Характеристика дрифта реки Колы

Река Кола – одна из крупных рек Кольского полуострова - несет большую нагрузку: в ней происходит естественное очищению воды от загрязняющих стоков, поступающих с береговых предприятий и от поселений, она снабжает Первомайский район водой для хозяйственных нужд и является семужьей рекой, т. к в ней сохранилось еще стадо семги – атлантического лосося.

Дрифт – это мигрирующие донные беспозвоночные, поэтому всестороннее изучение этого явления может дать подробную характеристику экологического состояния реки. Данная проблема исследована слабо, поэтому и было проведено настоящее исследование.

2. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ И ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕКИ КОЛЫ

Река Кола берет начало из Колозера и впадает в Кольский залив Баренцева моря. Длина реки – 83 км, площадь водосбора - 3846 км2 , средний расход воды – 41,2 м/сек, общая озерность – 6%, заболоченность - 15%, лесистость – 55%. Общее падение реки – 141 м, средний уклон – 1,6%, на речных участках – 2,24%. В среднем и нижнем течении преобладает ширина 40-50 м, максимальная – 150 м, минимальная – 8 м, глубина - 1,5-2 м (в порогах - до 0,2 м, в плесах – до 0,6 м). Скорость течения в порогах - от 1 до 3 м/сек, в плесах – 0,2-0,4 м/сек. Дно преимущественно каменистое, на порогах крупные валуны выступают из воды, в плесах – галечно-песчаное, местами илистое.

Основное питание – снеговыми водами, в меньшей степени - дождями. Уровенный режим зарегулирован озерами. В годовом режиме выделяются продолжительное весеннее половодье, неустойчивая летняя межень, осенний паводок. и низкая зимняя межень. Весенний паводок начинается в апреле – мае. Максимальный уровень воды в половодье – 0,6-2 м (в районе Пулозера) и 1,5 – 4 м - в нижнем течении – наступает через 10-20 дней. Спад высоких вод заканчивается в июле , иногда длится до сентября. Летние дождевые паводки редки, их высота в пределах 0,2-0,4 м. Летом уровень вод неустойчив, характеризуется частыми подъемами и спадами до 0,3 – 0,5 м. Осенний паводок в некоторые годы достигает уровня весеннего.

Замерзание обычно начинается в октябре и длится в нижнем течении до 20 дней, на порогах – до 1-2 месяцев. Вскрывается река в апреле-мае. После ледохода идет постепенное нарастание температуры воды Максимальные температуры воды, как правило, в 1-2 декаде июля - + 20оС, в аномально холодные годы - +16оС.

Растительные сообщества представлены макрофитами и перифитоном (водорослевое обрастание валунов). Макрофиты характеризуются слабым развитием, за исключением водных мхов, в основном рода Fontinalis, в перифитоне -118 видов, из них наиболее широко представлены диатомовые водоросли - 59 видов.

Зоолланктон представлен 46 видами ракообразных и коловраток, при преобладании последних. В зообентосе насчитывается 21 группа беспозвоночных, включая личинки ручейников, поденок, веснянок, хирономид, а также нематоды, олигохеты и моллюски. Всего 96 видов беспозвоночных. Они составляют кормовую базу молоди семги и других рыб. Среди них главную роль в питании играют личинки, куколки и взрослые насекомые следующих групп: ручейников - 30 видов, поденок – 13 видов, веснянок 4 вида, хирономид (комаров-звонцов) - 14 видов, мошек – 5 видов.

Организмы бентофауны составляют основу дрифта. Обилие дрифта в реках зависит от скорости потока, температуры воды, освещенности, стадии развития насекомых, плотности расселения организмов на субстратах, антропогенного загрязнения и т. д. Степень развития этих факторов определяет характер дрифта, то есть его количественный и качественный состав.

3. Антропогенное загрязнение реки Колы.

По территории водосбора проходит автомобильная трасса Мурманск -Санкт-Петербург. железная дорога, сельскохозяйственные предприятия, военные части, щебеночный завод в Магнетитах, а также поселки. На истоке реки находится город Оленегорск с горнодобывающей индустрией. Все они – источники загрязнения реки Колы. Ежегодно в реку сбрасывается более 15 млн. сточных вод. Особо опасная ситуация складывается в предпаводковый и паводковый периоды в нижнем течении реки: повышается концентрация аммиака свыше 2 мг/л, что соответствует 52 ПДК (норма для Колы – 0,3 мг/л). При гидробиологических исследованиях дрифта лососевых рек выявлено, что постоянное поступление загрязняющих стоков приводит к сокращению видового разнообразия в водоеме.

