Діатомові водорості озер Шацького національного природного парку

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

Кривенда Анастасія Анатоліївна

УДК 582.26

ДІАТОМОВІ ВОДОРОСТІ ОЗЕР ШАЦЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО ПРИРОДНОГО ПАРКУ

03.00.05 - ботаніка

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Київ - 2008

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано на кафедрі ботаніки

Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Науковий керівник:

доктор біологічних наук, професор

Костіков Ігор Юрійович,

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

завідувач кафедри ботаніки

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор

Царенко Петро Михайлович,

Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України,

завідувач відділу фікології;

кандидат біологічних наук

Майстрова Надія Володимирівна,

Інститут гідробіології НАН України,

старший науковий співробітник відділу екології водоймищ

Захист дисертації відбудеться „ 20 ” травня 2008 р. о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.14 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 03127, м. Київ, просп. акад. Глушкова, 2, корпус 12, біологічний факультет, ауд. 433

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці ім. М. Максимовича Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033 м. Київ, вул. Володимирська, 58

Автореферат розіслано „ 18 ” квітня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, кандидат біологічних наук

О.В. Молчанець

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Інтеграція України в Європейську Спільноту передбачає приведення законодавства нашої держави у відповідність до європейського, зокрема в галузі контролю та збереження природного середовища. Згідно до головного регулюючого документу, що встановлює засади водокористування, моніторингу стану водних об'єктів та їх захисту - „Водної рамкової директиви 2000/60/EC” (WFD) (Directive..., 2000), стан водних об'єктів визначається за мірою антропогенного зрушення екосистем. Відмінним станом водного об'єкту вважається його стан за відсутності антропогенного впливу, або коли він носить фоновий характер, тобто об'єкт перебуває у т. з. референтних умовах (reference conditions).

Одним з біологічних критеріїв оцінки стану водних об'єктів, що застосовується при визначенні мережі референтних стаціонарів, є діатомові індекси, що розраховуються за складом та відносною рясністю діатомових водоростей (загальноєвропейські стандарти EN 13946, EN 14407). Застосування цієї методики передбачає проведення досліджень видового складу діатомових водоростей у межах басейнів водних об'єктів, де планується створення референтних стаціонарів.

Система Шацьких озер розташована на території Шацького національного природного парку (Волинська обл., Шацький р-н) і включає в себе 23 озера (Літопис природи…, 2006). За деякими з критеріїв сольового складу, трофо-сапробіологічними критеріями та критеріями вмісту специфічних речовин (Оксіюк, Якушин, Тимченко, 1998; Морозова, 2006) води цих озер відносяться до 1 - 2 класу якості. Тому Шацькі озера найкраще відповідають вимогам до референтних стаціонарів. Як наслідок, вони потребують досліджень видового складу діатомових водоростей та складання конспекту флори Bacillariophyta цього району.

Мета та завдання дослідження. Мета роботи: на основі аналізу флористичних даних щодо різноманітності діатомових водоростей, використовуючи згідно норм та стандартів країн ЄС методику т. зв. діатомових індексів, виявити основні тенденції змін різноманітності Bacillariophyta озер Шацького національного природного парку та їх можливі причини, пов'язані зі змінами якості вод даних водойм у сучасний період. Виходячи з мети, були поставлені наступні завдання:

В ході експедиційних досліджень провести відбір матеріалу з планктону, перифітону та бентосу, виготовити постійні препарати діатомових водоростей та провести їх камеральну обробку;

Скласти систематичний список та проаналізувати видовий склад діатомових водоростей озер Шацького національного природного парку;

Провести оцінку якості вод озер Шацького національного природного парку на основі даних щодо видового складу та відносної рясності діатомових водоростей, використовуючи методику діатомових індексів.

Об'єкт дослідження - діатомові водорості озер Шацького національного природного парку.

Предмет дослідження - видовий склад діатомових водоростей, оцінка екологічного стану та якості вод Шацьких озер за складом угруповань діатомей (методика діатомових індексів).

Методи дослідження: флористичний аналіз, - для виявлення систематичного складу та оцінки видового багатства діатомових водоростей; світлової мікроскопії - для видової ідентифікації діатомових водоростей; математичної статистики - для обробки експериментальних даних; біоіндикації - для оцінки якості вод озер Шацького національного природного парку; історико-порівняльний - для встановлення динаміки змін тих чи інших показників у часі.

Наукова новизна роботи. Вперше проведено дослідження видового складу діатомових водоростей усіх озер Шацького національного природного парку. Виявлено 282 види діатомових водоростей (298 внутрішньовидових таксонів, враховуючі ті, що містять номенклатурний тип виду), серед яких 29 видів та внутрішньовидових таксонів є новими для флори України; 217 видів та внутрішньовидових таксонів вперше відмічено для озер Шацького національного природного парку. Вперше в умовах України проведено оцінку якості вод озер згідно з методиками, визначеними Нормами та Стандартами країн ЄС, показано можливість використання на території нашої держави цих методик у частині, що стосуються діатомових індексів, та на прикладі Шацьких озер визначено регіональні особливості застосування даних методик.

Практичне значення роботи. В результаті проведених досліджень згідно до сучасної системи відділу Bacillariophyta складено Конспект флори діатомових водоростей озер Шацького національного природного парку, що є необхідною умовою здійснення системного моніторингу об'єктів природно-заповідного фонду України; отримано дані щодо поточного стану якості вод озер Шацького національного природного парку; виявлено тенденції змін якості вод у системі озер даної території у другій половині ХХ ст. - початку ХХІ ст. Методика діатомових індексів використана при визначені причин виникнення у червні 2006 р. надзвичайної ситуації в озері Пісочному (Шацький національний природний парк), що є стаціонарним рекреаційним пунктом. Результати дисертаційної роботи впроваджені у навчальний процес біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка і використовуються при викладанні спецкурсів з систематики та екології водоростей, а також спецкурсу та спецпрактикуму "Діатомові індекси".

