Экосистемы континентальных водоемов

Цель работы: исследовать население пресных водоемов, рассмотреть особенности речных и озерных экосистем.

Текучие воды и водоемы замедленного стока составляют континентальные поверхностные воды. По типу превращения вещества, определяемого динамикой водных масс, водоемы замедленного стока делятся на следующие категории: материковые озера и пруды, водохранилища, пойменные озера
и пруды, временные водоемы, обводненные болота.

Для биоценозов континентальных водоемов характерно преобладание деструкции органического вещества над его новообразованием. Необходимо помнить, что первичная продукция водоемов есть сумма продукции планктона, перифитона, макрофитов. В реках и довольно мелководных озерах общая первичная продукция определяется в основном продуктивностью макрофитов и перифитона, в глубоководных озерах основная роль в образовании первичной продукции принадлежит водорослям планктона. По биологической классификации (с учетом сложившихся в водоемах абиотических и биотических условий) пресные озера подразделяют на ультра- (дистрофные) олиго-, мезо-, эвтрофные и гиперэвтрофные.

Трофность водоема можно оценивать по индексу Шеннона (табл.).

Таблица

Оценка трофического статуса водного объекта по индексу Шеннона

Одной из важнейших интегральных характеристик водных экосистем является уровень их трофности, определяемый в первую очередь величиной первичной продукции и содержанием в сестоне хлорофилла. Современная биологическая типология озер и водохранилищ исходит из обобщенной схемы деления их на типы по величине этих показателей. В России рыбоводство в озерах развивается в основном на базе малых, более управляемых озер (площадью до 10 тыс. га). Большинство малых озер находится под влиянием сельскохозяйственных преобразований их водосборов: вырубки лесов, распашки, внесения удобрений, мелиорации. Это приводит
к изменению водного режима и биогенной нагрузки на озера, а, следовательно, и к перестройке всей экосистемы. Происходят структурные и количественные изменения основных биологических сообществ (фито-, бактерио- и зоопланктона, высшей водной раститель­ности, зообентоса), нарушается биологическое равновесие водных экосистем, изменяется продуктивность озер. Рыбоводные пруды, представляют собой сложные экологические системы, в которых развитие биологических процессов происходит в зависимости от степени их эксплуатации. Небольшие глубины, хорошая прогреваемость воды, ее тесный контакт с грунтом обеспечивают
в прудах высокую скорость круговорота веществ и трансформацию энергии по трофическим уровням. Для населения характерна сравнительная бедность видового состава прудов, вследствие постоянных нарушений естественного хода экологической сукцессии. Основные методы повышения продуктивности рыбоводных прудов: интродукция высокопродуктивных беспозвоночных, выращивание живых кормов и др.

Экосистемы рек характеризуются специфическими особенностями и к ним не всегда применимы основные закономерности, полученные для непроточных водоемов. Систематический состав и видовое разнообразие реопланктонаизменяется с продвижением от истоков к устью реки. На процессы продуцирования первичного органического вещества существенное влияние оказывают гидродинамические условия существования водорослей.

Материалы и оборудование: пробы речного и озерного бентоса и планктона представители основных систематических групп пресноводных организмов, плакаты, фотографии, видеофильмы, кюветы, бинокулярный микроскоп, препаровальные иглы, чашки Петри, определители.

Порядок выполнения работы:

1) выполнить определение до рода или вида, указать систематическое положение каждого организма;

2) исследовать особенности морфологии, зарисовать схему внешнего строения определяемых животных;

3) установить, какие адаптации имеются у рассмотренных организмов, к каким экологическим группам они относятся.

Контрольные вопросы:

1. Таксономическая характеристика планктона озер.

2. Сезонные явления в пелагиали озер.

3. Основные черты фауны бентали озер.

4. Трофическое направление в биологической классификации озер.

5. Особенности населения прудов.

6. Какие изменения происходят в видовом составе планктона рек с продвижением от истоков к устью реки?

7. Какие систематические группы водорослей имеют наибольшее значение в составе фитопланктона рек России?

8. Какие причины вызвали необходимость проведения работ по обогащению фауны водохранилищ кормовыми беспозвоночными?

Лабораторная работа 11

Население рек

Цель занятия

Изучить основные формы населения рек.

Материал и оборудование

Фиксированные препараты, фито- и зоопланктона, бентоса.

Ход работы.

1. Изучить теоретическую часть работы. Зарисовать в альбом представителей фито- и зоопланктона, бентоса

Общее положение.

Население рек характеризуется значительным видовым разнообразием, что связано с их большой биотопической расчлененностью. Из отдельных экологических группировок значительного обилия в реках достигают планктон, бентос и нектон, слабее представлен перифитон, а нейстон и плейстон вследствие турбулентного движения воды почти полностью отсутствуют.

