НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГІДРОБІОЛОГІЇ

Семенюк

Наталія Євгенівна

УДК [581.526.325:574.1](285)

Фітопланктон різнотипних водойм м. Києва

03.00.17 – гідробіологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ – 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті гідробіології НАН України.

Науковий керівник: доктор біологічних наук,

старший науковий співробітник

Щербак Володимир Іванович,

Інститут гідробіології НАН України,

провідний науковий співробітник

відділу екології водоймищ

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор

Царенко Петро Михайлович,

Інститут ботаніки ім. М. Г. Холодного

НАН України, завідувач відділу фікології;

кандидат біологічних наук

Демченко Едуард Миколайович,

Київський національний університет

імені Тараса Шевченка,

доцент кафедри ботаніки

Захист дисертації відбудеться “16” жовтня 2007 р. об 11 годині на
засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.213.01 в Інституті
гідробіології НАН України за адресою: 04210, м. Київ, просп. Героїв
Сталінграда, 12.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту гідробіології
НАН України (м. Київ, просп. Героїв Сталінграда, 12).

Автореферат розісланий “7” вересня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат біологічних наук
Н. І. Гончаренко

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. У зв’язку зі стрімким ростом міських агломерацій все
більш актуальною проблемою гідробіології стає оцінка екологічного стану
водойм мегаполісів і їх моніторинг. Гідрографічна мережа м. Києва
включає близько 400 водойм різного типу загальною площею понад 20 км2,
які є невід’ємним компонентом міського ландшафту. Інтенсивний
антропогенний вплив на водні об’єкти (евтрофування, забруднення різними
видами стоків, техногенна трансформація водойм) викликає зміну їхнього
природного стану. На сьогодні відсутній загальноприйнятий методичний
підхід до оцінки екологічного стану водойм, що знаходяться під
антропогенним впливом.

Провідне значення у функціонуванні водних екосистем має фітопланктон –
первинна ланка потоків енергії, продуцент автохтонної органічної
речовини, важливий агент самоочищення і фотосинтетичної аерації води.

Фітопланктон є одним із біологічних елементів класифікації екологічного
статусу озер відповідно до Водної Рамкової Директиви ЄС 2000/60
(Directive 2000/60/EC). Разом з тим, у Директиві ЄС не наводяться межі
коливань структурних і функціональних характеристик планктонних
водоростей для кожної градації екологічного статусу водойм. До того ж,
міські водойми у Водній Рамковій Директиві не розглядаються.

Отже, актуальною задачею є оцінка можливості використання фітопланктону
як біологічного показника екологічного стану водойм мегаполісів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна
робота – частина результатів планової теми Інституту гідробіології НАН
України “Функціонування біотичних компонентів екосистеми Канівського
водосховища в дискретно-континуальних умовах водного середовища”
(№ держреєстрації 0101U004988), госпдоговірної роботи “Комплексна
гідроекологічна оцінка оз. Вирлиця та розробка рекомендацій щодо
обмеження негативного впливу будівництва і експлуатації
торгово-розважального і офісно-виставкового комплексу на його
екосистему” (№ держреєстрації 0106U11944).

Мета дослідження – встановити закономірності розвитку фітопланктону у
різнотипних водоймах мегаполісу і оцінити можливість використання
фітопланктону як біологічного показника їх екологічного стану.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання:

1) проаналізувати спільні риси і відмінності фітопланктону різнотипних
водойм (заплавне озеро, озеро-стариця, став тощо) за основними
таксономічними категоріями (відділ, клас, порядок, рід, вид);

2) порівняти видовий склад за коефіцієнтом видової подібності Серенсена
та флористичну структуру за коефіцієнтом рангової кореляції Кендела;

3) дослідити кількісне різноманіття (чисельність, біомасу), його
просторово-часову динаміку;

4) охарактеризувати структурну організацію домінуючого комплексу;

5) вивчити інформаційне різноманіття за індексом Шеннона (як за
чисельністю, так і за біомасою);

6) встановити концентрацію хлорофілу а фітопланктону і відношення вмісту
хлорофілу а до біомаси;

7) визначити трофічний статус водойм м. Києва за вмістом хлорофілу а і
біомасою та з’ясувати залежність видового багатства фітопланктону від
трофності водойм;

8) дати оцінку сапробіологічної складової якості води;

9) за фітопланктоном оцінити екологічний стан досліджуваних водойм;

10) провести апробацію основних положень Водної Рамкової Директиви ЄС
2000/60 для водойм м. Києва.

Об’єкт дослідження – фітопланктон водойм мегаполісу.

Предмет дослідження – закономірності формування різноманіття
фітопланктону у водоймах мегаполісу та оцінка їхнього сучасного
екологічного стану.

Методи дослідження. У роботі використовували загальноприйняті в
гідробіології та фізіології рослин методи дослідження фітопланктону.

Наукова новизна одержаних результатів. Встановлено основні
закономірності, які характеризують розвиток фітопланктону в різнотипних
водоймах мегаполісу за таксономічним багатством, індексом Шеннона,
чисельністю, біомасою, вмістом хлорофілу а, сапробіологічною
характеристикою якості води, їх просторово-часовою динамікою; доведено
репрезентативність фітопланктону як біологічного показника екологічного
стану водойм мегаполісу.

Показано, що незалежно від походження водойм зниження структурних
показників фітопланктону (видове, надвидове багатство, індекс Шеннона)
зумовлене збільшенням впливу на них антропогенного чинника.

Найвищі величини чисельності (45,3–216,0 млн. кл/дм3), біомаси
(2,7–35,3 г/м3), вмісту хлорофілу а (14,4–64,8 мкг/дм3) спостерігалися в
ставах на водотоках, а найнижчі (15,9–17,2 млн. кл/дм3, 1,1–4,7 г/м3 і
4,1–11,7 мкг/дм3 відповідно) – у безстічних озерах, генетично не
пов’язаних із водотоками. У сезонному аспекті найвищі показники
кількісного розвитку фітопланктону були зареєстровані в літній період із
домінуванням Cyanophyta, Euglenophyta і Chlorophyta, а найнижчі – у
зимовий і ранньовесняний, коли домінували Chrysophyta, Bacillariophyta і
Dinophyta.

У фітопланктоні досліджуваних різнотипних водойм, представленому
554 видами (594 внутрішньовидовими таксонами), 169 родами, 36 порядками,
16 класами і 8 відділами, було виявлено 3 види і 1 різновид водоростей –
нові для флори України.

Незалежно від вегетаційного сезону найвищі величини індексу Шеннона
(3,17–3,42 біт/екз) відмічали у водоймах із низьким антропогенним
впливом і нижчі (2,20–2,50 біт/екз) – у водоймах, які знаходяться під
значним антропогенним навантаженням. У процесі вегетації фітопланктон
міг переходити від полі- до монодомінантної структури і навпаки з
відповідною зміною величин індексу Шеннона. Низьке інформаційне
різноманіття і монодомінування у фітопланктоні мають триваліший часовий
інтервал у водоймах з високим антропогенним впливом.

Встановлено пряму достовірну кореляцію (r = 0,73–0,87 при
p = 0,002–0,007) між біомасою фітопланктону і вмістом хлорофілу а у
водоймах із домінуванням природних процесів і відсутність кореляції між
цими показниками у водоймах, де дія антропогенного чинника інтенсивніша.

