ФИТОПЛАНКТОН СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ ВЫГОЗЕРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА (РЕСПУБЛИКА КАРЕЛИЯ)

Т.А. Чекрыжева

Учреждение Российской академии наук Институт водных проблем Севера Карельского научного центра РАН, г. Петрозаводск, Россия e-mail: Tchekryzheva@mail.ru Введение

Различные отрасли лесопромышленного комплекса Республики Карелия оказывают негатив­ное влияние на окружающую среду.

Основным источником загрязнения озера Выгозеро, преобразованного, в связи со строитель­ством Беломорско-Балтийского водного пути (ББВП), в водохранилище (1932-1933гг.), является Сегежский целлюлозно-бумажный комбинат (ЦБК), начало функционирования которого приходит­ся на конец 1930-х годов прошлого столетия. До ввода в эксплуатацию станции биологической очи­стки (СБО) сточные воды комбината через Лайкоручей, впадающий в реку Сегежу, поступали в Вы- гозерское водохранилище. С началом функционирования СБО (1976г.) выпуск обогащенных био­генными элементами сточных вод комбината, осуществляется в Мозог-губу водоема. Если в на­чальный период функционирования ЦБК опасности эвтрофирования водоема не существовало (Харкевич, 1969, 1978) и озерная экосистема подвергалась воздействию, в основном, высоких кон­центраций токсических веществ, образующихся при сульфатном способе варки целлюлозы, то в по­следующий, после введения СБО, период, происходит антропогенное эвтрофирование северного района водохранилища (Лозовик, 1998), обусловленное, высокими концентрациями биогенных эле­ментов, главным образом, фосфора, в сточных водах предприятия.

Институт водных проблем Севера КарНЦ РАН, в рамках программы мониторинга поверхно­стных водных объектов Республики Карелия, в течение длительного времени осуществляет ком­плексные экологические наблюдения на Выгозерском водохранилище (Современное состояние вод­ных объектов 1998; Состояние водных объектов 2007).

Материал и методы исследования

Материалом послужили данные собственных наблюдений 2001, 2007, 2008 гг., а также архив­ные и литературные сведения о фитопланктоне за 1969-1999 гг. Обработку проб фитопланктона,

отобранных в различных районах северной части Выгозерского водохранилища (Северное Выгозе- ро), осуществляли используя общепринятые в гидробиологической практике методы (Кузьмин, 1975, 1984; Федоров, 1979; Tikkanen, 1986). Эколого-географические характеристики отдельных ви­дов водорослей устанавливали в соответствии с методами и шкалами (Прошкина-Лавренко, 1953; Давыдова 1985; Баринова и др., 2006).

Качество (степень сапробности) воды определяли, используя индикаторные виды фитопланк­тона по Пантле-Букку в модификации Сладечека (Макрушин, 1974; Sladecek, 1973) и в соответст­вии с эколого-санитарными классификациями поверхностных вод суши (Оксиюк, Жукинский, 1983; Руководство по методам..., 1983).

Результаты и обсуждение

Первые краткие сведения об альгофлоре оз. Выгозера относятся к началу прошлого столетия (Свиренко, 1915). Дальнейшие исследования фитопланктона Выгозерского водохранилища охваты­вают период с 1969г. по настоящее время (Вислянская, 1978, 1998; Вислянская, Харкевич, 1985; Вислянская, Чекрыжева, 2007; Лозовик, 1998; Изменение режима ..., 1989).

Цель работы заключалась в том, чтобы на основании обобщения результатов многолетних ис­следований (1969-2008гг.) фитопланктона северной части Выгозерского водохранилища, выявить эколого-флористический состав и особенности структуры и количественного развития планктон­ных сообществ, испытывающих в течение длительного периода воздействие сточных вод Сегежско- го ЦБК.

В фитопланктоне Выгозерского водохранилища за весь период наблюдений выявлено 264 таксона планктонных водорослей из 8 систематических отделов: Bacillariophyta - 122 таксона,

Chlorophyta - 86, Chrysophyta - 25, Dinophyta - 11, Cyanophyta - 11, Euglenophyta - 5, Cryptophyta - 2, Xanthophyta - 2 таксона.

Анализ экологических характеристик видов фитопланктона Выгозерского водохранилища, выполненный за длительный период наблюдений, обнаружил их типичность для водоемов севера Европейской части России. Для альгофлоры водохранилища характерно преобладание космополит- ных форм при наличии в ее составе бореальных и арктоальпийских видов. Большинство видов по характеру местообитания относится к планктонным формам, обитателей бентоса и обрастаний зна­чительно меньше.