Планктон рек, или реопланктон (патомакоплонктон), характеризуется гетерогенностью происхождения, так как образуется за счет автохтонных (местных) и аллохтонных (принесенных из вне) элементов. Подразделяется на фитореопланктон, зоореопланктон, бактериопланктон

Видовое разнообразие реопланктона обычно возрастает с продвижением от истоков к устью реки, особенно если река питается ледниковыми, болотными или родниковыми водами. В этих слу­чаях в истоке она практически лишена фито- и зоопланктона, а в толще воды присутствует только бактериопланктон. С продвиже­нием к устью реки и образованием придаточных водоемов, в кото­рых развиваются планктонные водоросли и животные, реопланктон обогащается.

Численность бактерий в речной воде значительно меняется по сзонам, обнаруживая максимум во время пика паводка. Заметно повышается численность бактерий в реках ниже очагов загрязнения органическими веществами.

В реках России среди планктонных водорослей наиболее богаты видами диатомовые и зеленые, далее следуют синезеленые и эвгленовые, золотистые, пирофитовые и желтозеленые. Так, из 1502 видов водорослей, найденных в Волге, диатомовых встречено 538, зеленых – 429, синезеленых – 200, эвгленовых – 137, золотистых – 118, пирофитовых – 43 и желтозеленых – 37 (Кузьмин, 1978). По численности часто резко преобладают синезеленые. Диатомовых больше в северных реках, зеленых и синезеленых – в южных, зимой роль диатомовых по сравнению с зелеными и синезелеными выше, чем летом, при загрязнении воды повышается значение синезеленых. Из отдельных форм наибольшее значение в фитопланктоне рек РФ имеют диатомовые Melosira, Asterionelta и Cyclotella, зеленые Closterium, Pediastrum и Scenedesmus, синезеленые Microcystis, Aphanizomenon и Anabaena.

Среди планктонных животных наиболее многочисленны инфузории, Tintinnidium и Tintinnopsis. Крайне разнообразны и обильны по численности бесцветные жгутиконосцы. Весьма многочисленны в толще воды коловратки, особенно Keratella, Asplanchna и Bracbionus, ветвистоусые рачки, в частности Daphnia, Bosmina, Ceriodaphnia, и веслоногие, из которых чаще других встречаются Cyclops, Diaptomus и Mesocyclops.

Население озер

Цель занятия

Изучить основные формы населения озер.

Материал и оборудование

Фиксированные препараты, фито- и зоопланктона, бентоса.

Ход работы.

1. Изучить теоретическую часть работы. Зарисовать в альбом представителей фито- и зоопланктона, бентоса

Общее положение.

Население. Организмы, обитающие в озерах, называются лимнобионтами. По видовому составу и обилию население озер сильно варьирует в зависимости от их географического положения, происхождения, особенностей строения котловины и гидрологического режима (рисунок 45).

Рисунок 45 – Представители озерного планктона (по Одуму, 1975): А – фитопланктон; Б – зоопланктон

1 – Spirogyra, 2 – Zygnema, 3 – Scenedesmus, 4 – Coelastrum, 5 – Richtrielia, 6 – Closterium, 7 – Navicula, 8 – Fragilaria, 9 – Asterionella, 10 – Nitzschia, 11 – Anabaena, 12 – Microcystis, 13 – Glocothrichia, 14 – Asplartchna, 15 – Notolca, 16 – Macrocyclops, 17 – Diaphanosoma, 18 – Daphnia, 19 – Bosmina, 20 – Acantholeberis

В частности, с изменением солености воды связан тот факт, что в РФ с продвижением с севера на юг до зоны степей и черноземной полосы население озер количественно обогащается, а в более низких широтах становится беднее. Наиболее благоприятные условия для существования озерного населения создаются при содержании солей от 0,1 до 1 г/л. Жизнь северных водоемов угнетается из-за недостаточной, а южных – из-за избыточной солености воды.

Планктон в отличие от речного состоит почти исключительно из автохтонных элементов. Численность бактерий в 1 мл воды обычно достигает 1-3 млн. экз., актиномицетов — нескольких десятков клеток. Из грибов наиболее многочисленны дрожжевые, по видовому разнообразию преобладают фикомицеты.

В автотрофном планктоне наиболее обычны диатомовые, зеленые и синезеленые, причем в холодных озерах преобладают диатомовые, а в хорошо прогреваемых – зеленые и синезеленые (реже диатомовые и перидиниевые).

