Применение индексов альфа-разнообразия зоопланктонных

Список литературы
1. Уломский С.Н. Расхождения систематических признаков у Eudiaptomus
graciloides (Crustacea, Copepoda) в связи с условиями их обитания // Зоол. журн. 1960. Т.
39, вып. 9. С. 32–36.
2. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах. Зоопланктон и его продукция /
Под ред. Г.Г. Винберга. Л.: ГосНиорх, 1984. 33 с.
3. Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. М.: Мир, 1992. 184 с.
4. Эколого-продукционные особенности озер различных ландшафтов Южного
Урала / Под ред. В.Г. Драбковой. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 283 с.
5. Андреева М.А. Озера Среднего и Южного Урала. Челябинск: Юж.-Урал. кн.
изд-во, 1973. 272 с.
6. Качанов Е. Древние челябинские озера // Край родной. 1975. Вып. 10. С. 23–24.
7. Комплексный доклад о состоянии окружающей природной среды Челябинской
области в 1996 году / Челяб. обл. комитет по экологии и природопользованию. Челябинск, 1997.
8. Андреева М.А. Об изменчивости химического состава воды в озерах Урала и
Зауралья // Вопросы географии Южного Урала. 1968. Вып. 2. С. 134–147.
9. Черняева Л.Е., Черняев А.М., Еремеева М.Н. Гидрохимия озер (Урал и Приуралье). Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 633 с.
10. Баранов И.В. Основы биопродукционной гидрохимии. М.: Легкая и пищевая
пром-сть., 1985. 112 с.
К.С. Пузнецките, Е.В. Марушкина
Применение индексов альфа-разнообразия зоопланктонных
сообществ для оценки трофического статуса водоемов
(на примере некоторых озер чебаркульской группы)
Зоопланктонное сообщество является одним из наиболее динамичных компонентов биоты водоема. Оно чутко реагирует на изменения условий среды, в том числе под
действием антропогенных факторов. Это позволяет использовать его характеристики
при биомониторинге водных объектов.
Одним из важнейших показателей состояния зоопланктона является его видовое
разнообразие внутри сообщества, то есть альфа-разнообразие. В настоящее время разработаны многочисленные индексы, которые позволяют дать качественную оценку этой
характеристики для различных биологических систем [1; 2; 3].
Применение индексов альфа-разнообразия для озерных экосистем дает возможность косвенно определить их трофический статус, под которым мы понимаем качественное состояние водоема, обусловленное вовлечением в биологический круговорот
биогенных элементов. Следует заметить, что трофический статус современных озер
формируется как под влиянием естественных процессов привнесения органических веществ с водосбора, так и антропогенным загрязнением.
Целью настоящей работы является выбор индексов альфа-разнообразия зоопланктонных сообществ, наиболее полно отражающих трофический статус пресных озер на
примере озер Чебаркульской группы.
22
На первом этапе работы были проанализированы литературные источники, касающиеся применения индексов альфа-разнообразия для оценки состояния экосистем
[1; 2; 3]. На основе материалов, предоставленных нам В.В. Речкаловым, был проведен
расчет выбранных индексов для четырех озер Чебаркульской группы, трофический статус которых уже определен. Это озера Большой Кисегач (олиготрофное), Бараус (мезотрофное), Табанкуль (эвтрофное), Малый Теренкуль (гиперэвтрофное). Были проанализированы колебания значений индексов в зависимости от трофического статуса водоема
и сезонной динамики показателей зоопланктона.
Были выбраны такие показатели альфа-разнообразия, как: Мn – индекс Менхиника, Mg – индекс Маргалефа, PIE – индекс межвидовых встреч, Hn и Hb – индексы Шеннона по численности и биомассе, Е – мера выровненности Пиелу, 1/С – индекс полидоминантности Симпсона [1; 2; 3]. Средние значения выбранных семи индексов альфаразнообразия для данных озер за периоды вегетации 1995–1996 гг. представлены в табл. 1.
