МОНОГРАФИИ
Яковлев В.А. Охраняемые водные беспозвоночные организмы Республики Татарстан. – Казань: Изд-во Казан. гос. ун-та, 2010. – 140 c.
Ведение Красных книг – одно из основных направлений в изучении и слежении за состоянием, распространением, динамикой численности, в разработке мер охраны редких и находящихся под угрозой исчезновения видов животных, растений и грибов. Первая Красная книга Республики Татарстан (РТ) была издана в 1995 г. Из 239 видов животных, включенных в перечень, 107 – беспозвоночные. Из них фауну водных беспозвоночных представляли 13 видов (молочно-белая планария; жаброног, щитень ве-сенний, рак узкопалый, паук-серебрянка, доломед, коромысло большое, красотка-девушка, водяной скорпион, ранатра палочковидная, плавунец широкий и два вида водолюбов). Во второе издание Красной книги РТ (2006 а) добавлено три новых вида водных беспозвоночных животных (брюхоногий моллюск – озерная чашечка, поденки – полимитарцис вирго и эфемера линеата). Современное состояние охраняемых видов, особенно водных беспо-звоночных организмов, пока еще в РТ изучено недостаточно. Это объясняется не столько отсутствием целенаправленного финансирования, а в основном редкой встречаемостью этих гидробионтов. В виде отдельных очерков описываются систематическое положение каждого вида, особенности его внешнего и внутреннего строения, биология, а также приводятся сведения о близкородственных видах. Для того, чтобы узнать, что именно этот вид охраняемый, в книге имеются ключи и рисунки. Для облегчения понимания терминов (выделены в тексте курсивом) в словаре дано их объяснение. Пользуясь книгой, краеведы и увлеченные изучением родной природы жители республики, могут предоставлять более объективную информацию о находках редких видов водных беспозвоночных. Как известно, сбором этих данных занимается Постоянно действующая комиссия по ведению Красной книги РТ (при Министерстве экологии и природных ресурсов РТ), одна из задач которой – ведение Красной книги. Издание посвящается светлой памяти моего Учителя – профессора, доктора биологических наук Халимы Мухутдиновны Курбангалиевой, связавшей всю свою творческую жизнь с Казанским университетом.
Яковлев В.А. Пресноводный зообентос северной Фенноскандии (разнообразие, структура и антропогенная динамика). Апатиты: Изд. Кольского НЦ РАН, 2005. Часть 1. 161 с. Часть 2. 145 с.
В книге обобщены результатов многолетних исследований фаунистического состава, экологии, закономерностей формирования структурной организации пресноводных бентосных и нектобентосных сообществ на территории северной Фенноскандии в зависимости от природных факторов и четырех типов антропогенного воздействия: токсификации, ацидификации, эвтрофирования и термофикации. Представлены оригинальные классификации беспозвоночных организмов по способу питания (трофическая структура), поведению (этологическая структура), а также рассмотрены особенности формирования состава, количественных характеристик, размерной, пространственной и временной и других структур сообществ в зависимости от большого комплекса абиотических факторов, отражающих особенности внешней среды (зональные и ландшафтные условия), внутриводоемные условия (вид водного объекта, физико-химические характеристики водоема и биотопа). Дана токсикологическая оценка влияния и накопления тяжелых металлов и алюминия в беспозвоночных организмах. Рассмотрены неспецифические и специфические процессы в сообществах при четырех видах антропогенного воздействия, выявлены особенности современной динамики водных экосистем. Показано, что в силу разной направленности эволюции экосистем при различных видах антропогенного воздействия, целесообразно разработать дифференцированные подходы к оценке экологического состояния водоемов и нормированию антропогенных нагрузок. Рассчитана на экологов, гидробиологов, зоогеографов, аспирантов и специалистов в области охраны окружающей среды и смежных специальностей. Ил. 110, табл. 124, библиогр. 444.
Заключение Одно из свойств биологических сообществ – наличие внутренней структуры или морфологической, компонентной, конституционной, хронологической и функциональной неоднородности; имеющей определенную многокритериальную размерность (Мазинг, 1973; Миркин и др., 1989). Все многообразие жизни в сообществах, а именно, их видовое и численное богатство, упорядоченность, выравненность или степень доминирования, трофические, конкурентные и многие другие виды взаимоотношений, изменчивы во времени и в пространстве. Сложность структуры сообществ может быть оценена их разнообразием (Алимов, 1994, 2001). Применительно к водным сообществам чаще всего различают видовую, пространственную, трофическую, размерную и другие структуры (Зимбалевская, 1981; Константинов, 1986; Алимов, 1982, 1989 и др.). Структура является динамичной, характер и направление изменения которой в сторону равновесного состояния зависит от влияния многочисленных эндогенных и экзогенных факторов (Страшкраба, Гнаук, 1989; Голубков, 2000, 2001).