Зимой наблюдается минимум фитопланктона, стратификация в его распределении не прослеживается. Весной начинается массовое размножение диатомовых, затем на смену им приходят зеленые. В начале лета в массе появляются синезеленые, отмирающие осенью, и в это время обычно наблюдается вторая вспышка в размножении диатомовых, которые зимуют в вегетативной стадии на дне и весной всплывают, обусловливая цветение водоема. На первом месте по времени появления и массовости стоят сохраняющиеся лучше других Melosira, Fragilaria и Synedra, на последнем — зимующие хуже других Asterionella. Зеленые и синезеленые зимуют в виде цист и спор, для превращения которых в вегетативные формы требуется некоторое время. Поэтому они развиваются в планктоне позже диатомовых.

Важный момент, определяющий периодичность массового по­явления водорослей, – присутствие в воде различных биогенов.

Например, диатомовые весьма требовательны к железу, недоста­ток которого часто ограничивает их численность. Весной железа в воде озер относительно много, летом оно исчезает, а к осени снова появляется, в соответствии с чем изменяется численность диатомовых. Массовое развитие зеленых водорослей наблюдается летом, когда железа становится мало, а солей азота в результате распада отмирающих организмов много. Еще позже появляются синезеленые, менее требовательные к солям азота, чем зеленые. Это обусловлено, с одной стороны, зимовкой в стадии спор, а с другой — большой чувствительностью к токсичному для них марганцу, который концентрируется в грунте и во время весенней циркуляции в заметных количествах переходит в толщу воды. Размножение синезеленых возможно только после установления прочной летней стагнации, когда вынос марганца в воду со дна водоемов прекращается.

Биомасса водорослей в озерах мира колеблется в пределах от 0,0003 до 300 г/м³ и скорее зависит от биолимнологического типа водоемов, чем. от их широтного положения. Зоопланктон озер в основном состоит из бесцветных жгутиковых, инфузорий, коловраток, ветвистоусых и веслоногих рачков. В холодных озерах преобладают коловратки и веслоногие рачки, в то время как ветвистоусые немногочисленны либо вовсе отсутствуют, как это, например, наблюдается в оз. Иссык-Куль. Из отдельных форм зоопланктона в озерах РФ наиболее характерны инфузории Tintinnus, Tintinnopsis, коловратки Asplanchna, Polyarthra и Brachionus, ветвистоусые рачки Daphnia, Bosmina, Chydorus и Diaphanosoma, веслоногие Diaptomus, Heterocope, Cyclops и Mesocyclops.

Наибольшего богатства зоопланктон достигает в середине лета, когда в массе развиваются водоросли, а затем, начиная с середины лета, его биомасса и численность обычно снижаются. Коловратки, как правило, появляются в значительных количествах раньше, чем ракообразные, и раньше перестают играть ведущую роль в зоопланктоне. Наибольшая численность и биомасса планктонтов наблюдается в поверхностных слоях, причем в разные сезоны года характер вертикального распределения несколько меняется. В наибольшей степени вертикальная стратификация зоопланктона выражена в теплое время года, в наименьшей – зимой.

Нейстон и плейстон в озерах представлены богаче, чем в других континентальных водоемах. На поверхностной пленке бегают клопы-водомерки Gerris, Hydrometra, Velia, жучки-вертячки Gyrinus, мухи Ephydra. По нижней поверхности пленки натяжения бегают жуки Hydrophilidae и клопы Notonecta, скользят моллюски Limnaea, Cyclas и рачки Scapholeberis, подвешиваются личинки комаров Culex и Anopheles, а также личинки многих других насекомых и рыб. На поверхности воды плавают погруженные в нее нижней частью листовой пластинки и корнями ряска, многокоренник, валлиснерия.

Бентос озер наибольшего видового разнообразия и количест­венного богатства достигает в литорали, меньше его в сублиторали и особенно в профундали (рисунок 46). Это объясняется тем, что донные зеленые растения произрастают в озерах только на мелководье, и потому глубинные зоны беднее пищей, необходимой гетеротрофным бентонтам.

В озерах средней полосы фитобентос обычно развивается в литорали и исчезает на глубине 4-5 м. В озерах с прозрачной водой, таких, как Севан, Байкал, Телецкое, донные растения встречаются на глубинах до 25-30 м, а в отдельных случаях – глубже 45-50 м.

