Автор: Денисова Анастасия
Научные руководители: Шевченко Владимир Петрович, Романов Андрей Михайлович

Введение

Взвесь — мельчайшие частички (0,5 — 1000 мкм), парящие («взвешенные») в водной толще [Лисицын, 1974]. В состав взвешенных частиц входят мельчайшие водоросли (фитопланктон), мельчайшие животные (зоопланктон), минеральные частицы и мелкие фрагменты самых разных организмов. Фитопланктоном называют микроскопические растения (главным образом водоросли), обитающие в толще морских и пресных вод, пассивно передвигающихся под воздействием водных течений [СЭС, 1986] и являющиеся источником пищи для других водных организмов.

Целью данной работы является освоение методики исследования качественного и количественного состава фитопланктона. Учащиеся биогеохимической специализации Донской гимназии изучают фитопланктон и взвесь, начиная с 1996 г. [Бутусова, 1997; Наджип, 1999; Орлов, 1999]. Нами фитопланктон был изучен в устьевых зон рек, впадающих в Телецкое озеро (рис. 1). Пробы фитопланктона были отобраны во время летней экспедиции ДНТТМ и Донской гимназии на Телецкое озеро (Алтайский край, Россия) в августе 1999 г. Лабораторная обработка проб выполнена в Институте океанологии им. П. П. Ширшова Российской Академии наук.

Литературный обзор

Географическая характеристика Телецкого озера. Телецкое озеро — глубоководный олиготрофный водоем, расположенный в северо-восточной части Горного Алтая. Телецкое озеро пользуется широкой известностью, как одно из живописнейших мест Алтая. Большая часть побережья Телецкого озера относится к территории Алтайского Государственного заповедника.

Телецкое озеро — одно из крупнейших озер Алтая. Оно расположено на высоте 436 м над уровнем моря, относится к котловинным озерам тектонического происхождения. Протяженность озера 78 км, средняя ширина — 2,9 км. Максимальная глубина Телецкого озера равна 325 м, средняя глубина — 174 м. По строению дна, распределению глубин на Телецком озере выделяются два плеса: основной — с глубинами 100—325 м и северо-западный мелководный плес с глубинами 10—40 м. Самые большие заливы — Камга (площадь 6,5 кв. км) и Кыга (3,1 кв. км). Телецкое озеро относится к озерам умеренного типа. Максимальная прозрачность воды в озере 13,6 м, средняя — 5,8 м [Зуйкова, 1998].

В связи с небольшою абсолютною высотою озера, растительный мир по берегам его отличаются редкими для горных озер разнообразием: из лиственных пород встречается береза, осина и различные кустарниковые; из хвойных — сосна, крутые скаты прибрежных возвышенностей покрыты непролазными зарослями пихты. А еще выше преобладают лиственницы и кедр.

Фитопланктон.Фитопланктоном называют совокупность свободноплавающих (в толще воды) мелких, преимущественно микроскопических, растений, основную массу которых составляют водоросли. Фитопланктон подразделяется на пресноводный и морской. Пресноводный фитопланктон отличается от типично морского огромным разнообразием зеленых и сине-зеленых водорослей (видовое разнообразие диатомовых здесь меньше) [Жизнь растений, 1977]. Для пресноводного фитопланктона наиболее типичны диатомовые (Bacillariophyta), зеленые (Chlorophyta), пирофитовые (Pyrrophyta), золотистые (Chrysophyta) водоросли и цианобактерии (Cyanophyta).

Диатомовые водоросли — это особая группа одноклеточных организмов, резко отличающихся от остальных водорослей: клетка диатомовых снаружи окружена твердой кремневой оболочкой (панцирем), состоящей из двух створок [Жизнь растений, 1977]. Диатомовые водоросли — одноклеточные микроскопические организмы, одиноко живущие или объединенные в колонии различного типа: цепочки, нитки, ленты, звездочки.

