XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Материалом для изучения послужили донные отложения с озер, находятся вблизи с. Жиганск, Жиганского района, Республика Саха (Якутия). Стоит отметить, что исследования данного типа производятся на территории с. Жиганск впервые.

Диатомовые водоросли – это одноклеточные и колониальные водоросли, которые отличаются наличием у клеток защитного корпуса, состоящего из диоксида кремния. Диатомии живут и в морской, и в пресной воде.

Цель – изучение и анализ проб донных отложений озер близ с. Жиганск.

Задачи:

Изучение методик;

Отбор проб;

Лабораторный анализ;

Оформление выводов на основе проделанных анализов.

Материалом для исследования послужили четыре пробы донных отложений с водных объектов близ села Жиганск, собранные в июне – августе 2020 года. Сбор и обработка проводились согласно общепринятым методикам. Такое исследование впервые проводится на территории села Жиганск. Все лабораторные исследования проводились в лаборатории БИОМ.

Озера имеют термокарстовое происхождение. Водоемы расположены на окраине села. Формы озер – овальные, с максимальной глубиной 2-3 метра. Площади водного зеркала 4043 м², 4753 м², 6365 м² и 6210 м² соответственно.

Таблица 1

Морфометрические показатели озер

Озеро	Длина (км)	Ширина (км)	Глубина (м)	Площадь зеркала (м2)
21Zig-01	0,114	0,054	2,0	4043
21Zig-02	0,141	0,045	3,0	4753
21Zig-03	0,153	0,052	3,0	6365
21Zig-04	0,145	0,052	3,0	6210

 

21Zig-01

21Zig-04

21Zig-03

21Zig-02

Рисунок 1. Расположение изучаемых озер на карте

Работа проводилась по данной методике:

1. Берется 5 г (в случае сухого осадка – до 2 г) влажного осадка и высушивается при комнатной температуре, т.е. доводится до воздушно-сухого состояния.

2. Дезинтеграция в перекиси водорода, залить перекисью водорода 100- 200 мл.

3. Кипятить на плитке – 1 сутки при 20°С и 20 мин при 100 С. После кипячения каждый раз добавляем перекись водорода, до полного исчезновения органики.

4. Для разделения осадка лучше всего пользоваться тяжелой кадмиевой жидкостью, представляющей собой водный раствор йодистого кадмия и йодистого калия, с удельным весом 2,4-2,65. Центрифугирование с тяжелой жидкостью проводится при 1500 об/сек – 10 мин, при 1000 об/сек – 20 мин.

5. После центрифугирования всплывает легкая фракция с диатомеями ("кольцо") и столб тяжелой жидкости, а на самом дне – песок, пыльца, споры растений, детрит и т. д., то есть то, что осталось после декантации (отделения).

6. Диатомовое "кольцо" и тяжелую жидкость сливаем в стакан (не менее 47 300 см3), разбавляем 3-5 объемами воды и отстаиваем в течение 12-24 часов.

7. Затем столб жидкости сливается на регенерацию, а осадок переносится в центрифужную пробирку и отмывается центрифугированием при 1500 об/сек – 3 раза.

8. Полученный осадок разбавляется определенным объемом дистиллированной воды (0,5-3,0 см3).

9. После тщательного перемешивания мерной пипеткой берется определенный объем взвеси из средней части столба и наносится на покровное стекло (размер 18x18 – 0,02-0,04 мл)[1, 2].

В ходе анализа было всего обнаружено 99 таксонов, принадлежащих 42 родам, 21 семейству, 12 порядкам, 3 классам:

1 класс Bacillariophyceae включает: 40 родов, 19 семейств, 10 порядков.

2 класс Mediophyceae включает: 1 род, 1 семейство, 1 порядок.

3 класс Coscinodiscophyceae включает: 1 род, 1 семейство, 1 порядок.

В исследуемых диатомовых комплексах преобладают роды, такие как Pinnularia (14 видов), Eunotia (9 видов), Gomphonema (7 видов).

Внутри каждой из четырех исследуемых озерных экосистем изучены диатомовые водоросли по предпочтениям к местообитанию, солености, отношения к pH, биогеографии и сапробности водоемов. Определяемые показатели и их значения указаны в таблице.

