Биология внутренних вод

Проанализированы данные по составу и содержанию фотосинтетических пигментов в планктоне водохранилищ р. Волги в летний период 2015–2023 гг. Определение пигментов выполнено стандартным спектрофотометрическим методом. Концентрации Хл а близки к полученным в 1989–1991 гг. Повышенным обилием фитопланктона характеризуются воды притоков, прибрежные акватории, мелководные расширения. Выявлена отрицательная связь средних для водохранилищ концентраций Хл а с суммарным объемом притока (R² = 0.50) и прямая зависимость от температуры воды (R² = 0.35). По средним за годы наблюдения концентрациям Хл а современный трофический статус Иваньковского, Угличского и Чебоксарского водохранилищ оценивается как эвтрофный (29.5±1.9, 22.7±1.6 и 28.2±2.7 мкг/л соответственно), Саратовского и Волгоградского – мезотрофный (6.8±0.6 и 9.6±0.8 мкг/л), Куйбышевского и Горьковского – умеренно эвтрофный (13.0±0.7 и 13.1±1.4 мкг/л). Содержание дополнительных хлорофиллов b и c, феопигментов, растительных каротиноидов и их соотношение с хлорофиллом а, а также состав зеленых пигментов в водохранилищах р. Волги характеризуются значительным сходством и не изменились за 30-летний период.

На основании данных, полученных в августе 2015–2018 гг., исследован фитопланктон 15 водохранилищ рек Волги, Камы, Дона, а также Волго-Донского канала и незарегулированной части Нижней Волги. В Волго-Камском каскаде от верховий к низовью зарегулированных рек наблюдали снижение видового богатства, разнообразия, размера клеток, общей биомассы фитопланктона и фитофлагеллят, что отражало проявление зональности и гидрологической континуальности. Вклад в биомассу безгетероцистных цианобактерий в водохранилищах возрастал по мере увеличения минерализации вод. Дана оценка трофического статуса водоемов по величине биомассы фитопланктона.

За период 2014–2023 гг. исследован летний (июль–август) зоопланктон Камского и Воткинского водохранилищ, также использованы архивные данные 2012–2013 гг. для составления видового списка. Всего зарегистрировано 149 таксонов, четыре из них указаны впервые для этих водоемов. Прослежено распространение каспийского вселенца Cercopagis pengoi и выявлены закономерности массового развития северо-американской коловратки Kellicottia bostoniensis. Установлено, что в Камском водохранилище наиболее многочисленны Rotifera (43%) и Copepoda (32%), Cladocera формировали 73% биомассы. В Воткинском водохранилище по численности доминировали Rotifera (53%), по биомассе – Cladocera (77%). Средняя численность летнего зоопланктона за исследованный период в Камском водохранилище составила 120±6 тыс. экз./м³, в Воткинском – 115±8 тыс. экз./м³. Обсуждаются многолетнее изменение видового состава, структуры и обилия, особенности пространственного распределения зоопланктона.

В августе 2023 г. проведено исследование планктонного сообщества в шлюзовых камерах Волго-Донского судоходного канала им. В.И. Ленина и водных объектах прилегающих территорий (р. Волга у г. Волгограда, между шлюзами, Цимлянское водохранилище у г. Калач-на-Дону). Во всех компонентах сообщества (фито-, прото- и метазоопланктон) были зарегистрированы чужеродные виды из различных биогеографических комплексов. В составе фитопланктона - Skeletonema subsalsum (A. Cleve) Bethge, 1928 из понто-каспийского комплекса. В составе инфузорий - морской вид Leprotintinnus pellucides (Cleve, 1899). В составе зоопланктона обнаружены девять видов из различных биогеографических комплексов: Heterocope caspia Sars G.O., 1897, Eurytemora caspica Sukhikh & Alekseev, 2013, Cercopagis (Cercopagis) pengoi (Ostroumov, 1891) из понто-каспийского; Cornigerius maeoticus maeoticus (Pengo, 1879) из понто-азовского; Calanipeda aquaedulcis Krichagin, 1873 из средиземноморского; Thermocyclops taihokuensis Harada, 1931 из восточно-азиатского; Acanthocyclops americanus (Marsh, 1893) из американского и Moina cf. micrura Kurz, 1875 с неопределенным статусом. Установлено, что, несмотря на интенсивное перемешивание воды в шлюзовых камерах, чужеродные виды активно развивались и входили в ранг доминирующих. Доля мертвых особей копепод в шлюзовых камерах была ниже, чем у кладоцер. Однако численность и скорость воспроизводства последних настолько велика, что даже при высокой смертности они входили в состав доминирующего комплекса видов, при этом часть особей зоопланктеров–вселенцев находилась в активном репродуктивном состоянии. Значимыми абиотическими факторами развития вселенцев в ВДСК были электропроводность (для Heterocope caspia, Moina cf. micrura и Acanthocyclops americanus) и температура (для Skeletonema subsalsum). Для ракообразных, потребляющих детрит, бактерии, водоросли, инфузорий и других зоопланктеров, отмечены достоверные корреляционные связи с перечисленными пищевыми ресурсами.

