resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)10.31242/2618-9712-2020-25-4-6resar-204Research ArticleОбщая биология. ЭкологияGeneral biology. EcologyК изучению влияния тяжелых металлов на развитие фитопланктона озер г. Якутска и окрестностейOn the study of the effects of heavy metals on the growth of lake phytoplankton in Yakutsk and its vicinityhttps://orcid.org/0000-0002-1656-4383ГабышевВ. А.GabyshevV. A.

ГАБЫШЕВ Виктор Александрович, доктор  биологических наук, главный научный сотрудник

677980, Якутск, пр. Ленина, 41

Researcher ID: J-7831-2018

GABYSHEV Viktor Alexandrovich, doctor of biological  sciences, principal researcher

41 Lenina pr., Yakutsk 677980

Researcher ID: J-7831-2018

v.a.gabyshev@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7435-4384ГабышеваО. И.GabyshevaO. I.

ГАБЫШЕВА Ольга Ивановна, младший научный  сотрудник

677980, Якутск, пр. Ленина, 41

Researcher ID: K-6082-2018

GABYSHEVA Olga Ivanovna, junior researcher

41 Lenina pr., Yakutsk 677980

Researcher ID: K-6082-2018

Институт биологических проблем криолитозоны СО РАНРоссияInstitute for Biological Problems of Cryolithozone SB RASRussian Federation2020230920232548191Copyright © Габышев В.А., Габышева О.И., 20232023Габышев В.А., Габышева О.И.Gabyshev V.A., Gabysheva O.I.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/204

По данным собственных наблюдений, в фитопланктоне 11 озер на территории г. Якутск и пригорода определены видовой состав фитопланктона, его общая численность, а также выявлен комплекс доминирующих видов. Одновременно с альгологическими наблюдениями проведена оценка содержания в воде ионов четырех тяжелых металлов (меди, никеля, марганца и цинка). По ряду химических компонентов выявлено превышение ПДК. Из полученных данных был сформирован массив, включающий 24 количественные непрерывные переменные, характеризующие концентрацию тяжелых металлов и показатели развития фитопланктона. Путем последовательного применения к полученному массиву данных различных методов статистического анализа выявлена значимая связь между концентрацией в воде ионов тяжелых металлов и показателями развития фитопланктона. Доказано, что повышенная концентрация цинка и меди вызывает сокращение общей численности фитопланктона, его видового богатства, а также влияет на изменение в составе доминирующих видов, когда доминанты из цианопрокариот замещаются представителями диатомовых водорослей. Подтверждена перспективность изучения влияния ионов тяжелых металлов на живые компоненты водной экосистемы городских озер Якутска, а также пригодность фитопланктона в качестве тест-объекта для таких исследований.

Our hydrobiological studies revealed the species composition, total abundance and a complex of dominant species of phytoplankton in 11 urban and suburban lakes of Yakutsk. In addition, water samples were collected to determine the concentrations of heavy metal ions (copper, nickel, manganese, zinc). For some chemical components, an excess over the MAC was detected. A data set was compiled from the obtained data. The data set includes 24 quantitative continuous variables characterizing the concentrations of heavy metals and the parameters of phytoplankton development. Through consecutive application of various methods of statistical analysis to the obtained data set, a significant correlation was revealed between the concentrations of heavy metal ions in water and the parameters of phytoplankton growth. It is proved that increased concentrations of zinc and copper cause a decrease in the total abundance of phytoplankton, its species richness, and affect the changes in the composition of dominant species through replacing Cyanoprokaryota species by Bacillariophyta ones. The relevance of studying the effect of heavy metal ions on the living components of the aquatic ecosystem of urban lakes in Yakutsk is confirmed, as well as suitability of phytoplankton as a test object for these studies.