Зеленые водоросли — самый обширный отдел из всех известных в настоящее время отделов водорослей [Жизнь растений, 1977]. По приблизительным подсчетам сюда входит от 13000 до 20000 видов. Все они отличаются, прежде всего, чисто-зеленым цветом своих слоевищ, сходным с окраской высших растений и вызванным преобладанием хлорофилла над другими пигментами. Зеленые водоросли могут быть одноклеточными, колониальными, многоклеточными.

К отделу пирофитовые относятся преимущественно одноклеточные водоросли, наиболее существенным признаком которых является спинно-брюшное строение клеток [Жизнь растений, 1977]. У большинства представителей этого отдела в строении клеток отчетливо выражены спинная, брюшная и боковые стороны, хорошо заметна разница между передними и задними концами.

К отделу золотистых относятся водоросли, преимущественно макроскопические, хлоропласты которых окрашены в золотисто-желтый цвет [Жизнь растений, 1977]. Из пигментов здесь обнаружены хлорофилл и каротиноиды. Однако при отмирании клетки из золотистых становятся зелеными. Распространены золотистые водоросли по всему земному шару, но чаще встречаются в умеренных широтах.

Цианобактерии (раньше их называли синезелеными водорослями) имеют свойственную им, в большинстве случаев, сине-зеленую окраску. Но самой существенной чертой, отличающей их от всех других типов водорослей, является особое строение протопласта, в котором отсутствует четкая дифференциация на ядро, цитоплазму и хроматофор.

В каждом отдельном водоеме в зависимости от физических и химических особенностей режима и от сезона года преобладает одна или другая из перечисленных групп водорослей, а в периоды очень интенсивного развития господствует нередко всего один вид. На состав и распределение фитопланктона по отдельным водоемам, на его изменение в пределах одного водоема влияет большой комплекс факторов. Первостепенное значение из физических факторов имеют световой режим, температура воды, а для глубоких водоемов — вертикальная устойчивость водных масс. Из химических факторов основное значение имеет соленость воды и содержание в ней питательных веществ, в первую очередь солей фосфора, азота, а для некоторых видов также железа и кремния.

Фитопланктон Телецкого озера изучался ранее рядом исследователей, например, О. В. Анисимовой [2000].

Материалы и методы

Во время экспедиции ДНТТМ и Донской гимназии в период с 1 по 21 августа 1999 г. на Телецком озере были отобраны 5 проб воды для исследования фитопланктона (таблица). На рис. 1 отмечено местонахождение станций на Телецком озере, на которых нами отобраны пробы воды для исследования фитопланктона. Характерные виды местности в районе станций NN 4 и 5 показаны на рис. 2а и 2б. На станциях мы определяли электропроводность с помощью кондуктометра КС-102 и pH с помощью pH-метра «Hanna». Из поверхностного слоя воды отбор проб проводился полиэтиленовыми бутылками объемом 1,5—2 л, а из придонного — самодельным батометром.

Фитопланктон изучался в устьевой зоне р. Большой Чили как в поверхностном слое воды, так и на глубине 5 и 10 метров; в водопаде Киште — поверхностный слой воды, а также на Телецком озере на расстоянии 30 м от устья водопада Киште на глубине 35 м. Пробы воды для изучения фитопланктона фиксированы 8¸10% раствором спирта. Позже пробы были сконцентрированы методом декантациив 100 раз и исследованы с помощью светового микроскопа совместно с В. В. Зерновой (Институт океанологии РАН). Водоросли определялись под световым микроскопом с помощью определителей [Диатомовый анализ, 1949 а, б, 1950; Киселев, 1969; Паламарь-Мордвинцева, 1982; Баринова, Медведева, 1996].

