Оценка экологического состояния озёрных экосистем урботерриторий по показателям зообентоса (на примере г. Казани)
Оценка экологического состояния озёрных экосистем урботерриторий по показателям зообентоса (на примере г. Казани)
Аннотация
В ходе исследования анализировались данные по видовому составу и количественным характеристикам зообентоса на основе данных экологической инвентаризации и паспортизации г. Казани. Использованы данные об организмах зообентоса 36 урбанизированных озер. Преобладающей группой по видовому составу в зообентосном сообществе являются насекомые, составляющие 53% от общей видового состава, наиболее часто встречались хирономиды. Выявлены наиболее часто встречающиеся и краснокнижные виды организмов зообентоса. Значения численности зообентоса изменялось от 10 до 2800 экз./м2 на разных водных объектах; значение биомассы изменялось от 0,04 до 61,15 г/м3. Согласно индексам видового разноообразия Шеннона и Симпсона, большая часть озер относится к категории загрязненных с устойчивым сообществом. К наиболее значимым по видовому разнообразию биологических ресурсов относятся озёрные экосистемы, расположенные территориально в Ново-Савиновском и Кировском районах г. Казани, относящиеся к первой надпойменной террасе реки Казанки и Волги. Биоресурсы озёр г. Казани, подвергаемые сильной антропогенной нагрузке, нуждаются в охране, а озера – в благоустройстве и рациональном использовании.
1. Введение
Сохранение биологического разнообразия относится к национальным целям и стратегическим задачам развития Российской Федерации (в соответствии с указом Президента Российской Федерации от 7 мая 2018 года № 204). Биологические ресурсы озёрных экосистем – важное звено в сохранении биоразнообразия.
Биоресурсы озёрных экосистем г. Казани представляют собой ценное звено в сохранении биологического разнообразия водных растений и животных в условиях города. Озёра г. Казани отличаются разнообразием по качественному составу гидробионтов. Гидробиологическая оценка озёрных экосистем г. Казани проходила в рамках широкомасштабной инвентаризации и паспортизации водных объектов г. Казани (по муниципальному контракту с МКУ «Комитет внешнего благоустройства города Казани») , . На основании экологических паспортов и Реестров водных объектов г. Казани проведена оценка биоресурсного потенциала озёр города по качественному составу и количественным показателям зообентоса.
Зообентос – важнейший компонент кормовой базы ихтиофауны , , . Оценка рыбопродуктивности по зообентосу производится при исследовании озёрных экосистем с целью оценки возможной рыбопродукции, восстановления и увеличения биоразнообразия ихтиофауны.
Природно-географическая характеристика района исследований. В физико-географическом отношении район расположения озер - Вятско-Камская возвышенность, Западное Прикамье, терраса реки Волги. Территория города в целом относится к району очень слабой расчлененной аккумулятивной террасовой равнины левобережья Волги. Верхняя часть города расположена на высоких средне- и раннеплейстоценовых террасах, с абсолютными высотами в пределах 80-120 м. На правобережье Казанки притеррасное понижение низкой надпойменной террасы было занято торфяным болотом (Кизическое болото), которое сохранилось в виде многочисленных озер Ново-Савиновского района .
2. Материалы и методы исследования
Исследования выполнены на кафедре Природообустройства и водопользования и в Лаборатории оптимизации водных экосистем (ЛОВЭ) Института управления, экономики и финансов Казанского (Приволжского) федерального университета. В работе использованы результаты собственных исследований (полевых), фондовые данные. Объектом исследований послужили озёрные экосистемы озёр г. Казани, исследованные в рамках инвентаризации и паспортизации водных объектов г. Казани.
В качестве материала для исследования использовали зообентос. Во время выполнения работ определяли его видовой состав и численность. Провели анализ результатов, полученных индексов Шеннона и Симпсона.