По отношению к pH среды преобладают виды-индефференты (64%) при существенной доле алкалифильных (23%) и ацидофильных (13%) форм. Согласно шкалам галобности по отношению к минерализации, помимо большого количества видов-индефферентов (72%), разнообразно пред­ставлены галофобы (20%) и галофилы (8%).

Доля видов-индикаторов сапробности достигала 57% от всего состава обнаруженных водо­рослей. Большинство из них (60%) относились к олигосапробным (25%), олиго-Р-мезосапробным (20%) и β-мезосапробным формам (42%). Среди показателей высокой степени сапробности (9%) присутствуют β-α-мезосапробные (Ankistrodesmus pseudomirabilis Korschik., Euglena acus Ehr.), α- мезосапробные (Nitzschia acicularis (Kiitz.), Oscillatoria planctonica Wolosz., Oscillatoria sancta (Kiitz.) Gom., Oscillatoria tenuis Ag.) и ρ-α-сапробные виды (Euglena viridis Ehr.), развивающиеся в озерах, испытывающих влияние органического загрязнения. Ксеносапробы, являющиеся показате­лями очень чистых вод, малочисленны (4%).

Сапробиологическое состояние вод Северного Выгозера соответствовало олиго-в-мезоса- пробной зоне (индекс сапробности 1,40-2,42), или II-III классу качества вод с умеренным содержа­нием органических веществ.

Для зимнего (март-апрель 1972г.) фитопланктона северной части Выгозера характерны невы­сокие величины численности и биомассы, соответственно, 9-130 тыс. кл./л и 0,01-0,40 г/м³ (Вислян- ская, 1978; Вислянская, Чекрыжева, 1998). В планктоне доминировали диатомовые (Aulacoseira islandica (O. Mull.) Simonsen) и динофитовые (Peridinium aciculiferum Lemm.) водоросли, создавав­шие до 80% биомассы фитопланктона. По всей акватории Северного Выгозера отмечались вольвок- совые водоросли с максимумом биомассы (80%) в южной части центрального плеса. В районе вы­пуска сточных вод комбината зафиксирована высокая концентрация эвгленовых р.р. Astasia, Euglena (57% биомассы).

До введения СБО, в ранневесенний сезон (начало июня 1972г.) численность и биомасса фито­планктона не превышала 36 тыс. кл./л и 0,1 г/м³ (Вислянская, 1978). В планктоне преобладали диа­томовые Aulacoseira islandica (O. Mull.) Simonsen, Tabellaria fenestrata (Lyngb.) Kutz., Asterionella formosa Hass., доля которых в отдельных районах Северного Выгозера составляла 55-88% в сум­марной численности и биомассе фитопланктона. В течение десятилетнего периода, прошедшего по­сле введения СБО (1992-1993гг.), произошло резкое возрастание количественных показателей фи­топланктона (см. табл.) и его видовое разнообразие за счет золотистых, синезеленых, зеленых, эвг- леновых водорослей, что обусловлено высокими концентрациями биогенных элементов в сточных водах ЦБК.

В последующий период (1999г.), связанный с резким падением производства на ЦБК и сокра­щением объема сточных вод, а, следовательно, и снижением биогенной нагрузки на водоем (Плато­нов, 2007) уровень развития весеннего фитопланктона снизился в 3-4 раза (см. табл.).

Количественные показатели весеннего фитопланктона в Северном Выгозере

В летнем, флористически наиболее разнообразном фитопланктоне Северного Выгозера, на протяжении всего периода наблюдений доминируют диатомовые (Aulacoseira islandica, Asterionella formosa, Tabellaria fenestrata).

Количественные показатели летнего фитопланктона в период до строительства СБО составля­ли, соответственно, 223 тыс. кл./л и 0,39 г/м³ (Вислянская, 1978).

За два последующих десятилетия наблюдений (1981-1992гг.), т.е. с началом функционирова­ния СБО и появлением признаков эвтрофирования водоема (Лозовик, 1998; Платонов, 2007) отме­чалось резкое возрастание (в 4-5 раз) численности и биомассы летнего фитопланктона (см. рис.). При доминировании диатомовых, значительного развития в планктоне достигали синезеленые и хлорококковые водоросли (до 35% от общей численности).

С середины прошлого столетия, в период спада производства на Сегежском ЦБК, значения количественных показателей фитопланктона снизились и стабилизировались, не превышая уровня 500 тыс. кл./л для численности и 1,0 г/м³ для биомассы (см. рис.). В летнем фитопланктоне рассмат­риваемого периода отмечалась высокая плотность популяции мелкоразмерной диатомеи Aulacoseira alpigena Grun. Simonsen, доля которой в 1994г., например, составляла 70% от численно­сти всего фитопланктона, что обусловило в целом низкий уровень биомассы водорослей.

