贝加尔湖生态系统面临富营养化的威胁

文摘

最近有报道称大量积累的藻类贝加尔湖的海滩上,地球上最古老的和身体最深的淡水,主要人口中心和附近地区的大浓度的游客和旅游基础设施。评估观测表明富营养化贝加尔湖的持续的过程,一个野外调查在2012年7月在贝加尔湖的两个最大的海湾,Barguzinsky Chivyrkuisky,是有组织的。浮游植物的研究使用的沉积方法和定量记录累积的大型植物冲浪区。Chivyrkuisky湾,我们发现无色鞭毛虫和隐滴虫的大规模增长的聚合伊乐藻属植物黄花沿着沙滩海岸线(26公斤/米²)。Barguzinsky湾蓝藻大量注册淡水藻类的一种物种,隐滴虫,极高的生物量水绵物种(70公斤/米³)。结果显示当地的存在但重要的富营养化调查海湾。防止进一步扩展这个过程的独特的生态系统的贝加尔湖,沿海地区的详细研究和监测,富营养化的来源的识别和发展措施,减少养分输入的迫切需要。

1。介绍

贝加尔湖,西伯利亚东南部,是地球上最古老的,最深的淡水的身体,包含ca。世界上20%的液态淡水(相当于所有北美五大湖的总和)。它特定的非生物特征如闻名整个水柱高氧含量和稳定的低水温长湖的季节性冰盖表面。特有现象的高速率和这个古老湖的特殊生物多样性导致了联合国教科文组织1996年决定指定贝加尔湖世界遗产。

贝加尔湖是世界上三个领域的经历最快速的气候变化。尽管巨大的大型水体的温度缓冲能力,已经估计,全球和区域气候变暖引起了1.21°C增加地表水平均温度在过去60年(1),全球平均水平的两倍速度,无冰季节延长了16.1天在1868年和1995年之间(2]。

除了温度变化,工业污染和人为富营养化是贝加尔湖的特别关注。贝加尔湖地区,包含一个工业走廊化工厂和老年产业,位于湖的气流量,和工业污染物的盆地盛行风的湖,湖的影响整个生态系统(3,4]。

此外,在过去的二十年里,旅游业发展迅速在贝加尔湖的海岸。来访的贝加尔湖的人数增加了好几倍。越来越多的快乐工艺使用的是湖。许多酒店和旅游中心建在湖的银行。许多海滩是广泛使用的个体游客。国内废物废水和污水从这些领土落入贝加尔湖。

研究河流Maksimikha Barguzin,在2012年进行的调查显示,这些河流丰富Barguzin湾的水营养。井口区域Maksimikha河很高浓度的硝酸(0.26毫克L⁻¹L)和磷酸盐(0.22毫克⁻¹)发现,显著增加的价值总矿化L - 135毫克⁻¹(k . s . Mikhalev和通用汽车实在、个人通信)。同年在贝加尔湖在约旦河西岸南部(合作Koty村)矿化达到98.5 mg / L;那就是,它几乎50年前这里注册对应的值。一些文献数据也表明营养物质的供应从河里Barguzin湾,在浅区影响浮游植物的组成(5]。

众所周知,水介质添加有机物质是富营养化的主要原因。在湖泊水华发生时变得丰富的营养(主要是磷和氮)(6]。

监控的重点观察历来贝加尔湖的深海远洋区1,7]。浅的沿海地区已收到很少注意。然而,浅区受到的负面影响的地方经济和娱乐活动。

近年来,公共环境组织和当地活动人士经常报道关于积累海藻贝加尔湖附近的海滩上的主要人口中心(Slyudyanka Severobaykalsk,等等)。8]。异常高的信息属的丝状藻类的生长水绵在贝加尔湖南部沿海浅水域开始出现在科学文献[9,10]。当地居民也报道大型藻类的累积最大的贝加尔湖湾海岸Barguzinsky湾,近年来在秋天风暴。在2012年,我们估计,这些藻类的积累主要包括绿色丝状藻类(图1)[11]。