Оценка роли природных условий, а также отдельных видов антропогенных воздействий для формирования фаунистического состава и структурной организации биологических сообществ, качества воды и биопродукционного потенциала водоемов стали одними из определяющих условий для стабильного развития экономики во многих регионах России, включая субарктические и арктические.
Водные экосистемы северной Фенноскандии, куда входят северные районы Финляндии и Норвегии, Мурманская обл., претерпевают негативные изменения. Особенно они заметны вблизи горнорудных предприятий, обогатительных фабрик и населенных пунктов. Наиболее заметны повышение минерализации, концентрации загрязняющих веществ, уменьшение величины рН и щелочности воды, деградация биологических сообществ, снижение биопродукционного потенциала. Общеизвестно, что северные экосистемы более уязвимы по отношению к антропогенным воздействиям. Негативные процессы в них развиваются при гораздо меньших антропогенных нагрузках, чем в более южных широтах.
К настоящему времени сложилось так, что многие исследователи зачастую антропогенные воздействия изучают не дифференцированно, объединяя их в общее понятие «загрязнение». Реже раздельно рассматривают процессы эвтрофирования и антропогенной ацидификации. Это и понятно, во многих регионах России водоемы испытывают многокомпонентное антропогенное воздействие, а именно, совместно с токсикантами в водоемы поступают органические и другие вещества, способные резко изменять токсичность водной среды. В этих условиях сложно выявить причинно-следственные связи между отдельным видом антропогенного воздействия и их биологическими последствиями.
Территория северной Фенноскандии, изобилующая разнотипными водными объектами, расположенными в трех ландшафтных зонах (арктические горы, тундра, северотаежные леса), несомненно, представляет больший интерес для оценки роли природных условий для формирования структурной и функциональной организации водных экосистем. Исторически сложилось, так, что там можно изучать экологические последствия всех четырех типов антропогенных воздействий: токсификации, ацидификации, эвтрофирования и термофикации (Константинов, 1986). Все это позволяет выявить основные черты структуры, эколого-фаунистические особенности пресноводного зообентоса, оценить роль природных условий для развития выше названных антропогенных процессов в водных экосистемах.
Дефицит тепла, слабое развитие почвенного покрова и растительности, гумидность и другие природные особенности Крайнего Севера обусловливают низкую минерализацию воды и олиготрофный характер поверхностных вод, развитие качественно и количественно обедненных сообществ, организация и функционирование которых подчинены специфическим для регионов условиям среды, что выражается в доминировании единичных видов, в развитии комплекса стенобионтных форм, низкой биопродуктивности, пониженного самоочищающего потенциала экосистем, простой трофической сети, позволяющей токсикантам быстро аккумулироваться в организмах из высших трофических уровней.
Выше отмеченные особенности, а также последствия оледенения, ландшафтные особенности и характеристики самих водных объектов на территории северной Фенноскандии определили современный облик бентосной фауны и ее региональное распределение. По неполным данным, бентосная и нектобентосная фауна насчитывает около 500 видов беспозвоночных организмов; основу составляют европейские, европейско-сибирские и палеарктические виды. Граница между таежным лесом и тундрой является северным пределом распространения ряда видов и даже крупных систематических групп. Для современного этапа характерны сокращение биоразнообразия и роли аборигенных видов, внедрение и расселение эврибионтных видов из умеренных широт. Многие реофильные виды - типичные обитатели водотоков горных районов в умеренной зоне Европы - проникают в прибрежные зоны северных озер.
Результаты многолетних исследований бентосных и нектобентосных сообществ в полной мере подтвердили известную концепцию единства и взаимосвязи сообществ организмов с факторами среды обитания. Водные организмы достигают большей плотности при тех условиях, к которым они эволюционно более приспособлены. Влияние условий среды проявляется в неравномерном пространственном распределении структурных характеристик сообществ. Структурная организация (скорее всего, и функционирование) сообществ в наибольшей степени соответствует взаимодействующему (суммарному) прямому и опосредованному влиянию изменяющихся во времени и пространстве абиотических факторов. В настоящей книге они рассмотрены или как отдельные типы природных условий или в виде градиентных показателей:
а) зональные природно-климатические условия
субарктического региона;
б) ландшафтная и высотная неоднородность;
в) вид водного объекта и тип биотопа;
г) гидрологический тип озера;
д) природные условия биотопа (морфометрические
характеристики водного объекта, физико-химические свойства водной среды и
грунта, тип и обилие водных растений и т.п.);
е) природная трофность и гумификация вод.
