ВОДОРОСЛИ И ЭВОЛЮЦИЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ

Низшие растения без вегетативных органов, тесно связанные в жизненном цикле с водой (какими являются водоросли) - наиболее разнообразный и едва ли не самый многочисленный компонент водных экосистем. Именно водоросли обеспечивают все остальные звенья трофической цепи не только органическими веществами, витаминами, но что особенно важно - кислородом. В значительной мере вследствие своей автотрофности водоросли вездесущи и обитают в самых разных типах водоемов, перенося нередко довольно неблагоприятные условия существования.

Участвуя в круговороте веществ, водоросли не только постоянно испытывают влияние физико-химических факторов окружающей водной среды, но в какой-то мере оказывают обратное воздействие на нее. В результате этого сложного взаимодействия альгофлора, как исторически сложившаяся совокупность видов водорослей в данной экосистеме, изменяется, при этом формируются и видоизмененные сообщества водорослей.
Водные экосистемы не существуют постоянно во времени, они претерпевают медленные или быстрые изменения, которые выражаются не только в структурных перестройках тех или иных компонентов, но в их функциональных свойствах и, следовательно, в продукционных возможностях. Эволюция аквасистем идет под воздействием как естественных причин, так и, в значительной степени (а в настоящее время особенно), под влиянием факторов хозяйственной деятельности, часто не всегда продуманной.

Среди водорослей, пожалуй, только диатомовые являются наиболее подходящей группой организмов, позволяющей проследить эволюцию водных экосистем под воздействием различных причин. Этому способствуют не только хорошая сохранность прочных створок большинства диатомей в донных отложениях водоемов, но также разнообразие видов и их индикаторные свойства.

Нахождение и видовая идентификация створок диатомей в колонках грунта позволяет установить происхождение водоема, особенности водосбора и реконструировать основные условия водной среды: степень глубины, характер активной реакции среды, температуры и минерализации. Диатомовый анализ как метод восстановления прошлого в жизни водоемов широко используется геологами, в частности, и в нашей республике - Э.И. Лосевой и Т.И. Марченко. Диатомовые водоросли, довольно чувствительные к указанным выше экологическим факторам, а также к содержанию нестойких органических веществ, используются не только при изучении истории водоемов, но и в исследовании их антропогенной эволюции. Изучение антропогенного загрязнения тундровых озер по диатомовым водорослям донных отложений является составной частью международного проекта "Деградация тундры в российской Арктике".

Планомерное изучение современных диатомовых водорослей, как в Республике Коми, так и в Ненецком автономном округе, начато автором в 70-х годах. И если вначале основным направлением исследований было установление особенностей флоры этой разнообразной группы водорослей в северных озерах, то затем, в силу потребностей времени, особое внимание было уделено выявлению изменений сообществ диатомей в водоемах районов промышленного освоения, с целью поиска индикаторных показателей состояния экосистем.
Такими районами явились территории нефтяных и нефтегазоконденсатных месторождений в Большеземельской тундре и, особенно, Воркутинский промышленный район, являющийся уникальным по сосредоточению различных типов антропогенного воздействия. Исследован альгологический материал из большого количества водоемов (163) в бассейнах рек Коротаиха, Кара, Воркута, Колва, Варкневхыяха, Лабаханъяха, Ортина и в системе Харбейских озер.

Использование сравнения пар модельных озер-аналогов, одно из которых представляло собой условно чистое или фоновое, а второе - подвергающееся загрязнению, позволило установить некоторые закономерности изменения состава и структуры комплексов диатомовых водорослей в условиях антропогенного влияния. Для этого использованы различные количественные показатели: индексы таксономического разнообразия, индексы видового разнообразия Шеннона, доминирования - Бергера-Паркера, эквитабильности, сапробности.

Установлено, что при небольшом дополнительном поступлении в водоем органических или минеральных соединений обилие и видовое богатство, или число видов диатомовых увеличивается. При этом усложняется ценотическая структура их комплексов, особенно в сообществах обрастаний различных субстратов, где они становятся более выравненными по строению. В условиях сильного антропогенного пресса все показатели биоразнообразия диатомовых водорослей резко снижаются, хотя обилие может быть высоким. Сообщества упрощаются по структуре, образуются олигодоминантные и даже монодоминантные комплексы с массовым развитием или, как говорят, со "вспышкой" развития отдельных видов или одного вида. Происходит также перестройка доминирующих комплексов: из сообществ выпадают чувствительные к загрязнению оксифильные виды, а их место занимают толерантные диатомеи.

Трансформация условий водной среды при разных типах загрязнения влечет за собой изменение соотношения экологических групп видов и географических элементов флоры. При этом происходит чаще всего алкализация, иногда также галофилизация состава диатомовых комплексов. Северные, а иногда и бореальные диатомеи вытесняются видами-космополитами, в результате чего зональные черты альгофлоры утрачиваются. Например, в антропогенно-нарушенных водоемах на территории Воркутинского промышленного комплекса формируются вторичные сообщества водорослей, не типичные для континентальной тундры.

По нашим данным, наибольшее влияние оказывает поступление в водоемы отходов животноводческих ферм, каменноугольных шахт и загрязнение в результате разливов нефти. На примере искусственных техногенных отстойников особенно видно, насколько обедненным может стать население водоемов, и как чистейшие озера тундры могут утратить свои биосферные и социальные функции, свою значимость в природе и жизни коренного населения.

Особенности формирования биоразнообразия пресноводных диатомовых водорослей в нарушенных водоемах укладываются в общие закономерности изменения не только водной, но и наземной биоты в условиях антропогенного влияния. Сходные тенденции антропогенной трансформации выявлены для водорослей других групп, грибов, лишайников, покрытосеменных и других растений, животных.

Это соответствие, а также указанные выше особенности диатомовых водорослей делает их очень удобным объектом для изучения закономерностей распределения биоразнообразия в водных экосистемах, их естественной эволюции, антропогенных преобразований и самовосстановления, а также для решения ряда других проблем.

А. Стенина