Значение моллюска Dreissena в процессах самоочищения Запорожского (Днепровского) водохранилища
УДК 594.1:591.1
В. А. Яковенко, Е. Ю. Зайченко, А. С. Белоконь, Н. Л. Губанова
Днепропетровский национальный университет им. Олеся Гончара, Днепропетровск, Украина
V. Yakovenko, H. Zajchenko, A. Belokon’, N. Gubanova
Oles’ Honchar Dnipropetrovsk National University, Dnipropetrovsk, Ukraine
Запорожское (Днепровское) водохранилище находится в центре крупнейшего в Украине Приднепровского промышленного региона, на территории Днепропетровской и Запорожской областей Украины. В настоящее время оно испытывает мощный антропогенный радиационно-химический пресс, обусловленный поступлением в водоем агроиндустриальных и хозяйственно-бытовых загрязнений, техногенно-усиленных радионуклидов от деятельности предприятий первичного ядерного цикла и искусственных чернобыльских радионуклидов 137Cs и 90Sr из расположенных выше по каскаду водохранилищ р. Днепр. При этом происходит миграция альтерогенов по компонентам водной экосистемы, аккумуляция их в донных отложениях и гидробионтах, что влечет за собой опасность вторичного загрязнения, а также передачи токсикантов по трофическим (пищевым) цепям с попаданием в организм человека.
Водные моллюски активно участвуют в биогенной миграции элементов (в том числе металлов, радионуклидов и др.) в водных экосистемах. Это участие осуществляется посредством таких биогеохимических блоков: 1) мягкие ткани моллюсков; 2) раковины; 3) фекалии; 4) псевдофекалии; 5) выделяемые слизистые вещества; 6) растворенные продукты метаболизма, выделяемые в воду. Благодаря своей фильтрационной активности двустворчатые моллюски отличаются большей способностью среди водной биоты к накоплению различных загрязнений, участвуют в процессах самоочищения, улучшают качество воды и способствуют компенсации антропогенного воздействия. Они также являются доминирующим по биомассе компонентом бентоса, основой питания рыб-бентофагов, водоплавающих птиц.
Образование Днепровского водохранилища на р. Днепр привело к большим изменениям флоры и фауны. Антропогенная трансформация водотока, смена реофильного режима на лиманоподобный оказалась позитивным фактором для распространения и развития в водоеме представителей понто-каспийского комплекса. Особенно сильного количественного развития достигли два вида моллюсков: Dreissena polymorpha и D. bugensis.
Дрейссена в водохранилище развивается в массовом количестве с самого начала его существования и на сегодняшний день достигла колоссальной численности. D. polymorpha является самым распространенным видом-обрастателем среди представителей макрофауны Днепровского водохранилища. В настоящее время дрейссены расселились по всей акватории водохранилища, а также в его притоках. Однако распространение ее по водоему неоднородно: в верхней (более приближенной к речным условиям) части водоема со значительным течением, подвижными песчаными грунтами дрейссена играет определяющую роль в формировании донных биоценозов, в нижней части (озероподобной, с развитыми иловыми отложениями) моллюск образует мощные обрастания буев. Развитию дрейссены могут способствовать различные факторы: снижение скорости течения воды, увеличение количества биогенных веществ, интенсивная седиментация взвешенных частиц и др.
В рыбохозяйственной и санитарной гидробиологии значение дрейссены оценивается весьма положительно, так как благодаря доминирующему положению она является колоссальной кормовой базой для рыб (плотва, лещ, сазан, густера). Продукция дрейссены максимальна в летний период, особенно в Самарском заливе возле с. Одинковка. Сравнительно большие показатели развития этого моллюска на участках «выше Кайдакского водозабора» и «о. Монастырский» объясняются тем, что первый из них расположен выше стоков главных предприятий, загрязняющих Запорожское водохранилище, а второй – ниже стоков, за счет чего загрязнения поступают туда уже в разведенном водными массами виде. Таким образом, на распространение и развитие дрейссен оказывает влияние загрязнение водоема: их показатели значительно снижались в зоне влияния промышленных сточных вод. Если их биомасса на буях вдоль фарватера водохранилища была 0,15–3,30 г/дм2, то напротив стока металлургического завода (завод им. Петровского) и городского ливнестока – 0, что, видимо, обусловлено высокой концентрацией токсичных веществ в стоках. Такое негативное воздействие на моллюсков оказывают ПАВ, тяжелые металлы, углеводороды нефти и другие токсиканты. Высокая чувствительность к ним обусловлена тем, что моллюски являются важнейшими факторами биофильтрации, мощными концентраторами, принимая активное участие в естественном самоочищении водоема от различных загрязнителей (прежде всего от тяжелых металлов и радионуклидов, что особенно актуально для Днепровского водохранилища).
