Показники пігментного фонду донних відкладів пониззя Дунаю (в межах України)

Відбір проб води, фітопланктону та донних відкладів здійснювався згідно з існуючими методичними документами України [15] та з урахуванням рекомендаційних матеріалів ЄС [16]. Вміст рослинних пігментів фітопланктону визначали стандартним екстрактним спектрофотометричним методом [17], а у донних відкладах (шар 0 - 5 см) - за модифікованим методом Штойбінга [18]. Розрахунки вмісту пігментів у фітопланктоні і донних відкладах виконували за стандартним методом UNESCO [19] і за методом Лоренцена [19]. Відношення хлорофілу а та каротиноїдів оцінювали за індексом D480/D665. Оцінка екологічного стану пониззя Дунаю за вмістом пігментів у донних відкладах виконувалася на основі розрахунку коефіцієнта екологічної якості (EQR) [20]. Статистична обробка результатів досліджень проводилася за допомогою стандартних програм.

Виклад основного матеріалу. Встановлено, що кількісні показники пігментного фонду донних відкладів пониззя Дунаю коливаються в широких межах.

Так, вміст хлорофілу а змінювався від 0,081 до 79,070 мкг/г сухого ґрунту, складаючи у період досліджень в середньому по акваторії 6,251 мкг/г (табл.2). Як видно з даних, що наведено у табл. 2, найбільші значення цього показника спостерігалися в рукаві Бистрий (пункті R13/1), а найменші - у районі м. Кілія (пункти R07 і R09). Ці пункти суттєво відрізняються як за гідрологічними умовами, так і за типом ґрунтів.

Таблиця 2. Вміст фотосинтетичних пігментів у донних відкладах

Відносно невисокі значення вмісту хлорофілу а в донних відкладах досліджених водних об'єктів обумовлені значною швидкістю течії, високою каламутністю та турбулентністю водних мас, що негативно впливає на розвиток фітопланктону і фітобентосу [6, 21]. Вміст хлорофілу в сумі з феопігментами змінюються у просторі подібно до вмісту «чистого» хлорофілу. При цьому середній рівень цього показника більш ніж у два рази вищий за рівень вмісту хлорофілу а, що вказує на незадовільні умови для розвитку альгоугруповань. Вміст продукту трансформації хлорофілу а - феофітину найбільшим був у рукаві Бистрий (в середньому 25,787 мкг/г), однак його частка у сумі з хлорофілом становила у середньому 56%; в той же час, у донних відкладах поблизу м. Кілії, при найменший концентрації феофітину (1,296 мкг/г), його частка у сумі складала 71,5%.

Спостерігається різниця у середній концентрації пігментів у донних відкладах головного русла (Кілійський рукав) та рукавів: Старостамбульского, Бистрого та Очаківського. Так, середня концентрація хлорофілу а у руслі становила 4,331 мкг/г, а в рукавах - 7,737 мкг/г; сумарна концентрація хлорофілу а та феопігментів, відповідно, 14,727 мкг/г і 17,517мкг/г. Це може бути пов'язано зі зниженням швидкості течії у рукавах.

Встановлено, що існують певні відмінності у ступені мінливості досліджених показників пігментного фонду донних відкладів (табл. 3). Найбільш динамічним виявився показник вмісту в донних відкладах хлорофілу а. Так, у квітні 2007 року в пункті R01 концентрація хлорофілу а в донних відкладах складала -2,647 мкг/г, в пункті R03 - 8,646 мкг/г. В квітні 2010 року, після високої повені, вміст хлорофілу а в

донних відкладав цих пунктів становив, відповідно, 0,256 мкг/г та 0,953 мкг/г. Найменш суттєво змінюються значення відносних характеристик, таких, наприклад, як відношення концентрації каротиноїдів до вмісту хлорофілу а або частка феофітину у сумі з хлорофілом. Так, середнє значення коефіцієнта варіації вмісту хлорофілу а в донних відкладах дослідженої акваторії складало 132,6 %; концентрації феопігментів - 80,6 %, а співвідношення концентрацій каротиноїдів і хлорофілу - 53,1 %.