Таблица 2

Характеристики экологических предпочтений и географического распространения диатомовых водорослей

№	Обозначение группы диатомей	Наименование группы	Значение параметра
1	2	3	4
По местообитанию
1	Btm	Донные	-
2	Ep	Обрастатели	-
3	Pl	Планктонные	-
По отношению к солености
4	Eh	Эвгалобы	Обитатели морских вод
5	Mh	Мезогалобы	Развиваются при минерализации воды > 500 мг/л
6	HI	Галофилы	400-500 мг/л
7	Hb	Галофобы	<200 мг/л
8	I	Индифференты	200 – 300 мг/л
9	?	С неизвестным предпочтением	-
По отношению к водородному показателю
10	Acb	Ацидобионты	Развитие только при рН<7
11	Ac	Ацидофилы	Преимущественное развитие при рН<7
12	N	Нейтралофилы	Предпочитают рН=7
13	Ak	Алкалифилы	Преимущественное развитие при рН>7
14	Akb	Алкалибионты	Развитие только при рН>7
15	?	С неизвестным предпочтением	-
По географическому распространению
16	NAlp	Аркто-альпийские	Холодоводные
17	Bor	Бореальные	Относительно тепловодные
18	C	Космополитные	С широким географическим распространением
19	?	С неизвестным предпочтением	-
По сапробности
20	x	Ксеносапробные	Обитатели очень чистых вод
21	Os	Олигосапробные	Обитатели чистых вод
22	b	β – мезосапрбный	Обитатели умеренно загрязненных вод
23	a	α - мезосапробный	Обитатели тяжело загрязненных вод

Полученные данные экологических предпочтений изученных диатомей приведены в следующих таблицах[2].

Таблица 3

Приуроченность диатомовых водорослей по местообитанию

Таблица 4

Приуроченность диатомовых водорослей по отношению к pH

Таблица 5

Приуроченность диатомовых водорослей по солености водоема

Таблица 6

Приуроченность диатомовых водорослей по биогеографии

Таблица 7

Приуроченность диатомовых водорослей по сапробности

Таким образом, диатомовые водоросли из донных отложений озер близ села Жиганск являются:

По местообитанию диатомовые водоросли представлены в большинстве планктонными видами, меньший процент занимают донные. Однако, у первого озера господствующая доля диатомовых водорослей приходится на обрастателей, меньшая – планктонные.

По отношению к солености водоема, большая часть диатомовых водорослей имеют неизвестное предпочтение. У первого озера доминирующий показатель составляют диатомовые водоросли с предпочтением минерализации 200-300 мг/л. (индифференты)

По отношению к водородному показателю озера являются слабощелочными, большую группу представляют алкалифилы и алкабионты. Но опять-таки большой процент составляют виды диатомей с неизвестным предпочтением.

По отношению к биогеографии диатомовые водоросли первого озера относятся к космополитным, т.е. они имеют широкое географические распространение, у остальных же озер диатомовые водоросли относятся к категории с неясной географией.

Определение индекса сапробности.Для оценки современного состояния и выявления уровня трофности озер применен метод Пантле-Букка в модификации Сладечека [3], где характеристика степени загрязнения обозначена индексом сапробности S. Зонам сапробности S соответствует цифровое значение от 1 до 4 в порядке возрастания загрязнения.

Сапробность – это характеристика загрязненности воды. По сапробности различают: х – ксеносапробы - практически чистые воды, содержащие крайне незначительные количества растворенных органических веществ. Оs – олигосапробы­­- организмы, обитающие в чистых или слабо загрязнённых органическими веществами водах, b – мезосапробы - обитающие в водоёмах, умеренно загрязнённых органическими веществами, а – мезосапробы - более загрязненные, близкие к полисапробной.

Рисунок 2. Зоны сапробности

Все озера относятся к бета-мезосапробности, что означает, озера относятся к классу «умеренно чистых вод».

Доминантные и субдоминантные виды. В первом озере доминантным видом является Navicularadiosa – 17,4%.В остальных озерах доминирует вид Staurosiraventer. Данный вид практически всегда доминирует в мелководных слабощелочных озерах. Он индикатор наличия многочисленных мелководных зарастающих участков на озерах.

