Impact of the Operation of the Railway Bridge over the Om River on its Biotic Communities
Impact of the Operation of the Railway Bridge over the Om River on its Biotic Communities
Abstract
To identify the impact of long-term operation of the railway bridge over the Om River, the study of its biotic communities was carried out. It is demonstrated that the phytoplankton of the river above and below the railway bridge has no significant differences in species composition and quantity. The trophic status of the river has remained the same and corresponds to the mesotrophic category of waters, the phytoplankton biomass values in the multi-year aspect have decreased. Zoobenthos biodiversity and its quantitative development downstream of the railway bridge is significantly lower at all stations, despite the similarity of biotopes at the sampling sites. A final conclusion on the potential impact on the zoobenthos of the river from the operation of the railway bridge can only be made after additional studies. The presence of bivalves of the genus Unio was noted for the Om River for the first time.
1. Введение
Экологическая безопасность является составной частью национальной безопасности Российской Федерации. Состояние окружающей среды по экологическим параметрам в целом на территории РФ оценивается как неблагополучное. К глобальным вызовам экологической безопасности относятся высокая степень загрязнения и низкое качество воды значительной части водных объектов, деградация их экосистем и др. Целями государственной политики в сфере обеспечения экологической безопасности являются сохранение и восстановление природной среды, в том числе предотвращение загрязнения поверхностных и подземных вод, повышение качества воды в загрязненных водных объектах, восстановление водных экосистем .
Река Омь берет начало из оз. Омского, которое расположено среди Васюганских болот. Длина реки 1091 км, площадь водосборного бассейна – 52 600 км². Устье реки находится в г. Омске, на 1831 км от устья р. Иртыш по его правому берегу. Русло реки на протяжении 5 км от истока неясно выражено и представляет ряд небольших озеровидных расширений, соединяющихся между собой. Ниже русло хорошо выраженное, сильно извилистое, неразветвленное. Ширина реки изменяется от 15-25 м в верховьях до 150-180 м в среднем течении и 220 м в нижнем. В межень ширина русла 40-84 м, местами на излучинах достигает 110-220 м. Глубина реки колеблется от 0,2 до 3,0 м в верховьях и от 0,5 до 5,5 м в нижнем течении
.Экосистема р. Омь испытывает сильное антропогенное воздействие. Обладая слабой способностью к самоочищению , она подвержена ускоренному антропогенному эвтрофированию. В 1998-2003 гг. экосистема Оми находилась в состоянии антропогенного напряжения с элементами антропогенного эвтрофирования, а в 2007-2009 гг. – в состоянии экологического регресса с элементами антропогенного эвтрофирования .
Однопутный железнодорожный мост через р. Омь, соединяющий нефтехимический промышленный кластер г. Омска с главными путями Транссибирской железной дороги, был построен в 1955 г. в соответствии с существующими на тот период строительными нормами и правилами. В течение последующей эксплуатации этого стратегического объекта в воду р. Омь попадали загрязняющие вещества, используемые в процессе эксплуатации, как железнодорожного полотна, так и подвижного состава. В рамках выполнения госбюджетной научно-исследовательской работы по теме «Исследование воздействия негативных техногенных факторов на окружающую среду и человека» (рег. № НИОКР АААА-А19-119091690011-8) в сентябре 2022 г. сотрудниками кафедры «Безопасность жизнедеятельности и экология» ОмГУПС было предпринято настоящее исследование.
Цель работы – установить возможное влияние длительной эксплуатации железнодорожного моста через р. Омь на ее биотические сообщества.
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:
1. Провести рекогносцировочное обследование донных сообществ (зообентоса) р. Оми выше и ниже зоны влияния эксплуатации железнодорожного моста;
2. Оценить современное состояние фитопланктона р. Оми в зоне влияния железнодорожного моста;
3. Определить размеры зоны возможного влияния эксплуатации железнодорожного моста на донные сообщества р. Оми;
4. Установить качественные различия в составе грунтов вне зоны влияния и в зоне влияния железнодорожного моста.
