Характерной особенностью прудового рыбоводства в Кабардино-Балкарской республике является география хозяйств с чрезвычайно разнообразными эколого-фенологическими условиями. Основная площадь водоемов (около 70,6 %) республики, отличающихся длительным вегетационным периодом с большим запасом кислорода и трофической цепи, сосредоточена в степной зоне республики в горной – 12 и в предгорной –17,4 %. В указанных зонах, особенно в горной части республики, прудовое рыбоводство развито слабо, а в предгорной зоне имеются благоприятные для рыбоводства эколого-фенологические условия.
По существующим представлениям деструкция органического вещества и реминерализация органических форм биогенных элементов протекает в основном при температуре воды не ниже 8,0–10 °C, а при понижении температур замедляется из-за опускания трудноразлагаемых органических веществ. В связи с этим видовой состав и численность гидробионтов должна уменьшаться в зональном аспекте.
При изучении формирования температурного режима глубинных вод в горной и предгорной зонах обнаружен ряд процессов, ведущих к быстрой адвекции вод из верхних в глубинные, их действие вызывает быстрое поступление на глубинные участки вод с повышенным содержанием кислорода и фитопланктона и органического вещества, продуцируемого фитопланктоном в трофогенном слое. Такие процессы, идущие ежегодно весной и осенью, должны вызвать увеличение численности микроорганизмов в пониженных температурных слоях водоема. Для проверки данной гипотезы нами изучались видовой состав и распределение бактериопланктона и бактериобентоса в вегетационный период развития процессов обновления.
Целью данной работы было продолжение начатых ранее исследований дифференцированного изучения фазы продукционного процесса рыбоводных прудов. В основе исследований лежит анализ видового состава бактериопланктона и бактериобентоса.
Материалы и методы исследования
Материалы были получены во время экспедиционных работ в 2003–2005 гг., с мая по 25 октября. Для этого в каждой зоне были выбраны по два водоема (пруда), типичных для исследуемых географических зон по морфометрическим показателям. Пробы воды отбирали с помощью бутылочного пробоотборника Францева, для химических – батометром Рутнера.
Физико-химические и продукционные характеристики прудов исследованы общепринятыми методами с использованием приборов: кислородомера КЛ-115 с термистором, иономера Radelkis, микроскопа Ergobag, сцинтилляционного счетчика Mark-2. Органическое вещество (ОВ) илов в виде С орг. определяли на газохроматографическом анализаторе СNН-1. Общее количество бактерий (ОКБ) подсчитывали на мембранных фильтрах Synpor (диаметр пор 0,17 мкм) после окрашивания их эритрозином.
Бактериальную продукцию определяли по темновой ассимиляции СО2, используя различные коэффициенты. Валовую величину аэробной и анаэробной деструкции ОВ в илах рассчитывали по поглощению ими О2 и выделению СО2, учитывая реассимиляцию СО2, траты С орг на метаногенез.
Результаты исследования и их обсуждение
Источниками водоснабжения для водоемов служат горные реки. Все реки республики принадлежат бассейну реки Терек, который своим средним течением пересекает республику.
Физико-химические и продукционные исследования, проведенные нами, выявили возможные пути влияния зонально-климатических факторов на биопродукционные процессы (табл. 1).
Таблица 1
Биогидрологическая характеристика водоемов в зональном аспекте
|
Экологогеографические зоны |
Продолжи-тельность вегетацион-ного периода (в днях) |
Площадь водоемов, га (70–75) |
Глубина, м |
Температура, °C |
О2, мг/л |
pH |
Карбонаты, мгО/л |
Метан пекл СН2/л |
Фотосинтез(ф), мгО/л (свет) |
|
Горная |
1–1,5 |
91–110 |
1,5–1,8 |
18,7–19,6 |
11,3–10,1 |
8,1–7,5 |
3,0–3,1 |
2,7–2,9 |
25–26,1 |
|
Предгорная |
2–3,1 |
110–115 |
1,7–2,5 |
20,9–22,7 |
10,6–10,8 |
7,6–7,9 |
4,1–4,6 |
3,1–3,4 |
26,3–27,8 |
|
Степная |
4,5–8 |
95–100 |
1,9–3,6 |
23,8–25,7 |
9,3–9,5 |
8,5–8,8 |
5,5–5,8 |
5,8–6,1 |
28,2–28,7 |
Как видно из данных таблиц, подобранные пруды повторяют зональность их расположения по площади, глубине, температурному режиму и по химическим показателям. Действительно, по сумме активных температур пруды предгорной и степной зон превосходят самую холодную зону (горная) в 1,5 раза. Следует обратить внимание на то обстоятельство, что сумма температур в степной зоне составляет 3100–3200 °C.