Особистий внесок здобувача. Для виконання роботи здобувачем проведено аналіз літератури, здійснено 6 експедиційних виїздів, відібрано 168 проб водоростей, проведено їх камеральне опрацювання. Виготовлено 336 постійних препаратів, ідентифіковано 282 види діатомових водоростей. Виготовлено біля 1200 мікрофотографій, з яких в дисертації наводиться 342. Проведено систематичний, флористичний та кластерний аналіз видового багатства діатомей. За видовим складом та відносною чисельністю діатомових водоростей перифітону оцінено рівень органічного забруднення та евтрофування всіх озер Шацького національного природного парку, складено ілюстрований Конспект флори Bacillariophyta даних озер.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати роботи були представлені на 4 українських та міжнародних конференціях: ІІ міжнародному форумі Aqua-Ukraine 2004 (Київ, 2004), Міжгалузевому семінарі "Проблеми Шацьких озер" (Шацьк, 2006), Міжнародній конференції молодих учених „Актуальні проблеми ботаніки та екології” (Київ, 2007), І Міжнародній науково-практичній конференції „Шацький національний природний парк: регіональні аспекти, шляхи та напрямки розвитку” (Луцьк, 2007).

Публікації. За результатами дисертації опубліковано 5 наукових праць, з них 4 статті у фахових періодичних виданнях згідно переліку ВАК України та тези 1 доповідей.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, 5 розділів, висновків, списку літератури (143 джерела) та додатків. Текстова частина роботи займає 157 сторінок, ілюстрована 24 таблицями, 20 рисунками. Робота супроводжується двома додатками (Додаток А. Конспект флори діатомових водоростей озер Шацького національного природного парку, що містить дані про 282 види діатомових водоростей з Шацьких озер; Додаток Б. Ілюстрації видів діатомових водоростей озер Шацького національного природного парку, що містить 327 оригінальних мікрофотографій).

Подяки. Автор щиро вдячний Ж-К Друарту (Франція) та д-ру Л. Ектору (Люксембург) за надану літературу, за консультації в процесі визначення видів та технічну підтримку.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Розділ 1. Діатомові водорості в оцінці якості вод (на прикладі озер Шацького національного природного парку)

1.1. Стан вивченості діатомових водоростей озер Шацького національного природного парку. В розділі наведено дані щодо історії досліджень діатомових водоростей озер території Шацького національного природного парку (ШНПП).

Перші відомості щодо складу діатомових водоростей озер Шацького р-ну Волинської обл. наводяться в роботах Т. Вольської (1927), К. Ернеста (1949) та Н.С. Ялинської (1947). Спеціальні дослідження флори діатомових водоростей саме Шацьких озер були розпочаті та інтенсивно проводилися у 50-ті роки ХХ ст. (Оксіюк, 1957; Топачевський, Оксіюк, 1960). Списки діатомових водоростей (83 види) були наведені для чотирьох озер сучасної території Шацького національного природного парку, а саме Довгого, Круглого, Луки, Острівянського. Пізніше, діатомові водорості досліджувалися як складові фітопланктону великих озер ШНПП (Стеценко, 1999, 2004). На початок наших досліджень, за літературними даними флора діатомових водоростей озер налічувала 95 видів та внутрішньовидових таксонів, включаючи ті, що містять номенклатурний тип виду.

Таким чином, сучасний стан вивченості діатомових водоростей озер Шацького національного природного парку можна охарактеризувати як недостатній, та такий, що потребує подальшого вивчення.

1.2. Використання діатомових водоростей для оцінки якості вод в країнах ЄС та в Україні. У відповідності до методики екологічного контролю якості вод (Методика..., 1998), до біологічних показників, що застосовуються при оцінці їх якості, в Україні належать: а) індекс сапробності за Пантле-Букком або сапробність за В. Сладечеком; б) колі-титр; в) загальна чисельність мікроорганізмів; д) зниження інтенсивності біохімічної трансформації.

Індекси сапробності Р. Пантле та Х. Букка або сапробність за В. Сладечеком (1973) розраховуються за методиками, запропонованими цими авторами. Процедура розрахунку передбачає визначення видового складу водоростей (в точу числі діатомових) або найпростіших, оцінку їх відносної рясності, далі визначення за таблицями індикаторних організмів індикаторної ваги та сапробності кожного виду, і на основі цього - розрахунку індексу сапробності або значення сапробності.

Головні вади оцінки сапробності за індексами Пантле-Букка та Сладечека пов'язані з тим, що розрахунки вимагають визначення повного видового складу водоростей у пробі (Афанасьєв, 1999). Слід зазначити, що така процедура a priori може призводити до похибок в оцінці якості вод за біологічними показниками, оскільки: а) вона вимагає високого рівня таксономічної підготовки фахівця по всіх відділах водоростей; б) постійного відслідковування всіх таксономічних та номенклатурних змін у систематиці водоростей; в) постійного корегування таблиць організмів індикаторів сапробності з урахуванням таксономічних досліджень; г) значного додаткового обсягу аналітичної та експериментальної роботи по уточненню або з'ясуванню екологічної валентності нових таксонів.

Одним з біологічних критеріїв оцінки якості та екологічного стану поверхневих вод в країнах Європи є методика діатомових індексів. За значенням діатомових індексів оцінюють рівень органічного забруднення (індекс сапробності Сладечека, індекс Леклерка та Маквета, індекс діатомових угрупувань, індекс органічного забруднення водного середовища Ватанабе). Також за значенням діатомових індексів оцінюють трофічний статус водойм (трофічний діатомовий індекс, трофічний індекс). Крім того, розроблено інтегральні діатомові індекси, що характеризують загальну якість вод (решітка якості Коста та Лейнауда, індекс Десі, індекс специфічного забруднення, родовий діатомовий індекс, біологічний діатомовий індекс) (Prygiel, Coste, Bukowska, 1999). На території України для оцінки якості вод ці індекси раніше не застосовувалися.