2. Методы и принципы исследования
Материалом для данной публикации послужили сборы фитопланктона и зообентоса из р. Оми, проведенные 17 сентября 2022 г. Отбор проб на реке проводился в период осенней межени, ширина реки во время исследований в местах отбора проб достигала 50-70 м.
Выполнено два стандартных разреза через русло реки, включающих по 3 станции, расположенных примерно на одинаковом расстоянии от берегов. Первый разрез располагался в 100 м ниже железнодорожного моста и включал станции 1, 2 и 3. Проба на станции 1 была взята у левого берега Оми на глубине 2 м, грунт в месте взятия пробы – илистый песок с вкраплениями глинистых конкреций. Проба на станции 2 по центру реки на глубине 3,5 м, несмотря на многократные попытки, взята не была, так как из-за очень плотного грунта (песок) дночерпатель не срабатывал. Проба на станции 3 у правого берега взята на глубине 1,8 м с песчанистого ила с примесью детрита среди редких зарослей урути.
Второй разрез располагался в 2 км выше железнодорожного моста и включал станции 4, 5, 6. Проба на станции 4 была взята у левого берега на глубине 0,8 м с илистого песка с вкраплениями глинистых конкреций, на станции 5 – по центру реки на глубине 2,0 м с песка, на станции 6 – у правого берега на глубине 0,5 м с песчанистого ила со слабо окатанными камнями.
Пробы фитопланктона отбирали зачерпыванием из поверхностного слоя воды на первом и втором разрезах на середине реки (станции 2 и 5), фиксировали формалином, концентрировали осадочным методом. Обработку проб осуществляли стандартными методами
. Подсчет клеток водорослей проводили в камере Горяева в двух повторностях на световом микроскопе Euler Professor 770Т. При идентификации видов водорослей использовали современные определители, монографии и сводки. Видовые названия уточняли с использованием международной базы данных Algaebase.Пробы зообентоса отобраны дночерпателем Петерсена с площадью захвата 1/40 м2. Сбор и камеральная обработка материала проведена по стандартной методике
, . Идентификация таксонов выполнена по определителям беспозвоночных пресных вод , , .3. Основные результаты
Таксономическая структура фитопланктона р. Оми в районе отбора проб достаточно разнообразна, было идентифицировано 35 видовых и внутривидовых таксонов, включая номенклатурный тип вида, из 7 отделов: Cyanoprokaryota – 4, Xanthophyta – 1, Cryptophyta – 1, Chrysophyta – 3, Euglenophyta – 3, Bacillariophyta – 6, Chlorophyta – 17.
Обилие фитопланктона высокое: общая численность достигала 8,55 млн кл./л, общая биомасса колебалась в пределах 0,633-0,963 г/м3. Высокая численность фитопланктона обусловлена интенсивной вегетацией мелкоклеточной безгетероцистной цианопрокариоты Chroococcus minimus (Keissl.) Lemm., являющейся абсолютным доминантом среди других видов фитопланктона. Доля этого вида в формировании общей численности фитопланктона колеблется от 65,0 до 80,3%. Этому виду сопутствовали другие цианопрокариоты (Ch. minor (Kütz.) Näg., Synechocystis aquatilis Sauv., Synechococcus Näg. sp.), также относящиеся к группе безгетероцистных видов. Как известно, массовое развитие мелкоклеточных безгетероцистных видов цианопрокариот свидетельствует об усилении процесса антропогенного эвтрофирования . Вклад водорослей других отделов в создание общей численности фитопланктона, за исключением Chlorophyta (их доля может достигать 20,29%), несуществен и колеблется в пределах 0,34-6,46% (табл. 1).
Таблица 1 - Численность и биомасса фитопланктона р. Оми, сентябрь 2022 г.