Все они оказывают существенное влияние на степень уязвимости водных экосистем, реагирования и экологических последствий антропогенных воздействий.
Основные последствия
токсификации - сокращение
биоразнообразия, уменьшение общей численности и биомассы сообществ в результате
элиминации чувствительных к ТМ видов, бионакопление ТМ, морфологические
нарушения органов.
Реакция
сообществ на антропогенную ацидификацию - качественное и количественное
обеднение сообществ (в результате элиминации ацидофобных видов). На последствия
закисления, а также на бионакопление металлов влияет, наряду с комплексом
прямых и опосредованных факторов закисления (рН, Са, Al), множество
факторов внешней среды, в т.ч. содержание гумусовых и других органических
веществ в воде, а также биологические особенности самих водных организмов.
Наиболее
характерные последствия эвтрофирования - качественное обеднение сообществ, рост
количественных показателей и амплитуды сезонной флюктуации, доминирование
ограниченного числа видов, вытеснение
аборигенных видов. Термофикация
северного водоема связана с поступлением дополнительного тепла, косвенно – с
усилением гидродинамической активности и эвтрофированием. Реакция
сообществ на термофикацию выражается в повышении таксономического разнообразия
(несмотря на выбытие стенотермных аборигенных видов), росте численности и
биомассы, доли олигохет в них, а также в увеличении продолжительности
вегетационного сезона и появлении генераций
раньше на 1-2 мес. и 1 мес. позже обычных сроков. Однако умеренное
эвтрофирование и особенно термофикация способствуют усложнению таксономической
структуры сообществ в исходно ультраолиготрофных и олиготрофных северных
водоемах.
Среди чрезвычайно многообразных направлений нарушений структурной организации бентосных сообществ имеются неспецифические изменения, характерные для всех четырех видов антропогенных процессов:
а) сокращение
видового разнообразия сообществ;
б) элиминация
или сокращению роли в экосистеме стенобионтных видов;
в) перестройка
состава и структуры группы доминирующих форм;
г) упрощение
трофической и этологической структур;
д) возрастание роли группировки беспозвоночных, образ жизни которых связан с ползанием или хождением.
Специфические изменения в сообществах наблюдаются лишь при отдельных антропогенных процессах или проявляются в отдельных биотопах. Судя по характеру структурных изменений, наибольшее сходство обнаруживается между токсификацией и ацидификацией, а также между эвтрофированием и термофикацией.
Для токсификации и ацидификации характерны:
а) уменьшение разнообразия, сложности структуры сообществ, численности биомассы, а также амплитуды их сезонной флюктуации;
б) упрощение
трофической структуры при сокращении роли размельчителей и фильтраторов и,
напротив, возрастание доли хищников;
в) уменьшение величины средней индивидуальной массы особей в сообществах, а также возрастание соотношения массы хищников к массе «мирных» беспозвоночных;
г) снижение
удельного веса первичноводных элементов, особенно мезо- и неолимнических видов,
и, напротив, повышение роли двукрылых, полужесткокрылых (Corixidae)
насекомых водяного ослика (Asellus aquaticus) – в литорали малых закисленных озер и ряда других
относительно устойчивых к токсическому воздействию или низким величинам pH воды.
Для эвтрофирования и термофикации характерны:
а) уменьшение разнообразия (при умеренном воздействии
увеличение);
б) рост биомассы и амплитуды ее сезонной флюктуации;
в) упрощение трофической структуры и возрастание роли
собирателей-глотателей, грунтозаглатывателей при существенном снижении доли
хищников;
г) возрастание средней индивидуальной массы особей в
сообществах, уменьшение величин средней массы особей хищников и соответственно
соотношения между величинами средней массы хищников и «мирного» зообентоса в
сообществах;
д) рост доли
первичноводных форм.
В силу природно-климатических условий и специфики структурно-функциональной организации субарктических пресноводных экосистем разнообразное сообщество чаще всего характеризуется высокими значениями общей биомассы. Причиной подобного явления может быть, наряду с исходно низкими значениями разнообразия и биомассы сообществ, влияние комплекса неблагоприятных лимитирующих факторов внешней среды в северных водоемах (низкая температура в зоне профундали, продолжительный ледостав, ветровое и волновое действие в литорали, недостаток биогенных элементов и т.д.).
Антропогенные процессы, наряду с неблагоприятными изменениями структуры сообществ, обусловливают нарушение эволюционно сложившихся взаимосвязей между разнообразием (индексом Шеннона) и биомассой.
Для токсификации
и ацидификации характерны:
а) прямая
зависимость разнообразия сообществ от общей биомассы, а также от средней
индивидуальной массы особей, о
б) обратная зависимость разнообразия сообществ от доли хищников в сообществах, от соотношения индивидуальных масс хищников и «мирных» беспозвоночных. Все это, видимо, обусловлено влиянием лимитирующих факторов - токсичности среды или комплекса негативных факторов при низких значениях рН воды.
При
эвтрофировании и термофикации зависимости другие:
а) обратная
зависимость разнообразия сообществ от общей биомассы и индивидуальной массы
особей;
б) прямая
зависимость разнообразия сообществ от доли хищников, от величин соотношения
индивидуальных масс хищных и «мирных» беспозвоночных.
Влияние ТМ и других токсикантов, антропогенная ацидификация в результате поступления в водоемы сильных кислотообразующих веществ – новые факторы, к влиянию которых, видимо, экосистемы эволюционно не подготовлены. Вследствие подавления автотрофного и сапрофитного компонентов в токсической и закисленной среде снижаются темпы как новообразования ОВ, так и его утилизации. Эти два вида воздействия (даже слабые) однозначно ведут к деградации экосистем, которые возвращаются как бы на ранние стадии развития, для которых характерны более мелкие особи, возрастание значения и размеров хищных бентосных животных. Однако вряд ли последние могут оказывать существенное влияние на сообщество в качестве «биологических регуляторов»; скорее всего, токсическое воздействие и обусловленные с понижением уровня pH воды факторы – ключевые, определяющие структурно-функциональную организацию сообщества.
Напротив, эвтрофирование и термофикация северных водоемов не приводят однозначно к деградации водных экосистем, особенно при их умеренном проявлении. Наблюдается некоторое усложнение структуры и повышение разнообразия сообществ на начальных этапах развития процессов. На всех этапах сукцессии водоемов от олиготрофного до эвтрофного статуса (в последнее столетие все большее значение приобретает антропогенный фактор) водная экосистема до определенного предела способна адаптироваться, изменяя свою структурно-функциональную организацию, в т.ч. перестраивая эволюционно сложившиеся механизмы утилизации ОВ. В ходе исторического развития водных экосистем выработались механизмы утилизации избыточного ОВ и биогенов (до определенного предела). Основные из них - вспышка развития автотрофов, усиление детритного и пастбищного направлений, возрастание общей биомассы сообществ, индивидуальных масс особей «мирного» зообентоса при соответствующем ослаблении нагрузки со стороны хищников.
Автор вполне осознает, что современный уровень знаний еще недостаточен для выявления всех аспектов взаимодействия между абиотическими и биотическими факторами в водных экосистемах. Не все рассмотренные в работе зависимости и их трактовка равноценны по глубине анализа и обоснованности. В стороне остались вопросы о роли биотических взаимодействий, которые, несомненно, имеют огромное значение для формирования структурной организации сообществ. Выявление причинно-следственных связей, количественная оценка роли природных условий для развития антропогенных процессов в водных экосистемах представляет собой сложную научную задачу, которая развивается в настоящее время как один из аспектов факторной экологии. Огромное многообразие структурных характеристик невозможно подогнать под определенные схемы. Вряд ли возможно количественно и точно оценить влияние изолированного фактора в экосистеме на биологические сообщества.
Рассмотренные в работе зависимости между факторами среды и структурными характеристиками сообществ нуждаются в дальнейшем изучении, а сформулированные выводы требуют их уточнения или подтверждения с привлечением данных по функциональным показателям. Однако автор позволит себе надеяться, что использованные подходы и полученные результаты внесут определенный вклад в углубление наших знаний о структурной организации и динамике пресноводных биологических сообществ в современных условиях.
Степанова Н.Ю., Латыпова В.З., Яковлев В.А. Экология Куйбышевского водохранилища: донные отложения, бентос и бентосоядные рыбы. Казань: Изд-во Академии наук РТ, 2004. 232 с.
В монографии дается краткий обзор современных представлений о состоянии донных отложений водохранилищ и обитающих в них организмов как важного фактора риска в системе обеспечения экологической безопасности. Обобщаются экспериментальные материалы по гранулометрическому составу и загрязнению донных отложений Куйбышевского водохранилища токсичными металлами, нефтепродуктами и пестицидами в зависимости от типа грунта; по уровню содержания в донных отложениях, бентосных организмах и органах бентосоядных рыб наиболее стабильных и весьма токсичных загрязнителей – металлов в акватории Куйбышевского водохранилища. Анализируются материалы по распространенности, видовому разнообразию, количественным показателям бентосных сообществ, а также современные тенденции формирования донной фауны водохранилища. Даются количественное описание закономерностей накопления токсичных металлов по органам бентосоядных рыб в зависимости от качества среды обитания и пищевого субстрата и на этой основе – экотоксикологическая оценка региональных нормативов загрязнения донных отложений и нагрузки на водоем. Монография предназначена для широкого круга специалистов, работающих в области экологии, охраны окружающей среды, использованию природных ресурсов, преподавателей и студентов. Ил. 55, табл. 59, библиогр. 335.
