11710 (Сезонная динамика фитопланктона Средней Оби в 2007-2008 гг.)

_{Федеральное} агентство по образованию

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ТГУ)

Биологический институт

Кафедра ихтиологии и гидробиологии

ВЫПУСКНАЯ РАБОТА

СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ФИТОПЛАНКТОНА СРЕДНЕЙ

ОБИ В 2007-2008 ГОДУ

Ильякова Анастасия Михайловна

Руководитель

н. с. НИИББ

О.С. Голубых

Автор работы

Студентка ІV курса

А.М. Ильякова

2009г

Оглавление

Введение

1. Материал. Методика сбора

2. Физико-географическая характеристика исследуемого водоема

3. Ценотическая характеристика групп водорослей в 2008 году

4. Характеристика биотопов Средней Оби по микроводорослям в 2008г

5. Сезонное развитие фитопланктона Средней Оби в 2008 г.

6. Определение сапробности исследуемого участка реки Обь в 2008 году

7. Сравнение динамики развития фитопланктона за 2007-2008 года

Заключение

Список используемой литературы

Приложения

Введение

Огромное значение в экономическом развитии Сибири имеют реки. Они являются носителями гидроэнергии, используются для развития рыбного хозяйства, служат источником водоснабжения. Обострение экологической обстановки на реках требует проведение их мониторинга. В комплексных разработках научных основ управления водными экосистемами видное место занимают исследования фитопланктона, как первого звена трофической цепи, которое во многом определяет структуру и функционирование водной экосистемы в целом. Фитопланктон Оби играет значительную роль в создании первичного органического вещества и как фактор формирования качества воды. Фитопланктон чутко реагирует на изменения экологических условий, его продукция определяет трофический уровень водоема, а состав и обилие характеризует его санитарное состояние. Как известно, водоросли выступают в качестве биологического индикатора и способны фиксировать незначительные изменения в экосистеме, не обнаруживаемые другими методами исследований. Все это определяет повышенный интерес к исследованию данной группы гидробионтов. Сибирь в альгологическом отношении изучена недостаточно. Это касается и одной из крупнейших рек планеты - Оби. По своим природным условиям Обь неоднородна. Крупные ссоры, обилие перекатов, множество притоков, особенно в среднем и нижнем течении, различаются по особенностям состава планктонных водорослей, уровню развития, пространственному распределению, специфике сезонной и межгодовой динамики. Для познания вопросов, связанных с функционированием экосистемы Оби во временном аспекте, крайне важно знать, как работает ее первичное звено - фитопланктон. Знание видового состава растительного планктона, их количественного изменения по сезонам необходимо для оценки качества вод реки при использовании ее в водоснабжении и рыбном хозяйстве.

Цель работы - альгофлористическая и временная характеристики фитопланктона Средней Оби, сравнение динамики микроводорослей за 2007-2008 года и оценка сапробиологического состояния реки.

Для решения этих вопросов были поставлены следующие задачи: выяснение состава фитопланктона, сезонной динамики численности, изучение биологии доминирующих видов, оценка состояния вод Оби на основе выявления видов-эдификаторов и редких видов водорослей.

1. Материал. Методика сбора

Материалом для написания данной работы послужили пробы, собранные у п. Половинка Томского района. В период летней практики было поставлено три опыта на определение продукции фитопланктона, взято 12 проб для определения содержания пигментов в воде и 18 проб на видовое разнообразие фитопланктона.

Качественные пробы объемом 0,5л брали 2 раза в месяц на протяжении 7 месяцев с апреля по октябрь 2008 года у правого берега реки, на границе верхней и средней Оби, выше впадения в нее р. Томь. Тип грунта на данном участке галечно-песчано-глинистый; берег достаточно пологий. Растительности мало, растет небольшими скоплениями осока. и тальники.

Пробы отбирались с поверхности водоема в бутылки по 0,5л и фиксировались нейтрализованным формалином до появления слабого запаха.

В лаборатории пробы концентрировались до 50 мл в воронках сгущения Сорокина на фильтрах нуклеопор с диаметром отверстий 1-2мкм.

Качественная обработка фитопланктона проводилась с использованием микроскопа МБИ-11, а также общепринятых в альгологии определителей и руководств. Пробы просматривались на увеличении 10*40. При этом сразу делались карточки с описанием каждого вида, его местообитания, экологии.

Количественная оценка фитопланктона проводилась визуально. Для просчета использовалась камера Нажотта, представляющая собой пластинку из толстого стекла толщиной до 0,5см, ширина и толщина которой соответственно 2,5*6,5см. В центральной ее части располагается круглое углубление, в котором помещена решетка, разделенная на 48 прямоугольных отделов. В это углубление помещается пипеткой капля из пробы фитопланктона. Длина, ширина и глубина камеры над решеткой составляет 7,9мм, 6,1мм и 0,88мм соответственно. Следовательно, объем равен 42,4072мм³.