Таблица 1
Средние значения индексов альфа-разнообразия
Озеро
Б. Кисегач
Бараус
М. Теренкуль
Табанкуль
PIE
0,9
0,86
0,83
0,76
Mn
0,11
0,05
0,47
0,12
Mg
1,18
1,0
1,18
0,74
E
0,73
0,56
0,47
0,48
Hn
3,03
2,34
1,76
1,68
Hb
2,56
2,13
2,26
1,21
1/C
10,13
7,19
6,08
4,44
Из таблицы можно увидеть, что менее всего колеблются значения индекса PIE
(межвидовых встреч) от 0,76 для озера Табанкуль до 0,9 для озера Б. Кисегач. Несмотря
на то, что значения индекса изменяются закономерно, повышаясь от эвтрофных к олиготрофным озерам, его применение для оценки биоразнообразия зоопланктонных сообществ нежелательно из-за слишком узкого диапазона значений.
Индексы Менхиника и Маргалефа (Mn и Mg) отличаются от всех остальных используемых нами индексов тем, что для их расчета применяется абсолютная величина –
численность (N), а не относительная – доля i-го вида (pi) в сообществе. В результате этого данные индексы очень чувствительны к размеру выборки и точности расчетов. При
изучении же зоопланктонных сообществ выборки носят случайный характер, так как
невозможно отловить весь зоопланктон озера. Именно с этим мы склонны связывать отсутствие закономерности изменения значений индексов Менхиника и Маргалефа в рассматриваемых нами озерах. Мы считаем, что применение этих индексов для оценки
планктонных сообществ может привести к получению недостоверных результатов и
ложным выводам.
Индекс выровненности Пиелу (Е) широко используется экологами и применяется
для любых сообществ, так как изменяется в пределах от 0 до 1. Из табл. 1 видно, что его
минимальное значение – 0,48 приходится на эвтрофное оз. Табанкуль, а максимальное –
0,73 – на олиготрофное оз. Б. Кисегач. Единственным неудобством применения этого
индекса можно считать его недостаточную наглядность, так как значения индекса измененяются в узких пределах при сильных изменениях условий обитания и характеристик
сообществ.
Значения индекса Шеннона нами определялись двумя способами – по доле i-го вида в общей численности зоопланктона (Hn) и в общей биомассе (Hb). Можно заметить,
23
что значения Hn и Hb имеют различия между собой, что говорит о неодинаковости
вклада видов в общую численность и в общую биомассу сообщества.
Для значений индекса Hn прослеживается четкая зависимость от трофического
статуса водоема. Индекс Шеннона, рассчитанный по биомассе, в некоторых случаях отклоняется от этой закономерности.
При сопоставлении значений индексов Hn и Hb для озер Табанкуль и Теренкуль
наблюдается два типа реакции зоопланктонного сообщества на органическое загрязнение. В случае с оз. Табанкуль можно проследить классический сценарий реакции зоопланктона на эвтрофирование, когда в сообществе более значительную роль начинают
играть коловратки. При этом индексы Hn и Hb имеют сходные низкие значения и Hn
больше Hb.
В озере М. Теренкуль наблюдается другой вариант – увеличивается доля кладоцер,
которые имеют значительно большую биомассу, чем коловратки. При этом увеличиваются и их средние размеры. Именно с этим можно связать большое значение индекса Hb.
Следовательно, использование индекса Hb целесообразно, особенно сопряженно с
индексом Шеннона по численности (Hn), так как это позволяет избежать ошибок и проследить механизм реакции зоопланктона на органическое загрязнение водоема.
Самым наглядным из всех выбранных нами индексов является индекс полидоминантности Симпсона (1/С). Можно проследить четкую закономерность увеличения его
значений от эвтрофных озер к олиготрофным (от 4,44 для оз. Табанкуль до 10,13 для оз.
Б. Кисегач).
Кроме того, для выбора наиболее оптимального показателя альфа-разнообразия зоопланктонных сообществ необходимо проследить сезонные колебания индексов (табл. 2).
Таблица 2
Сезонные колебания значений индексов альфа-разнообразия
за период вегетации 1995 г.