Розділ 2. Фізико-географічна характеристика Шацького національного природного парку

На основі літературних даних у розділі подано загальну характеристику району досліджень - короткі відомості про рельєф, клімат, ґрунтові та гідрологічні умови. Також представлено коротку характеристику досліджених озер, їх морфометричні характеристики, характер берегової лінії, склад домінантів угруповань прибережно-водної рослинності, рівень антропогенного навантаження.

Розділ 3. Матеріал та методи досліджень

Діатомові водорості озер Шацького національного природного парку вивчали в період 2004 - 2006 рр. Матеріал для роботи склали 168 проб планктону, бентосу та перифітону, відібраних в усіх озерах, що входять до складу Шацького національного природного парку. Для оцінки якості вод за методикою діатомових індексів для кожного з озер було відібрано та опрацьовано від 2-х до 11-и проб, які, згідно до методики, стандартизованої нормативним документом ЄС (EN 13946), представляли проби фітоперифітону. Загалом для аналізу якості води опрацьовано та обраховано 60 проб.

Для видової ідентифікації діатомових водоростей використовували постійні препарати, виготовлені методом виварювання в 37% розчині перекису водню (Guide…, 2000), з використанням синтетичної смоли Naphrax (коефіцієнт заломлення світла 1,74) (Fleming, 1943).

Порівняння видового різноманіття діатомових водоростей різних озер Шацького національного природного парку проведено за допомогою коефіцієнту Брайа-Куртіса та побудови дендритів флористичної спільності.

При проведенні екологічного аналізу використані списки видів-індикаторів сапробності та трофічного статусу (Hofmann, 1994; Van Dam et. al., 1994).

Первинна обробка препаратів для розрахунку діатомових індексів проведена у відповідності з усталеною методикою (Guide…, 2000). При визначенні відносної рясності конкретних видів у кожному препараті за трансектою визначали та рахували по 400 стулок. Дані щодо складу та чисельності видів у препаратах з метою отримання значень конкретних діатомових індексів обробляли програмними засобами пакету програм “Omnidia” (Lecointe, 1993), версія 4.0 (Cemagref). Сапробність водойм оцінювали за індексами Сладечека (індекс SLA), трофічний статус за трофічним індексом Ротта (індекс ROTT), рівень органічного забруднення та евтрофування - за індексом специфічного забруднення (IPS), загальну якість вод - за біологічним діатомовим індексом (IBD). Інтерпретацію індексів проводили за відповідними шкалами.

Робота виконана з використанням пакетів програм Microsoft Word 2002 (Microsoft Corp.), Microsoft Excel 2002 (Microsoft Corp.), CorelDraw 12.0 (Corel corp.), Past 1.36, Omnidia 4.0 (Cemagref).

Розділ 4. Діатомові водорості озер Шацького національного природного парку

В озерах Шацького національного природного парку нами виявлено 282 види діатомових водоростей, що представлені 298 внутрішньовидовими таксонами, враховуючі ті, що містять номенклатурний тип виду. Це складає 27% флори діатомових водоростей України (Разнообразие..., 2000).

Виявлені види відносяться до 3 класів, 12 порядків, 29 родин, 65 родів. Найбільша кількість знайдених нами видів діатомових водоростей належать до класу Bacillariophyceae (247 видів), друге місце за видовим багатством посідає клас Fragilariophyceae (25 видів), та третє _ Coscinodiscophyceae (18 видів).

Виявлені види діатомових водоростей Шацьких озер представляють 29 родин. Середня кількість видів у родині становить 11. Кількість видів, вищу від цього показника мають 9 родин. Серед них за видовим складом переважають Naviculaceae (62 видів), Cymbellaceae (36), Bacillariaceae (30), Pinnulariaceae (23), Fragilariaceae (21), Achnanthaceae (19), Gomphonemataceae (18), Eunotiaceae (13), Stephanodiscaceae (12). В цілому 9 провідних родин об'єднують 84% всіх видів діатомових водоростей озер Шацького національного природного парку. До провідних родів відносяться Navicula Bory, Nitzschia W. Sm., Pinnularia Ehrenb., Gomphonema (Ag.) Ehrenb., Eunotia Ehrenb., Cymbella Ag., Achnanthes Bory, Encyonema Kьtz., Cymbopleura (Krammer) Krammer, Fragilaria Lyngb., Cyclotella Kьtz.

Найбільш поширеними видами є Achnanthidium minutissimum (Kьtz.) Czarn. var. minutussima (трапляння 90%), Navicula radiosa Kьtz. (85%), Nitzschia palea (Kьtz.) W. Sm. (83%), Encyonopsis microcephala (Grunow) Krammer (80%), Encyonema minuta (Hilse) D.G. Mann (67%), Gomphonema gracile Ehrenb. (66%), Staurosira construens Ehrenb. (63%), Navicula cryptotenella Lange-Bert. (64%), Navicula minima Grunow in Van Heurck (59%), Encyonema caespitosum Kьtz. (57%), Navicula capitatoradiata Germain (56%), Fragilaria vaucheriae (Kьtz.) Petersen (55%), Staurosirella pinnata (Ehrenb.) Williams et Round (54%), Epithemia adnata (Kьtz.) Brйb. (52%), Pseudostaurosira brevistriata (Grunow in Van Heurck) Williams et Round (50%).

Серед виявлених таксонів 217 видів, або 77% є новими для території парку.

В результаті проведених досліджень флори діатомових водоростей Шацьких озер відмічено ряд рідкісних та цікавих у флористичному відношенні видів водоростей. Вперше для флори України відмічено 29 видів.