Так как просмотреть все 48 полосок очень затруднительно по причине больших временных затрат, а также может высохнуть капля воды с пробой, поэтому обычно просчитывают лишь часть камеры (например,6,8 или 12 полос, домножая соответственно на 8, 6 и 4). Таким образом, получают достаточно усредненные данные. Для большей точности просчет одной пробы проводят, по меньшей мере, 3 раза, каждый раз беря пипеткой новую порцию пробы. Затем вычисляют среднюю арифметическую.

Для определения продукции фитопланктона в данной работе использовали метод измерения скорости фотосинтеза в воде, заключенной в склянки, в его кислородной модификации, предложенной Г.Г. Винбергом в 1934г.

В работе используются склянки из белого и темного стекла с притертыми пробками и с точно известным объемом каждой. В постановке опыта использовалось 7 склянок. Три склянки использовались в качестве темных, они помещались в черные мешочки, три в качестве светлых и одна - контрольная. Склянки при заполнении должны быть погружены в воду, чтобы исключить попадание в них пузырьков воздуха. Время экспозиции склянок составляет 24 часа. После этого склянки снимаются с установки и в них сразу фиксируется кислород. Для фиксации приливается по 1мл растворов хлорида Mn (32%) и KI+NaOH (растворы KI (10%) и NaOH (32%) сливаются в объемах 1:

1). Затем склянки доставляются в лабораторию для дальнейшей обработки. Определение содержания в воде кислорода основано на измерении количества образующегося осадка из йода, учитывающегося титрованием раствора тиосульфата. Осадок должен отстояться не менее 10 минут, затем в склянку добавляется 5мл раствора серной кислоты для его растворения. Склянка закрывается пробкой, и содержимое тщательно перемешивается. После производится его титрование до светло-желтого цвета. Далее прибавляется 1мл свежеприготовленного раствора крахмала (0,1%) и продолжается титрование до исчезновения синей окраски. Объем ушедшего на титрование тиосульфата записывают и затем используют для расчета кислорода.

Далее ведется расчет продукции фитопланктона. Валовую первичную продукцию за время экспозиции склянок получают по разности содержания кислорода в светлой и затемненной склянках к концу их экспозиции в реке.

По убыли содержания растворенного кислорода в затемненной склянке, по сравнению с исходной его концентрацией, судят о скорости деструкции органического вещества, эквивалентно связанной с потреблением кислорода планктонным сообществом.

Разность между валовой продукцией и деструкцией дает чистую первичную продукцию планктона в целом.

2. Физико-географическая характеристика исследуемого водоема

Река Обь - главная водная артерия Западной Сибири. Она образуется при слиянии рек Бии и Катуни, берущих начало на Алтае, и впадает в обскую губу Карского моря.

Рельеф области, по которой протекает река, отличается исключительной равнинностью и сравнительно слабой расчлененностью. Максимальные абсолютные отметки поверхности (до 258м) находятся на юго-востоке области, приуроченные к северным отрогам Кузнецкого Алатау. Отсюда поверхность понижается в северо-западном направлении до 40-80м над уровнем моря. В этом же направлении протекает и река Обь, которая делит область на две почти равные части: более возвышенное правобережье и левобережье, на юге которого расположено крупнейшее в мире Васюганское болото с абсолютными отметками, достигающими 166м. Склоны междуречий очень пологие (0-1˚), лишь у речных долин крутизна их увеличивается до 30˚ (Н.С. Евсеева, А.А. Земцов, 1990).

Обь занимает по протяженности 7 место в Евразии и 16 место в мире, по площади водосбора - соответственно 1 и 6 места. Ее протяженность 3676км, средний годовой сток 394км³, водосборная площадь - 2990км².

Обь имеет самые низкие уклоны из всех крупных рек, впадающих в Северный ледовитый океан (Малик Л.К., 1978). Средний уклон Оби по территории Томской области, как правило, лежит в пределах 0,03-0,04м/км. Обь представляет собой типично равнинную реку с малым падением, обширной долиной и поймой. По условиям формирования речного стока река преимущественно снегового питания: доля снегового питания Оби составляет в среднем 49%, дождевого - 27%, грунтового - 16%, ледникового - 8%. (А.М. Догановский, 2004)

Тип климата региона определяется как переходный от умеренно-континентального Восточно-Европейской равнины к резко-континентальному климату Восточной Сибири. Над данной территорией, как летом, так и зимой преобладают континентальные умеренные воздушные массы, что ведет к увеличению температуры летом и снижению ее зимой. Территория области отличается суровой продолжительной зимой с сильными ветрами, устойчивым снежным покровом и довольно жарким летом. Переходные периоды короткие, с резкими колебаниями температуры. Наиболее низкие среднемесячные температуры в регионе наблюдаются в январе (до - 21,5˚С), наиболее высокие - в июле (до +17,6˚С). Среднегодовая температура воздуха меняется: в бассейне реки от - 0,3˚С (юг области) до - 2,4˚С (север области).

Территория Томской области характеризуется избыточным увлажнением. Осадки здесь на 100-200мм превышают испарение. Годовая сумма осадков изменяется от 400 до 700мм, 2/3 осадков выпадает в жидком виде в теплое время года (Н.С. Евсеева, А.А. Земцов, 1990).