Озеро
Б. Кисегач
Бараус
М. Теренкуль
Табанкуль
Е
0,63–0,78
(0,77)
0,44–0,6
(0,64)
0,27–0,54
(0,64)
0,37–0,59
(0,53)
Hn
2,76–3,1
(3,35)
1,79–2,5
(2,79)
1,14–1,8
(2,46)
1,23–2,12
(1,82)
Hb
2,34–2,93
(2,59)
1,92–2,29
(2,16)
1,76–2,79
(2,4)
0,71–1,43
(1,55)
1/C
7,7–11,1
(12,69)
6,44–7,06
(8,4)
4,49–8,8
(8,29)
2,82–5,07
(4,7)
Примечание: В скобках указаны средние значения за 1996 г.
Таблица приведена только для четырех наиболее удачных, на наш взгляд, индексов. Значения всех индексов в 1996 г. оказались выше, так как этот год был более холодным, что привело к снижению интенсивности цветения озер и, как следствие, большему разнообразию зоопланктонного сообщества.
Максимальную амплитуду сезонных колебаний имеет индекс Симпсона в связи с
широким диапазоном изменений его значений. Причем с повышением трофического
статуса озера амплитуда колебаний резко возрастает (табл. 2), что связано с нестабильностью годовых показателей зоопланктона эвтрофных озер. Следовательно, этот индекс
требует осторожного применения при недостаточном количестве выборок в сезоне.
24
Таким образом, наиболее оптимальными индексами альфа-разнообразия зоопланктонных сообществ для оценки трофического статуса пресных озер являются индекс
биоразнообразия Шеннона, индекс выровненности Пиелу и индекс полидоминантности
Симпсона.
При этом из-за больших сезонных колебаний значений вышеуказанных индексов
(особенно 1/С) необходимо, во избежание получения недостоверных результатов, использовать средние данные за сезон вегетации.
Выводы:
1. Для индексов Mg и Mn не было отмечено четкой закономерности зависимости
их значений от трофического статуса водоема.
2. Диапазон изменений значений индекса PIE оказался слишком узок, чтобы наглядно отразить качественные различия между озерами разного трофического статуса.
3. В результате проведенной работы можно сделать вывод о том, что оптимальными индексами альфа-разнообразия зоопланктонного сообщества для оценки трофического статуса водоемов являются индексы разнообразия Шеннона, при их сопряженном
использовании, или отдельно индекс Шеннона по численности (Hn), индекс выровненности Пиелу (Е) и индекс полидоминантности Симпсона (1/С).
4. Выяснилось, что все индексы имеют значительные сезонные и межгодовые колебания значений, особенно индекс Симпсона. В связи с этим при оценке трофического
статуса озер рекомендуется использовать средние значения индексов за длительный период.
Список литературы
1. Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. М.: Мир, 1992. 184 с.
2. Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1986. 426 с.
3. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы. М.: Прогресс, 1980. 327 с.
О.А. Магазов
Питание головешки-ротана водоемов г. Челябинска
Головешка-ротан (ротан, головешка) – Perccottus glehni Dybowsky, представитель
семейства Головешковых (Eleotrididae) отряда Окунеобразных (Perciformes), чей первоначальный ареал охватывал бассейн Амура, в настоящее время широко расселился в водоемах России и сопредельных стран. Э.А. Шайгородский и М.А. Решетников [6] указывают, что в водоемах Челябинской области головешка-ротан стихийно акклиматизирован аквариумистами-любителями. Впервые отмечен в водоемах близ г. Магнитогорска, в настоящее время развивает экспансию в направлении с юго-запада на северовосток. В нашей области ротан занял те водоемы, которые он «предпочитает» и на родине [3]: небольшие, как правило, заросшие водной растительностью озерца, болота, заполненные водой карьеры, мелководные заливы крупных озер и прудов. Нередко в небольших водоемах он единственный представитель ихтиофауны, в других случаях «соседями» головешки чаще всего оказываются верховка Leucaspius delineatus (Heckel) и
золотой, или обыкновенный карась Carassius carassius (Linnaeus). Обычными кормовыми
объектами для ротана являются личинки насекомых, прежде всего хирономид, рачки и
молодь рыб, в том числе и собственная [3]. Широкое расселение ротана вызывает тревогу, т.к. предполагается [2], что он может отрицательно воздействовать на воспроизвод-
25