Использованы данные об организмах зообентоса 36 урбанизированных озер (Московского района – 4 озера, Кировского района – 7 озер, Ново-Савиновского района – 22 озера, Вахитовского района – 2 озера, Приволжского – 1 озеро). Гидробиологические пробы отбирали в летний период 2007 г., в июле-августе, на каждом водоеме с 2 станций, в трех повторностях, общее количество проанализированного материала составляет 72 пробы. Отбор проб производился с помощью донного сачка и трубчатого дночерпателя с площади 20х20 см. Организмы промывали и помещали в пробирки, фиксировались 4%-ным раствором формалина. Дальнейшее определение проб проводилось в лаборатории. Определение видов осуществляли по Определителю пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР (1977) и Определителю пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий (1994) . Для расчета количественных показателей использовали данные численности и биомассы, рассчитывали индексы видового разнообразия Шеннона и Симпсона , , .
3. Основные результаты
В результате исследования был определен видовой состав зообентоса озерных экосистем г. Казани. Анализ полученных данных показал, что разнообразие экосистемы озер представлено 47 видами, относящимися к 7 классам различных организмов: насекомые (Insecta) – 26 видов (53%), моллюски (Mollusca) – 12 видов (26%), олигохеты (Olygochaeta) – 6 видов (13%), пиявки (Hirudinea) – 1 вид (2%), ракообразные (Crustacea) – 1 вид (2%), паукообразные (Arachnida) – 1 вид (2%) и нематоды (Nematoda) – 1 вид (2%) (Рис. 1).
Рисунок 1 - Распределение таксонов внутри качественного состава зообентоса озёрных экосистем г. Казани
В ходе данного исследования авторами в озерных экосистемах г. Казани были обнаружены редкие виды зообентоса, занесенные в Красную Книгу РТ : Ranatra linearis (Linnaeus, 1758) (ранатра палочковидная, обитающий в озере В. Кабан) и Nepa сinerea (Linnaeus, 1758) (водный скорпион, обитающий в озере В. Кабан), Argironeta aquatica (Clerck, 1757) (паук-серебрянка, обитающий в озере – старице №2 реки Казанка Советского района) (Табл. 1).
Таблица 1 - Таксономический состав зообентоса озёрных экосистем г. Казани и их частота встречаемости
Таксономическая группа | № | Вид | Встречаемость |
Насекомые (Insecta) | Хирономиды | ||
1 | Chironomus plumosus | доминирование | |
2 | Polypedilum nubeculosum | доминирование | |
3 | Potthastia gaedii | редко | |
4 | Stictochironomus rosenscholdi | редко | |
5 | Monopelopia tenuicalar | редко | |
6 | Prodiamesa olivacea | редко | |
7 | Cryptochironomus gr. Defectus Walker | редко | |
8 | Dicrotendipes modestus Say | редко | |
9 | Stictochironomus rosenscholdi Zetterstodt | редко | |
10 | Gliptotendipes glaucus Meigen | - | |
11 | Gliptotendipes gripekoveni Kieffer | - | |
12 | Clinotanypus nervosus Meigen | - | |
13 | Cladotanitarsus g. mancus Walker | редко | |
14 | Procladius ferrugineus | редко | |
15 | Orhtocladius clarci | редко | |
Жуки | |||
16 | рода Hydroporus | доминирование | |
Поденки | |||
17 | Cloen dipterum | доминирование | |
18 | Baetis rhodani | редко | |
Полужесткокрылые | |||
19 | Corixa sp. | доминирование | |
20 | Notonecta glauca | редко | |
21 | Ranatra linearis | редкий вид, занесенный в Красную Книгу РТ | |
22 | Nepa сinerea | редко | |
Стрекозы | |||
23 | Coenagrion armatum | редко | |
24 | Ischnura elegans | редко | |
25 | Cordulia aenea L | редко | |
26 | Coenagrion pulchellum | редко | |
27 | Somatochlora metallica | редко | |
Двукрылые | |||
25 | Mistacides niger | редко | |
Моллюски (Mollusca) | Моллюски | ||
Брюхоногие моллюски | |||
26 | Planorbis planorbis | доминирование | |
27 | Segmentina nitida | редко | |
28 | Viviparus viviparus | редко | |
29 | Anisus spirorbis | доминирование | |
30 | Aplexa hypnorum | редко | |
31 | Bithynia trosheli | редко | |
32 | Limnea glabra | редко | |
33 | Limnea ovata | редко | |
34 | Planorbis vortex | редко | |
Двустворчатые моллюски | |||
35 | Spherium corneum L. | редко | |
36 | Spherium nitidum L. | редко | |
37 | Anodonta complanata | редко | |
Олигохеты (Olygochaeta) | Олигохеты | ||
38 | Limnodrilus hofmeisteri | доминирование | |
39 | Tubifex tubifex | доминирование | |
40 | Eiseniella tetraedra Savigny | редко | |
41 | Nais barbata | редко | |
42 | Derodorsalis | редко | |
43 | Enchitreidae sp | редко | |
Пиявки (Hirudinea) | Пиявки | ||
44 | Erpobdella octoculata | доминирование | |
Ракообразные (Crustacea) | Ракообразные | ||
45 | Asellus aquaticus | доминирование | |
Паукообразные (Arachnida) | Паукообразные | ||
46 | Argironeta aquatica L | редкий вид, занесенный в Красную Книгу РТ | |
Нематоды | Нематоды | ||
47 | Nematoda sp. | редко |
4. Обсуждение
По количественным характеристикам численность зообентоса изменялась от 10 до 2800 экз./м2 на разных водных объектах; значение биомассы варьировалось от 0,04 до 61,15 г/м3. Наиболее бедным в отношении численности зообентоса является оз. Малое Лебяжье (10 экз./м2), биомассы – оз. Восточное (0,04 г/м2). Самая высокая численность обнаружена в оз. Верхний Кабан (2800 экз./м2), а самая высокая биомасса у оз. Малое Глубокое (61,15 г/м2) (Табл. 2).
Таблица 2 - Численность, биомасса и индексы видового разнообразия зообентоса озёр г. Казани
№ | Наименование озера | Общая численность (экз/м²) | Биомасса (г/м²) | Индекс Шеннона | Индекс Симпсона |
1 | Марьино | 112 | 0,81 | 1,22 | 0,49 |
2 | Центральное (в парке Победы) | 50 | 0,5 | 0 | 0 |
3 | Озеро в парке Победы по Ямашева (Восточное) | 25 | 0,04 | 1 | 0,5 |
4 | Озеро 1 в озерно-болотном комплексе Парка Победы | 89 | 0,11 | 1,85 | 0,69 |
5 | Озеро 2 в озерно-болотном комплексе Парка Победы | 1575 | 7,95 | 1,07 | 0,5 |
6 | Озеро 3 в озерно-болотном комплексе Парка Победы | 13 | 0,63 | 1,35 | 0,5 |
7 | Озеро 4 в озерно-болотном комплексе Парка Победы | 37 | 1,66 | 1 | 0,5 |
8 | Озеро 7 в озерно-болотном комплексе Парка Победы | 75 | 0,88 | 1 | 0,5 |
9 | Озеро 8 в озерно-болотном комплексе Парка Победы | 72 | 0,88 | 1 | 0,5 |
10 | Озеро по ул. Чуйково и Амирхана (Крошка) | 12 | 0,06 | 0 | 0 |
11 | Озеро на Сабантуйной поляне (Майданное) | 350 | 1,025 | 0,73 | 0,6 |
12 | Уютное (напротив ТЭЦ) | 25 | 0,125 | 0 | 0 |
13 | Сероводородное (напротив ТЭЦ первое) | 75 | 0,35 | 1,58 | 0,7 |
14 | Озеро по Амирхана 105 (Большое) | 12,5 | 0,11 | 0 | 0 |
15 | Озеро по Амирхана 95 (Бусинка) | 12,5 | 0,15 | 0 | 0 |
16 | Озеро напротив входа на авторынок (Уголочек) | 25 | 0,09 | 1 | 0,5 |
17 | Озеро Придорожное | 38 | 1,162 | 1 | 0,5 |
18 | Озеро по ул. Адоратского (Кряква) | 88 | 1,47 | 2,52 | 0,81 |
19 | Озеро по ул. Адоратского, 56 (Пуговка) | 12,5 | 0,06 | 0 | 0 |
20 | Озеро по ул. Адоратского, 60 (Кнопка) | 50 | 0,4 | 0,81 | 0,37 |
21 | Озеро по ул. Адоратского, 62 (Вербное) | 87 | 0,4 | 0,81 | 0,48 |
22 | Озеро по ул. Адоратского, 64 (Песчаное) | 150 | 1,46 | 1,18 | 0,48 |
23 | Озеро на ул. Меридианная и Четаева (Утиное) | 100 | 0,75 | 1 | 0,5 |
24 | Водоем в казанском Зооботсаде (озеро Ботаническое) | 375 | 4,8 | 0 | 0 |
25 | Средний Кабан | 250 | 16,2 | 2,45 | 0,6 |
26 | Верхний Кабан | 2800 | 7,07 | 2,28 | 0,7 |
27 | Большое Лебяжье | 900 | 11,98 | 2,8 | 0,83 |
28 | Малое Глубокое | 550 | 61,15 | 2,2 | 0,5 |
29 | Малое Лебяжье | 10 | 0,1 | 0,91 | 0,38 |
30 | Дряничное | 276 | 0,348 | 0,5 | 0,5 |
31 | Озеро в Лагерном | 12 | 0,048 | 0 | 0 |
32 | Озеро Большое Глубокое | 192 | 15 | 2,8 | 0,63 |
33 | Озеро в парке Урицкого | 112 | 0,81 | 0 | 0 |
34 | Озеро Харовое | 12 | 1,272 | - | - |
35 | Озеро по ул. Серова | 2050 | 6,925 | 1,6 | 0,4 |
36 | Озеро в парке Шурале | 24 | 15 | 1 | 0,5 |
При анализе индексов видового разнообразия выявлено, что Индекс Шеннона изменялся от 0 до 2,8 бит. При сравнении водных объектов по индексу видового разнообразия Шеннона выявлено, что 34% водных объектов относятся к загрязненным водам, 66% к грязным. Индекс Симпсона изменялся от 0 до 0,7, принимая на 59% водоемов значение выше 0,5, что соответствует водным экосистемам со сложившимся устойчивым сообществом; в 41% водных объектов сообщества относятся к неустойчивым.
5. Заключение
Анализ проведенной работы показал, что в озерных экосистем г. Казани обнаружены представители 7 классов бентосных водных беспозвоночных, включающие в себя 47 видов организмов, из них Insecta – 26 видов, Mollusca – 12, Olygochaeta – 6 видов, Hirudinea – 1 вид, Crustacea – 1, Arachnida – 1 и Nematoda – 1 вид.
Обнаружены редкие виды, занесенные в Красную Книгу РТ: Ranatra linearis (Linnaeus, 1758), Nepa сinerea (Linnaeus, 1758), Argironeta aquatic. Численность зообентоса изменялась от 10 до 2800 экз./м2 на разных водных объектах; значение биомассы варьировалось от 0,04 до 61,15 г/м3. Согласно индексам видового разнообразия, большая часть водоемов относится к загрязненным с неустойчивым сообществом.
Биоресурсы озёр г. Казани, подвергаемые сильной антропогенной нагрузке, нуждаются в охране, а озера – в регулировании негативного воздействия, благоустройстве и рациональном использовании.