Таблиця 3. Мінливість вмісту рослинних пігментів у донних відкладах

Слід відзначити, що коефіцієнт варіації вмісту хлорофілу а в донних відкладах досліджених водних об'єктів був вищим, ніж у фітопланктоні в цих же пунктах (рис.2), тобто просторова варіабельність вмісту цього пігменту вища в донних відкладах, ніж у фітопланктоні [21]. Як свідчать літературні дані [11, 13], концентрація рослинних пігментів в донних відкладах суттєво змінюється в залежності від їх діагностичних ознак: гранулометричного складу, вмісту органічної речовини тощо. Зокрема, в донних відкладах пониззя Дунаю середньобагаторічні концентрації хлорофілу а становили в період досліджень: у промитих пісках 0,367±0,134 мкг/г, у слабкозамулених пісках - 0,510±0,203 мкг/г, у середньозамулених пісках - 1,802±0,549 мкг/г, у сильнозамулених пісках - 5,259±0,896 мкг/г, у мулах - 14,490±3,066 мкг/г. Зростання вмісту пігментів у донних відкладах по мірі замулення пісків обумовлено, перш за все, посиленням адсорбційної здатності відкладів і локальними умовами седиментації.

Рис. 2. Коефіцієнти варіації вмісту хлорофілу а у фітопланктоні та донних відкладах

Навіть в одному і тому ж пункті концентрація пігментів у донних відкладах правого та лівого берегів може відрізнятися. Наприклад, у пункті R01 у листопаді 2008 року концентрація хлорофілу а у донних відкладах (мули) правого берега складала 9,874 мкг/г, у донних відкладах (слабозамулені піски) на фарватері річки - 0,552 мкг/г; у донних відкладах (слабозамулені піски) лівого берега - 0,671 мкг/г. Враховуючи це, порівняння показників пігментного фонду слід виконувати для однотипних донних відкладів. Наприклад, донні відклади вище м. Вілково та нижче міста представлені слабозамуленими пісками, однак вміст хлорофілу а у цих пунктах відрізняється майже у два рази (табл.2), що може свідчити про антропогенний вплив.

Встановлено, що концентрація рослинних пігментів у донних відкладах пониззя Дунаю змінюється не тільки у просторі, але й у часі, що є результатом зміни гідрологічних і гідрометеорологічних умов та інтенсивності продукційних процесів. Незважаючи на мінливість показників вмісту пігментів у донних відкладах конкретних пунктів у різні періоди, аналіз результатів багаторічних досліджень дозволяє виявити певні закономірності в їх динаміці в залежності від року та вегетаційного сезону. Як правило, найбільш високі концентрації пігментів у донних відкладах спостерігаються у серпні-вересні, а найменші - у квітні-травні. Наприклад, концентрація хлорофілу а в донних відкладах (замулені піски) пункту R03 у квітні- травні становила в середньому в період досліджень 1,191 мкг/г, у вересні-серпні - 22,309 мкг/г, у жовтні-грудні - 8,170 мкг/г; сумарний вміст хлорофілу а з феофітином, відповідно, 2,881 мкг/г; 37,514 мкг/г і 10,460 мкг/г. Встановлено, що вміст пігментів у донних відкладах пониззя Дунаю залежить від водності року, у маловодні роки (або періоди) їх концентрація зростає. Наприклад, у середньому за водністю 2008 році вміст хлорофілу а становив у донних відкладах дослідженої акваторії в середньому 8,357 мкг/г, а в багатоводному 2010 році - 4,432 мкг/г.

Аналізуючи склад пігментного фонду пониззя Дунаю слід відзначити значний вміст феопігментів порівняно з концентрацією хлорофілу а (табл. 4), що не характерно для активно функціонуючих водоростей. Високий процент вмісту феопігментів у донних відкладах вказує на те, що основним джерелом їх пігментного фонду є осілий фітопланктон. Це узгоджується з літературними даними відносно невисоких значень біомаси фітобентосу пониззя Дунаю та значною часткою у донних альгоценозах алохтонних форм, які осаджуються з фітопланктону [6].