此背景下,我们进行调查研究藻类植物的状态及其丰富的沿海地区作为富营养化的措施两大海湾的贝加尔湖。

2。材料和方法

2.1。采样地点

Barguzinsky湾的深度和形态测量学和Chivyrkuisky湾是不同的。海湾都位于接近但分开,从贝加尔湖的开阔水域Svyatoy Nos半岛和Svyatonossky地峡。Barguzinsky湾最大的海湾,位于南部的这些地理特征。它有一个形状接近圆形,面积约700平方公里。它的长度接近30公里,其最大长度超过宽度约5公里。入口Barguzinsky湾是宽(约20公里)和深度(超过1000),允许贝加尔湖水域的自由交换的水湾。深处然后逐渐减少的方向湾的中心区域。最大的支流,Barguzin河,流入海湾海岸的中间部分,造成大量的有机物。Barguzin是贝加尔湖的最大的支流之一;它的长度是480公里,流域面积21100平方公里,和年平均放电口是130铜·m / s。 In the upper reaches, it is a mountain stream with clean water, but the lower part flows through agricultural areas and quite large settlements (Barguzin, Ust-Barguzin).

温暖的Maksimikha湾,沙滩,位于Barguzinsky湾的南部。同名的Maksimikha Maksimikha河村也位于这个网站。Maksimikha村,有许多旅游基地和酒店。回顾在夏天旅游公司广告表明,这些设施可以容纳750到1000人。无组织的游客的数量很难解释,但可能更有条理。

Chivyrkuisky湾位于北Svyatonossky地峡和更小的规模和浅比Barguzinsky湾。它有一个细长的形状,面积约270平方公里,6 - 12公里,宽度和长度约27公里。深度超过200米只能观察到湾的入口处;平均深度不超过20 - 25米。湾的南部的最大深度很少超过10米,和水通常是温暖的海湾(超过20°C)从6月开始。这两个海湾的地方最受当地渔业在贝加尔湖和娱乐活动。在Chivyrkuisky湾,当地渔业发达。虽然有一些固定的旅游营地,大量的游客来到汽车和船只。

在Zmeevaya湾,有很多温泉。初步估计显示,游客和渔民约160吨废液添加到在一个夏季贝加尔湖(12]。

2.2。抽样

在夏天进行了现场研究(2012年7月)东海岸沿岸带的贝加尔湖在湖的两个最大的海湾,Barguzinsky湾和Chivyrkuisky湾(图2)。校长采样站点是Chivyrkuisky湾的南部,靠近Monakhovo村(53 39°53′′′N, 109°00 33′′′E);在这个海湾的中间部分,Zmeevaya湾(“蛇湾,”53°46′00′′N, 109°01年61′′′E);Barguzinsky湾南部,附近村庄Maksimikha (53 13°16′′′N, 108°42 59′′′E)。作为比较,我们选择了另一个点在Barguzin湾北部的口Barguzin河Svyatonossky地峡,接近岸边(53 45°31′′′N, 108°57 32′′′E)。

浮游植物样品是通过一个简单的铲起海岸附近的水从表面或研究船层在中等距离海岸线(100米)。与水的收集样本,同时海岸线区域监测识别水生植物的数量和成分被海浪冲上海岸。我们0.7 L的玻璃瓶装满了水和样本固定Utermohl的解决方案。我们使用沉积方法处理样品13]。我们让他们解决之前20天以上。在这之后,我们排的表层水和估计的数量和藻类的物种多样性集中样本(莱卡DMLB显微镜下-15毫升)(德国)。大细胞在显微镜下浮游植物在0.1毫升数为200 x放大。小细胞浮游植物被数在1000年0.02毫升的放大。主要物种的生物量决定使用他们的细胞的体积。藻类的体积计算基于细胞的形状和大小。确定特定细胞的重量为1厘米³= 1 g。故事的藻类得到徕卡显微镜DMLB数码相机直流300(德国)。

3所示。结果与讨论

3.1。Chivyrkuisky湾

在我们研究的季节,通常天气多云,下雨频繁,风。因此,温度不足够高温暖Chivyrkuisky湾海域和温度不超过19°C。我们预计,浮游硅藻在水中可能会从底部厚度等条件。浮游硅藻是典型的春天和初夏浮游植物优势种Chivyrkuisky湾(14]。然而,目前的研究显示,隐藻门集团的统治地位以及浮游植物生物量的数量接近Monakhovo村(图3)。

我们观察到一个非常高的属的物种丰度СryptomonasChivyrkuisky湾:c . marssoniiSkuja最丰富的紧随其后c . reflexa(m . Marsson) Skuja和c . erosa埃伦伯格(图4)。这属的细胞总数超过600000细胞L⁻¹,生物量大于1.2 g / m³。这个级别是20倍,在贝加尔湖的开阔水域,那里的平均水平Cryptomonas细胞计数范围从10000到20000个细胞L⁻¹。这是第一次报告的藻属的大规模发展Cryptomonas在贝加尔湖。