тяжелые металлычисленность фитопланктонавидовое богатствовидыдоминантыгородские озераЯкутскheavy metalsphytoplankton abundancespecies diversitydominantsurban lakesYakutskРабота выполнена в рамках государственного задания “Фундаментальные и прикладные аспекты изучения разнообразия растительного мира Северной и Центральной Якутии” (№ АААА-А17-117020110056-0).This study was performed within the framework of the state task of the Institute of Biological Problems of the Cryolithozone SB RAS for 2017–2020, topic “Fundamental and Applied Aspects of Studying the Diversity of the Plant World of Northern and Central Yakutia,” registration number АААА-А17-117020110056-0.ReferencesCimboláková I., Uher I., Laktičová K.V., Vargová M., Kimáková T., Papajová I. Heavy metals and the environment. IntechOpen, 2019. [Online First]. DOI: 10.5772/intechopen.86876. https://www.intechopen.com/online-first/heavy-metals-and-the-environmentCimboláková I., Uher I., Laktičová K.V., Vargová M., Kimáková T., Papajová I. Heavy metals and the environment. IntechOpen, 2019. [Online First]. DOI: 10.5772/intechopen.86876. https://www.intechopen.com/online-first/heavy-metals-and-the-environmentРуфова А.А., Ксенофонтова М.И. Гидрохимический состав как один из индикаторов современных условий формирования озер (на примере г. Якутска) // Наука и образование. 2015. Т. 2, №78. С. 145–151.Rufova A.A., Ksenofontova M.I. Gidrokhimicheskiy sostav kak odin iz indikatorov sovremennykh usloviy formirovaniya ozer (na primere g. Yakutska) // Nauka i obrazovaniye. 2015. Vol. 2, No. 78. P. 145–151.Руфова А.А., Татаринова А.В. Антропогенное влияние на гидрохимическое и гидробиологическое состояние поверхностных вод северных городов (на примере г. Якутска) // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 4. С. 503.Rufova A.A., Tatarinova A.V. Antropogennoye vliyaniye na gidrokhimicheskoye i gidrobiologicheskoye sostoyaniye poverkhnostnykh vod severnykh gorodov (na primere g. Yakutska) // Sovremennyye problemy nauki i obrazovaniya. 2015. No. 4. P. 503.Макаров В.Н. Экогеохимия окружающей среды города, расположенного в криолитозоне, на примере Якутска // Региональная экология. 2016. № 4(46). С. 80–94.Makarov V.N. Ekogeokhimiya okruzhayushchey sredy goroda, raspolozhennogo v kriolitozone, na primere Yakutska // Regional’naya ekologiya. 2016. No. 4(46). P. 80–94.Трофимова Т.П. Оценка уровня токсического загрязнения донных отложений исследованных озер г. Якутска методом биотестирования // Материалы IX всероссийской научно-практической конференции «Эколого-географические проблемы регионов России». 2018. Самара: Изд-во Самарского государственного социально-педагогического университета. С. 166–169.Trofimova T.P. Otsenka urovnya toksicheskogo zagryazneniya donnykh otlozheniy issledovannykh ozer g. Yakutska metodom biotestirovaniya // Materialy IX vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Ekologogeograficheskiye problemy regionov Rossii». 2018. Samara: Izd-vo Samarskogo gosudarstvennogo sotsial’nopedagogicheskogo universiteta. P. 166–169.Макаров В.Н. Камыш озер Якутска – естественный эколого-биогеохимический барьер // Наука и техника в Якутии. 2016. № 2 (31). С. 16–43.Makarov V.N. Kamysh ozor Yakutska – yestestvennyy ekologo-biogeokhimicheskiy bar’yer // Nauka i tekhnika v Yakutii. 2016. No. 2 (31). P. 16–43.Васильева И.И. Состав и сезонная динамика фитопланктона озер окрестностей г. Якутска: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Новосибирск, 1968. 14 с.Vasil’yeva I.I. Sostav i sezonnaya dinamika fitoplanktona ozer okrestnostey g. Yakutska: Avtoref. dis. . . . kand. biol. nauk. Novosibirsk, 1968. 14 p.Иванова А.П. Водоросли городских и пригородных озер долины средней Лены: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2000. 24 с.Ivanova A.P. Vodorosli gorodskikh i prigorodnykh ozor doliny sredney Leny: Avtoref. dis. kand. biol. nauk. M., 2000. 24 p.Копырина Л.И. Таксономический анализ эпифитных водорослей озера Сергелях // Материалы международной конференция «Озера холодных регионов». Т. 2. Гидробиологические вопросы. Якутск: Изд-во Якутского ун-та, 2000. С. 82–93.Kopyrina L.I. Taksonomicheskiy analiz epifitnykh vodorosley ozera Sergelyakh // Materialy mezhdunarodnoy konferentsiya «Ozera kholodnykh regionov». Vol. 2. Gidrobiologicheskiye voprosy. Yakutsk: Izd-vo Yakutskogo un-ta, 2000. P. 82–93.Пестрякова Л.А. Процесс эвтрофирования озер долины Туймаада (Центральная Якутия) // Наука и образование. 2010. № 4. С. 82–87.Pestryakova L.A. Protsess evtrofirovaniya ozer doliny Tuymaada (Tsentral’naya Yakutiya) // Nauka i obrazovaniye. 2010. No. 4. P. 82–87.Садчиков А.П. Методы изучения пресноводного фитопланктона: методическое руководство. М., 2003. 157 с.Sadchikov A.P. Metody izucheniya presnovodnogo fitoplanktona: metodicheskoye rukovodstvo. M., 2003. 157 p.ГОСТ Р 57162-2016 Вода. Определение содержания элементов методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией.GOST R 57162-2016 Voda. Opredeleniye soderzhaniya elementov metodom atomno-absorbtsionnoy spektrometrii s elektrotermicheskoy atomizatsii.Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ: Подход с использованием ЭВМ. М.: Мир, 1982. 488 с.Afifi A.A., Azen S.P. Statisticheskiy analiz: Podkhod s ispol’zovaniyem EVM. M.: Mir, 1982. 488 p.Гланц С. Медико-биологическая статистика. М.: Практика, 1998. 459 с.Glantz S. Mediko-biologicheskaya statistika. M.: Praktika, 1998. 459 p.Ким Дж.-О., Мьюллер Ч.У., Клекка У.Р. Факторный, дискриминантный и кластерный анализ. М.: Финансы и статистика, 1989. 215 с.Kim J.-O., Mueller C.U., Klecka C. Faktornyy, diskriminantnyy i klasternyy analiz. M.: Finansy i statistika, 1989. 215 p.Pearson K. On the criterion that a given system of deviations from the probable in the case of a correlated system of variables is such that it can be reasonably supposed to have arisen from random sampling // Philosophical Magazine Series 5. 1900. Vol. 50, I. 302. P. 157–175.Pearson K. On the criterion that a given system of deviations from the probable in the case of a correlated system of variables is such that it can be reasonably supposed to have arisen from random sampling // Philosophical Magazine Series 5. 1900. Vol. 50, I. 302. P. 157–175.Бакаева О.А., Щенников В.Н. Использование критерия χ2 для выявления связи между качественными переменными на основе «идеальных» таблиц сопряженности // Ярославский педагогический вестник. 2011. №. 4. С. 15–20.Bakayeva O.A., Shchennikov V.N. Ispol’zovaniye kriteriya ch2 dlya vyyavleniya svyazi mezhdu kachestvennymi peremennymi na osnove «ideal’nykh» tablits sopryazhennosti // Yaroslavskiy pedagogicheskiy vestnik. 2011. No. 4. P. 15–20.Дегтева С.В., Новаковский А.Б. Эколого-ценотические группы сосудистых растений в фитоценозах ландшафтов бассейна верхней и средней Печоры. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2012. 182 с.Degteva S.V., Novakovskiy A.B. Ekologo-tsenoticheskiye gruppy sosudistykh rasteniy v fitotsenozakh landshaftov basseyna verkhney i sredney Pechory. Yekaterinburg: Izd-vo UrO RAN, 2012. 182 p.Гржибовский А.М. Выбор статистического критерия для проверки гипотез // Экология человека. 2008. №. 11. С. 48–57.Grzhibovskiy A.M. Vybor statisticheskogo kriteriya dlya proverki gipotez // Ekologiya cheloveka. 2008. No. 11. P. 48–57.Аптон Г. Анализ таблиц сопряженности. М.: Финансы и статистика, 1982. 143 с.Upton G.J.G. Analiz tablits sopryazhennosti. M.: Finansy i statistika, 1982. 143 p.Jindal R., Verma A. Copper toxicity to plankton // Pollution Research. 1989. 8(3). P. 123–128.Jindal R., Verma A. Copper toxicity to plankton // Pollution Research. 1989. 8(3). P. 123–128.Прошкина Е.А. Влияние тяжелых металлов на сообщества почвенных и эпифитных водорослей: Автореф. дис. . .. канд. биол. наук. Уфа, 1997. 20 с.Proshkina Ye.A. Vliyaniye tyazhelykh metallov na soobshchestva pochvennykh i epifitnykh vodorosley: Avtoref. dis. ... kand. biol. nauk. Ufa, 1997. 20 p.Волошко Л.Н., Чаплыгина О.Я. Оценка чувствительности штаммов золотистых водорослей (Chrysophyta) к ионам тяжелых металлов // Астраханский вестник экологического образования. 2016. № 4 (38). С. 92–100.Voloshko L.N., Chaplygina O.Ya. Otsenka chuvstvitel’nosti shtammov zolotistykh vodorosley (Chrysophyta) k ionam tyazhelykh metallov // Astrakhanskiy vestnik ekologicheskogo obrazovaniya. 2016. No. 4 (38). P. 92–100.Стравинскене Е.С., Григорьев Ю.С. Модифицирующее действие природных вод на токсичность тяжелых металлов для водоросли Chlorella vulgaris // Водные ресурсы. 2012. Т. 39, № 3. С. 332–336. DOI: 10.1134/s0097807812030104Stravinskene Ye.S., Grigor’yev Yu.S. Modifitsiruyushcheye deystviye prirodnykh vod na toksichnost’ tyazhelykh metallov dlya vodorosli Chlorella vulgaris // Vodnyye resursy. 2012. Vol. 39, No. 3. P. 332–336. DOI: 10.1134/s0097807812030104Kaladharan P., Alavandi S.V., Pillai V.K., Balachandran V.K. Inhibition of primary production as induced by heavy metal ions on phytoplankton population off Cochin // Indian Journal of Fisheries. 1990. 37 (1). P. 51–54.Kaladharan P., Alavandi S.V., Pillai V.K., Balachandran V.K. Inhibition of primary production as induced by heavy metal ions on phytoplankton population off Cochin // Indian Journal of Fisheries. 1990. 37 (1). P. 51–54.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.