Для оценки фильтрационной способности дрейссен выполнен расчет общего объема воды, который фильтруют эти моллюски в водохранилище. Пользуясь предварительно полученными данными по биомассе и продукции дрейссен с учетом площади, которую занимает биоценоз дрейссены профундали верхней части водохранилища, установлено, что 1 г моллюсков в летний период фильтрует 12 л воды за сутки, в осенний – 6 л, весной – 4 л, зимой – 2 л. Если графически проанализировать сезонные изменения фильтрации дрейссены Запорожского водохранилища, можно выявить, что главная часть фильтрации приходится на летний период (89,5 %), 5 % – на весенний период и остальные 5,5 % – на зимний и осенний периоды. При этом разность между объемами воды, профильтрованной дрейссеной на одинаковой площади незагрязненной и загрязненной акватории, составила в течение лета 158,6 млн. л, в течение года – 173,9 млн. л. Общий объем воды, который популяция моллюска рода Dreіssena фильтрует в течение лета в Запорожском водохранилище, составляет 17,74 млрд. л. В течение года дрейссена фильтрует 19,82 млрд. л воды, что соответствует 6 объемам водохранилища. Это свидетельствует о значительной роли моллюска в самоочищении Запорожского водохранилища.
Благодаря такой высокой фильтрационной способности дрейссены являются наиболее мощными концентраторами радионуклидов в водных экосистемах. Средний уровень стронция для них составляет величину, в 92,5 раза большую, чем для рыб, в 5,8 раза большую, чем для водной растительности. При этом скорость фильтрации зависит от возраста. В раковинах молодых особей наблюдается большее количество стронция (303,5 Бк/кг), чем у взрослой группы (258,4 Бк/кг). Это связано с усиленными обменными процессами растущих моллюсков, использующих стронций (химический аналог кальция) для строительства рако¬вин. Даже среди моллюсков дрейссены выделяются своими аккумулятивными способностя¬ми. По уровню накопления радионуклидов моллюсками можно выстроить убывающий ряд: род Dreissena > семейство Viviparidae > pод Unio.
Моллюски рода Dreissena обладают выраженной способностью накапливать такие особо опасные токсиканты, как тяжелые металлы (свинец, кадмий, цинк, кобальт, хром, никель, железо), магний и кальций, в больших количествах, чем другие гидробионты. Однако уровни удельного накопления различных металлов пластинчатожаберными дрейссенами и другими моллюсками в целом сопоставимы. Лишь для стронция имеется превышение в несколько раз, благодаря наличию у данных моллюсков слабо растворимых раковин из карбоната кальция. Это способствует депонированию радиоактивного изотопа (90Sr) металла – аналога кальция в донных отложениях. Депонирование 137Cs (химического аналога калия) опосредуется выделением пеллетов с их последующей сендиментацией.
Можно заключить, что появление и интенсивное развитие данных моллюсков в Запорожском водохранилище вызвало существенные позитивные изменения в водной экосистеме, связанные с участием дрейссен в процессах самоочищения и формирования кормовой базы водоема. Способность двустворчатых моллюсков накапливать до высоких уровней радионуклиды и тяжелые металлы, их распространенность, доступность сбора и малая миграционная активность делают возможным использование дрейссен в качестве биоиндикаторных организмов-концентраторов в мониторинге радиационно-химического загрязнения. Однако в технической гидробиологии и водоснабжении дрейссена оценивается отрицательно, так как она составляет около 85–90 % биомассы биологического обрастания гидросооружений и систем питьевого и технического водоснабжения предприятий Приднепровья, что диктует необходимость борьбы с ее чрезмерным развитием.
Zoocenosis — 2013
Біорізноманіття та роль тварин в екосистемах: Матеріали VІІ Міжнародної наукової конфе ренції. – Дніпропетровськ: Адверта, 2013. – С. 73-75.