По материалам сборов в августе 2018–2023 гг. изучен состав копепод р. Камы в пределах Волго-Камского и Камского плесов Куйбышевского водохранилища, а также Нижнекамского и Воткинского водохранилищ. Установлено, что восточно-азиатский вид Tеrmocyclops taihokuensis (Harada, 1931) впервые появился в устье р. Камы в 2018 г., к 2023 г. он заселил Волго-Камский плес. В 2022 г. вселенец впервые зарегистрирован на нижнем участке Камского плеса Куйбышевского водохранилища и в Нижнекамском водохранилище. Северная граница распространения вселенца расположена вблизи устья р. Белая (56° с.ш.) в 320 км от слияния рек Камы и Волги.

По результатам сборов на речных участках Камского (2012 г.), Воткинского (2010 г.) и Нижнекамского (2015 г.) водохранилищ проведен сравнительный анализ таксономической и трофической структур сообществ донных беспозвоночных. Приведен видовой список, показаны тренды изменений бентофауны вниз по каскаду – ее обеднение на видовом и родовом уровнях, снижение доли видов поденок, веснянок и ручейников, абсолютного и относительного видового богатства хирономид, а также доли в них танитарзин, увеличение относительного видового богатства моллюсков и ракообразных. В количественном отношении основным трендом изменений было увеличение на речных участках водохранилищ вниз по каскаду абсолютных и относительных величин биомассы фильтраторов и соскребателей – брюхоногих и крупных двустворчатых моллюсков.

Исследование зообентоса проведено в июле 2021 г. на малых и средних реках Верхней Волги от пос. Селижарово до Иваньковского водохранилища на участках, слабо затронутых хозяйственной деятельностью. Изучены особенности речных биоценозов в ландшафтах разного типа. Западная часть рассматриваемой территории возвышенная (Валдайская возвышенность), восточная – низменная (Верхневолжская низина); водотоки из этих районов различаются по скорости течения и типу донных отложений. Эти два фактора приводят к различиям в составе донных биоценозов: в реках возвышенностей значительно большее видовое разнообразие поденок, ручейников, веснянок, чем в водотоках низменных территорий. Прослеживается связь в ряду: ландшафт – гидрологические характеристики рек – донные биоценозы. Показатели качества воды (индексы Вудивисса и BMWP) свидетельствуют о незагрязненности водотоков, однако сами показатели закономерно изменяются под влиянием ландшафтных (и гидрологических) параметров. Соответственно, при проведении биологической индикации водотоков Верхней Волги рекомендуется учитывать ландшафтные особенности формирования донных биоценозов.

В 2015–2023 гг. исследованы структура и обилие популяций моллюсков Dreissena bugensis и D. polymorpha в Куйбышевском водохранилище. Установлено, что основу количественных показателей во всех обследованных плесах водохранилища, выделенных типах грунта и глубинах формировала D. bugensis. В консорциях дрейссенид выявлено присутствие 142 таксонов донных беспозвоночных, из которых 24 – чужеродные виды. Основу численности в таких сообществах формировали ракообразные, биомассу – моллюски. Анализ сезонной динамики показал снижение количественных характеристик D. bugensis с мая по октябрь, у D. polymorpha, наоборот, их увеличение к осени. Анализ межгодовой динамики выявил увеличение количества D. polymorpha и снижение D. bugensis к 2023 г.