Рисунок 46 – Представители озерного бентоса (по Одуму, 1975). А – фитобентос; Б – зообентос; В – характерные формы бентоса профундали: 1 – Typha, 2 – Scirpus, 3 – Sagittaria, 4 – Nimphaea, 5,6 – Potamogeton, 7 – Chara, 8 – Limriaea, Physa, 9 – Hydracarina, 10 – Gammarus, 11 – Asellus, 12 – Culex pipiens, 13 – Clоeon, 14 – Caenis, 15 – Dytiscus (a – имаго, б – личинка), 16 – Ranatra, 17 – Notonecta, 18 – Lestes, 19 – Aeschna, 20 – Chironomus, 21 – Chaoborus, 22 – Tubifex

Скалистая и каменистая литораль озер, равно как и открытые песчаные берега, обычно лишены зарослей макрофитов, которые появляются на более мягких грунтах, не подверженных действию сильного прибоя. У самого берега до 1-2 м глубины произрастают надводные растения – тростник, камыш, стрелолист, частуха, ежеголовник, рогоз и некоторые другие. Далее следует пояс растений с плавающими листьями, представленный кувшинками, кубышками, рдестами, гречихой земноводной и другими; растут они на глубинах до 2-2,5 м. Еще глубже продвигаются растения погруженные, среди которых наиболее характерны для наших озер многие рдесты, перистолистник и водяной лютик, находящиеся под водой целиком и лишь во время цветения выставляющие над нею свои соцветия. Наконец, на глубинах до 40-50 м встречаются водоросли и мхи, в частности Cladophora, Enteromorpha, Spirogyra, Chara, Fontinalis и др.

Бактериобентос наиболее обилен на заиленных грунтах, в 1 г которых может быть несколько миллиардов бактерий, меньше их на песчанистых и каменистых грунтах. Из грибов в бентосе наиболее часты Nematosporangium, Apodia, Fusarium; особенно много их в загрязненных участках озер. Численность актиномицетов, в частности Micromonospira, Streptomyces и Nocardia, достигает на илах 0,1-0,2 млн/мл грунта и коррелирует со степенью трофности озер.

Зообентос озер, подобно фитобентосу, наиболее богат в литорали и наименее – в профундали. В озерах РФ на камнях прибойного прибрежья, покрытых водорослями, встречаются многие виды личинок насекомых, в частности хирономид Cricotopus, Psecirocladius и Trichocladius, ручейников Apatelia, Apatania и Leptocerus, поденок Heptagenia и веснянок Perlodes, а также моллюски Radix ovata, многие веслоногие рачки, водяные клещи, губки Spongilla, гидры Pelmatohydra, пиявки Glossosiphoniа и Piscicola. Прибойная песчаная литораль заселена менее обильно и более однообразно, поскольку условия жизни здесь малоблагоприятны из-за отсутствия растений и подвижности грунта. Для этого биотопа наиболее характерны олигохеты Propappus volki, личинки комаров Bezzia и Culicoides, круглые черви. В местах с более слабым прибоем к перечисленным животным добавляются личинки комара Stictochironomus, стрекозы Onychogomphus, ручейников Molanna и Anabolina, а также моллюски Anodonta.

Там, где прибоя нет или почти нет, грунт стабилизируется, про­исходит его заиление, и зообентос становится гораздо обильнее. В большом количестве здесь встречаются олигохеты Tubifex и Peloscolex, личинки комаров Chironomus, Glyptotendipes и Сrурtochironomus, поденок Ephemera, моллюски Pisidium. В сублиторали и профундали озер все большее место в донных осадках занимают илы, и соответственно возрастающему однообразию грунтов качественно обедняется донная фауна. Наиболее обычны здесь личинки комаров Chironomus, олигохеты Tubifex, Limnodrilus, Ilyodrillus, Peloscolex и Lumbriculus, моллюски Pisidium. Обильны в грунте инфузории и другие представители микрозообентоса (веслоногие и ракушковые рачки, нематоды и др.). Биомасса и численность бентоса в сублиторали и профундали сравнительно невелики.

Перифитон озер в значительных количествах встречается на макрофитах, особенно в местах со слабым движением воды. На стеблях и листьях высших растений образуется налет водорослей, поселяется большое количество животных, особенно личинок комаров Cricotopus и других хирономид.

Нектон представлен почти исключительно рыбами; в больших озерах, таких, как Байкал, Каспий, Ладожское, обитает несколько ви­дов тюленей. Ихтиофауна озер в основном представлена жилыми, озерно-речными и проходными рыбами. Северные и высокогорные озера нашей страны богаты лососевыми рыбами, в южных районах наиболее обычны карповые. По видовому составу наиболее разнообразно рыбное население олиготрофных озер, хотя в количественном отношении оно беднее, чем в озерах эвтрофных. В прибрежье озер ихтиофауна богаче и численность рыб выше, чем в открытой части водоемов, где хуже условия питания, а также меньше мест, пригодных для укрытия от хищников.

Лабораторная работа 13

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: