Структура и функционирование зоопланктона степных бессточных озер Байкальской Сибири

 

 

 

На правах рукописи

 

 

 

 

 

Макаркина

Наталья Викторовна

 

 

СТРУКТУРА И  ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЗООПЛАНКТОНА СТЕПНЫХ БЕССТОЧНЫХ ОЗЕР

БАЙКАЛЬСКОЙ СИБИРИ

03.00.16 – экология

03.00.18 – гидробиология

 

 

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Улан – Удэ – 2009

Работа выполнена на кафедре биологии ГОУ ВПО «Восточно – Сибирская государственная академия образования»

 

 

Научный руководитель:                             кандидат биологических наук, доцент   

       Пенькова Ольга Геронимовна

 

 

Официальные оппоненты:                      доктор биологических наук, профессор

                                                                          Пронин Николай Мартимьянович

                                                                                                                                                       кандидат биологических наук

                                                                         Итигилова Мыдыгма Цыбекмитовна

                                                                            

 

Ведущая организация:   ГОУ ВПО  « Иркутский государственный университет»

 

 

       Защита состоится  «25» декабря 2009 г. в 15.00 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.022.03 при Бурятском государственном университете по адресу: 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, конференц – зал.

Факс: (3012) 210588

E- mail: d21202203@mail.ru

 

 

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бурятского государственного университета.

 

 

 

Автореферат разослан «___» _________ 2009 г.

 

 

Ученый секретарь

Диссертационного совета,

кандидат биологических  наук                                       Н.А. Шорноева

 

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность  темы. Минеральные озера широко распространены в аридных зонах Байкальской Сибири. Они представляют собой уникальные природные объекты живой природы и экстремальные экосистемы.

Гидробиологические исследования внутренних бессточных водоемов Байкальской  Сибири на данный момент не достаточны. В последние годы возрос интерес к биоразнообразию и функционированию микробных сообществ содовых озер и приозерных солончаков Боронгойской и Оронгойской котловин Селенгинской Даурии (Банзаракцаева и др., 1999; Дамбаев, Намсараев, 2002; Сыренжапова, 2004 и др.). В научной литературе сведений о зоопланктоне озер Тажеранской группы и Селенгинской Даурии чрезвычайно мало и сведения крайне отрывочны (Власов и др., 1962; Антипова, Васильева, 1965).

Усиливающаяся хозяйственная  деятельность и рекреационное освоение степных участков Предбайкалья и Селенгинской Даурии создают реальную угрозу для расположенных здесь уникальных водоемов. В связи с этим, выявление трофического статуса озер позволяет зарегистрировать ранние стадии процесса эвтрофирования, а также определить ответные реакции на антропогенные воздействия. При этом показатели структуры и функционирования зоопланктона можно использовать в диагностике состояния водных экосистем, а также для разработки эффективных мероприятий по их охране и мониторингу.

Цель и задачи исследования. Цель работы – выявление видового состава, структуры и продуктивности зоопланктона степных бессточных озер Байкальской Сибири, особенностей его функционирования в зависимости от экологических факторов.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

1. Охарактеризовать гидрологические и гидрохимические условия среды и их влияние на место обитания зоопланктонного сообщества.

2. Определить видовой состав, особенности  экологии редких видов и структурные характеристики коловраток и низших ракообразных.

3. Провести сравнительный анализ таксономического состава зоопланктона озер Предбайкалья и Селенгинской Даурии.

4. Изучить сезонную и межгодовую  динамику продуктивности фауны  планктона и оценить трофический  статус водоемов.

5. Определить экологические факторы, влияющие на распространение зоопланктеров.

Основные положения, выдвигаемые на защиту:

1. Значение суммы главных ионов  в воде является главным фактором, определяющим видовое разнообразие  зоопланктона.

2. Виды с широкой экологической валентностью (виды-убиквисты) определяют таксономический состав, качественные и количественные характеристики в пресных и солоноватых водоемах. В соленых водоемах – виды – галлофилы.

3. Местоположение и время существования водоема, степень его географической изоляции не являются главными факторами для распространения видов в озерах Предбайкалья и Селенгинской Даурии.

Научная новизна. До настоящего времени комплексных исследований бессточных степных озер Байкальской Сибири не проводилось. Впервые для 22 пресных, солоноватых и соленых озер Предбайкалья и 5 содово – соленых водоемов Селенгинской Даурии приводится полный видовой список зоопланктона, включающий 79 и 19 видов, соответственно.