На территории горной зоны этот показатель колеблется в пределах 1300–1400 °C и предгорной зоне – 2200–2300 °C.
Таким образом, есть основание предполагать, что видовой состав бактериопланктона и бактериобентоса в разных зонах должен быть различен вследствие большого разнообразия эколого-фенологических условий (табл. 2).
Таблица 2
Микробиологическая характеристика рыбоводных прудов по усредненным данным
|
Экологофенологические зоны |
Бактериопланктон |
Грибы (Г), диспор/мл |
Б, мг/л |
Ассимиляция, мкг О/(л. сут) |
ПБ, мг О/(л.сут) |
ОМ, мкл СН4 /(л.сут) |
||||
|
ОКБ, х10 |
СБ, х10 |
СО2 |
ацетата |
гидролизата |
0,5 м |
7дней |
||||
|
Горная |
4,67 |
230 |
1,6 |
0,71 |
5,69 |
0,43 |
0,56 |
0,08 |
0,39 |
0,30 |
|
Предгорная |
4,81 |
280 |
3,61 |
0,76 |
5,45 |
0,55 |
0,62 |
0,09 |
1,46 |
3,0 |
|
Степная |
5,25 |
820 |
3,82 |
0,81 |
5,85 |
0,72 |
0,7 |
0,11 |
1,68 |
3,55 |
Примечания: ОКБ – общее количество бактерий; СБ – сапрофитные бактерии; Б – сырая биомасса бактерий; ПБ – продукция бактериальной биомассы; ОМ – окисление метана.
Полученные результаты (табл. 2) отражают зависимость времени генерации бактерий от температуры воды. С мая по октябрь среднее время генерации равнялось 48 часов с колебаниями от 10 до 150. Медленнее всего бактерии размножались ранней весной и осенью, в несколько раз быстрее летом.
По материалам обследования в мае – сентябре 2004 г. содержание сапрофитных бактерий колебалось в пределах 230–820 в 1 мл. Некоторое увеличение числа сапрофитных бактерий произошло в степной зоне вследствие попадания сточных промышленных и бытовых вод в речной сток реки Малки. Количество сапрофитных бактерий в течение вегетационного периода представлено в табл. 3.
Таблица 3
Общая гидробиологическая характеристика рыбоводных прудов разных категорий
|
Экологофенологические зоны |
Категории прудов |
Глубина, м |
Т, °C |
О2, мг/л |
СН4 Мг/л |
Численность (кл(диаспор/мл) микробиального планктона |
Б, мг/л |
Ассимиляция, мкг с/(л.сутки) |
Общая активность бактериопланктона |
|||||||
|
ОКБ, х10 |
СБ, х10 |
Г, х10 |
Дрожжи |
СО2 |
ацетата |
гидролизата |
ОМ, мкл СН4/(л.сут) |
G, час |
ПБ,мг О/(л.сут) |
|||||||
|
Горная |
1 |
1,8 |
22 |
10,7 |
2,81 |
8,7 |
235 |
65 |
70 |
2,9 |
108 |
9,5 |
2,6 |
110 |
50 |
0,82 |
|
2 |
1,5 |
21 |
10,2 |
2,65 |
9,1 |
245 |
57 |
65 |
2,3 |
104 |
9,1 |
2,3 |
95 |
45 |
0,80 |
|
|
Предгорная |
1 |
2,5 |
23 |
10,1 |
2,95 |
9,7 |
285 |
71 |
73 |
3,1 |
115 |
10,5 |
3,1 |
235 |
60 |
0,90 |
|
2 |
2,0 |
24 |
10,4 |
3,1 |
9,1 |
295 |
70 |
78 |
4,2 |
120 |
12,3 |
3,6 |
245 |
70 |
0,92 |
|
|
Степная |
1 |
3,5 |
26 |
9,4 |
5,85 |
12,3 |
850 |
120 |
140 |
5,2 |
140 |
17,2 |
4,8 |
225 |
80 |
0,95 |
|
2 |
2,5 |
27 |
9,5 |
6,1 |
11,1 |
910 |
110 |
115 |
5,4 |
160 |
19,9 |
5,2 |
285 |
90 |
0,98 |
|
Примечания: G – время удвоения ОКБ; ОКБ – общее количество бактерий; СБ – сапрофитные бактерии; Б – сырая биомасса бактерий; ПБ – продукция бактериальной биомассы; ОМ – окисление метана.
