Визначення структурно-функціональних показників макрозообентосу, здатних відображати вплив глобальних змін клімату на прісноводні екосистеми

УДК 591.524.11:574.58+57.045

Ю. М. Воліков, Т. С. Рибка
Інститут гідробіології НАН України, Київ, Україна

J. N. Volikov, T. S. Rybka
Institute of Hydrobiology of NASU, Kyiv, Ukraine

На сьогодні оцінки впливу глобального потепління клімату на стан навколишнього середовища змінюються від помірковано песимістичних до вкрай песимістичних. Одночасно існують альтернативні гіпотези щодо причин і характеру подальшого розвитку кліматичних змін. Деякі вчені вважають, що глобальне потепління – міф, і планета навпаки охолоджується, підтверджуючи свою точку зору достатньо аргументованими доказами. Частина вчених не заперечує факт потепління та припускає його антропогенний характер, але не погоджується з тим, що найзагрозливішими зі впливів на клімат є промислові викиди парникових газів.

Зрозуміло, що при будь-якому варіанті розгортання кліматичних сценаріїв, необхідно з’ясувати характер змін які «відчуватимуть» прісноводні екосистеми. Для цього треба виділити із загальних реакцій екосистем реакції на зміни кліматичних умов. Доцільніше це робити, досліджуючи водойми та річки, які не зазнали безпосереднього антропогенного впливу, і знаходяться подалі від джерел забруднення. У такому випадку існуватиме найбільша вірогідність того, що зміни будуть викликані природними причинами (у т.ч. кліматичними).

Безумовно, в екосистемі важливі всі компоненти біоти. Проте донна макрофауна має низку особливостей, аналізуючи які можна визначити стан екосистеми водного об’єкту в цілому. Проживаючи на різних стадіях свого розвитку в різних фізичних середовищах: у донних, водних і наземних біоценозах – бентосні організми забезпечують переміщення речовин і енергії, виконуючи, таким чином, «транспортний» зв’язок між екосистемами. Кількісні характеристики енергетичних потоків надають уявлення про стан екосистеми в цілому (Ляшенко та ін., 2005). Екологічне значення температури в першу чергу виявляється через дію на розподіл гідробіонтів у водоймах і на швидкість протікання різних життєвих процесів, кількісно пов’язаних із температурою. Підвищення температури води може мати як позитивні так і негативні наслідки для угруповань гідробіонтів. Можливі варіанти розвитку подій у випадку кліматичного потепління можна уявити, розглянувши відповідні ситуації у водоймах-охолоджувачах ТЕС і АЕС. Тут вплив температури на водні екосистеми залежить від чутливості та стійкості до неї різних угруповань гідробіонтів.

Помірне підвищення температури води (+24…+26 °С) сприяє зростанню різноманіття планктонних і бентосних організмів, інтенсифікації фотосинтезу водяних рослин (фітопланктону, макрофітів), завдяки чому зростає вміст розчиненого кисню у трофогенному шарі води, збільшується чисельність бактеріального населення у придонних шарах, а це сприяє деструкції органічних речовин і поліпшенню самоочищувальної здатності водних екосистем. Підвищення температури води до +28…+32 °С для більшості видів водних організмів є пороговим. У таких умовах можуть пригнічуватись метаболічні процеси в організмах окремих систематичних груп, зростає їх відмирання. У той же час, чисельність сапрофітних та інших бактерій утримується на досить високому рівні, що забезпечує інтенсивну деструкцію органічних речовин. Унаслідок цього падає вміст розчиненого кисню не тільки у придонних, а й у поверхневих шарах води. В умовах надмірного підвищення температури води (+35…+40 °С) зникають цілі групи гідробіонтів. За такої температури відмирають організми бентосу та перифітону, що також спричиняє додаткове органічне забруднення водних об’єктів.

Для кожного виду гідробіонтів існує свій інтервал адаптивних можливостей до змін температури водного середовища. Висока температура водного середовища часто є причиною зниження опірності організму гідробіонтів до паразитарних та інфекційних захворювань. Різко підвищується чутливість риб і безхребетних до токсичних забруднень (Кірєєва, 2010).