在Chivyrkuisky湾外,我们还观察到小Rhodomonas pusilla(h·巴赫曼)Javornicky,属于隐藻门,估计丰度最高的690000个细胞L⁻¹和生物质为0.07 g / m³。小鞭状的海藻,Chrysochromulina parva侍从(Haptophyta),也达到了一个很高的丰度:超过100000个细胞L⁻¹。除了这些之外,还有大量的小异养无色鞭毛虫和鞭毛虫的叶绿体分裂Chrysophyta,细胞的细胞总数超过了400000 L⁻¹。

因此,隐滴虫和异养鞭毛虫Chivyrkuisky湾藻类浮游生物群落的主导。集约型发展这些藻类表明水含有有机物。蓝藻(蓝绿藻或蓝藻门)主要是由属淡水藻类的一种,其中项圈藻lemmermannii沃里克特辩解是最丰富的200000个细胞(总细胞数L⁻¹和生物质为0.04 g / m³)。

沿海水域的Chivyrkuisky湾,伊乐藻属植物黄花Michx。非常丰富。e .黄花首次出现在贝加尔湖在1970年代末和发展广泛的地区在1980年代末。在我们的研究中,我们发现e .黄花现在占主导地位的南部海湾,形成大规模积累冲浪带水的边缘附近的生物质26公斤/米²在湿重(图5)。

研究者们早些时候15)报道,e .黄花积极发展软地面上的浅水域Chivyrkuisky湾,开始取代原生植物。我们发现黑色污泥积累Chivyrkuisky湾的底部的距离只有5 - 10 m的水边。它应该假定e .黄花导致海湾沿岸带的淤积,近年来发达国家明显。

在某些地区Chivyrkuisky湾为例,在上部地层Zmeevaya湾,我们发现整个浮游藻青菌的菌落胶刺藻属echinulata(史密斯J.E.) p·里克特。殖民地是形状像球球(直径1.5毫米)。

在Zmeevaya湾,我们还发现Dinophyta的代表,Peridiniopsis波兰(Woloszynska) Bourrelly, 1968年首次在贝加尔湖(图6)。这是一个潜在的有毒腰鞭毛虫。

Euglenophytes是代表了囊裸藻属volvocinaEhrenbergt . hispida(Perty) f·斯坦修订。Deflandre,t .这种(Svirenko) Skvortzov,一位身份不明的眼虫与丰富的物种,每个500 - 1000细胞L⁻¹。所有这三个囊裸藻属是有机污染指标和特征beta-mesosaprobionts [16]。

总结我们的观察在Chivyrkuisky湾,我们注意明确信号进行富营养化的趋势。其中最重要的信号是异养无色鞭毛虫的巨大发展以及大规模的发展e .黄花沿着沙淤积海岸线及其贡献的滨海区。注册优势种的数量在海湾相比,增加了1964 - 1973年的数据(14]。夏季浮游生物群落的植物物种丰富的属Cryptomonas,Rhodomonas,Chrysochromulina。

3.2。Barguzinsky湾

Barguzinsky湾,靠近Maksimikha村(Maksimikha湾),我们观察到浮游植物生长的最高水平,总生物量的65 g / m³。在海岸附近,蓝藻显然在丰度和生物量(图为主7);最大量的蓝藻细菌属于属淡水藻类的一种。他们是由项圈藻lemmermannii里希特。在开放水域的海湾,答:lemmermannii提出了多达2100万个细胞L⁻¹生物质能的4 g / m³(图8)。然而,最大的增长答:lemmermannii被记录在一个位置庇护的风在Maksimikha湾水域总细胞数多达6.5亿细胞L⁻¹生物量为65 g / m³。

有趣的是答:lemmermannii是一种常见的物种在湖泊纬度,其庞大的增长通常产生一个开花的物种在富营养的水域。藻类的生长通常发生期间的最大变暖水。物种有固氮能力并能茁壮成长,不管数量和形式的矿质氮在水里。这使得藻类开发在富营养化的初期,当水富含磷但缺乏无机氮(17,18]。

海岸线,连同蓝藻、异养鞭毛虫在大量观察(800万细胞L⁻¹和生物质为0.8 g / m³)。隐滴虫物种Cryptomonas reflexa(m . Marsson) Skuja,c . marssoniiSkuja,c . erosaEhrenberg也高度丰富(100000细胞L⁻¹和生物质为0.22 g / m³)。