В 2007 г. в планктоне северной части Выгозерского водохранилища доминировали диатомо­вые водоросли, создававшие 80% численности и биомассы всего фитопланктона. В следующем (2008г.) году доля диатомей в численности фитопланктона сократилась до 45%, а в биомассе до 60%, но возрос вклад зеленых - до 10-15% как в численность, так и в биомассу фитопланктона. В целом, в летние сезоны обоих лет наблюдений в планктоне водохранилища доминировали диато­меи из р.

Рис. Численность (тыс. кл./л) и биомасса (г/м³) летнего фитопланктона в Северном Выгозере

В целом, невысокая интенсивность вегетации летнего фитопланктона в 1994-2008гг. в отли­чие от предыдущих лет определяется низким содержанием в воде в этот период биогенных элемен­тов (Платонов, 2007). В то же время зафиксированы изменения в структуре фитопланктонных сооб­ществ, характерные для антропогенного эвтрофирования. Так, сокращается (в процентном отноше­нии) разрыв между численностью диатомовых и синезеленых (соответственно 37-57 и 24-35%), диатомовых и хлорококковых (соответственно 37-48 и 21-35%) в сравнении с 1970-ми годами про­шлого столетия, когда первые составляли до 90%, а вторые - лишь 1-6% от общей численности фи­топланктона (Вислянская, 1978, 1998; Вислянская, Харкевич, 1985; Вислянская, Чекрыжева, 2007).

Показатели обилия осеннего (2001г.) фитопланктона достаточно высокие (0,3-1,6 г/м³) и варьируют по участкам водохранилища. В районах, испытывающих непосредственное влияние про­изводственных вод Сегежского ЦБК, в Мозог-губе и заливе Лайкоручей, отмечены самые низкие значения численности (117 и 255 тыс. кл./л) и биомассы (0,3-0,5 г/м³) фитопланктона.

В осеннем фитопланктоне водоема таксономически наиболее разнообразны диатомовые, зе­леные и золотистые водоросли. Уровень количественного развития осеннего фитопланктона на 70­90% определялся развитием диатомовых. Водоросли из других групп фитопланктона, хотя и были разнообразными, но не достигали значительных величин численности и биомассы. Исключение со­ставляли районы, испытывающие непосредственное влияние производственных вод Сегежского ЦБК - Мозог-губа и залив Лайкоручей, где зеленые водоросли по биомассе (26-33%) конкурирова­ли с диатомовыми.

Выводы

Сравнительный анализ многолетних данных (1971-2008 гг.) количественного развития фитопланк­тона Северного Выгозера указывает на возрастание в 4-5 раз численности и биомассы (910 тыс.кл./л и 1,83 г/м³) в 1981-1992 гг. (период после пуска СБО) по сравнению с наблюдавшимися в 1971г. (215 тыс.кл./л и 0,37 г/м³). В 1993-1996 гг., в связи с сокращением объема сточных вод ЦБК и загрязнений, от­мечалось снижение численности и биомассы фитопланктона, в среднем до 390 тыс.кл./л и 0,59 г/м³. В по­следнее десятилетие наблюдений (1998-2008 гг.) количественные показатели фитопланктона Северного Выгозера проявляют тенденцию к снижению (средняя численность составляет 330 тыс.кл./л, биомасса 0,36 г/м³) по сравнению с первой половиной 1990-х годов прошлого столетия.

В процессе антропогенного эвтрофирования северной части Выгозерского водохранилища в таксономической структуре фитопланктонных сообществ отмечены изменения, выразившиеся в увеличении числа видов, являющихся показателями повышенного уровня трофии и органического загрязнения водоемов.

Литература

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

Вислянская И.Г., 1998. Северное Выгозеро, река Нижний Выг и озеро Воицкое. Характеристика биоце­нозов. Фитопланктон / Современное состояние водных объектов Республики Карелия. Ред. Н. Филатов и др. Петрозаводск: Кар НЦ РАН. С. 112-115.

Вислянская И.Г., 1978. Фитопланктон Выгозерского водохранилища / Гидробиология Выгозерского водохранилища. Петрозаводск: КФ АН СССР. Ред. В. Соколова. С. 15-42.

Вислянская И.Г., Харкевич Н.С., 1985. Фитопланктон и первичная продукция Выгозерского водохра­нилища / Органическое вещество и биогенные элементы в водах Карелии. Ред. Е. Васильева, П. Лозовик. Пет­розаводск: КФ АН СССР. 1985. С. 144-165.

Вислянская И.Г., Чекрыжева Т.А, 2007. Северное Выгозеро и озеро Воицкое. Фитопланктон / Состоя­ние водных объектов Республики Карелия. По результатам мониторинга 1998-2006 гг. Ред. П. Лозовик и др. Петрозаводск: КарНЦ РАН. С. 147-151.