Нові для території України видів умовно розділені на дві групи: групу т. зв. псевдо-нових видів, яку представляють види, що ймовірно раніше спостерігалися різними дослідниками, але через відсутність описів в українських визначниках (деякі з видів описані після 2000 року) визначались помилково. До її складу входять 20 видів: Cymbella affiniformis Krammer, Aneumastus apiculatus (Шstrup) Lange-Bert. in Lange-Bert. & Genkal, Aneumastus stroesei (Шstrup) D.G. Mann & Stickle in Round et al., Brashysira neoexilis Lange-Bert., Cymbopleura subanglica Krammer, Encyonema paucistriatum (A. Cleve) D.G. Mann, Navicula amphiceropsis Lange-Bert. & Rumrich in Rumrich et al., Navicula arkona Lange-Bert. et Witkowski, Navicula cryptotenelloides Lange-Bert., Navicula hofmanniae Lange-Bert., Navicula oligotraphenta Lange-Bert. & Hofmann, Navicula reihardtiana Lange-Bert. in Lange-Bert. & Krammer, Navicula striolata (Grunow) Lange-Bert. in Krammer & Lange-Bert., Navicula trophicatrix Lange-Bert. in Lange-Bert. & Metzeltin, Navicula weisneri Lange-Bert., Navicula wildii Lange-Bert., Pinnularia esoxiformis Fusey, Pinnularia subgibba Krammer, Pinnularia subrupestris Krammer, Pinnularia viridiformis Krammer.

До другої групи належить дев'ять видів, рідкісних для озер Шацького національного природного парку. Серед них чотири види (Amphora thumensis (A. Mayer) A. Cleve, Eunotia elegans Шstrup, Navicula submuralis Hust., Navicula explanata Hust.) є рідкісними для флори Європи, та за літературними даними (Krammer, Lange-Bertalot, 1986) у своєму поширенні пов'язані з рідкісним як для України, так і для Європи в цілому, типом біотопів - олігосапробними озерами. Navicula festiva Krasske та Navicula absoluta Hust., представляють рідкісні для флори Європи види з нез'ясованою екологічною приуроченістю (Lange-Bertalot, 2001). Navicula oppugnata Hust., Navicula rotunda Hust., Navicula subrotundata Hust. за межами України досить поширені в олігосапробних озерах (Lange-Bertalot, Metzeltin, 1996), і їх реєстрація як нових для флори України свідчить, в першу чергу, про недостатню вивченість альгофлори олігосапробних озер нашої держави. Stauroneis thermicola (Petersen) Lund, за літературними даними (Krammer, Lange-Bertalot, 1986) є космополітом, характерним для сфагнових боліт, а також може зустрічатися в аерофільних умовах зростання.

На нашу думку, принаймні шість видів з наведених вище (Eunotia elegans, Navicula submuralis, Navicula explanata, Navicula festiva, Navicula absoluta, Stauroneis thermicola), мають розглядатися як об'єкти, що потребують додаткового спеціального дослідження як потенційні кандидати до включення у Червону Книгу України, оскільки є стенотопними видами рідкісного типу водних об'єктів - оліготрофних олігосапробних озер.

З 95 таксонів, що були попередньо зареєстровані в Шацьких озерах нами було знайдено 75. Наявність 20 видів, відмічених раніше для Шацьких озер, в наших дослідженнях підтверджена не була. З них п'ять видів, Achnanthes laterostata Hust., Caloneis obtusa (W. Sm.) Cleve, Cymbopleura subcuspidata (Krammer) Krammer, Neidium affine (Ehrenb.) Cleve, Pinnularia legumen (Ehrenb.) Ehrenb. за екологічною характеристикою відносяться до оліготрофів, сапроксенів, олігосапробів. Зникнення цих видів свідчить про антропогенні сапробізацію та евтрофування Шацьких озер та загальне погіршення якості вод. Інші 12 видів, Cocconeis disculus (Schum.) Cleve, Cymbopleura incerta (Grunow) Krammer, Encyonema elginense (Krammer) D.G. Mann, Diatoma vulgare Bory, Epithemia turgida (Ehrenb.) Kьtz., Staurosira construens Ehrenb. var. triundulata (Reich) Bukhtiyarova, Denticula tenuis Kьtz., Pinnularia polyonica (Brйb.) W.Sm., Urosolenia eriensis (H. Smith) Round in Round, Crawford, Mann var. morsa (W. et. G. West) Bukhtiyarova, Surirella biseriata Brйb. in Brйb. et God, Surirella carponii Breb. in Kitt, Surirella robusta Ehrenb., Surirella tenera Greg відносяться до мезотрофів та евтрофів. Ми припускаємо, що ці види можуть бути присутніми в озерах і у теперішній час. Ймовірною причиною відсутності їх у наших пробах може бути зниження їх трапляння. Три види Achnanthes lanceolata (Brйb.) Grunow f. ventricosa Hust., Navicula platystoma Ehrenb., Tryblionella acuta (Cleve in Cleve et Grunow) Mann in Round, Crawford, Mann належать до рідкісних видів, з невизначеною екологічною приуроченістю.

В перифітоні озер Шацького національного природного парку виявлено 213 видів діатомових водоростей, (230 вн. такс.). Найбагатше діатомові водорості були представлені в обростаннях очерету звичайного (175 вн. такс.). На інших рослинах видове багатство діатомей перифітону було приблизно однаковим (117-128 вн. такс.). Фоновими для будь-якого типу субстрату виявилися Achnanthidium minutissimum var. minutussima (трапляння 96%), Encyonopsis microcephala (88%), Navicula radiosa (88%), Nitzschia palea (82,7%), Encyonema minuta (69%), Navicula cryptotenella (69%), Staurosira construens (68%), Encyonema caespitosum (65%), Navicula capitatoradiata (65%), Gomphonema gracilis (64%), Fragilaria vaucheriae (60%).