Привертає до себе увагу також високий вміст у пігментному комплексі донних відкладів дослідженої акваторії каротиноїдів. Це вказує на несприятливі умови для фотосинтезу альгоугруповань і більш високу швидкість деструкції хлорофілу а порівняно з каротиноїдами. Треба також відзначити, що вміст хлорофілу а у всіх пунктах перевищував концентрацію хлорофілів b і с, що характерно і для фітопланктону [21]. Встановлено, що відношення концентрацій Хл. с / Хл. а у донних відкладах багатьох пунктів дослідженої акваторії досягає значних величин (табл.4). Ймовірно, це пов'язано з високою концентрацією діатомових водоростей, для яких є типовим високий вміст хлорофілу с у пігментному апараті клітин, а також із функціональним станом осілого фітопланктону.

При значній варіабельності абсолютних значень вмісту окремих пігментів у донних відкладах різних досліджених пунктів, відносні характеристики пігментного фонду, як видно з даних табл. 4, достатньо близькі. Це вказує на близькість видового складу як фітопланктону, так і фітобентосу цієї акваторії, що узгоджується з літературними даними [6, 22].

Таблиця 4. Характеристики складу пігментного фонду донних відкладів

Серед досліджених пунктів за співвідношенням вмісту хлорофілів у донних відкладах дещо виділяються пункти, які розташовані в районі м. Кілії та у рукаві Бистрий; а за відносним вмістом феопігментів у сумі з хлорофілом а - пункт у рукаві Очаківський. Слід відзначити, що відношення концентрації феопігментів до сумарної їх концентрації з хлорофілом у донних відкладах Кілійського рукава (основного русла) декілька вищі, ніж в інших (менших) рукавах, що може бути пов'язано зі зміною швидкості течії та більш сприятливими умовами для розвитку альгофлори в останніх. Що стосується співвідношення вмісту каротиноїдів та хлорофілу, то найменше його значення спостерігалося в донних відкладах у м. Вілково, а найбільше - в Очаківському рукаві. У цілому за характеристиками складу пігментного фонду можливо виділити район поблизу м. Кілії - внутрішньої дельти Кілійського рукава, у якому і вміст пігментів був найменший, а також пункт у рукаві Очаківський, донні відклади якого за літературними даними [23] характеризуються достатньо високими концентраціями забруднюючих речовин. У рукаві Бистрий (R13/1), незважаючи на високий вміст пігментів у донних відкладах, склад їх пігментного фонду суттєво не відрізняється (за винятком співвідношення вмісту хлорофілів) від середніх значень для дослідженої акваторії. Достатньо близькі характеристики як вмісту пігментів у донних відкладах пониззя Дунаю, так і їх складу, вказують на відсутність суттєвих відмінностей у екологічному стану цієї екосистеми. Про це свідчать також літературні дані щодо рівня забруднення донних відкладів дельти Дунаю токсичними речовинами [23], а також результати біоіндикації та біотестування [5, 22, 23].

Була виконана оцінка екологічного стану пониззя Дунаю за вмістом пігментів у донних відкладах на основі розрахунку коефіцієнта екологічної якості (EQR). Через відсутність ретроспективних даних щодо пігментного фонду досліджених водних об'єктів та неможливості встановлення еталонних значень, у якості основи була використана класифікація поверхневих вод за вмістом хлорофілу а у донних відкладах, що наведена у роботі [24]. Згідно вказаній класифікації прийняті наступні градації екологічного стану поверхневих вод залежно від вмісту хлорофілу а в донних відкладах (табл. 5): фотосинтетичний донний відклад басейн

Таблиця 5. Способи оцінювання екологічного стану водних об'єктів за вмістом хлорофілу а у донних відкладах

Враховуючи, що усереднена концентрація вмісту хлорофілу а у донних відкладах дослідженої акваторії становить 6,251 мкг/г, води пониззя Дунаю можуть бути віднесені за [20, 24] переважно до другого класу, тобто до вод, екологічний стан яких може бути охарактеризований як добрий, хоча в окремих пунктах та у певні періоди часу він буває суттєво порушеним. Особливо значні зміни спостерігаються при аварійному надходженні до вод Дунаю високотоксичних речовин, як це мало місце у 2000 році через аварію на одному з підприємств Румунії [26]. Оцінка екологічного стану досліджених вод в окремих пунктах з використанням EQR наведена у табл. 6.

Таблиця 6. Оцінка екологічного стану пониззя Дунаю за вмістом хлорофілу а в донних відкладах