所观察到的利益也是一个重要的组成主要浮游物种社区Maksimikha湾不是典型的贝加尔湖。这样的社区模式,最有可能的是,富营养的水生环境的特征与磷的含量高。异养生物,如小鞭毛虫的广泛发展和各种属的物种Cryptomonas清楚地表明,海湾环境丰富的溶解有机化合物。

在Maksimikha海湾的浅水中,我们发现了一个广泛的固着生物的生长。许多云计算集群发生在沙质底或漂浮在水中,通常在表面。这些集群形成丝状绿藻和由属的物种水绵。我们还发现属的物种双星藻属,Oedogonium,Cladophora,转板藻。确定属的物种水绵,有必要检查接合孢子,有性繁殖的产物,由于细胞融合形成19]。然而,根黴尚未形成采样周期期间,和水绵细胞分析样品都是无菌的。只有一双性成熟接合细胞被发现,是在初始阶段的细胞融合(图9)。的水绵社区的丝状物种的特点是高水平的形态多样性。鉴于这些形态特征,我们建议至少四个属的物种水绵在场Maksimikha湾。观察到丝状藻类都是活跃的,在可行的情况下,和翠绿的颜色。这些藻类迅速发展在海湾,当前条件非常有利。的物种水绵在贝加尔湖(前面提到的20.),但他们从未被无数。正如前面提到的,直到最近这些藻类已报告在极端丰富的沿海地区,Listvyanka村附近,例如,(贝加尔湖)南部[9,10]。目前的研究提出了一个巨大的增长的第一份报告水绵大湾的贝加尔湖。集群的生物量水绵达到了极高的水平,70公斤/米³(见图1),总纤维数量从17.5到2.55万个细胞L⁻¹。这些丝状藻类增长的增加是一个明确的迹象的Barguzinsky湾的环境条件的变化。

它也是有趣的,对面的嘴Barguzin河,没有永久的旅游设施,藻类在海滩上缺席的存款。在浮游植物,蓝藻是由数量以及生物质(见图7,3)。

Barguzinsky相比Chivyrkuisky湾湾没有收益的证据伊乐藻属植物黄花当时的研究。我们发现丰富的灌木丛浅河口水生植物的一个扩展部分Maksimikha河。这些灌木丛是主要由形成的木贼属河的l .,Sagittaria•(雅典娜)。据报道当地居民(渔民和村民)这些水生植物密集殖民的浅水河在过去的10年。

在Maksimikha湾,观察丝状藻类的大量增长,伴随着释放这些藻类从沿海地带在秋天风暴。之后,在2014年9月,第一次在贝加尔湖,属殖民地蓝藻的大规模发展Stratonostoc在海湾的海岸被当地居民(图报道10)。

出现大量的殖民地Stratonostoc物种由于衬底的冲浪也观察到Barguzinsky湾的南部海滩上沿着海岸附近的湖Goryachinsk村(2013年9月)。这些Stratonostoc殖民地覆盖多达20%的海岸线Maksimikha湾,一个额外的明确信号的富营养化的趋势。其中最重要的信号是蓝藻属的物种的大规模增长淡水藻类的一种、异养隐滴虫水绵物种。

4所示。结论

在这项研究中收集的数据表明当地的存在但重要的富营养化贝加尔湖的两个最大的浅海湾。我们认为这个领域考察,研究的结果清楚地证实,某些地区独特的超净的水生生态系统这一重要湖富营养化的威胁。防止进一步扩展的富营养化进程,详细研究和监测沿海地区的贝加尔湖是迫切需要的。富营养化的来源的识别和发展的措施,减少养分输入和有机物在湖的水应该被给予特别的考虑。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是由俄罗斯基础研究基金会(拨款13-04-00614和13-04-00614);加林娜。Kobanova和格言a Timofeyev参与这项研究作为项目的一部分在成立的“Goszadanie”教育部和射频(不科学。6.382.2014 / K)。的支持。