Экологические проблемы малых рек Республики Татарстан (на примере Меши, Казанки и Свияги). Казань. Изд-во “Фэн”, 2003. 290 с.
Дана характеристика современного гидрологического и гидрохимического режимов, состояния донных отложений, высших водных растений, фитопланктона, цилиопланктона, зоопланктона, зообентоса и ихтиофауны рек Меша, Казанка и Свияга. Используя общепринятые гидрохимические и биологические методы, выполнена комплексная оценка качества вод и экологического состояния рек, разработаны научные основы мониторинга и оптимизации природопользования на водосборах малых рек.
Моисеенко Т.И., Яковлев В.А. Антропогенное преобразование водных экосистем Кольского Севера. Л.: Наука, 1990. 219 с.
Монография – первая обобщающая работа по вопросам антропогенных преобразований водных экосистем субарктической зоны страны. На примере крупных водоемов Кольского Севера – озер Имандра, Умбозеро и Ловозеро - рассматриваются изменения основных звеньев водной экосистемы: гидрологического, гидрохимического режима, структурных характеристик сообществ фито-, зоопланктона и зообентоса, популяционных и физиологических показателей рыб. Дается экологическая оценка влияния промышленного загрязнения, эвтрофикации, подогретых вод Кольской АЭС, закисления.
Крючков В.В., Моисеенко Т.И., Яковлев В.А. Экология водоемов-охладителей в условиях Заполярья. Изд. Кольск. научн. центра, Апатиты, 1985. 131 с.
Впервые для субарктического водоема-охладителя (озеро Имандра, Мурманская обл., Россия) изучены закономерности распространения теплых вод и изменения температурного режима водных масс и донных отложений, состояния бактериальной флоры, фитопланктона, зоопланктона, зообентоса и водной растительности. Показано, что термофикация северного водоема обусловливает удлинение вегетационного сезона, повышению биопродуктивности и выбыванию стенотермных холодолюбивых видов. Выявлено, что в зоне подогрева с ускоренным темпом роста рыб происходит преждевременное асинхронное созревание лососевых и сиговых рыб.
СТАТЬИ, ПРЕПРИНТЫ
Яковлев В.А. Оценка роли природных условий для состава и распространения поденок и веснянок в водоемах северо-восточной Фенноскандии // Биология внутренних вод. 2006. 2. С.
На основе многолетних сборов нимф из озер и водотоков выявлен видовой состав фауны поденок (40 видов) и веснянок (27) для северо-восточной части Фенноскандии, включающей территории Финской Лапландии, северо-восточной Норвегии и Мурманской обл. Территориальное распределение видов поденок и веснянок, их относительная биомасса в бентосных сообществах находятся в зависимости от большого числа экологических факторов. В работе рассматриваются исторические, зональные природно-климатические условия, типы ландшафта или биомов, особенности водосборного бассейна, вид водного объекта и конкретные условия местообитания (морфологические, гидродинамические условия среды обитания, степень трофности и гумифицированности воды и др.). Широко представленные в фауне водотоков поденки и веснянки распространены во всех ландшафтных зонах, включая северную тайгу, населяют литораль эвтрофных и гумифицированых озер. Факторы, способствующие проникновению их в нетипичные биотопы, – природно-климатические условия, соответствующие в определенной мере высокогорным районам в умеренных широтах. В лесных озерах возрастает роль семейств Leptophlebidae и Nemouridae, большая часть видов которых отличается от многих представителей поденок и веснянок широкой экологической пластичностью. Загрязнение водоемов, антропогенное закисление и другие виды антропогенного воздействия, а также проникновение и расселение в регионе вселенцев из более южных широт приводит к уменьшению разнообразия поденок и веснянок, повышению роли семейств Leptophlebidae и Nemouridae.
Яковлев В.А. Влияние антропогенных факторов на среднюю массу донных макробеспозвоночных // Биология внутренних вод. 2004. 4. С. 3-11.