Давыдова Н.Н. Диатомовые водоросли - индикаторы природных условий водоемов в голоцене / Ред. Л.: Наука. 1985. 244 с.

Изменение режима Северного Выгозера и реки Нижний Выг под действием сточных вод Сегежского ЦБК и допустимый объем их сброса. Практические рекомендации. Петрозаводск, 1989. 35 с.

Кузьмин Г.В., 1975. Фитопланктон / Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. М.: Нау­ка. С. 73-84.

Кузьмин Г.В., 1984. Таблицы для вычисления биомассы водорослей. Магадан. 47 с.

Лозовик П.А., 1998. Химический состав воды / Современное состояние водных объектов республики Карелия. Северное Выгозеро, река Нижний выг и озеро Воицкое. Ред. Ред. Н. Филатов и др. Петрозаводск: Карельский НЦ РАН. С. 101-109.

Макрушин А. В. Библиографический указатель по теме «Биологический анализ качества вод» с прило­жением списка организмов - индикаторов загрязнения. Л., 1974. 53 с.

Оксиюк О.П., Жукинский В.Н.. 1983. Методические приемы использования эколого-санитарной клас­сификации поверхностных вод суши // Гидробиологич. журн. Т. 19, № 5. С. 63-67.

Платонов А. В., 2007. Северное Выгозеро и озеро Воицкое. Химический состав воды / Состояние вод­ных объектов Республики Карелия. По результатам мониторинга 1998-2006 гг. Ред. П. Лозовик и др. Петроза­водск: КарНЦ РАН. С. 141-147.

Прошкина-Лавренко А.И., 1953. Диатомовые водоросли-показатели солености воды / Диатомовый сборник. Л.:.ЛГУ. С. 186-205.

Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений / Ред. Абакумов В.А. Л.: Гидрометеоиздат. 1983. 50 с.

Свиренко Д. О., 1915. Материалы к флоре водорослей России. Некоторые данные к систематике и гео­графии / Тр. Общ. Испытат. Природы Хаоьковского уни-та. Т. 1. (Онежское, Ладожское, Выгозеро, рр. Теле- кинка, Ковда и др.). С. 61-148.

Современное состояние водных объектов республики Карелия. 1998. Ред. Н. Филатов и др. Петроза­водск: Кар НЦ РАН. 188 с.

Состояние водных объектов республики Карелия. По результатам мониторинга 1998-2006 гг. Ред. П. Лозовик и др.Петрозаводск. Кар НЦ РАН. 2007. 210 с.

Федоров В. Д., 1979. О методах изучения фитопланктона и его активности. М.: МГУ. 166 с.

Харкевич Н.С., 1969. Влияние сточных вод Сегежского целлюлозно-бумажного комбината на химиче­ский состав и качество вод р. Сегежи и Выгозера / Вопросы гидрологии, озероведения и водного хозяйства Карелии. Петрозаводск. КФ АН СССР. С. 30-59.

Харкевич Н.С., 1978. Характеристика химического состава и качества воды Выгозерского водохранилища / Водные ресурсы Карелии и их использование. Ред. Н. Харкевич. Петрозаводск: КФ АН СССР. С. 107-150.

Sladecek V., 1973. System of water quality from the biological point of view // Arch. Hydrobiol. 7. p. 1-128.

Tikkanen T., 1986. Kasviplanktonopas. Suomen Luonnonsuojelun Tuki Oy, Helsinki. 277 p.

PHYTOPLANKTON IN THE NORTHERN PART OF VYGOZERSKOYE RESERVOIR (REPUBLIC OF KARELIA, RUSSIA)

T.A. Chekryzheva

Northern Water Problems Institute, Karelian Research Centre of RAS,

Petrozavodsk, Russia, e-mail: Tchekryzheva@mail.ru

Phytoplankton in Vygozerskoye impoundment reservoir (Republic of Karelia, Russia) is known to comprise 264 algal taxa. The phytoplankton species composition is mainly made up of diatoms (45 %), green (32 %) and golden (9 %) algae. Data on characteristics of the phytoplankton eco-floral composition are provided; indicator species of water status and quality were identified. Changes were noted in the taxonomic structure of the phytoplankton communities, manifest in an increased number of species indicating higher trophic status and organic pollution. Long-term data (1971-2008) on quantitative development of phytoplankton in the northern part of Vygozerskoye impoundment reservoir, which has long been exposed to the impact of wastewater from Segezha pulp-and-paper mill, were analysed. Saprobiological condition of water in the surveyed part of the impoundment reservoir was assessed.