В планктоні озер Шацького національного природного парку було виявлено 112 видів діатомових водоростей. Основу домінуючого комплексу планктону склали види-еупланктери, зокрема Aulacoseira ambigua (Grunow) Simonsen, Aulacoseira granulata (Ehrenb.) Simonsen, Cyclostephanos dubius (Fricke) Round in Theriot et al., Cyclotella menenghiniana Kьtz., Cyclotella ocellata Pantocsek, Cyclotella pseudosteligera Hust., Puncticulata radiosa (Lemmermann) Hеkansson, Nitzschia acicularis (Kьtz.) W. Sm., Stephanodiscus hantzschii Grunow in Cleve & Grunow. Цікавою рисою комплексу субдомінантів є те, що до його складу входять не лише еупланктерні представники, але й види, ресуспендовані з перифітонних угрупувань, серед яких особливо часто зустрічаються Pseudostaurosira brevistriata, Staurosira construens, Staurosirella pinnata, Achnanthidium minutissimum, Amphora pediculus (Kьtz.) Grunow, Cocconeis placentula Ehrenb., Fragilariforma nitzschioides Grunow in Van Huerck, Navicula minima. Зрідка у планктонних пробах виявляються також представники, ресуспендовані з бентосу. Найчастіше цей компонент представляють різні види роду Pinnularia, включаючи навіть види з дуже великими та важкими стулками (зокрема, Pinnularia gigas Ehrenb.).

Для оцінки гетерогенності видового складу діатомових водоростей Шацьких озер, та факторів, що зумовлюють її, на основі коефіцієнту флористичної спільності Брая-Куртиса (Kitner, Poulнckovб, 2003), використовуючи метод кластерного аналізу був побудований дендрит флористичної спільності різних озер, представлений на рис.1.

Всі озера об'єдналися в єдиний кластер при досить низькому пороговому значенні коефіцієнту флористичної спільності (нижчий від 0,4), що свідчить про помітну гетерогенність діатомових комплексів різних озер.

При пороговому значенні 0,49 вибірка розділяється на три кластери: по-перше, кластер, що об'єднує озера Кругле, Линовець та Плотиччя (кластер №1), по-друге, кластер, що об'єднує озера Климівське та Звединка (кластер №2), по-третє, основний кластер (кластер №3), до якого входить решта 16-ть озер.

Кластеризація озер Шацького національного природного парку за видовим складом діатомових водоростей відображає, декілька параметрів озер: їх морфометричні характеристики, для малих озер - ступінь впливу на озера прилеглих верхових боліт та орнітогенного фактору, ступінь прояву процесів евтрофування та сапробізації, а для великих озер - належність до певної озерної системи.

Розділ 5. Оцінка якості води озер Шацького національного природного парку за діатомовими індексами

В пробах перифітону Шацьких озер, що були використані для оцінки якості вод за методикою діатомових індексів, нами було виявлено 207 видів та внутрішньовидових таксонів, включаючи ті, що містять номенклатурний тип виду (далі - видів).

Комплекс таксонів-індикаторів сапробності за індексом SLA включав 133 види з різною чутливістю до органічного забруднення. По відношенню до загальної кількості видів, виявлених у пробах, доля таксонів-індикаторів сапробності становила 64 %.

До комплексу таксонів-індикаторів трофічного статусу за індексом ROTT входило 130 таксонів (63% від загальної кількості таксонів, виявлених у пробах). У конкретних озерах доля видів, індикаторів трофічного статусу, коливалась від 63,6% (оз. Чорне Велике) до 88,0% (оз. Кругле). В спектрі індикаторних видів представлені всі групи: від оліготрофентів до гіпертрофентів, хоча в цілому переважають таксони-індикатори евтрофного статусу водойм.

Комплекс таксонів-індикаторів загальної якості вод за індексом IBD включав 123 види, що населяють води різного класу якості. По відношенню до загальної кількості видів, виявлених у пробах, частка таксонів-індикаторів склала 59%. В окремих озерах доля індикаторних видів коливалась від 63,5% (оз. Луки) до 92% (оз. Кругле).

Комплекс таксонів-індикаторів рівню органічного забруднення та евтрофування за індексом IPS включав 189 видів. По відношенню до загальної кількості видів, виявлених у пробах, використаних для розрахунків індексу, доля таксонів-індикаторів становила 93,1%. У конкретних озерах доля індикаторних видів, коливалась від 93,3% (оз. Світязь) до 100% (озера Довге, Зведенка, Кругле, Линовець, Мошне, Острів'янське, Плотиччя, Чорне Мале).

Таким чином, спектр індикаторних видів, що використовуються для розрахунку індексу IPS є найбагатшим порівняно зі спектрами індикаторних таксонів для розрахунку інших індексів (SLA, ROTT, IBD). Це, в свою чергу, дозволяє припустити, що інтегральний показник якості вод за сумісним проявом рівнів сапробізації та евтрофування, порівняно з іншими показниками, в умовах Шацьких озер є найточнішим.

За індексом SLA, відповідно до шкали сапробності наведеної у методиці екологічної оцінки якості вод, що використовується на території України (Методика..., 1998), озера Шацького національного природного парку можна охарактеризувати як б-оліго - Яґ-мезосапробні (оз. Озерце, затока Бужня оз. Світязь, Чорне Мале, Плотиччя, Люцимер, Луки, Кримне, Пулемецьке, Мошне, Пісочне), Яґ-мезосапробні (оз. Світязь, затока Лука оз. Світязь, Чорне Велике, Карасинець, Перемут, Климівське, Острів'янське, Ритець, Звединка), Яґґ-мезосапробні (оз. Довге, Линовець, Кругле). Найвищий рівень органічного забруднення протягом періоду 2004-2006 рр. був зареєстрований у локальній зоні застою води на озері Пісочне у 2005 р. (б-мезосапробна зона). На другому місці за рівнем органічного забруднення, визначеним влітку 2006 р. знаходилось озеро Кругле - в-мезосапробна зона. В цілому найнижчими рівнями органічного забруднення характеризувалися малі озера Карасинець, Озерце та Плотиччя (б-олігосапробна зона).

За трофічним статусом, визначеним за індексом ROTT, Шацькі озера можна охарактеризувати як олігомезотрофні (Озерце та затока Бужня оз. Світязь), мезотрофні (Чорне Мале, Плотиччя, Люцимер, Луки, Кримне, Пулемецьке, Мошне, Пісочне, Світязь, затока Лука оз. Світязь, Чорне Велике, Карасинець, Перемут, Климівське, Острів'янське, Ритець, Звединка), мезо-евтрофні (Довге, Линовець, Кругле). Найвищим рівнем евтрофування (евтрофні озера) характеризувалися озеро Кругле, та локальна зона застою води озера Пісочне. Найнижчим рівнем евтрофування характеризувалися Кримне, Світязь, Озерце (оліго-мезотрофні).

Рівень органічного забруднення та евтрофування визначеного за індексом IPS в досліджених озерах можна охарактеризувати як органічне забруднення та евтрофування відсутні або слабкі (оз. Озерце та затока Бужня оз. Світязь); органічне забруднення слабке, евтрофування слабке до середнього (оз. Чорне Мале, Плотиччя, Люцимер, Луки, Кримне, Пулемецьке, Мошне, Пісочне, Світязь, затока Лука оз. Світязь, Чорне Велике, Карасинець, Перемут, Климівське, Острів'янське, Ритець, Звединка); органічне забруднення та евтрофування середнє або сильне (оз. Довге, Линовець, Кругле). Найвищими рівнями органічного забруднення та евтрофування характеризувалася зона застою води в оз. Пісочне (дуже сильні), та оз. Кругле (сильні). Найнижчими рівнями органічного забруднення та евтрофування за індексом IPS характеризуються мале озеро Озерце та затока Бужня оз. Світязь (органічне забруднення та евтрофування відсутні).

За загальною якістю вод, визначеною за індексом IBD, води Шацьких озер відносяться до І, ІІ та ІІІ класів. До озер з переважанням вод I класу (відмінна якість) належать озеро Озерце та затока Бужня оз. Світязь. До групи озер з водами ІІ класу (добра якість) увійшла більшість озер, а саме оз. Чорне Мале, Плотиччя, Люцимер, Луки, Кримне, Пулемецьке, Мошне, Пісочне, Світязь, затока Лука оз. Світязь, Чорне Велике, Карасинець, Перемут, Климівське, Острів'янське, Ритець, Звединка. Води ІІІ класу (середня якість) притаманні озерам Довге, Линовець та Кругле. Найнижча загальна якість вод - IV клас (погана якість) зареєстрована локально та одномоментно - у зоні застою води оз. Пісочне в липні 2005 р.

Тобто, рівень органічного забруднення та евтрофування озер Шацького національного природного парку можна охарактеризувати як слабкий або середній (рис.2). Так, переважають озера б-оліго - Яґ-мезосапробної зони. За трофічним статусом більшість озер відноситься до мезотрофних. За загальною якістю вод переважають озера, води яких відносяться до ІІ класу (добра якість).

Незважаючи на погіршення гідрохімічних та трофо-сапробіологічних показників якості вод в Шацьких озерах в порівнянні з 1989 р., стан озер стабілізувався. Так, сапробність вод великих озер Шацького національного природного парку залишилася на рівні літнього періоду 1992 та 1993 рр., та була стабільною протягом 2004 - 2006 рр. Найбільшу стурбованість викликає оз. Пісочне, яке за літературними даними в літній період 1992 р. відносилося до -олігосапробної зони, тоді як в 2004 - 2006 рр. було віднесене до _мезосапробної зони.

Для встановлення референтних умов (відмінний екологічний стан) для озер Шацького національного природного парку згідно до водної рамкової директиви ЄС нами була застосована система оцінки екологічного стану неглибоких озер ECOFRAME (Moss et al., 2002). За морфометричними показниками більшість озер ШНПП, а саме 17, відносяться до неглибоких. За деякими фізико-хімічними, біологічними, гідроморфологічними параметрами, визначеними у 1989 р. (Тимченко, Якушин, Олейник, 1993), найбільш повно відмінному екологічному стану (референтним умовам) відповідають озера Озерце та Чорне Мале. За визначеними нами діатомовими індексами води цих озер в 2005 - 2006 рр. відносилися до оліготрофних вод, б-олігосапробної зони, І-ІІ (Озерце) та ІІ (Чорне Мале) класу якості вод.

Таким чином, з одного боку, діатомові індекси підтверджують високу якість вод озер Чорне Мале та Озерце. Результат нашої оцінки свідчить про відсутність помітних змін якості вод даних озер протягом 15-річного періоду. Ці два озера - Чорне Мале та Озерце - можуть розглядатися як референтні стаціонари для неглибоких озер.

Приймаючи рішення про рекомендацію щодо надання озерам Чорне Мале та Озерце статусу референтних доцільно провести комплексні поглиблені дослідження цих озер, щодо вмісту забруднювачів синтетичної природи. Хоча обидва озера є віддаленими від населених пунктів і не межують з сільськогосподарськими угіддями, проте одне з них - Озерце, розташовується на відстані 1-1,5 км від полігону захоронення побутових відходів с.м.т. Шацьк. У випадку розширення території полігону озеро може потрапити під безпосередній вплив цього об'єкту, і, таким чином, втратити свій референтний статус.

ВИСНОВКИ

діатомовий водорість якість вода

У 21 озері Шацького національного природного парку виявлено 282 види діатомових водоростей, представлених 298 внутрішньовидовими таксонами (враховуючі ті, що містять номенклатурний тип виду), що складає 27% флори діатомових водоростей континентальних водойм України. Виявлені види відносяться до 3 класів, 12 порядків, 29 родин та 65 родів.

Вперше для території Шацького національного природного парку відмічено 217 видів та внутрішньовидових таксонів, серед яких 29 видів вперше наводяться для флори України.

