БИОИНДИКАЦИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АНГАРСКОГО ВОДОЕМА ГОРОДА ВОЛГОГРАДА

БИОИНДИКАЦИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АНГАРСКОГО ВОДОЕМА ГОРОДА ВОЛГОГРАДА

Научная статья

Герман Н.В.^1, *, Муртазина А.А.², Дрыгальцева Е.Е.³, Севрюкова Г.А.⁴

⁴ ORCID: 0000-0002-7933-3523;

^{1, 2, 3} Волгоградский государственный университет, Волгоград, Россия;

⁴ Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Россия

* Корреспондирующий автор (nadya-grman[at]rambler.ru)

Аннотация

В статье представлен биологический метод оценки экологического загрязнения водных объектов. Целью работы является биоиндикация и экологические исследования загрязнений Ангарского водоема, находящегося в черте города Волгограда. Исследуемый пруд можно условно отнести к умеренно загрязненному водоему, т.к. в нем присутствуют и на постоянной основе обитают представители рода Navicula, Ulothrix, Scenedesmus, Closterium. Мониторинг микробиоты водоема позволил обнаружить Euglena viridis и Chlamydоmonas, которые переходя на сапрофитное питание с одной стороны играют большую роль в очищение водоема, с другой – обусловливают снижение кислорода, что является негативным фактором для существования водных обитателей.

Ключевые слова: экологический мониторинг, биоиндикация, водоем, загрязнение воды.

A BIOINDICATION AND ENVIRONMENTAL RESEARCH ON THE POLLUTION OF THE ANGARSK RESERVOIR IN VOLGOGRAD

Research article

German N.V.^1, *, Murtazina A.A.², Drygaltseva E.E.³, Sevryukova G.A.⁴

⁴ ORCID: 0000-0002-7933-3523;

^{1, 2, 3} Volgograd State University, Volgograd, Russia;

⁴ Volgograd State Technical University, Volgograd, Russia

* Corresponding author (nadya-grman[at]rambler.ru)

Abstract

The current article presents a biological method for assessing the environmental pollution of water bodies. The aim of the study is bioindication and environmental research of pollution of the Angarsk reservoir, located within the city of Volgograd. The pond under study can be attributed to a moderately polluted reservoir, since it partially contains and permanently inhabited by representatives of the genus Navicula, Ulothrix, Scenedesmus, Closterium. Monitoring the microbiota of the reservoir allowed the authors of the study to detect Euglena viridis and Chlamydomonas, which, while switching to saprophytic nutrition, on the one hand, play a major role in the purification of the reservoir, on the other hand, cause a decrease in the oxygen content, which is a negative factor for the existence of aquatic inhabitants.

Keywords: environmental monitoring, bioindication, reservoir, water pollution.

Введение

Для всего живого на нашей планете главным фактором существования является – вода [4]. Её количество и качество напрямую влияет на состояние живого организма. Это значит, что мониторинг водных объектов должен занимать одно из ключевых мест в охране окружающей среды. Ведь анализируя современную ситуацию, пресная вода, являясь возобновляемым природным ресурсом, попросту не поспевает восстанавливаться за темпами её эксплуатации человеком. А выстраиваемые теории о борьбе за водные ресурсы, все больше походят на реалии будущего человечества [5], [6], [8].

Экологический мониторинг водных объектов позволяет обеспечить рациональное использование природных пресных водоемов, их охрану от поступающих загрязнений, предотвращение негативного воздействия вод и сохранение благоприятной среды обитания для человека [9]. Сохранность водных объектов способствует предупреждению экологической катастрофы, которая с каждым годом охватывает все большую часть Земли.

Целью работы является биоиндикация и экологические исследования загрязнений Ангарского водоема, находящегося в черте города Волгограда.

Методы и принципы исследования

Исследованный Ангарский пруд г. Волгограда расположен в долине реки Царицы и ее притока балки Дубовой. Пруд назван по микрорайону Волгограда, именуемому «поселок Ангарский».