Место отбора проб | Общая численность, млн кл./л | Общая биомасса, г/м3 | Численность, % Биомасса, % | |||||
Cyanoprokaryota | Bacillariophyta | Chlorophyta | Euglenophyta | Chrysophyta | Прочие | |||
Выше ж/д моста | 8,550 | 0,633
| 71,53 5,45 | 2,17 30,92 | 20,29 48,58 | 4,30 11,87 | 1,37 1,86 | 0,34 1,32 |
Ниже ж/д моста | 7,965 | 0,963 | 81,33 3,50 | 6,46 71,55 | 8,03 21,02 | 2,44 2,83 | 1,74 1,10 | – |
Общая биомасса фитопланктона реки формируется, главным образом, за счет диатомовых и зеленых водорослей. Цианопрокариоты, ввиду исключительно мелких размеров клеток (диаметр клеток доминанта Ch. minimus около 2 мкм), играют несущественную роль в создании общей биомассы фитопланктона.
По показателям общей биомассы фитопланктона р. Омь во время проведения исследований соответствовала мезотрофной категории вод. Трофический статус реки остался прежним, но показатели биомассы снизились: осенью 2007-2009 гг. общая биомасса фитопланктона колебалась в пределах 1,53-2,14 г/м3
. Это может быть связано, во-первых, с межгодовыми колебаниями обилия, во-вторых – с дальнейшим развитием установленного ранее состояния экологического регресса экосистемы реки . Для более точной оценки современного экологического состояния реки требуются дополнительные исследования.Существенных отличий в видовом богатстве и показателях обилия фитопланктона Оми выше и ниже железнодорожного моста не установлено.
У левого берега реки дно было покрыто пленкой диатомовых водорослей, при небольших изгибах русла реки в затишных участках отмечены редкие заросли макрофитов из рдеста пронзеннолистного, урути мутовчатой и сусака зонтичного. В прибрежной зоне у обоих берегов в массе отмечены водные Полужесткокрылые из рода Corixa (гребляки), немногочисленные представители рода Cerris (водомерки), у правого берега в массе – водные Жуки из рода Gyrinus (вертячки). Гребляков и вертячек было такое количество, что они попадали в дночерпательные пробы в числе до 7 и 4 экземпляров соответственно, но поскольку они являются представителями эпинейстона, при расчете численности и биомассы зообентоса их не учитывали.
Зообентос Оми в местах сбора представлен обычными для речных вод Западной Сибири группами организмов: олигохетами, пиявками, двустворчатыми и брюхоногими моллюсками, личинками насекомых из семейств Chironomidae и Tabanidae , , . Таксономическое разнообразие невелико, как и в других реках Западной Сибири данного типа, наиболее разнообразно представлены моллюски (табл. 2).
Таблица 2 - Численность и биомасса зообентоса р. Омь, сентябрь 2022 г.
Таксон | Левый берег | Центр | Правый берег | |||||||||
Ст. 1 | Ст. 4 | Ст. 2 | Ст. 5 | Ст. 3 | Ст. 6 | |||||||
численность (экз./м2) | биомасса (г/м2) | численность (экз./м2) | биомасса (г/м2) | численность (экз./м2) | биомасса (г/м2) | численность (экз./м2) | биомасса (г/м2) | численность (экз./м2) | биомасса (г/м2) | численность (экз./м2) | биомасса (г/м2) | |
Mollusca, Bivalvia: | – | 160 | 14,28 | – | – | 80 | 3,32 | 1400 | 42,12 | |||
Unio sp. | – | – | – | – | – | 120 | 9,20 | |||||
Amesoda asiatica (Martens, 1864) | – | – | – | – | 40 | 2,80 | 40 | 0,20 | ||||
Pisidium decurtatum (Lindholm, 1909) | – | – | – | – | – | 120 | 5,44 | |||||
P. inflatum (Muehlfeld in Porro, 1838) | – | 160 | 14,28 | – | – | 40 | 0,52 | 960 | 26,36 | |||
Hensloviana dupuiana (Normand, 1854) | – | – | – | – | – | 120 | 0,88 | |||||
Euglesa sp. | – | – | – | – | – | 40 | 0,04 | |||||
