikoi // Voda: khimiya i ekologiya. 2016. № 5. S. 19-26.

30. Yastremskii V.V. Struktura i produktivnost' fitoplanktona Pskovsko-Chudskogo ozera. SPb. : GosNIORKh, 2016. 296 s.

31. Trifonova I.S. Ekologiya i suktsessiya ozernogo fitoplanktona. L. : Nauka, 1990. 184 s.

Структурно-таксономическое разнообразие и экологические особенности фитопланктона дельты реки Великой (Псковская область)

Аннотация

Structural and taxonomic diversity and ecological features of phytoplankton in the Velikaya River delta (Pskov Oblast)

Abstract

События