Ангарский пруд самый большой из городских прудов, расположенный у автомобильной развязки на третьей продольной дороге. Основные морфометрические данные: длина до 400 м, ширина более 100 м, площадь 4 га, максимальная глубина 3,7 м. Правый (южный) берег крутой, левый – песчаный, илистый. Прозрачность воды летом 0,7 м. Для околоводной растительности характерны: тростник, роголистник. По био- и фитопланктону пруд автотрофный. Характерные обитатели: окунь, красноперка, уклейка, плотва, карась, пескарь, раки. Водоем используется в рекреационных целях для уженья рыб и купания. Из растений на прибрежной территории водоема встречаются: Клен американский (Acer negundo), Мелколепестник канадский (Erigeron canadensis), Дурнишник обыкновенный (Xanthium strumarium), Тростник обыкновенный (Phragmites australis), Цикорий обыкновенный (Cichorium intybus). Обращая внимание на околоводную фауну, необходимо отметить, что представляющие ее растения являются эврибионтами, имеющие широкий диапазон выносливости. Эврибионты способны формировать «зеленый щит» вокруг Ангарского пруда от прилегающей автомобильной дороги.

Проведение экспресс-анализа состояния воды в пруду Ангарский по групповому количественному анализу фототрофных водорослей включало следующие этапы:

1. Взятие пробы воды. В работе использовались стерилизованные бутыли из темного стекла. Забор проводился на глубине 50 см, на расстоянии от берега – 2,5 метра. Материал в течении 40 минут доставлялся в лабораторию для дальнейшего исследования.
2. При проведении количественного учета фототрофных водорослей в исследуемой пробе воды применяли прямой микроскопический метод и метод раздавленной капли. Использовалась 10-кратная повторность учета для одной пробы воды.
3. Математическая обработка данных включала количественную оценку фототрофных водорослей на основе определения видовой принадлежности.

В исследовании применялся метод биоиндикации качества воды с использованием водорослей по Т.Я. Ашихминой. Выбранный метод обусловлен тем, что на сегодняшний день биоиндикация водоемов является одним из важнейших элементов в системе оценки и мониторинга качества воды. Данный метод прост, оперативен и доступен в своем использовании. Разработанная Т.Я. Ашихминой шкала, позволяет по наличию видов водорослей оценить степень органического загрязнения водоема. Определение степени загрязнения основано на том, что одни виды водорослей – индикаторы, могут жить только в чистой воде, не перенося загрязнений, другие же виды – индикаторы комфортно чувствуют себя в водоеме с умеренным загрязнением воды, третьи – за счет пищевой базы с макро- и микроэлементами предпочитают загрязненную воду.

Основные результаты

В результате ежемесячного мониторирования природного водного объекта с 18.11.19 по 01.10.2020 были обнаружены наиболее часто встречающиеся водоросли 20 видов, из них 8 – биоиндикаторные, среди которых: Anabaena spiroides, Navicula palpebralis и Navicula rhynchocephala, Ulothrix, Scenedesmus, Closterium limneticum, Chlamydоmonas, Euglena viridis, Ceratium [1], [2].

На основе классификации степени загрязнения водоемов по Т.Я. Ашихминой Ангарский пруд можно условно отнести к умеренно загрязненному водоему, т.к. в нем присутствуют и на постоянной основе обитают представители рода Navicula, Ulothrix, Scenedesmus, Closterium. При этом в результате проведенного исследования были обнаружены водоросли – фототрофы, активность которых не изменяется даже в холодное время года (Peridinium).

Следует отметить, что среди 20 выявленных видов водорослей присутствовали и такие представители рода Ceratiim (питание фототрофное), активность которых была наибольшей в летний период, постепенно снижаясь к осени и исчезая к зиме. При наличии пищевой базы эти водоросли в малом количестве могут перезимовать.

Большое количество обнаруженных особей Navicula свидетельствует о том, что в Ангарском пруду в летний период в воде содержится большое количество кремния (более 0,5 мг/л). В тоже время отсутствие диатомовых водорослей в зимний период свидетельствует о недостаточном количестве кремния в воде пруда (менее 0,5 мг/л). Различное количество растворенного оксида кремния в воде оказывает влияние на темпы размножения водорослей, а также на толщину их панциря.

Отличительной чертой исследуемого водоема является обнаружение Euglena viridis и Chlamydоmonas. Они обитают в загрязненных водоемах, питаются фототрофно или миксотрофно, размножаются путем продольного деления клетки и половым путем. Переход на сапрофитное питание играет большую роль в очищение водоема, но из-за перехода на сапрофитное питание, водоем перестает получать O₂, который выделяется в процессе фотосинтеза. Следовательно, O₂, с одной стороны перестает выделяться в водоем, с другой – активно потребляется в больших количествах в процессе дыхания, как в ночную, так и в световую фазу из-за отсутствия фототрофного питания. Как следствие возникают негативные условия для существования водных обитателей.