Mollusca, Gastropoda: | – | – | – | – | – | 40 | 1,16 | |||||
Digyrcidum starobogatovi Andreeva et Lazutkina, 2014 | – | – | – | – | – | 40 | 1,16 | |||||
Oligocheta | 80 | 0,08 | 80 | 0,20 | – | 40 | 0,04 | – | 40 | 0,08 | ||
Hirudinea | – | – | – | – | – | 40 | 0,20 | |||||
Chironomidae: | – | 80 | 0,36 | – | – | 40 | 0,16 | 80 | 0,20 | |||
Procladius ferrugineus (Kieffer, 1919) | – | 40 | 0,06 | – | – | – | 40 | 0,06 | ||||
Chironomus plumosus (Linne, 1758) | – | 40 | 0,30 | – | – | 40 | 0,16 | – | ||||
Glyptotendipes sp. | – | – | – | – | – | 40 | 0,14 | |||||
Insecta, Tabanidae | 40 | 0,08 | – | – | – | – | 40 | 0,44 | ||||
Всего | 120 | 0,16 | 360 | 14,84 | 0 | 0 | 40 | 0,04 | 120 | 3,48 | 1640 | 42,20 |
Таксономический состав, численность и биомасса зообентоса колебались в значительных пределах в зависимости от биотопа. Левобережные биотопы по сравнению с правобережными в таксономическом отношении населены менее разнообразно и менее обильны по количественному развитию. На стрежне в центре реки население очень бедно. Подобная ситуация не является исключением и характерна для рек бассейна Малого Югана , где на сильном течении в дночерпательных пробах моллюски и другие донные организмы не регистрировались.
В целом по таксономическому составу (группам организмов), численности и биомассе зообентоса р. Омь во время исследований не отличается от других рек центральной части Западной Сибири
, , , .Группы организмов по разрезу распределялись неравномерно: их численность и биомасса на отдельных станциях значительно варьировали (см. табл. 2). Обращает на себя внимание доминирование на правобережных станциях обоих разрезов двустворчатых моллюсков (Bivalvia) в целом и Pisidium inflatum в частности. Подобное обилие двустворчатых моллюсков рода Pisidium наблюдалось и ранее в реках бассейна Среднего Иртыша – Тара, Узакла, Ича, Тартас и р. Негусьях – притока Большого Югана
, .Интересным является обнаружение на правобережной станции 6 молоди двустворчатого моллюска семейства Unionidae рода Unio. Точнее определить вид не удалось из-за малых размеров особей. Находка интересна тем, что моллюски семейства Unionidae распространены в России только в европейской части и западном Закавказье, за исключением Unio pictorum Nilsson, 1822 и Unio limosus Linne, 1758, «интродуцированных под Читу»
и обитание Unio в малых рек бассейна Иртыша до сего времени не регистрировалось.4. Заключение
Фитопланктон р. Оми выше и ниже железнодорожного моста не имеет существенных отличий ни в видовом составе, ни в количественном отношении. Это связано с тем, что переносимые течением реки планктонные организмы не успевают отреагировать на какое-либо антропогенное воздействие.
Сравнивая таксономический состав, численность и биомассу зообентоса по разрезам выше и ниже железнодорожного моста следует отметить, что, несмотря на сходство биотопов, имеют место значительные отличия по сравниваемым показателям. Биоразнообразие зообентоса и его количественное развитие ниже железнодорожного моста значительно меньше на всех станциях. Подобные различия предположительно могут быть обусловлены многолетней эксплуатацией железнодорожного моста, в результате которой в воду регулярно попадали загрязняющие вещества, используемые в процессе эксплуатации, как железнодорожного полотна, так и подвижного состава. Окончательный вывод о потенциальном воздействии на зообентос реки эксплуатации железнодорожного моста можно будет сделать только после дополнительных исследований.