Отделы водорослей	Место отбора проб	Водопад Киште	Устье р. БольшойЧили	Устье р. БольшойЧили	Устье р. Большой Чили	Телецкое озеро, 30 м от устья р. Киште
	Дата	09.08.99	12.08.99	12.08.99	12.08.99	14.08.99
	N станции	N 3	N 4	N 4	N 4	N 5
	N пробы	N 1	N 2	N 3	N 4	N 5
	Глубина	Водопад	0 м	5 м	10 м	35 м
Диатомовые водоросли (обнаружены представители 10 родов)
Amphora sp.			200
Asterionella formosa			1 400	600	2 200
Asterionella sp.			1 000
Cymbella parva				200
Cymbella sp.			200
Fragilaria sp.			200		1 000
Nitzschia sp.			4 800	400	2 200
Stephanodiscus astraea			200
Synedra ulna			200
Synedra sp.					200
Пеннатные диатомеи неопределенного вида			600	200	400
Общая численность клеток диатомей			8 600	1 400	6 000	0
Зеленые водоросли (обнаружены представители 3 родов)
Scenedesmus quadricauda			200
Зеленые водоросли неопределенные			200		200
Общая численность зеленых водорослей			400		200
Цианобактерии (обнаружены представители 2 родов)
Misrocystis sp.					200	1600
Неопределенный вид цианобактерий				600	200	544000
Общее кол-во цианобактерий			0	600	400	5456 00
Вообще не определено			2 600			900
Количество мертвых клеток в пробе			1 200	200
Общая численность фитопланктона			11600	2 000	6600	546500

Численность водорослей в устьях рек, впадающих в Телецкое озеро (кл/л).

Результаты и их обсуждение

Наши полевые исследования устьевых зон рек, впадающих в Телецкое озеро, проходили в период, соответствующий переходу от летнего к осеннему состоянию фитопланктона. В фитопланктоне были найдены как живые, так и мертвые клетки, о чем мы можем судить по наличию или отсутствию хлоропластов. Мы стали свидетелями отмирания летнего сообщества диатомей (Nitzschia sp., Asterionella sp. и другие пеннатные диатомеи) и перехода к осеннему состоянию (т. е. водоросли были уже мертвые, остались только кремнистые (SiO₂) створки).

При изучении состава фитопланктона нами были обнаружены водоросли, относящиеся к 15 родам водорослей и цианобактерий. Наибольшим числом родов были представлены диатомеи (10 родов), затем шли зеленые водоросли (3 рода) и цианобактерии (2 рода). Зарисовки характерных видов диатомовых водорослей, обнаруженных в наших пробах, приведены на рис. 3. Во всех отобранных пробах нами не было обнаружено ни одного рода из золотистых и пирофитовых водорослей, но все же нельзя однозначно утверждать, что их там нет, так как часть клеток водорослей нам не удалось определить (таблица).

В пробе N 1, отобранной 9 августа 1999 г. из водопада Киште (100 м выше устья р. Киште), микроводоросли обнаружены не были. На этой станции pH=7,2 (среда близка к нейтральной), а электропроводность равна 0,009 (это очень низкая электропроводность, близкая к дистиллированной воде). Следовательно, вода была очень чистой, бедной питательными веществами и солями. Наряду с высокой скоростью течения низкое содержание питательных веществ является причиной отсутствия в водопаде фитопланктона. В данной пробе были обнаружены только немногочисленные минеральные частицы.

В Телецком озере в 30 м от устья р. Киште 14 августа мы отобрали пробу воды с глубины 35 м (проба N5). Цианобактерии составляют 99,8% от всех обнаруженных в этой пробе клеток фитопланктона, их численность оказались равной 545600 кл/л. Вероятно, после развития в поверхностных слоях цианобактерии начали оседать в водной толще.

В устьевой зоне реки Большой Чили на станции N 4 12 августа мы отобрали 3 пробы фитопланктона (горизонты 0, 5 и 10 м) (таблица). Наиболее высокая численность и разнообразие фитопланктона на этой станции отмечены на поверхности (горизонт 0 м). На этом горизонте преобладали диатомовые водоросли, их численность была равна 8600 кл./л (74,1% от общей численности фитопланктона), наибольший вклад вносили диатомеи родов Nitzschiaи Asterionella. Численность зеленых водорослей в этой пробе составляла 400 кл./л (3,5%). Половину из них составляли клетки Scenedesmus quadricauda. 22,4% клеток в этой пробе не удалось определить. На горизонтах 5 и 10 м в составе фитопланктона также преобладали диатомовые водоросли (70 и 90,9%, соответственно). Цианобактерии составляли 30% на глубине 5 м и 6,1% на глубине 10 м. В пробе N4 были обнаружены частицы грунта или высохших растений (d~20 мкм), яйца рачка (60 × 56 мкм), коловратные (простейшие с панцирем — 1 экземпляр, 30 × 2 мкм).