Размножение нижеследующих водорослей, обнаруженных в ходе проведения исследования, обусловливает «цветение воды»: Closterium limneticum, Scenedesmus, Anabaena spiroides, Ulothrix и свидетельствует об умеренном загрязнении водоема.

Особое внимание привлекает наличие в Ангарском пруде Microcystis Cyanobacteri. В процессе своего питания водоросль поглощая бактерии участвует в бактериологическом очищении воды пруда [3].

Заключение

В результате проведенного исследования установлено, что некоторые из присутствующих водорослей играют значительную роль не только в цепях питания биоты водоема, но и выполняют функцию самоочищения водоема за счет перехода на гетеротрофное питание, вследствие появления в воде большого количества органического загрязнения. Однако, данный феномен свидетельствует о снижении насыщением О₂ водного объекта. В свою очередь это приводит к кислородному голоданию и гибели многих обитателей водоема, т.к. константная концентрация O₂ является одним из лимитирующих факторов для водной биоты.

Пролонгированный мониторинг необходим для своевременного выявления антропогенного загрязнения Ангарского пруда и решения экологических проблем, т.к. пруд является водным объектом потенциального пресноводного накопителя со своей флорой и фауной. 

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

 

Список литературы / References

1. Wang C. Phytoplankton functional groups as ecological indicators in a subtropical estuarine river delta system / C. Wang, H. Jia, J. Wei et al. // Ecological Indicators. – 2021. – Vol. 126. – 107651. DOI: 10.1016/j.ecolind.2021.107651
2. Abonyi A. Phytoplankton functional groups as indicators of human impacts along the River Loire (France) / A. Abonyi, M. Leitão, A.M. Lançon et al. // Hydrobiologia. – 2012. – 698 (1). – PP. 233-249. DOI: 10.1007/s10750-012-1130-0
3. Okogwu O.I. Cyanobacteria abundance and its relationship to water quality in the Mid-Cross river floodplain, Nigeria / O.I. Okogwu, A.O. Ugwumba // Revista de Biologia Tropical. – 2009. – Vol. 57 (1-2). – PP. 33-43. [Electronic resource]. URL: http://www.ots.ac.cr/tropiweb/attachments/volumes/vol57-1-2/04-Okechukwu-Cyanobacteria%20abundance%20.pdf (accessed 12.05.2021)
4. Korol T.S. Primary tool base for the initial stage of environmental monitoring in a megalopolis / T.S. Korol, N.V. Lagutina, L.P. Neupokoev et al. // Journal of Physics: Conference Series, 2020. – 1515 (3). – 032039. DOI: 10.1088/1742-6596/1515/3/032039
5. Telichenko V. The coastal territory of the Yauza River as an urban recreational carcass / V. Telichenko, K. Tesler // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2018. – 365 (2). – 022070. DOI: 10.1088/1757-899X/365/2/022070
6. Hengeveld H. Role of water in urban ecology / H. Hengeveld, C. De Vocht // Urban Ecology, 1989. – 6 (1-4). – pp. 5-347. DOI: 10.1016/0304-4009(82)90022-5
7. Barinova S. Diatom algae-indicators of water quality in the lower Zarafshan river, Uzbekistan / S. Barinova, K. Mamanazarova. // Water (Switzerland). – 2021. – 13(3). – pp. 358. DOI:10.3390/w13030358
8. Barinova S. On the Classification of Water Quality from an Ecological Point of View / S. Barinova // J. Environ. Sci. Nat.Resour. – 2017. – 2, PP. 038-045. DOI:10.19080/IJESNR.2017.02.555581
9. Stevenson J. Ecological assessments with algae: a review and synthesis / J. Stevenson // Journal of Phycology. – 2014. – 50 (3), pp. 437-461. DOI: 10.1111/jpy.12189
10. Gastineau R. Morphological and molecular identification reveals that waters from an isolated oasis in Tamanrasset (extreme South of Algerian Sahara) are colonized by opportunistic and pollution-tolerant diatom species / R. Gastineau, C. Hamedi, M.B. Baba Hamed et al. // Ecological. – 2021. – Vol. 121. – 107104. DOI:10.1016/j.ecolind.2020.107104