Доказано наличие существенных различий в величинах средней массы тела особей, соотношений средних индивидуальных масс хищников и "мирных" беспозвоночных организмов в сообществах зообентоса и нектобентоса озер и водотоков на территории северо-восточной части Фенноскандии в зависимости от вида и интенсивности четырех антропогенных воздействий на экосистемы: токсификации, ацидификации, эвтрофирования и термофикации. Средние величины массы особей в сообществах больше в условиях эвтрофировании и термофикации, меньше при токсификации и ацидификации. Хищники, как правило, крупнее мирных беспозвоночных организмов в токсичной и закисленной воде. На основе рассмотренных материалов делается заключение о принципиальном сходстве ответных реакций сообществ и, скорее всего, водных экосистем, при токсификации и ацидификации, с одной стороны, эвтрофировании и термофикации, с другой. Выдвинута гипотеза "готовности" водных экосистем противостоять до определенных пределов избыточной нагрузке биогенных элементов, что достигается усилением детритного и пастбищного направлений утилизации ОВ, а применительно к бентосным сообществам - возрастанием биомассы и индивидуальных масс особей нехищных и ослаблением нагрузки со стороны хищных беспозовночных животных. Токсификация и ацидификация – это, относительно эволюционно "новые" виды антропогенного воздействия, эффективные механизмы противостояния по отношению к которым у водных экосистем отсутствуют или сильно ограничены. Они ведут однозначно к деградации сообществ, возвращению их на ранние стадии развития, для которых характерны более мелкие особи. Возрастание относительной биомассы и размеров хищных бентосных животных в токсической или закисленной среде вряд ли ведет к усилению их влияния на сообщество в качестве "биологических регуляторов".
Яковлев В.А. Оценка качества поверхностных вод на территории Фенноскандии // Водные ресурсы, 2004. 3. C. 337-346.
На основе исследования в 1980-1996 гг. в северо-восточной части Фенноскандии более чем 400 озер и 300 водотоков, в которых выявлены антропогенно обусловленные процессы (токсификация, ацидификация, евтрофирование и термофикация), проведен анализ известных методов биоиндикации. Показано, что получение репрезентативных результатов гидробиологического анализа качества поверхностных вод в регионах, где наблюдается токсическое, смешанное по составу загрязнение, (или антропогенная ацидификация), возможно при использовании отличающихся от применяемых в настоящее время унифицированных для всей страны методов биоиндикации, а также методов биотестирование природных вод. Разработаны и предложены адаптированные к региональным условиям индекс сапротоксобности, кольский биотический индекс, шкала оценки закисления, методы биотестирования.
Яковлев В.А. Изменчивость содержания кальция и магния в личинках ручейников сем. Polycentropodidae (Trichoptera) в зависимости от уровней pH и гумифицированности воды // Водные ресурсы. 2003. 4. С. 461-465.
На примере малых озер Финской Лапландии изучены зависимости концентраций Cа и Mg в личинках ручейников семейства Polycentropodidae от концентраций катионов этих элементов в воде, pH и степени гумифицированности воды. Показано, что содержание Са в личинках ручейников практически не зависит от его концентрации в воде, а Mg соответственно находится в обратной зависимости. Отмечено, что коэффициенты накопления находятся в сильной обратной зависимости от концентраций катионов этих элементов в воде, а также от pH воды. Установлено, что по мере снижения рН воды концентрации Ca и Mg в личинках уменьшаются менее интенсивно, чем в воде, что косвенно свидетельствует о наличии механизмов, способствующих поддерживанию необходимых для нормальной жизнедеятельности концентраций макроэлементов в живом организме в условиях антропогенной ацидификации водоемов.
Яковлев В.А. Зависимости средних масс тела особей в сообществах пресноводного макрозообентоса от условий среды обитания // Биология внутренних вод. 2003. № 3. С. 3-13.
Средние массы тела особей, их выравненность, выраженная через коэффициент вариации, соотношение средних индивидуальных масс хищников и "мирных" беспозвоночных организмов в сообществах зообентоса и нектобентоса озер и водотоков, находятся в зависимости от природных условий: ландшафтной принадлежности, особенностей водосборного бассейна и водного объекта и биотопа. Средние величины массы особей в сообществе формируются адаптивно к "качеству" среды обитания, а так же этапу сукцессии сообщества и водной экосистемы. В экстремальных, динамичных и непредсказуемых условиях среды составляющие сообщество особи мельче, что обусловлено уменьшением размерных показателей индивидуумов в популяциях и увеличением доли мелких видов. В благоприятных и стабильных условиях среды возрастает роль крупных и соответственно долгоживущих видов. Хищники крупнее мирных беспозвоночных организмов преимущественно в благоприятных условиях среды или в специфических условиях – сильно гумифицированных водоемах.
Яковлев В.А. Воздействие тяжелых металлов на пресноводный зообентос: 2. Последствия для сообществ // Экологич. химия. 2002. 11(2). С. 117-132.
На примере водоемов и водотоков Кольского Севера рассматриваются особенности реагирования пресноводного зообентоса на воздействие тяжелых металлов в зависимости от региональных природных условий и сопутствующих антропогенных факторов (загрязнении биогенными и органическими веществами, мутности воды). Выявлены основные приспособительные механизмы, обеспечивающие ограниченную устойчивость гидробионтам и сообществам по отношению к тяжелым металлам. Основываясь на обнаружении отдельных видов в воде с максимальными концентрациями приоритетных загрязнителей от предприятий цветной металлургии – Ni и Сu, составлен ряд устойчивости видов. Показано, что многолетняя динамика сообществ в сильно загрязненных водоемах практически полностью зависит от изменения нагрузки тяжелых металлов на водоем. Изложено теоретическое представление о токсификации, как о новом для водных экосистем процессе, ведущем однозначно к их деградации.
Yakovlev V.A. Zooplankton of Subarctic Imandra Lake following water quality improvements, Kola Peninsula, Russia // Chemosphere. 2000. V. 42, No 1. P. 85-92.
The composition, species richness, abundance of zooplankton communities were studied in two highly contaminated areas: (1) meanly by heavy metals and other toxic and non-toxic matter, and (2) meanly by fine particles of nepheline and other minerals and organic matter, in the large, subarctic Imandra Lake (northwestern Russia) based on data collected between 1978 and 1990. Reduction in the relative abundance of the typical inhabitants of northern oligotrophic lakes and their substitution by tolerant-to-pollution, widely distributed, circumpolar species were the general trends for the communities. In both lake areas, water quality changes occurred in response to reductions in contamination of metals, mineral particles and organic matter in the mid 1980s. Water chemistry improvements, including decreased concentrations of pollutants have resulted in partial recovery of zooplankton communities, increase in species richness, density of individuals, and shifts in composition of the dominance group. However, both lake areas are still contaminated and re-establishment of communities typical of a non-polluted lake did not occur between the mid 1980s and mid 1990s.
Yakovlev V.A. Recent state of Monoporeia affinis, a malacostracan glacial relict species in the Imandra lake of the Kola Peninsula, Russia // Crangon. 2000. No 4. P. 71-78.
The most common glacial relict species in the Kola Peninsula is the amphipod Monoporeia affinis Lindstrom. Mysis relicta which earlier inhabited abundantly the lake of Imnadra, since 1983 was not found. In parts of Imandra lake with moderate eutrophication, life conditions for M. affinis were found to be favorable and abundance of this species was high. Data on the life circle of M. affinis in Imandra lake are presented.
Yakovlev V.A. Occurrence of Gammarus lacustris G.O. Sars (Amphipoda) in the north-eastern Fennoscandia and Kola Peninsula in relation to environmental and anthropogenic factors // Polskie Archivum Hydrobiologii. 2000. 47, 3-4. P. 671-680. Amphipods Gammarus lacustris Sars were collected from 420 small lakes with supplementary streams situated in different parts of the northern Finland, Norway, and Murmansk Region of Russia. These amphipods were found in 53 lakes with pH > 6.3, and Ni and Cu concentrations > 7 and 5 µg dm-3, respectively. The species was more abundant in littoral and outlet areas of tundra-forest lakes as well as in those situated lower than 300 m a.s.l.
Яковлев В.А. Трофическая структура зообентоса как показатель состояния водных экосистем и качества воды // Водные ресурсы. 2000. 27. № 2. С. 237-244.
Рассмотрены особенности формирования трофической структуры бентосных сообществ водоемов и водотоков на территории северо-восточной части Фенноскандии в зависимости от вида антропогенного процесса. Показано, что имеется определенное сходство структурных характеристик при токсификации и ацидификации водоемов, а также при евтрофировании и термофикации. Установлено, что лимитирующий фактор, определяющий организацию трофической структуры и увеличение доли хищников в сообществах при токсификации и ацидификации,– токсичность среды обитания, а евтрофированием и термофикациией обусловливаются уменьшение доли хищников и рост удельного веса собирателей-глотателей, грунтозаглатывателей, а в литоральных сообществах также размельчителей и фильтраторов. Отмечена перспективность использования относительной биомассы хищников в сообществах для идентификации антропогенного процесса, оценки состояния водных экосистем и качества воды.
Yakovlev Valery. Zopplankton of Subarctic Imandra lake following water
quality improvements, Kola Peninsula, Russia. In: Chemosphere. 2001. 42.