Серед нових для флори України 11 видів (Encyonema paucistriatum, Navicula oligotraphenta, Navicula wildii, Eunotia elegans, Navicula oppugnata, Navicula rotunda, Navicula subrotundata, Navicula trophicatrix, Aneumastus stroesei, Navicula striolata, Navicula submuralis) є рідкісними для флори Європи і представляють стенотопний комплекс видів водойм зникаючого типу - олігомезотрофних олігосапробних озер. Ці види, виходячи з принципів збереження рідкісних видів водоростей шляхом охорони їх біотопів, можуть бути рекомендовані для включення до чергового видання Червоної книги України.

Порівняно з 60-ми роками ХХ ст. у складі діатомових водоростей ШНПП у теперішній час не виявлено 20 видів з відділу Bacillariophyta, в тому числі 5 стенотопних видів оліготрофних олігосапробних озер, що свідчить про евтрофування озер.

В озерах ШНПП комплекс видів з найвищою частотою трапляння представлений як олігосапробами (4 види), так і видами, стійкими до високого рівня органічного забруднення, зокрема - -мезосапробами (5 видів), -мезо - -мезосапробами (5 видів) та -мезо - полісапробами (3 види).

Найбільш поширеними в перифітонних угрупуваннях є Achnanthidium minutissimum var. minutussima (трапляється у 96% проб перифітону), Encyonopsis microcephala (88%), Navicula radiosa (88%), Nitzschia palea (82,7%), Encyonema minuta (69%), Navicula cryptotenella (69%), Staurosira construens (68%), Encyonema caespitosum (65%), Navicula capitatoradiata (65%), Gomphonema gracilis (64%), Fragilaria vaucheriae (60%).

Планктонний комплекс озер представлений як еупланктерами, так і значною кількістю літоральних форм, представників перифітону та бентосу.

За рівнем органічного забруднення, оціненого за діатомовими індексами, у Шацькому національному природному парку переважають озера, де органічне забруднення відсутнє або слабке, а води відповідають б-оліго - Яґ-мезосапробній зоні (18 озер: Озерце, Чорне Мале, Плотиччя, Люцимер, Луки, Кримне, Пулемецьке, Мошне, Пісочне, Світязь, Чорне Велике, Карасинець, Перемут, Климівське, Острів'янське, Ритець, Звединка). Три озера (Довге, Линовець, Кругле) характеризуються середнім або сильним органічним забрудненням, води яких належать до Яґґ-мезосапробної зони.

За трофічним статусом, розрахованим за діатомовими індексами, серед озер переважають мезотрофні озера зі слабким до середнього рівнем евтрофуванням, три озера (озера Довге, Линовець, Кругле) належать до мезо-евтрофних. Лише одне озеро Озерце та затока Бужня оз. Світязь характеризуються як такі, де евтрофування відсутнє або є слабким (озеро оліго-мезотрофної зони).

За загальною якістю вод, розрахованою за діатомовими індексами, води більшості Шацьких озер відносяться до ІІ класу (води доброї якості). Води двох озер (Линовець, Кругле) відносяться до ІІІ класу якості (води середньої якості). Води озера Озерце та затоки Бужня оз. Світязь відносяться до межі І -ІІ класів якості (води - відмінної - доброї якості).

Порівняно з початком 90-х років ХХ ст., рівень органічного забруднення в найбільших озерах ШНПП (Світязь, Люцимер, Перемут, Чорне Велике) не підвищився, за винятком оз. Пісочне. Води цього озера у теперішній час на ділянках з найбільшим антропогенним навантаженням відносяться до ґ-мезосапробної зони, на відміну від 90-х років ХХ ст., коли води озера відносилися до -олігосапробної зони.

За результатами оцінки екологічного стану озер ШНПП із застосуванням системи ECOFRAME, встановлено, що озера Озерце та Чорне Мале за деякими гідроморфологічними та біологічними елементами якості вод характеризуються високим екологічним станом, та згідно до вимог Водної рамкової директиви можуть бути запропоновані як референтні.

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Кривенда А.А. Конспект флори діатомових водоростей озер Шацького національного природного парку // Чорноморський ботанічний журнал. - 2007. - Т.3, №1. С.100-121.

Кривенда А.А. Оцінка якості води озер Шацького національного природного парку за допомогою діатомових індексів // Науковий вісник Волинського державного університету ім. Лесі Українки. Серія біологічні науки. - 2007. № 5. С.243-247.

Кривенда А.А. Ектор Л., Костіков І.Ю., Друа Ж.-К. Нові та рідкісні види планктону та перифітону Канівського природного заповідника // Заповідна справа в Україні. - 2007. Т.13, Вип. 1. С.48-53. (Здобувачем проведено відбір матеріалу та видова ідентифікація діатомових водоростей, Аналіз отриманих результатів проведено автором із залученням до обговорення співавторів).

Кривенда А.А. Модифіковане середовище Болда для культивування діатомей // Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка. Серія Біологія. - 2007. Вип. 49-50. - С.32-33.

Ярмошенко Л.П., Кривенда А.А., Костіков І.Ю. Діатомові індекси в системі біологічного контролю поверхневих вод та оцінки якості води // Матеріали науково-практичних конференцій ІI міжнародного водного форуму „АКВА Україна - 2004” 21-23 вересня 2004 р. - Київ, 2004. - С. 93-95. (Здобувачем проведено аналіз отриманих результатів із залученням до обговорення співавторів).

Анотація

Кривенда А.А. Діатомові водорості озер Шацького національного природного парку. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.05 - ботаніка. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2008.

Дисертація присвячена вивченню видового складу діатомових водоростей озер Шацького національного природного парку (ШНПП) та оцінки стану озер за допомогою методики діатомових індексів. Встановлено, що систематичний список діатомових водоростей озер ШНПП нараховує 282 види, що представлені 298 внутрішньовидовими таксонами (враховуючі ті, що містять номенклатурний тип виду). З них 29, вперше наводяться для флори України, 217 видів виявилися новими для території парку.