Изученные нами станции в целом характеризуются очень низкой, даже по сравнению с олиготрофными (низкопродуктивным) водами Кенозера (Архангельская область) [Наджип, 1999] численностью фитопланктона, поэтому их можно отнести к олиготрофным районам.

Выводы

1. В августе 1999 г. фитопланктон устьевых зон рек, впадающих в Телецкое озеро находился в стадии перехода от летнего состояния к осеннему. Его состав был не очень разнообразен в отличии от уровня количественного развития, который оказался весьма разнообразен и отличался в разных устьевых зонах рек.
2. При изучении состава фитопланктона было обнаружено 15 родов водорослей и цианобактерий. Наибольшим числом родов были представлены диатомеи (10 родов), затем шли зеленые водоросли (3 рода) и цианобактерии (2 рода).
3. Рассматриваемые нами устьевые зоны рек, впадающих в Телецкое озеро можно отнести к олиготрофным районам.

Список литературы

1. Анисимова О. В. Пресноводная альгофлора северо-восточной части Алтайского государственного заповедника. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. М.: 2000. 25 с.
2. Баринова С. С., Медведева Л. А. Атлас водорослей — индикаторов сапробности (Российский Дальний Восток). Владивосток: Дальнаука, 1996. 334 с.
3. Бутусова М. Распределение и состав водной взвеси в озере Кенозеро и в его притоках (Архангельская область). Курсовая работа. М.: Донская гимназия, 1997. 21 с.
4. Диатомовый анализ. Книга 1. Общая и палеоботаническая характеристика диатомовых водорослей. Составители: А. А. Жузе, А. И. Трошкина-Лавренко, В. С. Шешунова. М.: Госиздат геологической лит-ры, 1949. 239 с.
5. Диатомовый анализ. Книга 2. Определитель ископаемых и современных диатомовых водорослей. Составитель В. С. Порецкий. М.: Госиздат геологической лит-ры. 1949. 238 с.
6. Диатомовый анализ. Книга 3. Определитель ископаемых и современных диатомовых водорослей. Составители: М. М. Забелина, И. А. Киселев, А. И. Трошкина-Лавренко, В. С. Шешунова. М.: Госиздат геологической лит-ры. 1950. 398 с.
7. Жизнь растений. Т. 3. Водоросли. Лишайники. Под ред. М. М. Голлербаха. М.: Просвещение. 1977. 487 с.
8. Зуйкова Е. Г. Современное состояние зоопланктонного сообщества Телецкого озера (автореф. диссертации). Работа выполнена в Институте систематики и экологии животных Сибирское отделение РАН, г. Новосибирск, 1998.
9. Киселев И. А. Планктон морей и континентальных водоемов. Л., 1969. Т. 1. 657 с.
10. Лисицын А. П. Осадкообразование в океанах. Количественное распределение осадочного материала. М.: Наука, 1974. 438 с.
11. Наджип А. Исследования состава фитопланктона озер Кенозерского национального парка (Архангельская область) в июле-августе 1998 г. — В кн.: VI Юношеские Чтения им. Вернадского. Сборник исследовательских работ, естественные науки. М., 1999. С. 220—228.
12. Орлов Д. Состав фитопланктона водоемов Кенозерского национального парка (Архангельская область) в июле-августе 1998 г. — В кн.: VI Юношеские Чтения им. Вернадского. Сборник исследовательских работ, естественные науки. М., 1999. С. 371—377.
13. Паламарь-Мордвинцева Г. М. Определитель пресноводных водорослей СССР. Зеленые водоросли. Л.: Наука, 1982. 620 с.
14. Советский энциклопедический словарь, 4-еизд. М.: Сов. Энциклопедия, 1986, 1600 с.