Летом среднемесячная скорость ветра наименьшая в году и изменяется от 1,6 до 4,3м/с. Зимой скорость ветра колеблется от 2 до 4,8м/с, а осенью - от 1,6 до 4,7м/с. Весна - наиболее ветреный период года, скорость ветра в марте - мае варьирует от 2,4 до 5,1м/с (Ресурсы поверхностных вод СССР, 1973).

По характеру долины и русла Обь условно делят на 3 части:

1. верхняя - от слияния Бии и Катуни до устья реки Томь (986км)

2. средняя - от устья Томи до устья Иртыша (1500км)

3. нижняя - от устья Иртыша до впадения в Обскую губу (1160км).

Скорость течения в среднем варьирует от 0,8 до 2м/с. Длительность половодья составляет 83-140 дней. По характеру уровенного режима Обь относится к Западно-Сибирскому типу (по классификации Б.Д. Зайкова). Для рек этого типа характерно весенне-летнее половодье, сменяющаяся осенне-летней меженью, нарушаемой дождями, и продолжительная зимняя межень. Подъем уровня воды происходит в середине - конце апреля. Ранний подъем бывает в конце марта, а поздний - в начале мая. Средние сроки наступления максимального уровня воды приходится на конец апреля или начало мая. Продолжительность весеннего ледохода колеблется от 1 до 15 суток (А.А. Земцов, 1988).

Воды Оби на участке от устья Томи до устья Иртыша характеризуются по классификации О.А. Алекина как пресные с малой и средней минерализацией (от 70мг/л в период весеннего половодья до 430мг/л в зимнюю межень).

По величине рН воды относятся в среднем к нейтральным, в летне-осенний период - к нейтральным и слабощелочным. Величина рН изменяется от 8,00 до 6,60. Максимальное абсолютное значение рН выявляется в период зимней межени. Это объясняется тем, что кислая и слабокислая реакция водной среды формируется в период открытой воды, когда питание рек осуществляется за счет кислых поверхностно-склоновых и почвенно-грунтовых вод на заболоченных водосборах. В период ледостава единственным источником питания рек становится подземное питание, в результате чего сглаживающее картину поверхностное влияние прекращается, рН возрастает до щелочных значений, характерных для нарушенных участков водотоков преимущественно с рекреационной нагрузкой.

Цветность воды является одним из показателей присутствия растворенного аллохтонного органического вещества. Несмотря на то, что в период половодья основная масса аллохтонной органики поступает с поверхностно-склоновыми водами в водотоки, в этот период наблюдается минимальные значения цветности, что подтверждает разбавляющую роль воды в формировании цветности. В период осенней межени происходит снижение уровня воды с одновременным концентрированием органического вещества. (Е.А. Шорникова, 2007).

Начиная с 50-х гг. ΧΧ века, поверхностные воды Средней Оби испытывают прогрессирующую антропогенную нагрузку, связанную с освоением и эксплуатацией объектов нефтегазового комплекса, интенсивной урбанизацией и созданием обширной и разноплановой инфраструктуры. Характерными загрязняющими веществами бассейна Оби являются соединения железа, меди, цинка, азота аммонийного, нефтепродуктов и фенолов. В наибольших количествах (до 7мг/л и более) в речных водах Оби содержатся Fe, Si и нитрат-анион, в наименьших - фосфат-ион и нитрит-ион. Содержание аммонийного аниона и нитрат-иона являются показателями, по которым качество воды в Оби с вероятностью от 20 до 60% не соответствует установленным нормативам рыбохозяйственного водопользования (О.Г. Савичев, 2003).

Наибольшее содержание железа и марганца наблюдается в зимний и весенний периоды до вскрытия реки, что связано с недостатком кислорода и преобладанием грунтового питания в подледный период (до 30%). Высокое содержание марганца и железа в водах реки обусловлено также и специфическими природными факторами. В подземных водах района характерным является присутствие повышенных концентраций Fe и Mn, что связано с интенсивной заболоченностью территории, насыщенностью органикой и железистыми материалами. Качество воды в средней части реки соответствует ІІ классу качества за счет уменьшения содержания нефтепродуктов, тогда как в нижней части Оби класс качества воды изменяется от "грязной" до "чрезвычайно грязной". В Верхней Оби соответствует III классу качества ("умеренно грязная") (Л.И. Алферова, В.В. Дзюбо, 2005).

Нефтепродукты являются основным видом загрязнения поверхностных вод на территории Среднего Приобья. Минимальная концентрация наблюдается в период половодья. В период осенней и зимней межени, когда расход воды в реке минимален, наблюдается увеличение содержания нефтепродуктов. Присутствие в воде фенолов обусловлено как природными особенностями заболоченных водосборных территорий, так и их поступлением от объектов нефтедобычи в составе нефтесодержащих сточных вод. Максимальное содержание фенолов в воде реки отмечается в период половодья, когда их поступление осуществляется с поверхностно-склоновыми водами (Е.А. Шорникова, 2007).