4. СУТОЧНАЯ ДИНАМИКА ДРИФТА И СУТОЧНЫЙ РИТМ ПИТАНИЯ МОЛОДИ ЛОСОСЯ

В лососевых реках динамика дрифта тесно связана с динамикой питания молоди лососей и последняя меняется в зависимости от обилия пищи. Так, суточный ритм питания молоди кижуча и форели в значительной мере определяется динамикой дрифта Подробное изучение этого явления в реках Карелии также подтверждает наличие положительной связи между ними.

Сам факт суточной миграции беспозвоночных организмов представляет собой реакцию организма на воздействие такого фактора среды как фотопериод. Довольно четко выражена корреляция начала вечернего дрифта с длиной светового дня. В качестве сигнального фактора выступает изменяющаяся освещенность. Установлено достоверно, что увеличение численности мигрирующих организмов бентоса связано именно с освещенностью, так как в отношении других факторов (температурой, уровнем воды) суточной ритмики не наблюдается.

Резкое увеличение численности дрифта в ночные часы связано с повышением активности донных беспозвоночных, а в лунные ночи максимум дрифта снижается.

В лососевых реках Дальнего Востока большая часть беспозвоночных (60-80%) скатывается в ночные часы и численность в десятки и сотни раз превышает минимальное количество мигрирующих организмов. Возрастание интенсивности дрифта происходит в период с 24 до 3 часов.

В реках Архангельской области от 55 до 60 процентов донных организмов мигрирует в период с 22 до 2 часов

Суточная динамика дрифта в лососевых реках Карелии, где тоже нет полярного дня, соответствует таковой рек низких широт. При снижении освещенности ночью численность дрифта возрастает в 5 раз в основном за счет личинок ручейников и мошек, нимф поденок и личинок и куколок хирономид.

В районах Крайнего Севера суточная динамика дрифта не имеет таких резких колебаний численности мигрантов при смене дневного периода суток на ночной, как в водоемах низких широт. В реках Кольского полуострова максимум численности дрифта приходится на ночные часы с 22 до 4 и количество мигрантов всего в 2-4 раза превышает дневной дрифт.

Основную массу мигрирующих организмов составляют нимфы поденок, личинки мошек, личинки и куколки хирономид, личинки ручейников и взрослые амфибиотические насекомые. По составу суточного дрифта можно судить о том, у каких групп организмов и в какое время происходит расселение молоди, подготовка к вылету и вылет взрослых амфибиотических насекомых и о других физиологических процессах.

Среднесуточный снос беспозвоночных в реках Кольского полуострова составляет от 200 - 5000 (р. Лувеньга) до 400-135400 экз. /час/м2 (р. Кола).

В связи с тем, что максимальное количество мигрантов приходится на ночные часы, активность молоди лососей также повышается в это время. Так. личинки и молодь форели интенсивно питались в ночные часы и в пище преобладали личинки поденок и взрослые насекомые.

В реках Кольского Севера максимум интенсивности питания сеголеток семги в период полярного дня приходится на период от 2 до 4 часов, пестряток – с 24 до 4, смолтов - с 24 до 6 часов.

5. СЕЗОННЫЕ И ГОДОВЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ДРИФТЕ

Сезонные изменения в дрифте связаны с циклами развития донных беспозвоночных: с их ростом и переходом из одной стадии развития в другую и связанным с этим массовым расселением, а также с вылетом взрослых амфибиотических насекомых Пики численности дрифта могут не совпадать в разные годы, что объясняется температурным фактором и уровенным режимом. В сезонной динамике численности дрифта лососевых рек наблюдается в основном три пика – весенний, летний и один осенний, иногда, в связи с аномальными явлениями , присоединяется еще один Состав дрифта изменяется в зависимости от миграции главенствующих в бентосе видов организмов и от вылета доминирующих видов: веснянок ( весенний период), поденок, мошек и ручейников доминирующих видов и их мигрирующих личинок ( летний период), В осенний период основу дрифта составляют личинки, куколки и взрослые хирономиды.

Из обследованных рек Кольского полуострова наибольшее развитие дрифта , по имеющимся данным, наблюдалось в дрифте реки Кола, но этот факт можно объяснить антропогенным загрязнением реки. В сутки сносится около 1 кг/м2 сечения реки при количестве 0,6 млн. экз. /м2 Состав дрифта в разные годы остается постоянным при постоянстве внешних параметров. В дрифте лососевых рек встречаются представители 12 групп бентосных организмов доминируют в основном 5-6 групп. В разные годы численность дрифта в лососевых реках обычно колеблется в одних и тех же пределах и состав также не меняется, если не наблюдается аномальных явлений или антропогенного влияния.

По характеристике дрифта можно определить экологическое состояние реки, поэтому полученные нами данные дают возможность провести такое определение

6. РЕЗУЛЬТАТЫ

Сезонный дрифт реки Колы изучался в вегетационные периоды 2006 – 2008, 2010 годов.

Наибольшее количественное развитие дрифта в исследованиях за 2006 год отмечено в конце августа – 3250 экз. /час/м2. Этот пик численности дрифта происходит за счет увеличения количества личинок хирономид и совпадает с повышением уровня воды в реке и с максимальным прогревом воды. Пик численности дрифта в 2007 году (вторая половина сентября) вызван, кроме того, появлением большого количества куколок и взрослых хирономид.

Минимальное количество дрифта отмечено во второй половине октября 2006 года – 700 экз. /час. / м2. Падение численности дрифта совпадает с понижением температуры воды и снижением активности организмов.

Исследования суточного дрифта проводились так же в июле-августе 2008 года. В период полярного дня , когда солнце светит круглосуточно, суточный дрифт в реке Коле не имеет резких подъемов и спадов, однако небольшой пик численности, превышающий минимум в 2,5 раза, отмечен в 4 часа утра. Преобладали в дрифте личинки хирономид, С наступлением темных ночей выражен довольно заметный пик численности в 24 часа и минимум - в 12 час. В конце августа , в связи со снижением уровня воды , скорости течения и температуры воды с 15 до 10о, снизилась и активность беспозвоночных. В результате общая численность мигрирующих беспозвоночных уменьшилась, но небольшое нарастание числа мигрантов наблюдалось к 4 часам. В дрифте преобладали личинки мошек и гидрахнеллы.

В ручье максимум численности дрифта до снижения температуры воды также отмечен в 24 часа и преобладали личинки хирономид и нимфы поденок.

В конце августа пик численности беспозвоночных в дрифте реки приходился на 24 часа и превышал минимум в 8 раз. Преобладали в дрифте личинки хирономид. Пик численности мигрантов в ручье тоже приходится на 24 часа и преобладали в дрифте личинки и куколки хирономид и нимфы поденок.

В реке, как и в ручье, в дрифте присутствуют одни и те же организмы. Это объясняется тем, что фауна дрифта все время пополняется мигрантами из ручья, впадающего в реку Колу недалеко от места проведения исследований.

При сравнении данных по суточному дрифту реки Колы, имеющимися в литературе, следует, что в полярный день (начало июля) пик численности мигрантов приходился на 24 часа и превышал минимум в 3 раза. Преобладали в мигрантах личинки мошек и хирономид. Тот же результат получен во второй половине июля. Мигрировали в это время в основном личинки хирономид и мошек и нимфы поденок. В нашем случае подобная картина наблюдалась для дрифта ручья. Пик численности также приходился на 24 часа и мигрировали те же группы организмов.

Таким образом, ночной дрифт в период полярного дня выражен слабо. А с наступлением темных ночей в конце августа превышал дневной в 8 раз.

Численность осеннего дрифта 2010 года составила в среднем 2220 экз. /час/м2. Резкого осеннего пика численности мигрантов (личинок, куколок и взрослых хирономид ) не наблюдалось в связи с похолоданием во второй половине августа и, соответственно, с охлаждением воды в реке. Поэтому вылет взрослых хирономид растянулся во времени. Дрифт реки Колы в нижнем течении представлен 12 группами донных организмов. Из амфибиотических насекомых чаще всего встречались личинки поденок рода Baetis sp и Heptagenia sulfurea, личинки веснянок рода Chloroperla, Nemura, личинки и куколки хирономид р. Pelopia и др. Иногда попадались личинки ручейников Arctopsyche ladogensis, гидрахнеллы, моллюски, планарии и др. Личинки мошек, которые обычно составляют значительную часть дрифта в реках, не подверженных загрязнению (до 50% по численности). Не входят в группу доминантов. Немногочисленны личинки жуков и других Insecta

В фауне дрифта 2006-2008, 2010 годов не отмечено некоторых групп насекомых, присущих дрифту в верхнем и среднем течении реки. В целом максимальная численность дрифта 2006- 2008, 2010 годов не выходит за пределы характерной.

Основу дрифта полевого сезона 2006 г. составляли личинки хирономид, а в период появления куколок хирономид последние тоже составляли значительную долю в дрифте – второе место. На третьем месте по численности стоят нимфы поденок. Незначительное присутствие нимф веснянок объясняется, во-первых, тем, что вылет их уже прошел, а также меньшей их активностью ввиду малочисленности.

Состав дрифта изменялся следующим образом: вначале исчезли крупные личинки поденок, вследствие вылета взрослых насекомых, вместо них появились личинки младших возрастов, в основном рода Baetis sp. , которые мигрируют вследствие расселения. Единично появляются мигрирующие личинки веснянок младших возрастов. Исчезают куколки хирономид вследствие вылета взрослых комаров-звонцов. Взрослые хирономиды – воздушная фракция - в октябре уже отсутствуют..

Состав дрифта 2007 г. представлен в основном личинками, куколками и взрослыми хирономидами. Изменения касались только стадий развития хирономид: вначале встречались только одни личинки, затем появляются и куколки хирономид, а в период вылета комаров-звонцов – масса куколок и взрослых хирономид..