Проведенные исследования показали, что при близкой температурной вегетационной стагнации рыбоводные пруды по гидробиологическим критериям достаточно гетерогенны.
Высокий уровень ОКБ и его биомасс отмечался на всей акваметрии степной зоны, так как в водосборы этого района поступают переработанные стоки – эти трофические показатели достигали максимума. Здесь особенно многочисленны оказались водные грибы и дрожжи, а количество аэробных сапрофитных бактерий выше в степной зоне на 27,3 по сравнению с горной и на 33,0 % с предгорной.
Поступающие в водосборные места переработанные стоки содержат, помимо лигнина и клетчатки, большое количество легкогидролизуемых веществ, которые судя по скоростям ассимиляции 14С-соединений, энергично разрушались уже в ближайшей к коллектору зоне.
Здесь же были максимальными и другие функциональные характеристики бактерий, что видно из табл. 3. В связи с этим мы изучили распределения сапрофитных бактерий в толще воды в течение суток (суточный эксперимент). Проводилось параллельно изучение суточных изменений в распределении общей численности бактериопланктона в двух нагульных прудах колхоза им. Петровых (степная зона).
Первый пруд отличался большой глубиной и меньшей проточностью; второй – большей проточностью и меньшей глубиной. Как видно из кривых, представленных на рис. 1 и 2, в обоих прудах численность изучаемых бактерий возрастала с глубиной, а распределение их имело общие черты. Так, в поверхностном и придонном слоях воды обоих водоемов отмечено повышение числа бактерий с 8 до 12 ч дня с последующим снижением. Первый минимум численности сапрофитов в воде второго пруда приходился на 16 часов, а первого – между 16 и 20 ч. Подъем числа бактерий в воде второго пруда приходился на 20 ч, а первого – на 24 ч. В 4 ч утра в воде обоих прудов наблюдалось снижение численности указанных бактерий, а затем – новый подъем.
Сопоставление данных суточного распределения сапрофитных бактерий и зообентоса в обоих прудах показывает (смотри рис. 1 и 2), что подъем численности бактерий в поверхностном слое воды совпадал со снижением численности зоопланктона в этом горизонте, а снижение – с подъемом численности зоопланктона.
Рис. 1. Суточное распределение сапрофитных бактерий в воде первого пруда (степная зона): 1 – глубина – 20 см, 2 – глубина – 150 см, 3 – глубина – 350 см
Рис. 2. Суточное распределение сапрофитных бактерий в воде второго пруда (степная зона): 1 – глубина – 20 см, 2 – глубина – 120 см, 3 – глубина – 250 см
С увеличением глубины снижение числа сапрофитных бактерий сопровождалось подъемом численности зоопланктона, а подъем числа этих бактерий – со снижением количества зоопланктона в этом слое воды, т.е. между численностью сапрофитных бактерий и зоопланктоном наблюдалась обратная связь, что свидетельствует о выедании микроорганизмов рачками-фильтратами.
Таким образом, проведенное исследование за суточным вертикальным распределением в прудовой воде тотального бактериопланктона, сапрофитных бактерий и других гидробионтов показало, что на численность микроорганизмов влияет не только прозрачность воды и содержание органического вещества, но и другие гидробионты.
Наши наблюдения являются первыми исследованиями такого плана на прудах и подтверждают данные профессора С.Ч. Казанчева [1, 2] о том, что рачки-фильтраты являются существенным, а иногда основным фактором снижения численности бактерий в воде эвтрофных водоемов.
Выводы
1. Полученные материалы позволили выявить некоторые общие экологические тенденции в ходе изменений интенсивности и направляемости микробиологических процессов.
2. С ростом трофического статуса рыбоводных прудов возрастает роль бактериальных ценозов, в том числе анаэробных.
3. Усиление антропогенного воздействия на пресноводные экосистемы приводит к значительным изменениям естественной структуры бактериальных сообществ, в первую очередь бентосных.
4. Повышенное содержание сапрофитных бактерий в водоемах следует рассматривать как результат усвоения ими прижизненных выделений флорой, а также активность разложения аминокислот и других соединений эпифитной микрофлорой.
Рецензенты:
Калабеков М.И., д.в.н., профессор кафедры ветеринарно-санитарной экспертизы, КБГАУ им. В.М. Кокова, г. Нальчик;
Карашаев М.Ф., д.б.н., профессор кафедры ветеринарно-санитарной экспертизы, КБГАУ им. В.М. Кокова, г. Нальчик.
Работа поступила в редакцию 23.09.2014.