Биологические науки/ Микология и альгология

д.б.н. Шарипова М.Ю, д.б.н. Дубовик И.Е.

Башкирский государственный университет, Россия

Использование альгофлоры для биомониторинга

Использование наземных эпифитных водорослей в целях экологического мониторинга не теряет актуальности. Многие исследователи отмечали уменьшение видового разнообразия этих организмов при загрязнении воздуха. Так, например, при изучении влияния полиметаллического загрязнения на эпифитные ЦВЦ (цианопрокариотно-водорослевые ценозы) установлено, что на загрязнённой территории выявлено 29 видов водорослей, а в фоновой зоне – 52 [1]. Некоторые исследователи отмечали довольно высокое видовое разнообразие эпифитных ЦВЦ в экотопах слабой степени нарушенности, что возможно, объясняется снижением роли типичных доминантов в водорослевых обрастаниях [2]. Эпифитные цианопрокариоты и водоросли в водоемах служат естественным биофильтром между водосбором и водоемами. Виды ЦВЦ, особенно диатомовые, неподвижны или малоподвижны и поэтому отчетливо реагируют на комплекс физико-химических факторов водной среды. Это дает возможность исследовать ответную реакцию ЦВЦ эпифитона на различные воздействия и использовать её для индикации антропогенного пресса на водные экосистемы [3.4.5]. Известно, что сообщества обрастаний отражают средний уровень гидрологического и гидрохимического режима, преобладающего в данном водоеме [6].

Нами исследована возможность использования эпифитных ЦВЦ для биомониторинга. Исследования проведены в реке Белая, Ай, ряде малых рек Южного Урала, Зауралья и Предуралья. В ходе исследования была выявлена богатая в таксономическом отношении флора ЦВЦ водных эпифитов, включающая 6 отделов: Bacillariophyta, Chlorophyta, Cyanoprokaryota, Xanthophyta, Euglenophyta и Chrysophyta.

Положение на шкале галобности известно для 280 таксонов водорослей, почти все они, за исключением небольшой группы мезогалобов (6%), относятся к олигогалобам. Среди них доминируют индифференты, которые составляют 69%. Это характерно для континентальных водоемов различных климатических зон. В основном это диатомовые из порядка Raphales (77%), на втором месте по числу таксонов находятся зеленые водоросли (10%). Водоросли других отделов в группе индифферентов представлены незначительно. Галофобы составляют самую малочисленную группу олигогалобов (10% от таксонов, для которых есть данные). Среди индикаторов рН в эпифитоне преобладают индифференты (49%) и алкалифилы (42%). По биогеографии доминируют космополиты – 217 форм, бореальных - 77. Аркто-альпийских форм значительно меньше (19). По 193 формам данные по биогеографии отсутствуют.

Сравнение общего систематического списка цианопрокариот и водорослей эпифитона изученных водоемов со списком организмов-индикаторов сапробности позволил выявить 196 индикаторных организмов. Это составило 38,7% от общего видового состава цианопрокариот и водорослей. Среди них преобладали β–мезосапробные формы. Олигосапробы и 0-β–мезосапробы составляли 35%, ксеносапробы и олиго-ксеносапробы - 5,6%. 75% всех индикаторных видов относились к диатомовым водорослям, которые также наиболее разнообразно представлены β–мезосапробными формами. Помимо диатомовых водорослей заметный вклад в состав индикаторных форм вносили цианопрокариоты и водоросли отдела Chlorophyta (23 и 18 видов соответственно).

Показатели наиболее чистых вод были выявлены в верхних участках рек. В исследованных реках индексы сапробности варьировались от 1,1 до 2,14. Небольшие горные реки (Узян, Саргая, Басу) и верховья рек (Белая, Ай) содержат наиболее чистые воды. Коэффициент сапробности 1,1-1,4 и 1,52-1,7 соответственно. Таким образом, воды изученных рек относятся ко II и III классам чистоты [7].

Наземные эпифитные ЦВЦ изучали в рекреационных и промышленных зонах городов Южного Предуралья, вдоль автомагистралей и на территориях Особо Охраняемых Природных Территорий. Показано, что в эпифитных ЦВЦ всех исследованных участков преобладали живые (активно метаболизирующие) клетки. Также нами не зафиксированы морфометрические и цитологические изменения клеток цианопрокариот и водорослей сравниваемых зон.

Рис. 1. Доля (%) живых клеток эпифитных цианопрокариот и водорослей на древесных растениях исследованных зон (К – контроль, зона рекреации; П – промышленная зона)

В настоящее время таксономический список наземных эпифитных ЦВЦ включает 135 видов и внутривидовых таксонов цианопрокариот и водорослей, обитающих на коре деревьев.

Распределение эпифитных цианопрокариот и водорослей по форофитам показало, что наибольшее разнообразие отмечено на стволах таких деревьях, как Betula verrucosa – 55 видовых и внутривидовых таксона (52% от общего числа обнаруженных видов), Populus nigra- 46 (44%), Tilia cordata – 40 (47%), Рicea obovata –38 (36 %), Sorbus aucuparia – 31 (29%). Такое распределение видов возможно объясить тем, что кора взрослых деревьев берёзы, тополя, липы более шершавая, глубоко растрескивающаяся. В щелях такой коры скапливается пыль, частицы почвы, растительные остатки, продукты постепенного разрушения самой коры. Однако, в эпифитных ЦВЦ промышленных зон, вдоль автомагистралей при незначительном обеднении видового состава, не обнаружено существенных изменений в перестройке таксономической структуры, доминантном комплексе по сравнению с контролем. Таким образом, наземные эпифитные ЦВЦ использовать для биоиндикации нецелесообразно.

Литература

1. Прошкина Е.А. Влияние тяжелых металлов на сообщества почвенных и эпифитных водорослей. Автореф. дис. канд. биол. наук.–Уфа, 1997.–19 с.

2. Егорова И. Н. Эпифитная альгофлора Прибайкалья: видовое разнообразие и экологические особенности: Автореф. дис. канд. биол. наук. -Улан-Удэ, 2006. -19 с.

3. Никулина В.Н. Опыт использования различных методов оценки степени загрязнения вод по альгофлоре// Методы биологического анализа пресных вод. - Л., 1976. – С. 38-58.

4. Cattaneo A., Methot, G., Pinel-Alloul B., Niyonsenga T.& Lapierre L. Epiphyte size and taxonomy as biological indicators of ecological and toxicological factors in Lake St.-Francois (Quebec)// Environmental Pollution.- 1995.- 87. – Р. 357-372.

5. O’Connell J.M., Reavie E.D., Smol J.P. Assemblent of water quality using epiphytic diatom assemblages on Cladophora from the St. Lawrence river(Canada) // Diatom research.-1997. –v.12. - №1. – P.55-70.

6. Комулайнен С.Ф. Формирование и функционирование фитоперифитона в реках. – Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 1999. – 50 с.

7. Баринова С.С., Медведева Л.А. Атлас водорослей-индикаторов сапробности (российский Дальний Восток). Владивосток: Дальнаука, 1996. – 364 с.

8. Кабиров Р.Р. Альгоиндикация с использованием почвенных водорослей // Альгология. – 1993. – Т. 3. - №3. – С. 73 -83.