Обнаружено 13 новых видов  ракообразных и коловраток для водоемов Восточной Сибири: ракообразные – Arctodiaptomus wierzejskii, Daphnia similis, Moina mongolica, Oxyurella tenuicaudis, Eucyclops dumonti, и коловраток Rhinoglena frontalis, Pleurothrocha petromyzon, Lophocharis oxysternon, Lecane quadridentata, Keratella valga, Brachionus variabilis, Hexarthra fennica, Filinia passa.

Впервые установлены  количественные показатели зоопланктона, определены структурообразующие виды, установлен трофический статус водоемов.

Практическая  значимость. Результаты проведенных гидробиологических и гидрохимических изысканий могут быть использованы при проведении экологических экспертиз с целью рекреационного и бальнеологического использования степных водоемов. Полученные данные по биомассе и продукции кормового зоопланктона позволяют рассматривать изучаемые озера как водоемы для подращивания молоди рыб. Весьма перспективным видится использование солоноватых водоемов Предбайкалья и Селенгинской Даурии в качестве источника биокормов.

Материалы, представленные в диссертации, могут быть использованы при чтении лекций по дисциплинам «Зоология», «Экология» и «Гидробиология».

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждались на региональной научно – практической конференции, посвященной 15 – летию образования государственного природного заповедника «Байкало – Ленский» (Иркутск, 2001); научно – практической конференции «Биология внутренних вод. Проблемы экологии и биоразнообразия» (Борок, 2002); 3-ем школе – семинаре молодых ученых России (Улан – Удэ, 2004); Сибирской зоологической конференции посвященной 60 – летию Института систематики и экологии животных СО РАН (Новосибирск, 2004); международной научной школе-конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2004); международной конференции «Экосистемы Монголии и приграничных территорий соседних стран: природные ресурсы, биоразнообразие и экологические перспективы» (Улаанбаатар, 2005); Международной научной конференции «Биологическое разнообразие азиатских степей» (Костанай, 2007); V Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы биологической науки и образования в педагогических вузах» (Новосибирск, 2008); международной научной конференции, посвященной 135–летию со дня рождения И.И. Спрыгина «Биоразнообразие: проблемы и перспективы сохранения» (Пенза, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, из них 2 в рекомендованных ВАКом изданиях.

Структура и  объем работы. Материалы диссертации изложены на … страницах машинописного текста, состоят из введения, шести глав, выводов и списка литературы. Список цитируемой литературы насчитывает … работ, из них … на иностранном языке. Работа содержит … таблицы и … рисунка, … приложения.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему руководителю – к.б.н., доценту кафедры биологии Ольге Геронимовне Пеньковой (ВСГАО, г. Иркутск) за всестороннее научное руководство и поддержку. Искреннюю благодарность автор выражает научному консультанту к.б.н., с.н.с. лаборатории биологии водных беспозвоночных ЛИН СО РАН г. Иркутска Наталье Георгиевне Шевелевой за неоценимую помощь в определении гидробионтов и подготовке в оформлении диссертации.

Работы проводились  частично на средства гранта Федеральной  Целевой Программы «Интеграция» грант № Е0015+Е0016 «Животный мир минеральных озер степных участков западного побережья Байкала» и внутреннего гранта ИГПУ «Животный мир минеральных водоемов Прибайкалья и Забайкалья».

ОСНОВНОЕ  СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. Изученность  минеральных водоемов Центральной  Азии

В главе приведены  сведения о распространении минеральных водоемов на различных континентах и степени их изученности. Особое внимание уделено характеристике соленых озер Центральной Азии: Алтай, Хакассия, Восточная Сибирь и Монголия.

ГЛАВА 2. Материалы  и методы исследования

Работа базируется на материалах, собранных в период с 1999 по 2006 гг. на 22 водоемах Тажеранской степи и с 2002 по 2003 г. на пяти озерах Селенгинской Даурии. Всего за период исследований было отобрано и обработано 502 сетных пробы зоопланктона, из них 80% при непосредственном участии автора. Для выяснения сезонной динамики и расчета продукции зоопланктона на модельных водоемах отбор проб производился каждые две недели с июня по сентябрь 2002 – 2003 гг.

Пробы воды для гидрохимического анализа водоемов Предбайкалья были взяты при разных условиях водности (июнь, август, октябрь и март).

Сбор зоопланктона осуществляли сетью  Джеди с диаметром входного отверстия 25 см и конусом из мельничного  газа № 55. Собранный материал фиксировали 4 % раствором формалина. Одновременно со сбором проб измеряли прозрачность воды диском Секки, температуру и значения рН, а также снимали показания общей минерализации воды кондуктометром (г/л) (Hanna-Hi-9060). Географические координаты исследуемых объектов устанавливались при помощи GPS навигатора.

Определение организмов проводилось по возможности до вида (Кутикова, 1980; Боруцкий, Степанова, Кос, 1991; Определитель .., 1995; Смирнов и др., 2007; Boxshall, Halsey 2004; Segers, 1995; Kieffer, Fryer, 1978; Smirnov, 1996; Dussarst & Defaye, 1985; Einsle, 1996; Orlova – Bienkowskaja, 2001). Массу тела ракообразных и коловраток рассчитывали по уравнениям связи длины тела и сырой массы (Балушкина, Винберг, 1979; Ruttner-Kolicko, 1977).

Уровень трофности водоема  определялся по индексу Е (Мяэметс, 1979): Е= К (х + 1)/(А + v)(y + 1), где К – число видов Rotatoria, А – число видов Copepoda, v – число видов Cladocera, x – число мезоэвтрофных видов, y – число олигомезоэвтрофных видов. Для выделения структурообразующих видов использовалась функция рангового распределения относительного обилия видов (Федоров, 1970; Андроникова, 1996): R_i=n_i / N, где n_i – численность вида в сообществе, N – суммарная численность (Федоров, 1970). Для оценки видового разнообразия применяли информационный индекс видового разнообразия по численности (1) (Shannon, Weaver, 1963) и по биомассе (2) (Гиляров, 1969):

    H_бит= - E * N_i/N * log_{2 *} N_i/N               (1)

                                  H_бит= - E х В_i / B * log₂ * В_i/ B           (2)

Расчет продукции  доминирующих видов проводили физиологическим методом (Иванова, 1985; Алимов, 1989) по скорости траты кислорода на обмен для ракообразных, учитывая способ питания планктонных животных (Монаков, 1998): P= R_tK₂ /(1-K₂), где P – продукция, кал/м³ в сутки; R_t – траты на обмен при температуре t⁰С, кал/м³ в сутки; K₂ – коэффициент используемой ассимилированной энергии пищи на образование продукции. Значение последнего для коловраток равно 0,4 – 0,5; для ветвистоусых рачков – 0,3 – 0,4, а для веслоногих в зависимости от периодичности развития – 0,1 – 0,3 (Руководство …, 1968). Энергетический эквивалент массы был принят равным – 0,5 кал/мг сырого веса.

При исследованиях применялись  микроскоп МБИ-3 и бинокуляр МБС-10. Фотографирование организмов для последующей  зарисовки проводили при помощи электронных микроскопов Axiovert – 200 и Axiovert plus на базе ЛИН СО РАН (г. Иркутск).

Статистическая обработка  данных проведена с помощью пакетов  программ Statistica 6.0, Excel 7.0 и PAST для Windows (Hammer, Harper, Ryan, 2001). Сравнение выборок произведено методом кластерного анализа по коэффициенту Сьеренсу при уровне значимости 0,89. Проведен корреляционный анализ распределения зоопланктона в зависимости от солености, учитывали коэффициенты корреляции при уровне значимости p ≤ 0,05.

Электронная обработка  данных, корректировка фотографий, проводилась при помощи персонального компьютера с использованием программ Microsoft Exel, Microsoft Word, Photo shop.

ГЛАВА 3. Физико – географическая характеристика районов  исследования

В ботанико – географическом районировании территория Иркутской,

Читинской областей и Республики Бурятия, зачастую выделяется как Байкальская Сибирь (Горшенин, 1948; Пешкова, 1972). Территория известна как район многочисленных минеральных водоемов, распространение, которых весьма не равномерное (рис. 1).

Рис. 1. Карта - схема расположения исследуемых бессточных степных озер Байкальской Сибири: 1 – озера Тажеранской группы; 2 – водоемы Боргойской котловины; 3 – озера Оронгойской котловины.

В целом можно выделить несколько факторов формирования соленых и солоноватых озер на территории Байкальской Сибири:

- ландшафтно-климатические  особенности региона: среднегодовая  температура и ее динамика, устойчивость  снежного покрова, солнечная радиация, количество выпадающих осадков;