Таблица 9

Доминантные и субдоминантные виды диатомовых водорослей

N водоема	Доминанты (от 10 % и выше)	Субдоминанты (от 5 до 10 %)
21Zig01	Navicularadiosa17.4	Eunotiabilunaris6 Sellaphorapupula9,1 Staurosira venter 5,7
21Zig02	Staurosira venter 72,4	-
21Zig03	Staurosira venter59,2	-
21Zig04	Staurosira venter49,7	-

Также в изученных озерах найдено 2 новых вида диатомовых водорослей для Якутии и 7 редких видов.

Рисунок 3 и 4. Naviculadifitoradiata (Gregory)иSellaphoradisjuncta (Hustedt)

Индексы разнообразия. Для каждого озера рассчитываются стандартные индексы для характеристики изменения биоразнообразия диатомовых водорослей. Это такие индексы как – индекс Шеннона, показатель биологического разнообразия, индекс выровненности Пиелоу, мера доминирования Симпсона, индексы Маргалефа, Животовского, Менхиника, доля редких видов [4, 5, 6, 7].

Индексы/Водоем	21Zig01	21Zig02	21Zig03	21Zig04
Шеннона H	3,3	1,6	2,1	2,5
Пиелу E	0,8	0,4	0,5	0,6
Мера доминир. Симпсона C	0,1	0,5	0,4	0,3
Индекс разнообразия Симпсона D	16,1	1,9	2,8	3,9
Индекс Маргалефа d	53,8	43,8	49,8	53,8
Индекс видового разнообразия Dmn	2,1	1,8	2,0	2,2
Индекс Животовского (среднее число видов) µ	37,6	16,9	22,8	29,6
Доля редких видов h	0,3	0,6	0,5	0,5

Озера характеризируются довольно богатым видовым разнообразием и достаточным содержанием редких видов.

Проделав данную работу, можно сформулировать следующие выводы:

Данный вид работ впервые проводился на территории села Жиганск, Жиганского улуса, что в будущем может послужить основой для более крупных работ и исследований.

Исследуемые водоемы представлены достаточным количеством видов и разновидностей. В ходе анализа было всего обнаружено 99 таксонов, принадлежащих 42 родам, 21 семейству, 12 порядкам, 3 классам.

По эколого-географическим характеристикам, а в частности по местообитанию, диатомовые водоросли относятся к классу обрастателей, по солености, в большинстве своем относятся к индифферентам, по водородному показателю водоемы относится к слабощелочным, также по местообитанию диатомовые водоросли относятся к бореальным и космополитным.

Все озера относятся к бета-мезосапробности, что означает, озера относятся к классу «умеренно чистых вод».

В первом озере доминантным видом является Navicularadiosa – 17,4%. В остальных озерах доминирует вид Staurosiraventer. Данный вид практически всегда доминирует в мелководных слабощелочных озерах. Он индикатор наличия многочисленных мелководных зарастающих участков на озерах. Также можно сказать, что данные виды лучше адаптировались к условиям резко континентального климата и повсеместного распространения многолетней мерзлоты.

Озера характеризируются довольно богатым видовым разнообразием и достаточным содержанием редких видов.

Список литературы:

Городничев Р.Ми др. Методы экологических исследований. Озерные экосистемы: учебно-методическое пособие / – Якутск: Издательский дом СВФУ, 2017. – 68 с.

Пестрякова, Л. А. Исследование водных экосистем. Методы диатомового анализа / Л. А. Пестрякова. – Якутск: Изд-во ЯГУ, 1997. – 33 с.

Sládeček, V. Diatoms as indicators of organic pollution / V. Sládeček // Actahydrochimica et hydrobiologica. – 1986. – Vol. 14, № 5. – P. 555-566.

Menhinick, E. F. A Comparison of some species-individuals diversity indices applied to samples of field insects / E. F. Menhinick // Ecology. – 1964. – Vol. 45, № 4. – P. 859-861

Pielou, E. C. Ecological diversity / E. C. Pielou. – New York: Gordon and Breach Science Publisher, 1975. – 165 p.

Shannon, C. E. A mathematical theory of communication / C. E. Shannon // The Bell System Technical Journal. – 1948. – Vol. 27. – P. 379-423

Simpson, E. H. Measurement of diversity / E. H. Simpson // Nature. – 1949. – Vol. 163. – P. 688.

Научный руководитель: Пестрякова Л.А. д.г.н., г.н.с. ИЕН СВФУ

Код для цитирования: Скопировать