Трансформация экосистем (), 138-155

Экологическое состояние водотоков на территории Кизеловского угольного бассейна (Россия, Пермский край) по характеристикам фитопланктона

Беляева П.Г. 

В работе приводятся первые данные о составе и количественных показателях
развития фитопланктона рек Кизеловского угольного бассейна (Пермский край, Россия),
загрязненных кислыми шахтными водами. Исследования проводились летом 2022 г. в реках
Вильва, Полуденный Кизел, Восточный Кизел и Большая Гремячая. В результате самоизлива
шахтных вод в реках произошло значительное закисление, увеличение минерализации и
содержания тяжелых металлов в воде, что стало относительно новым видом антропогенного
воздействия на их акватории. В ходе исследования выявлено, что в этих реках структура
фитопланктона и набор доминирующих видов значительно отличаются от типичных для речных
экосистем Пермского Предуралья. На станциях в зоне загрязнения выявлено значительное
снижение видового богатства фитопланктона. Установлено, что разнообразие фитопланктона рек
определяли диатомовые (33% общего числа таксонов), зеленые (17%), эвгленовые водоросли
(14%) и цианопрокариоты (13%). Сходство видового состава водорослей на разных станциях
изученных рек невысокое. По численности в фитопланктоне преобладали цианопрокариоты (66–
99% от общей численности), по биомассе – водоросли разных отделов. Доминантный комплекс
фитопланктона представлен небольшим набором видов, специфичным для каждой реки.
Характерной чертой развития фитопланктона была высокая изменчивость общей численности и
биомассы, что свидетельствует о неустойчивом состоянии сообществ.

П. Г. Беляева
Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН
614081, Россия, г. Пермь, ул. Голева, д. 13

Пермский филиал ФГБНУ «ВНИРО»
614002, Россия, г. Пермь, ул. Екатерининская, д. 32

belyaeva@psu.ru

Алекин, О.А., 1970. Основы гидрохимии. Гидрометеоиздат, Ленинград, СССР, 444 с.
Беляева, П.Г., 2022a. Состав и структура фитопланктона водных объектов с экстремальными условиями (Пермский край, Россия). Антропогенная трансформация природной среды 8 (2), 53–60. https://doi.org/10.17072/2410-8553-2022-2-53-60
Беляева, П.Г., 2022b. Структура и функционирование альгоценозов водных экосистем Пермского
Предуралья. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. Борок, Россия, 415 с.
Беляева, П.Г., 2024. Состав и структура фитопланктона Сылвенско-Чусовского плеса Камского водохранилища (Россия). Вестник Томского государственного университета. Биология 66, 193–212. https://doi.org/10.17223/19988591/66/10
Ветрова, З.И., 1993. Флора водорослей континентальных водоемов Украинской ССР. Эвгленофитовые водоросли. Вып. 1. Ч. 2. Наукова думка, Киев, Украина, 260 с.
Горохова, О.Г., Зинченко, Т.Д., 2014. Фитопланктон высокоминерализованных рек Приэльтонья.
Известия Самарского научного центра Российской академии наук 16 (5), 1715–1721.
Давыдова, Н.Н., 1985. Диатомовые водоросли – индикаторы природных условий водоемов в голоцене. Наука, Ленинград, СССР, 244 с.
Имайкин, А.К., 2014. Основные направления исследования гидросферы Кизеловского угольного бассейна. Современные проблемы науки и образования 6.
Имайкин, А.К., Имайкин, К.К., 2022. Изменение гидрогеологических условий шумихинского месторождения угля (Предуралье) под влиянием подземных горных работ. Известия Томского политехнического университета 333 (7), 64–75.
Кадочникова, П.И., Беляева, П.Г., 2017. Пигментные характеристики альгоценозов как показатели
экологического состояния малых рек урбанизированных территорий (на примере рек г. Пермь). Вода: химия и экология 9, 20–27.
Комулайнен, С.Ф., Барышев, И.А., Круглова, А.Н., Сластина, Ю.Л., Рыжаков, А.В., Никерова, К.М., 2021. Реакция сообществ водных организмов на антропогенные изменения минерализации в небольшой реке (бассейн Белого моря, Республика Карелия, Россия). Трансформация экосистем 4 (1), 88–103. https://doi.org/10.23859/estr-201118
Максимович, Н.Г., 2004. Защита гидросферы от загрязнения при ликвидации угольных шахт Кизеловского бассейна. Материалы 2-й Международной геоэкологической конференции «Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами». Тула, Россия, 135–141.
Максимович, Н.Г., Пьянков, С.В., 2018. Кизеловский угольный бассейн: экологические проблемы и пути решения. Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия, 288 с.
Максимович, Н.Г., Черемных, Н.В., Хайрулина, Е.А., 2006. Экологические последствия ликвидации
Кизеловского угольного бассейна. Географический вестник 2, 128–134.
Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов, 1975. Мордухай-Болтовской, Ф.Д. (ред.). Наука, Москва, СССР, 239 с.
Мэгарран, Э., 1992. Экологическое разнообразие и его измерение. Наука, Москва, СССР, 184 с.
Новаковский, А.Б., 2016. Взаимодействие Excel и статистического пакета R для обработки данных в экологии. Вестник Института биологии Коми НЦ УрО РАН 3 (197), 26–33. https://doi.org/10.31140/j.vestnikib.2016.3(197).4
Прошкина-Лавренко, А.И., 1953. Диатомовые водоросли – показатели солености воды. В: Прошкина-Лавренко, А.И., Шешукова, В.С., Диатомовый сборник. ЛГУ, Ленинград, СССР, 186–205.
Таусон, А.О., 1947. Водные ресурсы Молотовской области. ОГИЗ, Молотов, СССР, 321 с.
Турьянова, Р.Р., 2006. Фитопланктон разнотипных водоемов на территории г. Уфы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Уфа, Россия, 214 с.
Уманская, М.В., Горбунов, М.Ю., Краснова, Е.С., Жариков, В.В., 2018. Трофический статус некоторых пригородных озер г. Тольятти (Васильевские озера) в 2013–2015 гг. Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии 27 (2), 183–188.
Шитиков, В.К., Розенберг, Г.С., 2005. Оценка биоразнообразия: попытка формального обобщения. В: Розенберг, Г.С. (ред.), Количественные методы экологии и гидробиологии. СамНЦ РАН, Тольятти, Россия, 91–129.
Aguilera, A., 2013. Eukaryotic organisms in extreme acid environments. Life 3 (3), 363–374. https://doi.org/10.3390/life3030363
Amaral-Zettler, L.A., Gomez, F., Zettler, E., Keenan, B.G., Amils, R., Sogin, M.L., 2002. Eukaryotic
diversity in Spain’s River of Fire. Nature 417 (137). https://doi.org/10.1038/417137a
Busseni, G., Vieira, F.R.J., Amato, A., Pelletier, E., Pierella Karlusich, J.J., Ferrante, M.I. et al., 2019.
Meta-omics reveals genetic flexibility of diatom nitrogen transporters in response to environmental changes. Molecular Biology and Evolution 36, 2522–2535. https://doi.org/10.1093/molbev/msz157
Dong, X., Jian, X., Jiang, W., Wu, N., Tang, T., Cai, Q., 2015. Development and testing of a diatombased index of biotic integrity for river ecosystems impacted by acid mine drainage in Gaolan river, China. Fresenius Environmental Bulletin 24, 4114–4124.
Ferreira da Silva, E.F., Almeida, S.F.P., Nunes, M.L., Luís, A.T., Borg, F. et al., 2009. Heavy metal pollution downstream the abandoned Coval da Mó mine (Portugal) and associated effects on epilithic diatom communities. Science of The Total Environment 407, 5620–5636. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2009.06.047
Guiry, M.D., Guiry, G.M., 2022. AlgaeBase. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway. Интернет-ресурс. URL: http://www.algaebase.org (дата обращения: 20.11.2023).
Kelly M., 1988. Mining and the freshwater environment. Elsevier Applied Science, London – New York, UK – USA, 231 p.
Luís, A.T., Coelho, H., Almeida, S.F.P., Ferreira da Silva, E.A., Serôdio, J., 2013. Photosynthetic activity
and ecology of benthic diatom communities from streams affected by Acid Mine Drainage (AMD)in pyritic mines. Fundamental and Applied Limnology 182, 47–59. https://doi.org/10.1127/1863-9135/2013/0370
Luís, A.T., Durães, N., Almeida, S.F.P., Ferreira da Silva, E.A., 2016. Integrating geochemical (surface
waters, stream sediments) and biological (diatoms) approaches to assess AMD environmental impact in a pyritic mining area: Aljustrel Alentejo, Portugal. Journal of Environmental Sciences 42, 215–226.
https://doi.org/10.1016/j.jes.2015.07.008
Marvaetal, F., Garcia-Balboa, C., Baselga-Cervera, B., Costas, E., 2014. Rapid adaptation of some
phytoplankton species to osmium as a result of spontaneous mutations. Ecotoxicology 23, 213–220.
https://doi.org/10.1007/s10646-013-1164-8
Marvan, P., Marsalek, B., Hetesa, J., Sukacova, K., Marsalkova, E., Geris, R., Kozakova, M., 2005.
Comments on the revised tables of algal (and other botanical) water quality indicators listed in CSN
75 7716 – discussion material for assessment of trophic status of water bodies. Association Flos
Aquae. Supplement. Centre for cyanobacteria and their toxins. Интернет-ресурс. URL:http://www.sinice.cz/res/file/scientific/trophicstatus-list.pdf (дата обращения: 20.11.2023).
Niyogi, D., Lewis, Jr., W., McKnight, D., 2002. Effects of stress from mine drainage on diversity,
biomass, and function of primary producers in Mountain Streams. Ecosystems 5, 554–567. https://doi.org/10.1007/s10021-002-0182-9
Pantle, R., Buck, H., 1955. Die biologische uberwachung der gawässer und die darstellung der
ergebnisse. Gas und Wasserfach 96 (18), 604. (In German).
Parparov, A, Gal, G, Zohary, T., 2015. Quantifying the ecological stability of a phytoplankton community:
the Lake Kinneret case study. Ecological Indicators 56, 134–144.
Rivera, M.J., Luís, A.T., Grande, J.A., Sarmiento, A.M., Dávila, J.M. et al., 2019. Physico-chemical
influence of surface water contaminated by acid mine drainage on the populations of diatoms in dams
(Iberian Pyrite Belt, SW Spain). International Journal of Environmental Research and Public Health
16, 4516. https://doi.org/10.3390/ijerph16224516
Sládecék, V., 1973. System of water quality from the biological point of view. Archiv für Hydrobiologie
und Ergebnisse der Limnologie 7, 1–218.
Urrea-Clos, G., Sabater, S., 2009. Comparative study of algal communities in acid and alkaline waters
from Tinto, Odiel and Piedras river basins (SW Spain). Limnetica 28 (2), 261–272. https://doi.
org/10.23818/limn.28.22
Valente, T., Rivera, M.J., Almeida, S.F.P., Delgado, C., Gomes, P., Grande, J.A., de la Torre, M.L., 2016.
Characterization of water reservoirs affected by acid mine drainage: Geochemical, mineralogical and biological (diatoms) properties of the water. Environmental Science and Pollution Research
International 23, 6002–6011. https://doi.org/10.1007/s11356-015-4776-0
Verb, R.G., Vis, M.L., 2001. Macroalgal communities from an acid mine drainage impacted watershed.
Aquatic Botany 71 (2), 93–107. https://doi.org/10.1016/S0304-3770(01)00184-X
Verb, R.G., Vis, M.L., 2005. Periphyton assemblages as bioindicators of mine-drainage in unglaciated
Western Allegheny Plateau lotic systems. Water, Air, and Soil Pollution 161, 227–265. https://doi.org/10.1007/s11270-005-4285-8
Whitton, B.A., Albertano, P., Satake, K., 2000. Chemistry and ecology of highly acidic environments.
Hydrobiologia 433, 1–2.
Zalack, J.T., Smucker, N.J., Vis, M.L., 2010. Development of a Diatom Index of biotic integrity for acid
mine drainage impacted streams. Ecological Indicators 10 (2), 287–295. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2009.06.003