Оценка состояния водных объектов ООПТ Санкт-Петербурга по результатам долговременного мониторинга сообществ водных организмов

А.И. Старков, Н.В. Полякова, А.С. Демчук, Е.Н. Чернова
Санкт-Петербургский государственный университет

В настоящее время для оценки состояния водных объектов наиболее часто используются химические показатели, характеристики водной биоты, а также биотестирование. Несомненно, подобные комплексные исследования дают полную картину состояния водоема, но часто проведение таких работ связано с использованием дорогостоящих систем и большого количества специалистов.

При этом система биоиндикации водных систем, основанная на оценке присутствия в водоеме тех или иных организмов, являющихся индикаторами качества воды, позволяет достаточно надежно оценить состояние водоема. Определенным минусом этих методов является требование к высокой квалификации специалиста, определяющего таксономическую принадлежность организмов, и часто несопоставимость отдельных индексов в условиях одного водоема.

При мониторинговых наблюдениях применение системы биоиндикации позволяет получить надежную информативную картину, так как характер сообществ отражает не только сиюминутные условия, но и является результатом продолжительного развития водной биоты. Биоиндикационные методы использовались при оценке состояния водных объектов на особо охраняемых 00000природных территориях (далее – ООПТ) Санкт-Петербурга, которые выполнены авторами статьи в период с 2016-го по 2019 год. Исследования проводились ежегодно, с отбором проб дважды в сезон на 20 водных станциях, расположенных на семи ООПТ: в заказниках «Гладышевский», «Юнтоловский» «Сестрорецкое болото», «Озеро Щучье», «Новоорловский»; на территориях памятников природы «Петровский пруд» и «Долина реки Поповки».

Выбор организмов-индикаторов обусловлен, во-первых, доступностью объекта, а также его способностью адекватно реагировать на изменение условий окружающей среды. В качестве индикаторных групп организмов нами использованы зоопланктон и зообентос. Для зоопланктонных сообществ рассчитывали индекс Шеннона и индекс сапробности Пантле-Букк (в модификации Сладечека), для бентосных – индексы сапробности Пантле-Букк (в модификации Чертопруд), олигохетный, Вудивисса (для водотоков), Майера (для водоемов). Большая часть примененных оценок качества воды давно и успешно используется.

Отдельно стоит отметить индекс сапробности в модификации Чертопруд. Автором была проведена адаптация изначально рассчитанного для Западной Европы показателя для условий Европейской России, а также переход от видовой идентификации к определению только до семейств. В целом это позволяет без потери качества обходиться меньшими усилиями при обработке проб бентоса, т. к. остальные методы также не требуют детальной идентификации.

Зоопланктон представлен тремя группами организмов, характерными для пресноводного зоопланктона: коловратки (Rotifera), ветвистоусые рачки (Cladocera) и веслоногие рачки (Copepoda) (рис.1).

Массовое развитие отмечено у нескольких видов ветвистоусых раков, в первую очередь у Bosmina longirostris, Chydorus sphaericus и Bosmina (Eubosmina) coregoni. Именно массовое развитие босмин в водоемах заказников «Юнтоловский» и «Озеро Щучье» обусловило высокие показатели обилия зоопланктона в 2019 году. Тем не менее, это не дает основания утверждать, что численность и биомасса зоопланктона повышаются.

В целом представленность групп не претерпела особенных изменений в течение периода исследований (табл. 1). Большее число видов в 2016 году связано с более детальным на тот момент определением видов с единичной встречаемостью, которые в последующие годы обычно не учитывались. Наиболее высоких показателей обилия достигают ветвистоусые рачки, что характерно для летнего планктона, особенно водоемов со слабовыраженным течением.

Зоопланктон является очень гибким сообществом, быстро реагирующим на изменения температуры. При отборе проб два раза за лето легко попасть либо на пик развития какой-либо группы, либо, наоборот, на резкое снижение. Так, в 2017 году нами был захвачен пик развития коловраток в реках заказника «Гладышевский», когда численность этой группы достигала десятков тысяч в куб. м, хотя обычно организмы зоопланктона здесь единичны.

Видовой состав и показатели обилия (численность и биомасса) бентосных сообществ соответствуют обычным межгодовым и сезонным колебаниям в водных объектах Северо-Запад  ного региона (табл. 1). Например, по результатам исследования в 2019 году в составе сообществ макрозообентоса выявлены 13 гидробиологических групп организмов: нематоды (Nematoda), олигохеты (Oligochaeta), пиявки (Hirudinea), моллюски (Mollusca), ракообразные (Crustacea), жуки (Coleoptera), клопы (Heteroptera), личинвислокрылок (Megaloptera), ручейников (Trichoptera), бабочек (Lepidoptera), хирономид (Chironomidae, Diptera) и прочих двукрылых (Diptera) (рис. 2). Не были обнаружены губки, мшанки, ресничные черви и личинки веснянок, требовательные к качеству воды и не встречающиеся в загрязненных или иным способом нарушенных водоемах.

В течение лета 2019 года величины обилия макрозообентоса в водных объектах ООПТ увеличивались, общая численность организмов возросла в среднем с 2252 экз./м² до 6593 экз./м², общая биомасса – с 13,2 г/м² до 58,6 г/м². В 2019 году показатели биомассы оказались несколько выше, что связано с увеличением доли моллюсков. При этом в течение лета незначительно уменьшалось разнообразие гидробиологических групп.

Качество вод, оцениваемое по нескольким показателям, рассчитанным по характеристикам бентосных сообществ, показало различные тренды. Среднее значение индекса сапробности в 2019 году возросло, оставаясь, как и в 2016–2018 годах, в границах альфа-мезосапробного уровня (загрязненные воды) (рис. 3). Индекс Майера, рассчитанный для водоемов, показал ухудшение качества вод в 2019 году до уровня грязных, в то время как в предыдущие годы соответствовал загрязненным. Биотический индекс также зафиксировал постепенный переход от слабозагрязненных вод в 2016 году к умеренно загрязненным в 2019 году. Олигохетный индекс во все четыре года исследований показывал незначительное загрязнение.

Для зоопланктона также оценивали биоиндикационные показатели, тоже характеризовавшиеся некоторыми колебаниями. В связи с тем, что в отдельных водных объектах зачастую наблюдалось преобладание одного таксона, среднее значение индекса видового разнообразия Шеннона в 2019 году оказалось ниже, чем в 2018 году, но при этом выше, чем в 2017-м (рис. 4). Средний показатель сапробности находился чуть ниже уровня предыдущих лет, но также на уровне чистых вод (близко к границе умеренно загрязненных).

В целом можно говорить о стабильных условиях для развития планктонных сообществ и возможном усилении негативного влияния на бентосные системы, что показано большинством использованных индексов качества вод.

По результатам исследования зоопланктона ООПТ Санкт-Петербурга в 2019 году наибольшие опасения вызывают условия в реках Черная и Рощинка заказника «Гладышевский», реках Каменка и Поповка, а также в части водных объектов заказника «Юнтоловский». В более ранних работах уже отмечались нарушения в составе зоопланктонных сообществ в этих водных объектах. Очень близкие результаты получены и по оценке сообществ макрозообентоса.

Наиболее неблагоприятные условия показаны в реках Черная и Рощинка заказника «Гладышевский», водотоках заказника «Юнтоловский», реке Каменке на всем ее протяжении, а также в водных объектах заказника «Сестрорецкое болото». В значительно лучшем состоянии находятся озера Лахтинский разлив, Щучье и Дружинное, река Поповка. Условия в Петровском пруде можно считать благополучными в июне и вызывающими опасения в июле. В исследованиях 2016–2018 годов показаны аналогичные результаты и тенденции сезонных изменений в сообществах макрозообентоса, тем не менее, по большинству индексов качества воды показано ухудшение условий. В качестве возможных причин стоит указать активное строительство и накопление бытового и строительного мусора на расположенных вне границ ООПТ участках водосборных бассейнов водных объектов.

Основываясь на анализе двух групп индикаторных организмов, сравнительно более неблагоприятные условия для развития сообществ показаны для водных объектов Гладышевского, Новоорловского и Юнтоловского заказников. Не вызывают опасений условия в водоемах заказника «Озеро Щучье». В целом на основе результатов наблюдений 2016–2019 годов можно говорить о стабильности условий в водных объектах ООПТ Санкт-Петербурга для развития как зоопланктонных, так и бентосных сообществ, значимых ухудшений не отмечено. Рекомендуется в наиболее неблагоприятных водных системах ООПТ «Гладышевский», «Долина реки Поповки», «Юнтоловский» проводить гидрохимические исследования с целью выяснения причин угнетенного состояния сообществ водных организмов. Использование нескольких групп индикаторных организмов, различных индексов, сезонных и многолетних наблюдений позволяет (при сильном разбросе данных и невозможности однозначных выводов о состоянии водных объектов по отдельным параметрам и станциям) получать достоверную картину возможных изменений в качестве воды водных объектов особо охраняемых природных территорий Санкт-Петербурга.