В екосистемах, що підпадають впливу теплового забруднення, виявляється значно менша кількість видів гідробіонтів порівняно з природними екосистемами, для яких характерні сезонні зміни температурного режиму. Природні сезонні коливання температури дають змогу більшому числу видів домінувати в окремі сезони року, а відповідно і конкурувати за простір і кормові ресурси на певній ділянці водної акваторії. Коли ж «зрізаються» сезонні температурні коливання води, до таких умов пристосовується тільки обмежена кількість теплолюбних видів гідробіонтів, що визначає спрощення біотичного різноманіття «перегрітих» водних екосистем.

Зміни клімату призводять до розширення ареалів і розповсюдження добре адаптованих видів (із широкою амплітудою) з одного боку, і скорочення та зникнення слабко пристосо¬ваних (із вузькою екологічною амплітудою) видів з іншого.

Існування тієї чи іншої системи у конкретних умовах середовища визначається адекватністю її структури даним умовам (Шеляг-Сосонко та ін., 1991).

Різні впливи (у тому числі температурний) викликають адекватні перебудови у структурі угруповань. Вони відбуваються за певний час шляхом послідовних перебудов. Угруповання донних гідробіонтів відносяться до складних динамічних систем, і для аналізу динаміки таких систем необхідно застосовувати відповідні методи та мати дані, взяті з певною дискретністю часу. Інтервал між відбиранням проб повинен бути меншим, ніж час перебудови екосистеми у відповідь на вплив. Макрозообентос, представлений різноманіт-ними систематичними, розмірними, екоморфологічними групами тварин. Це досить «інертна» біологічна підсистема, а отже її структура упродовж значного часу може представляти інформацію про вплив природних чи антропогенних чинників. Із метою виявлення якісних та кількісних змін у структурі донних угруповань, на наш погляд, доцільне комплексне використання коефіцієнтів подібності (в їх якісному та кількісному варіантах).

Таким чином, структурні характеристики макрозообентосу та перифітону можуть виступати показниками характеру дії кліматичних чинників. Отже, при з’ясуванні тенденцій змін структури донних угруповань можна вийти на рівень побудови прогностичних моделей їх функціонування. На сьогодні вважається загальноприйнятим положення, що функціонуван¬ня біологічних систем у мінливому середовищі можливе лише за умов знаходження їх у коливальному режимі. При цьому багатьма дослідниками показано, що біосистеми різного рівня інтеграції (від організму до біосфери) є коливальними системами (Емельянов, 1999).

Таким чином, для діагностики негативних чинників і ефектів необхідна оцінка коливальних процесів у біологічних і екологічних системах. За характером амплітуди та частоти змін значень відповідних параметрів можна отримати інформацію про розвиток екосистемних процесів, у той час як середні значення відповідних параметрів лишатимуться в межах норми. У цьому випадку, на наш погляд, доцільне використання коефіцієнту варіації, який надасть можливість кількісно оцінити ступінь коливання значимих структурних показників угруповань.

Серед багатьох підходів до визначення стану водних об’єктів запропоновано визначати структуру таксономічних відносин – показник таксономічного різноманіття (Htax) та показник складності угруповань (С).

Показники таксономічного різноманіття та складності угруповань оцінюють структуру ценотично пов’язаних функціональних груп організмів. Це має важливе значення, тому, що змі¬на величини цих показників у часі може давати цінну інформацію про динаміку структури угру¬повання, характер впливу абіотичних факторів на стан біоти екосистеми, визначити можливі напрямки та швидкість сукцесійних процесів у випадку кліматичних змін (Емельянов, 1999).

Кількісні та якісні показники донних угруповань макрофауни залежать від фізико-географічного розташування водних об’єктів. Тому, за умови суттєвих і тривалих змін клімату, сигналом таких змін буде поява видів і угруповань гідробіонтів, характерних для водойм південних регіонів, відбудеться поступове витіснення ними домінантних комплексів.

На наш погляд, на сучасному, відправному етапі досліджень, повинна бути задіяна як найбільша кількість структурно-функціональних показників, у тому числі загальні (чисельність та біомаса, кількість видів, кількість основних таксономічних груп, кількість видів у групах, біомаса основних груп, масові види, зустрічність та ін.). Аналіз отриманих даних, визначення динаміки та швидкості процесів забезпечать можливість використання найчутливіших індикаторних показників макрозообентосу, здатних відображати вплив глобальних змін клімату на прісноводні екосистеми.


Zoocenosis — 2013
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІІ Міжнародної наукової конфе ренції. – Дніпропетровськ: Адверта, 2013. – С. 38-40.

Розповісти колегам:

Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники