Диатомовые водоросли
в отстойниках каменноугольных шахт на Севере
Научные интересы: флора, диатомовые, экология, биогеография Благодаря высокой индикаторной способности диатомовый анализ применяется в мониторинге водных экосистем тундры, испытывающих влияние различных антропогенных факторов. Одним из них является воздействие промышленных, в частности, горнодобывающих предприятий. Изменение водоемов под влиянием шахтного загрязнения наименее изучено среди широкого спектра проблем антропогенного воздействия. При этом лишь единичные работы [1-3] содержат сведения о растительных компонентах водных экосистем. На примере Воркутинского промышленного района (ВПР) получены данные [5] об особенностях видового состава, структуры диатомовых комплексов и сукцессиях сообществ в водоемах и водотоках на территориях каменноугольных шахт. Одним из интересных аспектов проблемы влияния промышленного загрязнения на водные экосистемы является формирование сообществ в техногенных водоемах (шламоотстойниках, хвостохранилищах). Отстойники в ВПР суммарной площадью 50.3 га являются неотъемлемой частью ландшафта, в них содержится около 3 млн. м3 угольных шламов [6]. Существование подобных хранилищ отходов негативно влияет на природную среду. Одно из последствий – загрязнение водотоков в результате попадания сбросовых вод из водоемов-накопителей при перенаполнении, нарушении защитного экрана котлованов, при раздуве тонкодисперсной угольной пыли с поверхности обваловок. В 1989, 1995-1996 гг. автором изучены диатомовые водоросли отстойников шахт "Заполярная" (эксплуатация с 1949 г.), "Промышленная" (с 1955 г.), "Юнь-Яга" (с 1964 г.), "Воргашорская" (с 1975 г.) и обогатительной фабрики. Исследования показали, что водоросли в отстойниках шахт слабо развиты, особенно в первых картах, куда поступают неочищенные шахтные воды; число видов диатомовых колеблется от 6 до 42. Всего в шламоотстойниках выявлено 89 видов из 26 родов и 14 семейств, что значительно меньше по сравнению с природными озерами [5]. Анализ таксономического разнообразия показал малую насыщенность видами семейств (1.6-3.2) и родов ( 1.6-2.3) в результате выпадения из сообществ маловидовых родов, принадлежащих малородовым семействам. Малое обилие и разнообразие диатомовых обусловлено, в первую очередь, низкой прозрачностью воды (до 0.05 м). Отрицательное влияние взвеси мелкодисперсных угольных частиц установлено [2] на примере зеленой водоросли Scenedesmus quadricauda. Неблагоприятны для водорослей также непостоянство химического состава сбросовых вод и токсичность поллютантов. Известно, что шламоотстойники шахт и хвостохранилища обогатительных фабрик являются накопителями меди, хрома, железа, ионов хлора, фенолов, нефтепродуктов и т.д. Немаловажным фактором является отсутствие пригодных для развития водорослей субстратов. Например, на мягком шламе первой карты старого отстойника шахты "Заполярная", где отходы скапливались десятилетиями, диатомовые отсутствовали. В шламонакопителях шахт с небольшим сроком эксплуатации они обнаруживались в виде легкого налета на отработанной породе. В то же время отстойники осветленной воды на месте подпрудного озера (шахта "Промышленная") отличались обилием диатомовых водорослей в обрастаниях нитчаток, кусков породы камней. Неблагоприятными физико-химическими условиями водной среды объясняется преобладание в составе семейств Naviculaceae и Nitzschiaceae, в совокупности они составляют более половины общего числа видов (см. таблицу). Семейства, характерные для альгофлоры естественных тундровых озер, представлены слабо. Наиболее разнообразными в отстойниках являются два рода – Nitzschia и Navicula, формирующие основную часть видового состава. Эти особенности таксономической структуры определяются устойчивостью и высокой приспособляемостью многих представителей данных родов. Сходное значение ведущих таксонов крупного ранга установлено также для отстойников шахтных вод в Донбассе [3]. Экологический анализ состава диатомовых показал, что именно в этих двух ведущих семействах и родах (рис. 1) сосредоточена большая часть видов, предпочитающих слабощелочную, щелочную реакцию среды и повышенную минерализацию воды. Преобладание видов-алкалифилов (рис. 2) при рН 7.0-8.1 является характерной чертой флоры отстойников шахт, значительно отличающей их от термокарстовых водоемов континентальной тундры. В то же время доминирование в составе видов-индифферентов по отношению к содержанию солей свидетельствует о значительной устойчивости диатомовых водорослей к высокому содержанию ионов (до 1399.8 мг/дм3) и нестабильному солевому режиму. Однако при этом виды-галофилы в совокупности с мезогалобами составляют существенную долю по сравнению с группой единичных видов-галофобов (рис. 2). Более половины выявленных диатомей развиваются лучше при повышенном содержании легко окисляемых органических веществ, являясь индикаторами загрязнения водной среды и активно участвуя в процессах самоочищения. Специфические условия обитания в техногенных водоемах приводят к вспышке развития немногих видов и неравномерности структуры диатомовых комплексов, которая выражена в индексах видового разнообразия Шеннона (0.71-1.94) и Бергера-Паркера (1.42-2.81). Низкие значения индексов свидетельствуют о формировании обедненных олиго- и монодоминантных сообществ в подобных экосистемах, что характерно для всех форм сильного загрязнения тундровых водоемов [5]. Высокого обилия (4-6 баллов) достигли в разных отстойниках всего 10 видов (рис. 3). Это Fragilaria vaucheriae, Synedra tabulata, Diatoma tenue, D. vulgare, Navicula gregaria, Achnanthes minutissima var. cryptocephala, Gomphonema angustatum, G. parvulum, Nitzschia clausii, N. communis, Surirella ovata. Как видим, планктонные формы не имеют ценотического значения вследствие причин, указанных выше. Многие виды являются эвритопными, обитающими в двух-трех экологических нишах и широко приспособленными к меняющимся условиям среды. Географический анализ состава диатомовых водорослей обследованных отстойников выявил значительное преобладание космополитов (84 %), бореальные виды немногочисленны (10 %), а аркто-альпийские – единичны. При этом такие особенности гидрохимического режима как высокая минерализация, большая концентрация ионов хлора (45.7- 72.4 мг/дм3), сульфат-ионов (92.7-188.2 мг/дм3), а также ионов натрия (до 386.5 мг/дм3) обусловили присутствие в сообществах не типичных для водных экосистем материковых тундр азональных элементов альгофлоры. К ним можно отнести Thalassiosira pseudonana, Synedra tabulata, Lyrella pygmaea, Navicula gregaria, N. incertata, Nitzschia apiculata, N. clausii, N. commutata, N. denticula, N. gander-sheimiensis, N. sigma, N. vitrea. Некоторые из них достигли заметного развития в техногенных водоемах. Часть таксонов оказались новыми для Большеземельской тундры: это род Cylindrotheca c видом С. gracilis, а также Navicula incertata, Nitzschia apiculata, N. vitrea. Существование таких искусственных водоемов на Севере имеет большое значение для формирования не типичной для региона альгофлоры. Некоторые виды диатомовых водорослей, выявленные при изучении антропогенно измененных озер и искусственных водоемов [4] и не свойственные зональным типам водоемов, могут являться индикаторами промышленных загрязнений. ЛИТЕРАТУРА 1. Веснин Н.М. Растительные сообщества, устойчивые в условиях шахтных вод // Экологические аспекты оптимизации техногенных ландшафтов. Свердловск, 1984. С. 40-46. 2. Влияние угольной взвеси на водные организмы / С.И. Головачева, С.П. Костарева, Е.Ю. Диева и др. // Водные экосистемы Урала, их охрана и рациональное использование (Информационные материалы). Свердловск, 1989. С. 33. 3. Водоп,ян Н.С. Першi вiдомости про альгофлору шахтних вод Донбасу // Укр. ботан. журн. 1976. Т. 33, № 1. С. 27-30. 4. Стенина А.С. Видовой состав диатомовых водорослей водоемов-отстойников каменноугольных шахт г. Воркута (европейский Север, Россия) // Альгология, 1999. Т. 9, № 4. С. 48-57. 5. Стенина А.С. Разнообразие диатомовых водорослей малых озер в условиях промышленного освоения восточноевропейских тундр (Россия) // Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды: Матер. междунар. науч. конф. (Минск-Нарочь, 20-25 сентября 1999). Минск, 2000. С. 436-440. 6. Утилизация отходов углеобогащения в городе Воркута. Возможности радикальных решений / Ю.Н. При-ходько, А.И. Гузенко, Н.И. Канев и др. // Народное хозяйство Респ. Коми, 1994. Т. 3, № 1. С. 121-128.
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 2991 посещений с 28.02.2002 |