Судак Sander lucioperca (L., 1758) относится к ценным объектам рыболовства, однако его репродуктивная биология и эффективность естественного воспроизводства, как и факторы их определяющие, изучены слабо. На основе материалов, собранных в 2018–2023 гг., представлены результаты исследования полового созревания, гонадосоматического индекса, абсолютной и относительной плодовитости судака из пяти районов Камского водохранилища, расположенного на северо-восточной границе естественного ареала вида. Рассчитана популяционная плодовитость судака и эффективность его естественного воспроизводства с использованием коэффициентов промыслового возврата. Выявлена широтная изменчивость темпов достижения половозрелости судака в пределах водохранилища. Установлено снижение генеративного обмена веществ относительно соматического с возрастом рыб после достижения ими длины 55–60 см и возраста 11 лет. Это проявляется в прекращении увеличения значений относительной плодовитости и гонадосоматического индекса у более крупных и старших рыб. Максимальные показатели гонадосоматического индекса, абсолютной и относительной плодовитости характерны для судака из нижней части Камского водохранилища, что может быть связано с более благоприятными условиями нагула вида в приплотинной части водоема. Наименьшие показатели абсолютной и относительной плодовитости зарегистрированы в зонах выклинивания подпора Камского водохранилища. При этом выживаемость от икры до особей промыслового размера была наибольшей у судака верхнего района водохранилища. Наименьшая эффективность естественного воспроизводства выявлена для центральной части водохранилища, характеризующейся максимальной шириной, наличием крупных заливов и преобладанием мелководных биотопов.

Черноморско-каспийская тюлька (килька, сарделька) Clupeonella cultriventris (Nordmann, 1840) (Actinopterygii: Clupeiformes) – мелкий пелагический вид, самый массовый из чужеродных видов рыб Волжско-Камского бассейна, являющийся одним из ключевых элементов трофических сетей в пресноводных экосистемах. В работе приведена характеристика полного митохондриального генома черноморской-каспийской тюльки из однозначно адвентивной популяции Верхней Волги (58°23ʹ19ʹʹ с.ш., 38°19ʹ37ʹʹ в.д.). Определение ваучера было выполнено как по морфологическим признакам, так и по идентичности последовательностей ДНК в международной базе данных NCBI GenBank. Для секвенирования полного митохондриального генома было использовано классическое секвенирование по Сэнгеру с ПЦР-продукта от набора из 48 пар праймеров, дающих полное перекрывание и однозначное прочтение каждого нуклеотида не менее чем в двух повторностях. Проаннотированный полный митогеном C. cultriventris длиной 16650 пн с консервативным для сельдевых рыб расположением генов содержит 22 транспортные РНК, 13 белок-кодирующих генов, две рибосомальные РНК и одну некодирующую область. Полученный митохондриальный геном демонстрирует сходство в 98.7% с изученным ранее вариантом из Каспийского моря. Исходя из этих данных, нет достаточных оснований к выделению пресноводных тюлек Волжско-Камского региона в отдельный таксон.

Проведен анализ многолетних данных (2010–2023 гг.) по оценке токсичности нативных донных отложений (ДО) Горьковского водохранилища методом биотестирования с использованием личинок комара-звонца Chironomus riparius Meigen, 1804. Полученные результаты свидетельствуют, что ситуация с загрязнением ДО, как и их неравномерная интегральная токсичность по акватории водохранилища, в целом сохраняется. Усредненные показатели линейных размеров личинок хирономид в большинстве случаев были значимо ниже контрольных значений. Значимые различия смертности личинок хирономид при биотестировании ДО участков водохранилища отмечены в 2016 и 2017 гг., линейных размеров – в 2017, 2021 и 2023 гг. В целом усредненные значения индекса токсичности были ниже контрольных значений, что свидетельствует о токсичности ДО. Максимальные значения индекса токсичности отмечены в 2011 г., низкие – 2010 и 2017 гг. Содержание общих форм Cr, Mn, Zn, As, Cd и Pb в ДО водохранилища существенно превышало их кларки в земной коре, что косвенно указывает на дополнительное антропогенное загрязнение. Концентрации исследованных элементов увеличивались вниз по течению и достигали максимальных значений на приплотинном участке водохранилища (ст. Чкаловск). Значения индекса геоаккумуляции и коэффициента загрязнения свидетельствуют о незначительном поступлении приоритетных тяжелых металлов (Cr, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb) антропогенного происхождения в ДО Горьковского водохранилища. Наибольшие значения индекса геоаккумуляции зарегистрированы для ДО озерного участка водохранилища. Значения коэффициента загрязнения свидетельствуют об умеренном загрязнении Сd донных отложений Костромского расширения и озерного участка водохранилища. По данным корреляционного анализа P, Mn, Fe, Co, Zn, As и Bi оказывали влияние на смертность личинок хирономид, но значимая регрессионная модель получена лишь для Mn (R² = 0.513).