引用

1. s e·汉普顿l . r . Izmest 'eva, m . v .摩尔,s . l . Katz b·丹尼斯和e·a·Silow“六十年环境变化的世界上最大的淡水湖泊,贝加尔湖,西伯利亚,”全球变化生物学,14卷,不。8,1947 - 1958年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. j . j . Magnuson d·m·罗伯逊b·j·本森et al .,“历史趋势在湖和河冰覆盖在北半球,”科学,卷289,不。5485年,第1746 - 1743页,2000年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. h . Ishibashi h .岩田聪,e y。金正日et al .,“贝加尔湖海豹(全氟化合物的污染和影响天sibirica)。1。残留水平、组织分布、和时间趋势。”环境科学与技术,42卷,不。7,2295 - 2301年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. 答:a . Mamontov e·a·Mamontova e . n . Tarasova和m . s .克劳克兰,“跟踪PCDD / Fs的来源和多氯联苯贝加尔湖,”环境科学与技术,34卷,不。5,741 - 747年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. t . Katano siv。Nakano h .上野et al .,“丰度和夏季浮游植物的组成社区沿横断面Barguzin河中央盆地的贝加尔湖,”湖沼学,9卷,不。3、243 - 250年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. j·b·舒克拉,a . k . Misra·钱德拉”建模和分析的藻华湖由放电引起的营养,”应用数学和计算,卷196,不。2、782 - 790年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索|MathSciNet
7. s e m . v .摩尔汉普顿,l . r . Izmest 'eva, e·a·Silow e . v . Peshkova b . k .巴甫洛夫,“气候变化和世界的“神圣的海洋“湖贝加尔湖,西伯利亚。”生物科学卷,59号5,405 - 417年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. o . Timoshkin m . Sakirko诉Annenkov et al .,“贝加尔湖:沿海地区的生态环境。关于紧急sityation Severobaikalsk的面积,“东西伯利亚:本周的论点,9卷,不。401年,16 - 17,2014页。视图:谷歌学术搜索
9. l . s . Kravtsova洛杉矶Izhboldina,即诉Khanaev et al .,“近岸底栖生物大量繁殖的丝状绿藻在贝加尔湖,”大湖研究杂志》上,40卷,不。2、441 - 448年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. o . a . Timoshkin n . a . Bondarenko案y . a .教学即诉Tomberg v . s . Vishnyakov,诉诉Malnik大规模发展的绿色丝状藻属水绵和毛枝藻属(绿藻门)沿岸带南部的贝加尔湖,”水生生物学的杂志,51卷,不。1,13-23,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. g . i Kobanova“质量增长的丝状macroalgae Barguzinsky英航y(贝加尔湖)”沿海地区的生态安全(港口、海岸保护、娱乐、海水养殖):进行的国际科学会议致力于150年周年新墨西哥州Knipovich。罗斯托夫SSC RAS,页115 - 118年,2012年。视图:谷歌学术搜索
12. g . i Kobanova通用实在,m . p . Rikhvanova k . s . Mikalyev和e·a·Voronkova”的结果的评估生态的海湾国家在贝加尔湖贝加尔湖取得社会科学探险队在2012年,”材料的八世国际Scientific-Practical会议“西伯利亚和远东地区的河流”,伊尔库茨克,2013年6月,页108 - 110,贝加尔湖环保浪潮,伊尔库茨克,俄罗斯,2013年。视图:谷歌学术搜索
13. h . Utermohl这苏珥是Vervollkommung der Quantitativen Phytoplankton-Methodik卷。9日,Mitteilungen der国际歌Vereinigung毛皮Theoretische Angewandte Limnologie, 1958。
14. g . i Popovskaya“沿海湖泊的浮游植物区”湖沼学沿海湖泊地带的贝加尔湖Nauka,页156 - 175年,新西伯利亚,俄罗斯,1977(俄罗斯)。视图:谷歌学术搜索
15. 比比Bazarova和n·m·Pronin”的空间分布伊乐藻属植物黄花Michx。(水鳖科)Chivyrkuisky湾,贝加尔湖,”内河生物学,卷2,49-54,2007页。视图:谷歌学术搜索
16. k . Wołowski和m . Grabowska囊裸藻属物种的主要组件euglenophyte社区Siemianowka水库(Narew河、波兰),“编年史de Limnologie,43卷,不。3、207 - 218年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. i s Trifonova生态和一系列湖泊浮游植物Nauka列宁格勒,俄罗斯,1990年。
18. c . Callieri r .据m . Contesini, f .据“湖水平波动增加有毒蓝藻“贫营养的花朵”,“《公共科学图书馆•综合》,9卷,不。10篇文章ID e109526 2014。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. l . a . Rundina俄罗斯的双星藻目(绿藻门:Zygnematophyceae)Nauka,圣彼得堡,俄罗斯,1998年。
20. l . a . Izhboldina指导和关键底栖固着生物海藻的贝加尔湖(Meio-and大型植物)与短指出生态学Nauka-Center卷。248年,俄罗斯新西伯利亚,,2007。

版权

版权©2016加林娜Kobanova et al。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。