Відповідно до трофічного статусу, визначеного за вмістом хлорофілу а і
біомасою фітопланктону, водойми м. Києва поділяються на мезотрофні
(оз. Синє, затока Собаче гирло), евтрофні (оз. Бабине, став
Горіховатський) і гіпертрофні (став Бетонний на р. Нивка, став на
струмку Сирець); найвище видове багатство властиве евтрофним водоймам.

За видовим і надвидовим багатством, кількісним, інформаційним
різноманіттям, вмістом хлорофілу а, сапробіологічною характеристикою
фітопланктону було виділено 4 типи водойм, які співставлено з градаціями
екологічного статусу Водної Рамкової Директиви ЄС 2000/60.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані дані можуть бути
використані для моніторингу екологічного стану водних екосистем
мегаполісів, до яких належить м. Київ, характеристики їхнього
біорізноманіття, у тому числі прогнозування його можливих змін, для
оцінки якості водного середовища – невід’ємної складової охорони і
збереження довкілля міських агломерацій.

Здійснено апробацію і наповнення основних положень Водної Рамкової
Директиви ЄС 2000/60 для малих водойм мегаполісу.

За період досліджень з 2001 по 2006 рр. створено базу даних
фітопланктону водойм м. Києва (Microsoft Excel 2000), яка нараховує 554
види, представлені 594 внутрішньовидовими таксонами.

Особистий внесок здобувача. Здобувач обґрунтував тему, мету, основні
завдання роботи, освоїв необхідні методи дослідження, здійснив відбір та
камеральне опрацювання проб фітопланктону, провів математичну обробку та
узагальнення отриманого натурного матеріалу, сформулював основні
положення роботи та висновки. Особисто або у співавторстві підготував до
друку наукові праці, в яких викладено основний матеріал дисертації.

Апробація роботи. Результати роботи доповідались на Другій
Всеукраїнській науковій конференції “Гідрологія, гідрохімія і
гідроекологія” (Київ, 2003); Міжнародній науково-практичній конференції
“Раціональне використання біоресурсів континентальних водойм” (Київ,
2004); IV з’їзді Гідроекологічного товариства України (Курортне, 2005);
засіданні секції альгології Українського ботанічного товариства (Київ,
2007); засіданнях вченої ради Інституту гідробіології НАН України та
наукових семінарах відділу екології водоймищ інституту.

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи відображено в 15
публікаціях, 10 з яких – у виданнях, які включено до переліку фахових
періодичних наукових видань за спеціальностями “Біологічні науки”.

Структура та об’єм роботи. Дисертація складається зі вступу, 6 розділів,
висновків, списку використаних джерел, який нараховує 125 найменувань,
та додатку. Робота викладена на 105 сторінках машинописного тексту,
містить 29 таблиць і 34 рисунки. Загальний об’єм рукопису становить 165
сторінок.

ОСновний зміст роботи

Особливості формування фітопланктону водойм міських територій

Дослідження фітопланктону водойм м. Києва, яке носить фрагментарний
характер, було висвітлено в ряді робіт. Зокрема, це роботи 20-х рр.
минулого століття (Woіoszyсska, 1921; Радзимовський, 1928), 50-х рр.
(Кондратьєва, 1951; Радзимовський, Мирошниченко, 1953), 80–90-х рр.
(Щербак и др., 1986; Афанасьев и др., 1991; Щербак, Майстрова, 2001);
дослідження ставів Голосіївського лісу (Клоченко та ін., 2004; Царенко
та ін., 2004; Клоченко та ін., 2006), озер і заток рекреаційної зони
(Царенко та ін., 2006), вивчення водоростей ефемерних водойм (Масюк,
Лилицкая, 1998; Лилицкая, 2004; Демченко, 2005). Разом з тим, майже
відсутні дані щодо структури домінуючого комплексу, інформаційного
різноманіття фітопланктону, сапробіологічної складової якості води, не
досліджені закономірності розвитку фітопланктону у водоймах залежно від
їх походження та різного ступеню антропогенного впливу. Не було
проведено оцінки екологічного стану водойм м. Києва за біологічними
показниками.

Матеріали і методи досліджень

З майже 400 водойм м. Києва як об’єкти дослідження були обрані найбільш
типові водойми різного походження: затоки придаткової системи
Канівського водосховища (затока Собаче гирло – 2004–2005 рр.), заплавні
озера Дніпра (оз. Бабине – 2002, 2004–2005 рр.), озера-стариці
історичного русла р. Почайна (оз. Кирилівське (Опечень-верхнє) –
2004–2005 рр.), безстічні озера (Синє і Голубе – 2001, 2005–2006 рр.),
стави на водотоках (колишній рибницький став на р. Нивка
(вул. Верховинна) – 2003–2005 рр., став Бетонний на р. Нивка – 2001,
2005–2006 рр., ландшафтно-рекреаційні стави на струмку Сирець і став
Горіховатський – останній у каскаді ставів на Горіховатському струмку в
Голосіївському парку – 2003, 2005–2006 рр.).

Відбір проб фітопланктону протягом 2004–2006 рр. у період відкритої води
здійснювався щодекадно, а у період льодоставу – 1–2 рази на місяць.
Протягом 2001–2003 рр. проводилися посезонні дослідження. Усього
відібрано і опрацьовано 355 проб фітопланктону, які фіксували, згущували
і камерально опрацьовували згідно з загальновідомими методами; біомасу
фітопланктону обчислювали розрахунково-об’ємним методом (Щербак, 2006).

Проаналізовано 113 проб із визначення вмісту хлорофілу а методом
диференційної флуорометрії (Теоретические основы и методы…, 2002).

Уточнення видового складу дрібноклітинних форм діатомових водоростей
проводилося методом діатомового аналізу в Інституті біології внутрішніх
вод РАН із використанням трансмісійного та скануючого електронного
мікроскопу.

Подібність видового складу фітопланктону водойм визначали за
коефіцієнтом Серенсена (Sorensen, 1948), флористичної структури – за
коефіцієнтом рангової кореляції Кендела (Шмидт, 1980), інформаційне
різноманіття (з урахуванням видового складу, чисельності і біомаси) – за
індексом Шеннона (Одум, 1975). Сапробіологічну складову якості води
оцінювали згідно з (Унифицированные методы…, 1976; Sladeиek, 1973).
Отримані дані статистично опрацьовували за допомогою програмного пакету
Statistica 6.0.

Перелік таксонів планктонних водоростей узагальнено за флористичними
зведеннями (Разнообразие…, 2000; Царенко, Петлеванный, 2001).

Оригінальні дані використовували для ранжирування показників
різноманіття фітопланктону відповідно до градацій екологічного статусу
водойм Водної Рамкової Директиви ЄС 2000/60 (Directive 2000/60/EC).

Характеристика основних компонентів структури фітопланктону різнотипних
водойм м. Києва

У фітопланктоні досліджуваних водойм було виявлено 554 види,
представлені 594 внутрішньовидовими таксонами, включно з тими, що
містять номенклатурний тип виду (в. в. т.), які належали до 169 родів,
36 порядків, 16 класів і 8 відділів. З них 4 таксони – нові для флори
України: Aulacoseira subborealis (Nygaard) Denys, Muylaert et Krammer,
Cyclotella atomus Hustedt var. gracilis Genkal et Kiss, Stephanodiscus
neoastraea Hekansson et Hickel emend. Casper, Scheffler et Augsten,
Thalassiosira faurii (Gasse) Hasle.

Встановлено, що у водоймах подібного походження, але різного ступеня
антропогенного впливу видове і надвидове багатство фітопланктону суттєво
відрізнялося (табл. 1).

Так, у ставі Бетонний протягом вегетаційного сезону було виявлено меншу
кількість таксонів, ніж у ставі Горіховатський і колишньому рибницькому
ставі на р. Нивка. Це пояснюється вищим ступенем антропогенного
навантаження на став Бетонний (він знаходиться на житловому масиві
Південна Борщагівка, будь-яка санітарна зона відсутня, поруч проходить
автомагістраль і розміщена автостоянка), ніж на колишній рибницький став
та Горіховатський, які частково розташовані в лісопарковій зоні. Подібну
закономірність спостерігаємо порівнюючи водойми придаткової системи
Канівського водосховища: видове багатство фітопланктону заплавного
оз. Бабине значно перевищувало цей показник для затоки Собаче гирло, що
на сьогодні зумовлено відсутністю значного антропогенного впливу на
озерну екосистему Труханового острову, на відміну від затоки, де діють
такі важливі складові антропогенного чинника, як піковий режим роботи
Київської ГЕС, стоянка маломірного флоту, рекреація.

Таблиця 1

Видове і надвидове багатство фітопланктону водойм м. Києва

Водойми n Таксони

види (в.в.т.) роди порядки класи відділи

Затока Собаче гирло 70 201 (206) 90 29 14 8

Оз. Бабине 35 272 (278) 112 32 14 8

Оз. Кирилівське 31 208 (214) 91 29 15 8

Оз. Синє 37 205 (210) 96 26 14 8

Оз. Голубе 29 211 (218) 90 25 13 7

Став на р. Нивка (колишній рибницький) 34 240 (248) 93 28 14 8

Став Бетонний на р. Нивка 28 169 (174) 79 23 14 8

Став на струмку Сирець (перехрестя автошляхів) 27 153 (162) 69 21 13 7

Став на струмку Сирець (парк “Нивки”) 30 123 (125) 63 22 12 7

Став Горіховатський 34 211 (221) 95 28 14 8

Всього 355 554 (594) 169 36 16 8

П р и м і т к а. n – кількість проб.

Порівняння видового складу фітопланктону досліджуваних водойм за
коефіцієнтом Серенсена показало, що водойми різного походження могли
характеризуватися подібним видовим складом. Зокрема, зареєстрована
подібність видового складу фітопланктону заплавного оз. Бабине з
безстічним оз. Синє (KS = 0,54), а також з колишнім рибницьким ставом на
р. Нивка (KS = 0,66), що зумовлено розташуванням даних водойм у зонах
відпочинку за відсутності суттєвих джерел антропогенного впливу. При
цьому подібний видовий склад фітопланктону зі значно нижчим
різноманіттям спостерігався також у ставах різного походження, спільною
рисою яких є високий антропогенний вплив: став Бетонний (останець
р. Нивка) і став на струмку Сирець (перехрестя вул. Щербакова і
просп. Перемоги) – KS = 0,57. Аналогічну закономірність відмічаємо і при
порівнянні флористичної структури фітопланктону за коефіцієнтом Кендела.

Різноманіття за індексом Шеннона протягом наших досліджень коливалося у
широких межах (від 0,20 до 4,24 біт/екз) і значно відрізнялося навіть у
водоймах подібного походження. Зокрема, протягом вегетаційного сезону
вищим інформаційним різноманіттям відзначався фітопланктон заплавного
озера в лісопарковій зоні (1,04–4,24 біт/екз, в середньому
3,17(0,13 біт/екз), порівняно з озером-старицею в промзоні масиву
Оболонь (0,15–3,86 біт/екз, в середньому 2,62(0,17 біт/екз). Подібну
закономірність відмічаємо і порівнюючи величини індексу Шеннона у двох
ставах: у колишньому рибницькому ставі, частково розташованому в
лісопарковій зоні, індекс Шеннона вищий, ніж у ставі, де прибережна
захисна смуга відсутня (рис. 1).

Рис. 1. Сезонна динаміка інформаційного різноманіття фітопланктону
(індекс Шеннона) у ставах на р. Нивка: колишньому рибницькому (1) і
Бетонному (2).

Значні коливання індексу Шеннона, які вказують на перехід фітопланктону
від полідомінантної структури до монодомінантної і навпаки,
спостерігалися навіть протягом одного сезону. Встановлено, що зниження
інформаційного різноманіття і монодомінування у фітопланктоні
відзначалось довшим часовим інтервалом у водоймах із високим
антропогенним впливом. Зокрема, в оз. Бабине зареєстроване у грудні
короткочасове зниження індексу Шеннона було зумовлене монодомінуванням
Oscillatoria redekii Van Goor, а наприкінці березня – домінуванням
Treubaria crassispina G. Sm. В оз. Кирилівське монодомінантна структура
фітопланктону спостерігалася протягом двох осінніх місяців (вересень,
жовтень), що було пов’язано з інтенсивною вегетацією Oscillatoria
agardhii Gom., та протягом травня – червня, коли домінував Volvox
globator L. Високий антропогенний вплив на оз. Кирилівське
підтверджується і гідрохімічними та токсикологічними показниками –
підвищеним вмістом органічних речовин і нафтопродуктів (Шаповал та ін.,
2003; Ситник та ін., 2005; Щербак, Крот, Киризій та ін., 2006).

Таким чином, показано, що найвище видове, надвидове багатство та
інформаційне різноманіття фітопланктону спостерігалося у водоймах із
мінімальним антропогенним впливом. Отже, визначальним чинником у
формуванні структурних характеристик фітопланктону є ступінь
антропогенного впливу на водойму.

Функціональна характеристика фітопланктону водойм м. Києва

Біомаса фітопланктону у водоймах м. Києва в період наших досліджень
змінювалася від 0,02 до 264,59 г/м3, а чисельність – від 0,04 до
1503,23 млн. кл/дм3. У сезонному аспекті найвищі показники кількісного
розвитку фітопланктону, як правило, були зареєстровані у літній період
із домінуванням синьозелених, евгленових і зелених водоростей, а
найнижчі – у зимовий і ранньовесняний при домінуванні золотистих,
діатомових і динофітових. У межах міста найвищі величини біомаси і
чисельності фітопланктону спостерігалися в ставах на водотоках, а
найнижчі – у безстічних озерах, генетично не пов’язаних з водотоками.

Структура домінуючого комплексу фітопланктону в досліджуваних водоймах
значно відрізнялася. Наприклад, у заплавному озері, яке розташоване в
лісопарковій зоні на Трухановому острові, значну частку фітопланктону
становили динофітові водорості з домінуванням Ceratium hirundinella
(O. Mьll.) Bergh, Diplopsalis acuta (Apstein) Entz, Peridiniopsis
elpatiewskyi (Ostf.) Bourr., P. polonicum (Woіosz.) Bourr.,
P. quadridens (Stein) Bourr., Peridinium cinctum (O. Mьll.) Ehr.,
P. gatunense Nyg. Цікавим фактом є те, що домінування Dinophyta у
планктоні озер Труханового острову було відмічено ще у 1921 р.
(Woіoszyсska, 1921) і підтверджено у 1987–1988 рр. (Щербак, Майстрова,
2001). Стабільність домінуючого комплексу фітопланктону озера дозволяє
стверджувати про відсутність значного антропогенного навантаження на
водну екосистему.

На відміну від нього, в озері-стариці, розміщеному в промисловій зоні
масиву Оболонь, домінували Cyanophyta (Aphanizomenon flos-aquae (L.)
Ralfs., Oscillatoria agardhii Gom., O. limnetica Lemm., O. ucrainica
Vladimir.). У зимовий період спостерігався пік біомаси фітопланктону з
домінуванням Euglenophyta (Lepocinclis ovum (Ehr.) Lemm., Trachelomonas
hispida (Perty) emend. Defl., T. intermedia Dang., T. volvocina Ehr.), а
у весняний – Chlorophyta, що може пояснюватися підвищеним вмістом
органічних речовин і біогенних елементів (Ситник та ін., 2005; Щербак,
Крот, Киризій та ін., 2006).

Вміст хлорофілу а у фітопланктоні досліджуваних водойм коливався від
0,59 до 263,50 мкг/дм3 залежно їхнього походження. Найвища концентрація
хлорофілу а спостерігалася у фітопланктоні ставів на водотоках, найнижча
– у затоці Канівського водосховища і безстічних озерах (табл. 2).
Мінімальні і максимальні значення вмісту хлорофілу а, як правило,
збігалися з мінімумами-максимумами біомаси фітопланктону.

Таблиця 2

Вміст хлорофілу а, біомаса фітопланктону, відносний вміст хлорофілу а
та відношення біомаси до хлорофілу а у досліджених водоймах

Водойми С хл. а, мкг/дм3 В, г/м3 (С хл. а/В) (100 В/С хл. а

Собаче гирло 1,63–7,30

3,32(0,35 0,05–30,40

4,05(1,44 0,05–3,61

1,34(0,25 27,68–1781,29

244,41(93,23

Оз. Бабине 0,59–24,31

12,25(2,02 0,03–92,00

8,35(2,61 0,27–3,84

1,35(0,27 26,01–369,19

112,54(25,99

Оз. Кирилівське 2,21–29,39

16,64(2,46 0,23–70,01

8,33(2,45 0,17–1,88

0,59(0,15 53,25–585,69

286,28(51,30

Оз. Синє 1,44–13,11

4,08(1,02 0,03–3,96

1,08(0,24 0,10–2,12

0,75(0,24 47,22–1047,31

371,69(115,45

Оз. Голубе 1,75–53,58

11,72(4,47 0,17–20,88

4,66(0,94 0,03–1,30

0,42(0,10 76,44–2662,07

686,30(229,44

Став на р. Нивка (рибницький) 2,28–73,54

36,15(9,32 0,48–75,35

23,92(3,62 0,15–2,47

0,86(0,29 40,49–675,17

285,66(73,95

Став Бетонний на р. Нивка 7,31–145,35

46,26(11,40 0,02–264,56

35,30(11,04 0,03–0,98

0,31(0,09 101,92–3031,17

908,38(249,25

Став на струмку Сирець (перехрестя автошляхів) 5,22–185,00

64,76(15,70 0,09–122,19

20,86(5,06 0,17–3,32

1,17(0,28 30,12–577,21

160,63(47,22

Став на струмку Сирець (парк “Нивки”) 2,08–263,50

31,70(23,53 0,18–59,53

6,16(2,48 0,11–2,19

0,77(0,20 45,79–916,43

320,22(97,87

Став Горіховатський 7,97–31,18

14,43(2,58 0,06–11,82

2,69(0,50 0,22–4,04

1,56(0,56 24,73–443,73

184,12(56,89

П р и м і т к а. Чисельник – межі коливань показників, знаменник –
середні показники ( m, де m – стандартна похибка середньої арифметичної.

Кореляційне відношення між біомасою фітопланктону і вмістом хлорофілу а
у досліджуваних водоймах суттєво відрізнялося. Так, у заплавному
оз. Бабине (Труханів острів) і колишньому рибницькому ставі на р. Нивка
між цими показниками спостерігалася пряма достовірна кореляція (r = 0,73
і 0,87 при рівнях значимості p = 0,007 і 0,002 відповідно), що свідчить
про домінування у водних екосистемах природних процесів. На відміну від
них, в оз. Кирилівське і ставі на струмку Сирець кореляція була
недостовірною (r = 0,52 і 0,49 при рівнях значимості p = 0,085 і 0,122).
Співставлення отриманих даних з оцінкою наявності впливу антропогенних
чинників показало, що ці водойми розташовані поруч з автотрасами,
автостоянками або в промисловій зоні, і порушення функціонування водної
екосистеми відбувається за умов дії антропогенного чинника.

Відносний вміст хлорофілу а у фітопланктоні протягом досліджень
змінювався від 0,03 до 4,04% і в середньому становив 0,92(0,09%, а
відношення біомаси до хлорофілу а – від 24,73 до 3031,17, в середньому –
359,16(49,54 (див. табл. 2).

Отримані нами величини відносного вмісту хлорофілу а у біомасі
перевищують показники, наведені в літературі. В оз. Байкал, озерах
Карельського перешийку, Братському і Рибинському водосховищах вміст
хлорофілу а на одиницю біомаси фітопланктону коливається в межах
0,19–0,99%, і в середньому складає 0,21–0,44%, а відношення біомаси до
хлорофілу а дорівнює 500 (Бульон, 1994; Изместьева, Паутова, 1983;
Елизарова, 1974).

Розходження наших даних із літературними може пояснюватися тим, що на
відміну від вищезазначених оліго- або мезотрофних водойм, більшість
досліджуваних нами водойм є евтрофними, а для евтрофного озера
Г. Альгрен (Ahlgren, 1970) наводить ширші межі коливань відносного
вмісту хлорофілу а у фітопланктоні – 0,60–5,70%. Відносний вміст
хлорофілу а у біомасі фітопланктону Кременчуцького водосховища, яке
також являє собою евтрофну водойму, при домінуванні діатомових
водоростей зі значною часткою зелених коливається у межах 0,60–0,76%
(Курейшевич, 1983). Ці показники узгоджуються з нашими даними для
діатомового і діатомово-зеленого планктону.

Проведена оцінка трофічного статусу досліджуваних водойм м. Києва за
вмістом хлорофілу а та біомасою (згідно зі шкалою трофності, розробленою
спеціально для малих водойм (Трифонова, 1990)) показала, що вони
поділяються на три групи: мезотрофні, евтрофні і гіпертрофні (табл. 3).

Таблиця 3

Оцінка трофічного статусу досліджених водойм за вмістом хлорофілу а
і біомасою фітопланктону

С хл. а, мкг/дм3 В,

г/м3 Видове багатство, в. в. т. Трофічний статус Водойми

1,5–10,0 1,0–5,0 206–210 мезотрофний Собаче гирло, оз. Синє

10,1–30,0 5,1–10,0 125–278 евтрофний оз. Бабине, оз.Кирилівське,
оз. Голубе, став на струмку Сирець (парк “Нивки”), став Горіховатський,
колишній рибницький став на р. Нивка

30,1 і більше 10,1 і більше 162–174 гіпертрофний став Бетонний на
р. Нивка, став на струмку Сирець (перехрестя автошляхів)

H

?

d

?

?

i

x   ae

B

d

i

i

??

$

властиве евтрофним водоймам, нижче – мезотрофним, і найнижче –
гіпертрофним. Зниження видового багатства у мезотрофних водоймах може
пояснюватися дефіцитом біогенних елементів у певні періоди вегетаційного
сезону, а у гіпертрофних – інтенсивним впливом евтрофування, що може
призводити до формування монодомінантної структури фітопланктону. Так,
протягом літньо-осіннього сезону у ставі Бетонному спостерігалося
монодомінування Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs, а в ставі на
струмку Сирець – Euglena viridis Ehr.

Кореляційний аналіз залежності трофічного статусу досліджуваних нами
водойм від їхніх морфометричних характеристик показав наступне. Для озер
коефіцієнт кореляції між площею водного дзеркала і біомасою
фітопланктону становив r = 0,19 при p = 0,764, між площею і вмістом
хлорофілу а у фітопланктоні r = –0,09 при p = 0,882. Для ставів
кореляція між площею водного дзеркала і біомасою фітопланктону складала
r = 0,16 при p = 0,780, між площею і вмістом хлорофілу а дорівнювала
r = –0,17 при p = 0,771.

Отже, встановлено відсутність залежності між морфометричними
характеристиками водойм і їхнім трофічним статусом, що, на нашу думку,
може бути обумовлене розміщенням водойм у межах мегаполісу і,
відповідно, впливом антропогенних чинників.

Таким чином, найвищі величини чисельності, біомаси, вмісту хлорофілу а
спостерігалися в ставах на водотоках, а найнижчі – у безстічних озерах,
генетично не пов’язаних із водотоками. При цьому в сезонному аспекті
максимальний кількісний розвиток фітопланктону відмічали в літній
період.

Визначення якості води водойм м. Києва

за фітопланктоном

Встановлено, що величини сапробності у досліджуваних водоймах суттєво
відрізнялися. Наприклад, у заплавному оз. Бабине протягом вегетаційного
сезону індекс сапробності коливався від 1,42 до 2,50 і в середньому
складав 1,89(0,05, в той час як у затоці Собаче гирло – від 1,68 до
2,82, в середньому 2,14(0,05. Це дозволяє стверджувати про нижчий рівень
органічного забруднення заплавного озера, розташованого в зоні
відпочинку, порівняно із затокою, яка приймає зливовий стік із житлового
масиву. Подібну закономірність відмічаємо і порівнюючи сезонну динаміку
індексу сапробності двох безстічних озер, генетично не пов’язаних із
водотоками (рис. 2): оз. Синє, частково розташоване в лісопарковій зоні,
характеризувалося нижчим рівнем органічного забруднення, ніж оз. Голубе,
яке знаходиться в межах житлового масиву.

Індекс сапробності відрізнявся навіть у ставах, розміщених на одному
водотоці – струмку Сирець. Став у центральній частині парку “Нивки”
характеризувався низькими значеннями цього індексу – від 1,03 до 2,65, у
середньому 1,81(0,08. В той же час у ставі, який знаходиться поруч з
перехрестям вул. Щербакова і просп. Перемоги, індекс був значно вищий і
досягав серед усіх досліджуваних водойм максимальних величин: від 1,95
до 4,01, у середньому 2,46(0,11.

Отримані дані по сапробіологічній характеристиці якості води водойм
м. Києва підтверджуються також результатами дослідження гідрохімічного
режиму.

Рис. 2. Сезонна динаміка індексу сапробності у безстічних озерах: Синє
(1) і Голубе (2).

Кореляційний аналіз залежності між вмістом у досліджуваних водоймах
біогенних елементів і біомасою планктонних водоростей різних відділів та
індексом сапробності показав пряму достовірну кореляцію між сумарним
вмістом неорганічних сполук азоту і біомасою зелених водоростей
(r = 0,77 при p = 0,026). За цими показниками відокремилися дві групи
водойм: 1) водойми з сумарним вмістом азоту 0,26–0,58 мг N/дм3 і
біомасою Chlorophyta 0,29–2,26 г/м3 (озера Бабине, Синє, Голубе); 2)
водойми з вищим сумарним вмістом сполук азоту 1,50–1,55 мг N/дм3 і
біомасою Chlorophyta 0,97–5,11 г/м3 (оз. Кирилівське, стави Бетонний і
на струмку Сирець). Зареєстрована кореляція між сумарним вмістом сполук
азоту і біомасою діатомових водоростей (r = 0,71 при p = 0,049) може
бути зумовлена поширенням у водоймах м. Києва (оз. Кирилівське, стави на
р. Нивка, затока Собаче гирло) таких (-сапробів як Stephanodiscus
hantzschii Grun. in Cl. et Grun., Nitzschia acicularis (Kьtz.) W. Sm.,
Navicula cryptocephala Kьtz. тощо.

Також спостерігалася висока кореляція біомаси евгленових водоростей із
вмістом нітритного (r = 0,91 при p = 0,002) та амонійного азоту
(r = 0,79 при p = 0,020); а біомаси діатомових водоростей – з амонійною
формою азоту (r = 0,77 при p = 0,025).

Крім того, зареєстровано пряму достовірну кореляцію між біомасою
діатомових і вмістом фосфатів (r = 0,76 при p = 0,030) та між індексом
сапробності і вмістом фосфатів (r = 0,81 при p = 0,015).

Таким чином, за сапробіологічною складовою якості води відокремилася
група водойм з низьким рівнем органічного забруднення – водойми,
повністю або частково розташовані в лісопаркових зонах, та група водойм
із високим рівнем забруднення, що підтверджується також даними
гідрохімічного режиму.

Оцінка екологічного стану водойм м. Києва за різноманіттям фітопланктону

Відповідно до Водної Рамкової Директиви ЄС 2000/60, оцінка екологічного
статусу водойм повинна ґрунтуватись на порівнянні угруповань
гідробіонтів у водоймах, де антропогенний вплив відсутній або
мінімальний, та у тих водоймах, які знаходяться під значним
антропогенним пресом. Водна Рамкова Директива передбачає класифікацію
екологічного статусу водойм за 5 класами: “відмінний”, “добрий”,
“середній”, “задовільний” і “поганий”. Оскільки “відмінний” статус
відповідає природному стану, для водойм мегаполісу ми застосували підхід
О. П. Оксіюк і О. А. Давидова з використанням чотирьох градацій,
починаючи з “доброго” (Оксиюк, Давыдов, 2006).

Проведене ранжирування екологічного стану водойм за
структурно-функціональними характеристиками різноманіття фітопланктону
дозволило виділити 4 типи водойм і співвіднести дані типи з градаціями
екологічного статусу відповідно до Водної Рамкової Директиви (табл. 4):

I. Водойми, у яких видове і надвидове багатство, інформаційне
різноманіття фітопланктону максимальне; спостерігається пряма достовірна
кореляція між біомасою фітопланктону і вмістом хлорофілу а, не
зареєстроване “цвітіння” води, індекс сапробності низький, серед
видів-індикаторів різноманітно представлені (- та (-сапроби, частка
(-мезо- та (-сапробів – незначна. Можна стверджувати, що у водній
екосистемі домінують природні чинники, а антропогенний вплив
мінімальний. Екологічний стан, згідно з Водною Рамковою Директивою було
класифіковано як “добрий”.

Надалі було проведено ранжирування водойм за зниженням видового
багатства, інформаційного різноманіття фітопланктону, підвищенням
індексу сапробності і, відповідно, погіршенням екологічного статусу
(див. табл. 4).

ІІ. “середній” екологічний статус.

ІІІ. “задовільний” екологічний статус.

Таблиця 4

Оцінка екологічного стану водойм м. Києва за основними показниками
різноманіття фітопланктону

Тип водойм за фітопланктоном Видове і надвидове багатство Індекс Шеннона
біт/екз

HN

HB N, млн.кл/дм3

B, г/м3 С хл. а,

мкг/дм3

r (B:С хл. а) Трофічний статус

за С хл. а і біомасою Сапробність Ант-ропо-генний вплив Екологіч-ний
стан за Водною Рамковою Директи-вою ЄС Приклад водойм

видів родів

%

(–(

(–( SN

SB

I 269–272 111–112 3,2–3,3

3,4–3,5 15,3–22,7

2,4–8,4 10,5–12,3

r = 0,73

p = 0,007 евтрофний 29–30

10–11 1,8–1,9

1,7–1,9 низький добрий заплавне озеро в лісопарковій зоні: оз. Бабине

ІІ 205–240 90–96 2,2–3,1

2,5–2,8 6,2–45,3

1,1–23,9 4,1–36,2

r = 0,27–0,87

p = 0,002–0,13 мезо-трофний–евтрофний 22–28

14–18 1,8–2,2

1,8–2,4 серед-ній середній водойми частково в лісопарковій зоні: став на
р. Нивка, Горіховатський, оз. Синє, оз. Голубе

ІІІ 201–208 90–91 2,4–2,6

2,5–2,9 22,0–96,2

4,0–8,3 3,3–16,6

r = 0,52–0,68

p = 0,05–0,08 мезо-трофний–евтрофний 25–27

13–16 1,9–2,0

1,9–2,1 висо-кий задовіль-ний затоки придаткової системи,
озера-ста-риці: Собаче гирло, оз. Кирилівське

IV 153–169 69–79 2,3–2,5

2,2–2,5 54,1–216,0

20,9–35,3 46,3–64,8

r = 0,49–0,53

p = 0,08–0,12 гіпер-трофний 18–19

17–18 2,2–2,3

2,2–2,5 макси-маль-ний поганий стави поруч з авто-шляхами, стоянками і
заправками: став Бетонний, став на струмку Сирець

IV. Водойми з мінімальним видовим і надвидовим багатством, індексом
Шеннона, високим індексом сапробності, незначною часткою (- та
(-сапробів і відносно високою – (-мезо- та (-сапробів. Спостерігається
інтенсивне “цвітіння” води синьозеленими чи евгленовими водоростями.
Домінує антропогенний чинник. Екологічний стан згідно з Водною Рамковою
Директивою – “поганий”.

Отже, фітопланктон є репрезентативним біологічним показником
екологічного стану водойм мегаполісів і може бути використаний як один з
елементів класифікації екологічного статусу відповідно до Водної
Рамкової Директиви ЄС 2000/60.

ВИСНОВКИ

Встановлено основні закономірності, які визначають розвиток
фітопланктону у різнотипних водоймах мегаполісу за таксономічним
багатством, індексом Шеннона, чисельністю, біомасою, вмістом хлорофілу
а, сапробіологічною характеристикою якості води, їх просторово-часовою
динамікою; доведено репрезентативність фітопланктону як біологічного
показника екологічного стану водойм мегаполісу.

Незалежно від походження водойм встановлено зниження структурних
показників фітопланктону (видове, надвидове багатство, індекс Шеннона),
зумовлене збільшенням впливу на них антропогенного чинника.

Чисельність і біомаса фітопланктону характеризувалися значною амплітудою
коливань (0,04–1503,23 млн. кл/дм3 і 0,02–264,59 г/м3 відповідно) із
найвищими показниками у літній період при домінуванні Cyanophyta,
Euglenophyta і Chlorophyta та найнижчими – у зимовий і ранньовесняний із
домінуванням Chrysophyta, Bacillariophyta і Dinophyta.

У межах міста найвищі величини чисельності і біомаси фітопланктону
спостерігалися в ставах на водотоках, а найнижчі – у безстічних озерах,
генетично не пов’язаних з водотоками.

У фітопланктоні досліджених водойм було виявлено 554 види, представлені
594 внутрішньовидовими таксонами, що належали до 169 родів, 36 порядків,
16 класів і 8 відділів, з яких найбільшим видовим багатством
відрізнялися Chlorophyta, Bacillariophyta, Euglenophyta. Знайдено 3 види
і 1 різновид водоростей, нових для флори України.

Кластерний аналіз подібності видового складу фітопланктону (за
коефіцієнтом Серенсена) і флористичної структури фітопланктону (за
коефіцієнтом Кендела) показав, що групування у кластери водойм не
залежало від їх походження, а визначалося ступенем антропогенного
впливу.

Незалежно від вегетаційного сезону, найвищі величини індексу Шеннона
(3,17–3,42 біт/екз) відмічалися у водоймах із низьким антропогенним
впливом і нижчі (2,20–2,50 біт/екз) – у водоймах, які знаходяться під
високим антропогенним навантаженням.

У процесі вегетації фітопланктон міг переходити від полі- до
монодомінантної структури і навпаки з відповідною зміною величин індексу
Шеннона. Зниження інформаційного різноманіття та монодомінування у
фітопланктоні характеризувалися довшим часовим інтервалом у водоймах із
високим ступенем антропогенного впливу.

Концентрація хлорофілу а у фітопланктоні змінювалася від 0,59 до
263,50 мкг/дм3, його відносний вміст – від 0,03% до 4,04% (в середньому
складав 0,92(0,09%), а відношення біомаси планктонних водоростей до
хлорофілу а – від 24,73 до 3031,17 (у середньому 359,16(49,54).

Встановлено пряму достовірну кореляцію (r = 0,73–0,87 при
p = 0,002–0,007) між біомасою фітопланктону і вмістом хлорофілу а у
водоймах з мінімальним впливом антропогенного чинника, тоді як у
водоймах, де його дія інтенсивніша, достовірна кореляція між цими
показниками не відмічена.

Відповідно до трофічного статусу, визначеного за вмістом хлорофілу а і
біомасою фітопланктону, водойми м. Києва поділяються на мезотрофні
(оз. Синє, затока Собаче гирло), евтрофні (оз. Бабине, став
Горіховатський) та гіпертрофні (став Бетонний на р. Нивка, став на
струмку Сирець); із них найбільше видове багатство властиве
фітопланктону евтрофних водойм.

За сапробіологічною складовою якості води проведено градацію досліджених
водойм: від тих, що мають низький рівень органічного забруднення (індекс
сапробності 1,81–1,89), оскільки повністю чи частково розташовані в
лісопаркових зонах, до водойм із високим рівнем забруднення (індекс
сапробності 2,19–2,46), що зумовлено відсутністю санітарних зон і
значнішим впливом міської інфраструктури (автомагістралі, стоянки,
розміщення в межах житлових масивів).

За структурно-функціональними показниками різноманіття фітопланктону
різнотипні водойми м. Києва було класифіковано на 4 типи, співставлення
яких з категоріями екологічного статусу Водної Рамкової Директиви ЄС
2000/60 вклалося в межі від “доброго” до “поганого” статусу.

Список наукових праць, опублікованих за темою дисертації

Щербак В.І., Семенюк Н.Є. Визначення ступеню урбанізації водойм за
структурним різноманіттям фітопланктону // Природничий альманах. Сер.:
Біол. науки, вип. 5 – Херсон: Персей, 2004. – С. 145–151. (участь у
проведенні натурних досліджень, камеральне опрацювання проб, участь у
написанні статті).

Щербак В.І., Семенюк Н.Є. Роль структурної організації фітопланктону в
формуванні біопродуктивності внутрішніх водойм м. Києва // Рибне
господарство. – 2004. – Вип. 63. – С. 292–295. (аналіз літературних
джерел, узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).

Семенюк Н.Є. Особливості часової динаміки фітопланктону різнотипних
водойм м. Києва // Вісник Держ. агроекол. ун-ту. – 2005. – №1 (14). –
С. 106–112.

Щербак В.І., Семенюк Н.Є. Порівняльна оцінка ступеню урбанізації водойм
за різноманіттям фітопланктону // Наукові записки Тернопіль. пед. ун-ту.
Сер.: Біологія. Спец. вип. “Гідроекологія”. – 2005. – №3 (26). –
С. 498–500. (проведення натурних досліджень, камеральне опрацювання,
узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).

Щербак В.И., Семенюк Н.Е. Сравнительная характеристика фитопланктона
водоемов различных районов г. Киева // Гидробиол. журн. – 2005. – Т. 41,
№2. – С. 29–36. (участь у проведенні натурних досліджень, камеральне
опрацювання проб, участь у написанні статті).

Щербак В.І., Генкал С.І., Майстрова Н.В., Семенюк Н.Є. Центричні
діатомові (Centrophyceae) різнотипних водойм урбанізованих територій //
Природничий альманах. Сер.: Біол. науки, вип. 8. – Херсон: Персей, 2006.
– С. 309–315. (участь у натурних дослідженнях, камеральному опрацюванні,
написанні статті).

Щербак В.І., Семенюк Н.Є. Екологічний стан Оріхуватського ставу за
фітопланктоном та можливість його рибогосподарського використання //
Рибне господарство. – 2006. – Вип. 65. – С. 75–83. (участь у проведенні
натурних досліджень, камеральне опрацювання, участь у написанні статті).

Щербак В.И., Семенюк Н.Е. Разнообразие фитопланктона некоторых водоемов
г. Киева // Альгология. – 2006. – Т. 16, №4. – С. 467–478. (проведення
натурних досліджень, камеральне опрацювання, аналіз літературних джерел,
участь у написанні статті).

Щербак В.И., Семенюк Н.Е. Типизация водоемов урбанизированных территорий
по разнообразию фитопланктона // Гидробиол. журн. – 2006. – Т. 42, №5. –
С. 3–18. (проведення натурних досліджень, камеральне опрацювання,
узагальнення матеріалу, участь у формулюванні висновків і написанні
статті).

Щербак В.І., Семенюк Н.Є. Індикація впливу урбанізації на водойми за
різноманіттям фітопланктону // Доповіді НАН України. – 2006. – №12. –
С. 170–175. (проведення натурних досліджень, камеральне опрацювання,
участь у формулюванні висновків та написанні статті).

Щербак В.І., Семенюк Н.Є. Екологічна оцінка стану урбанізованих водойм
(на прикладі озера Синє, м. Київ) за біорізноманіттям фітопланктону //
Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія: ІІ Всеукр. наук. конф. – К.,
2003. – С. 147–148. (участь в узагальненні матеріалу і написанні
статті).

Щербак В.І., Семенюк Н.Є. Фітопланктон як показник ступеню урбанізації
внутрішніх водойм м. Києва // Зб. наук. праць УкрНДГМІ – 2003. – №251. –
С. 156–162. (участь в узагальненні матеріалу і написанні статті).

Щербак В.І., Семенюк Н.Є. Вплив гідрологічного режиму на структуру
фітопланктону придаткових систем Канівського водосховища // Наука і
освіта ‘2004: VII Міжнар. наук.-практ. конф. – Дніпропетровськ, 2004. –
Т. 56. Біол. науки. – С. 77–79. (участь у проведенні натурних
досліджень, камеральне опрацювання, участь у написанні статті).

Щербак В.І., Семенюк Н.Є. Формування структури фітопланктону в
залежності від антропогенного забруднення // Гідрологія, гідрохімія і
гідроекологія. – 2004. – Т. 6. – С. 300–305. (участь у проведенні
натурних досліджень, узагальненні матеріалу і написанні статті).

Щербак В.І., Крот Ю.Г., Киризій Т.Я., Семенюк Н.Є. Роль гідрохімічного
режиму в формуванні різноманіття фітопланктону водойм м. Києва //
Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. – 2006. – Т. 9. – С. 157–163.
(участь у проведенні натурних досліджень, камеральне опрацювання, участь
в узагальненні матеріалу і написанні статті).

Подяка

Автор висловлює щиру вдячність д. б. н Володимиру Івановичу Щербаку за
наукове керівництво; групі альгологів відділу екології водоймищ
ІГБ НАНУ; д. б. н. проф. Лідії Якимівні Сіренко за допомогу у визначенні
вмісту хлорофілу а; д. б. н, г. н. с. ІБВВ РАН Сергію Івановичу Генкалу
за визначення дрібноклітинних діатомових водоростей методом електронної
мікроскопії; к. б. н. Юрію Григоровичу Кроту, к. х. н. Тетяні Яківні
Киризій та Марії Іванівні Лінчук за люб’язність у наданні результатів
досліджень гідрохімічного режиму водойм м. Києва.

Анотації

Семенюк Н.Є. Фітопланктон різнотипних водойм м. Києва. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук зі
спеціальності 03.00.17 – гідробіологія. – Інститут гідробіології НАН
України, Київ, 2007.

Встановлено основні закономірності розвитку фітопланктону в різнотипних
водоймах мегаполісу за таксономічним багатством, індексом Шеннона,
чисельністю, біомасою, вмістом хлорофілу а, сапробіологічною
характеристикою; доведено репрезентативність фітопланктону як
біологічного показника екологічного стану водойм мегаполісу.

У фітопланктоні досліджених водойм було виявлено 554 види водоростей
(594 внутрішньовидові таксони) зі 169 родів, 36 порядків, 16 класів і 8
відділів; з них 3 види і 1 різновид – нові для флори України.

Незалежно від типу водойм, показано зниження структурних показників
фітопланктону (видове, надвидове багатство, індекс Шеннона), зумовлене
збільшенням впливу на них антропогенного чинника.

Зареєстровано пряму достовірну кореляцію між біомасою фітопланктону і
вмістом хлорофілу а у водоймах із домінуванням природних процесів і
відсутність кореляції між цими показниками у водоймах, де дія
антропогенного чинника інтенсивніша.

За трофічним статусом водойми м. Києва поділяються на мезотрофні
(оз. Синє, затока Собаче гирло), евтрофні (оз. Бабине, став
Горіховатський) та гіпертрофні (став Бетонний на р. Нивка, став на
струмку Сирець); із них найбільше видове багатство властиве
фітопланктону евтрофних водойм.

За показниками різноманіття фітопланктону водойми м. Києва було
класифіковано на 4 типи, співставлення яких з категоріями екологічного
статусу Водної Рамкової Директиви ЄС 2000/60 вклалося в межі від
“доброго” до “поганого” статусу.

Ключові слова: фітопланктон, водойми м. Києва, озеро, став, затока,
видове багатство, чисельність, біомаса, індекс Шеннона, якість води.

Семенюк Н.Е. Фитопланктон разнотипных водоемов г. Киева. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по
специальности 03.00.17 – гидробиология. – Институт гидробиологии НАН
Украины, Киев, 2007.

Установлены основные закономерности, характеризующие развитие
фитопланктона в разнотипных водоемах мегаполиса по таксономическому
богатству, индексу Шеннона, численности, биомассе, содержанию хлорофилла
а, сапробиологической характеристике качества воды; доказана
репрезентативность фитопланктона как биологического показателя
экологического состояния водоемов мегаполиса.

Показано, что независимо от типа водоемов снижение структурных
показателей фитопланктона (видовое, надвидовое богатство, индекс
Шеннона) обусловлено влиянием на них антропогенного фактора.

Численность и биомасса фитопланктона характеризовались значительной
амплитудой колебаний (0,04–1503,23 млн. кл/дм3 і 0,02–264,59 г/м3
соответственно) с наивысшими показателями в летний период при
доминировании Cyanophyta, Euglenophyta и Chlorophyta и наиболее низкими
– в зимний и ранневесенний при доминировании Chrysophyta,
Bacillariophyta и Dinophyta. В пределах города наибольшие величины
численности и биомассы фитопланктона наблюдались в прудах на водотоках,
а наименьшие – в бессточных озерах, генетически не связанных с
водотоками.

В фитопланктоне исследованных водоемов было обнаружено 554 вида
водорослей, представленных 594 внутривидовыми таксонами, включая
номенклатурный тип вида, которые относились к 169 родам, 36 порядкам,
16 классам и 8 отделам, из которых наибольшим видовым богатством
отличались Chlorophyta, Bacillariophyta, Euglenophyta. Обнаружено 3 вида
и 1 разновидность водорослей, новых для флоры Украины.

Кластерный анализ сходства видового состава фитопланктона (по
коэффициенту Серенсена) и его флористической структуры (по коэффициенту
ранговой корреляции Кендела) показал, что объединение в кластеры
водоемов не зависело от их происхождения, а определялось степенью
антропогенного влияния.

Независимо от вегетационного сезона наивысшие величины индекса Шеннона
(3,17–3,42 бит/экз) отмечались в водоемах с низким антропогенным
влиянием и меньшие (2,20–2,50 бит/экз) – в водоемах, находящихся под
высокой антропогенной нагрузкой. В процессе вегетации фитопланктон мог
переходить от поли- к монодоминантной структуре и наоборот с
соответственным изменением величин индекса Шеннона. Низкое
информационное разнообразие и монодоминирование в фитопланктоне
характеризовались более длительным временным интервалом в водоемах с
высокой степенью антропогенного влияния.

Концентрация хлорофилла а в фитопланктоне колебалась от 0,59 до
263,50 мкг/дм3, относительное содержание хлорофилла а – от 0,03 до 4,04%
(в среднем 0,92(0,09%), а отношение биомассы к хлорофиллу а – от 24,73
до 3031,17 (в среднем 359,83(49,54). Установлена прямая достоверная
корреляция (r = 0,73–0,87 при p = 0,002–0,007) между биомассой
фитопланктона и содержанием хлорофилла а в водоемах с минимальным
влиянием антропогенного фактора, и отсутствие корреляции между этими
показателями в водоемах, где действие антропогенного фактора более
интенсивно.

Согласно трофическому статусу, определенному по содержанию хлорофилла а
и биомассе фитопланктона, водоемы г. Киева делятся на мезотрофные
(оз. Синее, залив Собачье гирло), евтрофные (оз. Бабье, пруд
Ореховатский) и гипертрофные (пруд Бетонный на р. Нивка, пруд на ручье
Сырец); из них наибольшее видовое богатство свойственно фитопланктону
евтрофных водоемов.

По сапробиологическому компоненту качества воды проведена градация
исследованных водоемов: от отличающихся низким уровнем органического
загрязнения (индекс сапробности 1,81–1,89), полностью или частично
расположенных в лесопарковых зонах, до водоемов с высоким уровнем
загрязнения (индекс сапробности 2,19–2,46), что обусловлено отсутствием
санитарных зон и более значительным влиянием городской инфраструктуры.

По структурно-функциональным показателям фитопланктона разнотипные
водоемы г. Киева были классифицированы на 4 типа, сопоставленные с
категориями экологического статуса Водной Рамочной Директивы ЕС 2000/60
от “хорошего” до “плохого”.

Ключевые слова: фитопланктон, водоемы г. Киева, озеро, пруд, залив,
видовое богатство, численность, биомасса, индекс Шеннона, качество воды.

Semenyuk N.Ye. Phytoplankton in Kyiv water-bodies of different types. –
Manuscript.

Thesis for the degree of Candidate of Biological Sciences by specialty
03.00.17 – Hydrobiology. – Institute of Hydrobiology, National Academy
of sciences of Ukraine, Kyiv, 2007.

The paper considers the main peculiarities of phytoplankton development
in the megapolis water-bodies according to its taxonomical richness,
Shannon’s index, number, biomass, chlorophyll a concentration,
saprobiological characteristics; phytoplankton has been proved to be the
representative indicator of megapolis water-bodies ecological status.

Phytoplankton of the investigated water-bodies was represented by 554
species (594 infraspecies taxa), belonging to 169 genera, 36 orders, 16
classes and 8 divisions; 3 species and 1 infraspecies taxon are new for
Ukrainian flora.

Independent of water-bodies origin phytoplankton structural
characteristics (species and ultraspecies richness, Shannon’s index)
have been found to decrease with the anthropogenic influence increasing.

The direct reliable correlation has been observed between the
phytoplankton biomass and chlorophyll a concentration, with natural
processes in the water ecosystem dominating, while there is no reliable
correlation of these two indices in the water-bodies under significant
anthropogenic impact.

According to their trophic status Kyiv water-bodies are divided into
mesotrophic (lake Syne, bay Sobache Gyrlo), eutrophic (lake Babyne, pond
Gorihovatskyi) and hypertrophic (pond Betonnyi on the river Nivka, the
pond on the stream Syrets); the most diverse phytoplankton is in
eutrophic ones.

On the grounds of phytoplankton diversity the water-bodies of Kyiv have
been classified into 4 types, which have been matched to the ecological
status categories of Directive 2000/60/EC from “good” to “bad”.

Key-words: phytoplankton, water-bodies of Kyiv, lake, pond, bay, species
richness, number, biomass, Shannon’s index, water quality.

 Допомогу у визначенні вмісту хлорофілу а люб’язно надала доктор
біологічних наук професор Лідія Якимівна Сіренко, за що висловлюємо їй
глибоку вдячність.

 Висловлюємо глибоку вдячність доктору біологічних наук, головному
науковому співробітнику ІБВВ РАН Сергію Івановичу Генкалу.

 Результати досліджень гідрохімічного режиму люб’язно надали: кандидат
біологічних наук Юрій Григорович Крот, кандидат хімічних наук Тетяна
Яківна Киризій, Марія Іванівна Лінчук; також використано опубліковані
дані (Якушин та ін., 2001; Арсан та ін., 2005; Ситник та ін., 2005;
Клоченко та ін., 2006; Щербак, Крот, Киризій та ін., 2006).

PAGE 22

Похожие записи