Качественная характеристика дрифта 2008 года показала, что в конце июля преобладали личинки хирономид и личинки мошек, меньшую долю мигрантов составляли нимфы поденок тех же видов , что и в 2006-2007 годах. В середине августа основными мигрантами были личинки хирономид. Меньшую долю составили личинки мошек.

Состав осеннего дрифта в 2010 году представлен в основном личинками хирономид разных возрастов, их куколками и взрослыми насекомыми и нимфами поденок рода Baetis. Единично присутствовали личинки мошек и гидрахнеллы.

Таким образом, в своих исследования мы наблюдали летний и осенний пики численности. Весеннего у нас не было, так как наши исследования не захватили весенний период. Преобладали в летнем пике – личинки хирономид - 61%, нимфы Baetis – 26%. Основу осеннего пика численности (октябрь 2006 г ) составили личинки хирономид – 87,6 %. , а в начале сентября 2010 г. – личинки , куколки и взрослые хирономиды и нимфы поденок Baetis.

Численность дрифта в разные годы (при условии проведения наблюдений на одном и том же участке) значительно не отличается, если не наблюдается аномальных явлений - непредвиденно высокого подъема уровня воды в результате наводнения и в результате неожиданного загрязнения воды вредными веществами - «катастрофический дрифт».

В наших исследованиях численность дрифта в разные годы в вегетационный период отличалась незначительно: в 2006 году максимум ее составил около 3300 экз/час/м2, минимум – 700. , в 2007 году. соответственно около 3000 и около 900, в 2008 году - около 2400 и 700 , в 2010 году –максимум - 2200, минимум - 700 экз. /час/м2. Таким образом, наблюдается постоянство количественных параметров дрифта с 2006 года по настоящее время (с учетом постоянства участка реки, на котором проводятся исследования). Из литературы известно, что обилие дрифта в реке Коле может достигать до 41000 (апрель) и 63000 (июнь) экз. / час/м2. Но такие данные получены на других участках реки и при других гидрологических параметрах.

Как было указано выше, в составе дрифта лососевых рек доминируют в основном 5 – 6 групп организмов. Проведенные нами исследования показали, что состав доминирующих в дрифте реки Колы групп представлен хирономидами , поденками и веснянками тех видов , которые могут выдерживать существующую в настоящее время антропогенную нагрузку. Меньшее значение в дрифте стала иметь группа мошек.

ВЫВОДЫ:

1. Пик численности дрифта в полярный день выражен слабо и приходится на ранние утренние часы. Максимальное значение численности дрифта превышает минимальное в 2 – 2,5 раза. Преобладают в дрифте личинки и куколки хирономид. Меньшее значение имели личинки мошек и нимфы поденок. Состав дрифта менялся в связи с изменением активности организмов.

2. С наступлением темных ночей максимальная численность ночного дрифта превышает минимальную днем в 8 раз. Доминируют в дрифте личинки хирономид.

3 Принципиальной разницы в характере дрифта реки Колы и ручья не наблюдалось, но в количественном отношении в ручье мигрантов было значительно больше как в светлое время суток, так и , особенно, в темное время, что свидетельствует об угнетенном положении беспозвоночных на данном участке реки.

4. В наших исследованиях наблюдались два сезонных пика численности – летний и осенний Основу организмов летнего пика численности составили личинки хирономид, меньшее значение имели нимфы поденок. Большую часть осенних мигрантов реки Кола в полевые сезоны 2006 – 2008, 2010 годов составляли личинки. куколки и взрослые хирономиды. Субдоминантами были личинки поденок (в те же виды родов Baetis и Heptagenia).

5. Появлением большого количества крупных личинок хирономид р. Pelopia, и массой личинок, куколок и взрослых хирономид этого и других родов свидетельствует об антропогенном загрязнении вод нижнего течения реки (признаки его – снижение биологического разнообразия и увеличение численности и биомассы личинок хирономид).

6. Количественное развитие дрифта реки Колы в наблюдаемые периоды 2006 – 2008, 2010 годов составляло максимум 2200-3300 экз. /час/ м2, минимум -700 – 900 экз. /час/м2. Как показали наши исследования, доминантами среди мигрантов реки Колы являются хирономиды, субдоминантами – нимфы поденок р. Baetis. Меньшее значение имеют личинки мошек. Остальные группы организмов не играют существенного значения в дрифте реки.

7. За последние годы состав дрифта реки Колы в нижнем течении претерпел следующие изменения в связи с антропогенным загрязнением: вместо 5-6 доминирующих групп в летнем и осеннем дрифте присутствовало 2 группы, число видов организмов сократилось: поденок с 13 до 2, веснянок – с 4 до 2, ручейников с 30 до 3 видов.