Визначено, що за значенням діатомових індексів органічне забруднення (сапробність) більшості озер (18) ШНПП в період 2004-2006 рр. можна охарактеризувати як відсутнє, або слабке; та середнє або сильне в озерах Довге, Линовець, Кругле. Евтрофування Шацьких озер можна охарактеризувати як слабке до середнього (16), та лише в оз. Озерце відсутнє до слабкого (озеро Озерце), та середнє або сильне в озерах Довге, Линовець, Кругле.

З'ясовано, що порівняно з сапробіологічною оцінкою стану Шацьких озер проведеною у 1992 році за нашими даними рівень органічного забруднення в великих озерах парку не підвищився.

За результатами порівняльної оцінки якості вод в озерах Озерце та Чорне Мале в період 1989 - 2006 р. виявилося, що ці озера попередньо відповідають вимогам, що висуваються до референтних водних об'єктів Водною рамковою директивою WFD-2000, тому, доцільно провести комплексні поглиблені дослідження цих озера.

Ключові слова: діатомові водорості, озера Шацького національного природного парку, діатомові індекси, якість вод.

Аннотация

Кривенда А.А. Диатомовые водоросли озер Шацкого национального природного парка. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.05. - ботаника. Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2008.

Диссертация посвящена изучению видового состава диатомовых водорослей озер Шацкого национального природного парка (ШНПП) и использованию методики диатомовых индексов для оценки состояния озер. Показано, что альгофлора Шацких озер насчитывает 282 вида диатомовых водорослей, представленных 298 внутривидовыми таксонами, включая те, которые вмещают номенклатурный тип вида, принадлежащих к 3 классам, 12 порядками, 29 семействам и 65 родам. Впервые для территории Украины приведены 29 видов, 217 видов впервые приведены для территории Шацкого национального природного парка. В результате анализа видов, не зарегистрированных нами повторно по сравнению с 60-ми годами ХХ ст. обнаружено, что 5 из 20 видов относятся к стенотопным видам олиготрофных олигосапробных озер, что может свидетельствовать про евтрофирование озер.

Установлено, что комплекс видов, с наивысшей встречаемостью представлен как олигосапробами (Encyonopsis microcephala (трапляється у 80% проб), Encyonema minuta (67%), Epithemia adnata (52%), Gomphonema gracilis (66%)), так и видами, устойчивыми к более высокому уровню органического загрязнения, а именно - -мезосапробами (Navicula cryptotenella (64%), Navicula radiosa (85%), Pseudostaurosira brevistriata (50%), Staurosira construens (63%), Staurosirella pinnata (54%)), -мезо - -мезосапробами (Achnanthidium minutissimum var. minutussima (90%), Encyonema caespitosum (57%), Navicula capitatoradiata (56%)) и -мезо - полисапробами (Navicula minima (59%), Fragilaria vaucheriae (55%), Nitzschia palea (83%)).

Используя методику диатомовых индексов, установлено, что органическое загрязнение (сапробность) вод большинства озер (18) территории ШНПП в период 2004 - 2006 гг. можно охарактеризовать как отсутствующее или слабое. В озерах Долгое, Линовець и Круглое органическое загрязнение характеризовалось как среднее до сильного. Эвтрофирование вод большинства озер парка характеризовалось как слабое до среднего, и лишь в озере Озерце было отсутствующим, до слабого. В озерах Долгое, Линовець и Круглое эвтрофирование характеризовалось как среднее до сильного.

Установлено, что по сравнению с летним сезоном 1992 - 1993 гг. в аналогичный период 2005 - 2006 гг. в озерах Свитязь, Люцимер, Перемут, Чорное Большое уровень органического загрязнения не возрос. Обеспокоенность вызывает качество вод в оз. Песочное, так участке с наибольшей антропогенной нагрузкой были отнесены к ґ_мезосапробной зоне, тогда как в аналогичный сезон 1993 г. были отнесены к -олигосапробной.

В результате сравнительного анализа качества вод в озерах Озерце и Черное Малое в период 1989 - 2006 гг. (определенного по некоторым трофо-сапробиологическим критериям и диатомовым индексам) было установлено, что эти озера частично соответствуют требованиям, которые выдвигает к референтным водным объектам Водная рамковая директива ЕС, поэтому следует провести дальнейшие комплексные исследования данных озер.

Ключевые слова: диатомовые водоросли, озера Шацкого национального природного парка, диатомовые индексы, качество вод.

Summary

Kryvenda A.A. Shazk Natural National Park lakes diatoms. - Manuscript.

Thesis for obtaining degree of Doctor of Philosophy (Ph.D) by specialty 03.00.05. - botany. - National Taras Shevchenko University of Kyiv, Kyiv, 2008.

The aim of the thesis is investigation of Shazk Natural National Park lakes diatoms species composition and water quality evaluation using diatom indexes.

Shazk Natural National Park lakes diatoms species check-list were made. It consists of 282 diatoms species (including 298 infraspecies taxa, including those comprising the nomenclative species type). This species belongs to 3 classes, 12 orders, 29 families and 65 genera. 29 of them being new for Ukraine territory and 217 being new for the territory of Shazk Natural National Park.

Due to diatom indexes values Shazk Natural National Park lakes organic pollution can be characterized as absent or week (б-oligo - Яґ-mezosaprobic waters) in majority of lakes, and as middle or strong in Dovge, Lynovets and Krugle lakes (Яґґ-mezosaprobic waters). The eutrophication level in lakes majority can be characterized as week or middle, and as middle or strong in Dovge, Lynovets and Krugle lakes also.

The absence of organic pollution increasing in Svitaz, Lucimer, Tchorne Velyke, lakes were shown in comparison with 1992-1993 years data. The saprobity increasing in local area with greatest anthropogenic pressure in Pisotchne lake were established.

The preliminary high (reference) ecological status in lakes Ozertse and Tchorne Male were established based on comparative analysis of hydrological and diatom indexes data in period of 1989 - 2006.

Key words: diatoms, Shazk Natural National Park, water quality, diatom indexes.

Размещено на Allbest.ru