P. 85-92 (English).
The composition, species richness, abundance of zooplankton communities were studied in the two highly contaminated areas: (1) mainly by heavy metals, other toxic and non-toxic matters, and (2) mainly by fine particles of nepheline and other minerals, organic matter, in the large, subarctic Imandra Lake (northwestern Russia), based on data collected between 1978 and 1990. Reduction in the relative abundance of the typical inhabitants of north oligotrophic lakes and their substitution by tolerant to-pollution, widely distributed, circumpolar species were the general trends for the communities. In both lake areas, water quality changes occurred in response to reductions in contamination of metals, mineral particles and organic matter in the mid 1980s. Water chemistry improvements, including decreased concentrations of pollutants have resulted in partial recovery of zooplankton communities, increase in species richness, density of individuals, and shifts in composition of dominance group. However, both lake areas still contaminated and re-establishment of communities typical of a non-polluted lake did not occur between mid 1980s and mid 1990s.
Яковлев В.А. Токсичность и биологическое накопление алюминия в закисленной воде (на примере малых озер и водотоков Финской Лапландии) // Водные ресурсы. 2001. 28. №. 4. С. 454-460. На основе изучения гидрохимического режима и состояния бентосных ацидофобных видов в закисленных малых озерах и водотоках на территории Финской Лапландии (1993, 1994 гг.) показано, что гумусовые соединения – основные факторы, определяющие не только уровень рН, но и соотношение различных форм Al в воде. Установлено, что концентрация наиболее токсичной для водных организмов формы – лабильного алюминия в закисленной воде (рН 4.8-6.5) возрастает лишь в ультраолиго- и олигогумозной воде (цветность воды 5-60 мг Pt/л). Показано, что гумусовые и другие органические вещества, связывая Al в нелабильные и другие устойчивые формы, уменьшают его токсические свойства для ацидофобных видов, а также способность накапливаться в теле гидробионтов. Доказано, что Al не обнаруживает тенденцию повышенного накапливания в теле гидробионтов, представляющих собой верхний трофический уровень (в хищниках).
Яковлев В.А. Этологическая структура пресноводных бентосных и нектобентосных сообществ и ее изменения под влиянием абиотических и антропогенных факторов // Экология. 2002. № 4. С. 286-290.
На основе классификации образа жизни и поведения организмов зообентоса, нектобентоса и нейстона изучены особенности формирования этологической структуры их сообществ в малых озерах и водотоках северо-восточной части Фенноскандии и Кольского п-ова. Показано, что неспецифической реакцией сообществ на антропогенное воздействие на водные экосистемы является сокращение числа этологических групп, а специфической реакцией при эвтрофировании и термофикации - сокращение относительной биомассы цепляющихся, роющих-закапывающихся, возрастание доли ходящих-ползающих и червеобразно двигающихся при токсификации и ацидификации - доминирование ходящих-ползающих животных.
Яковлев В.А. Воздействие тяжелых металлов на пресноводный зообентос: 1. Бионакопление // Экологич. химия. 2002. 11(1). С. 27-39.
На примере бокоплава Gammarus lacustris, личинок ручейников семейства Polycentropodidae и хирономид рода Chironomus из водоемов северо-восточной Фенноскандии и Кольского п-ова дана оценка роли природных условий, антропогенного загрязнения и гидрохимических показателей воды (рН, содержание гумусовых и других органических веществ), а также трофических и топических особенностей водных организмов для бионакопления тяжелых металлов.
Yakovlev V.A. Acidity of small lakes in Finnish Lapland-based on aquatic macroinvertebrate studies in 1993-1995. Rovaniemi, Kaupungin painatuskeskus. 1999. 48 p.
Invertebrate samples were collected from 217 small lakes, including their outlet, down streams and inlet streams of Lapland in early autumn 1993-1994. The results suggested that humus materials, minerogenic acidity, and elevated concentrations of aluminum possibly are the responsible for the documented impoverished fauna, such as acid-sensitive snails, amphipoda Gammarus lacustris, mayflies (except Leptophlebidae), some species of caddisflies and stoneflies. They were lacking from about 25% of studied small acid/humic lakes, representing generally closed or headwater lakes. Those lakes were situated mostly in central and southern Lapland, areas between Kittila and Kolari, and around Enontekio . No evident damage of invertebrate communities due to anthropogenic acidification were indicated in north-eastern border areas (Aa lisja rvi area), as well as along Finland-Russia border from Raja-Jooseppi to south of Salla. Acid-sensitive invertebrates occurrence and quantity also showed obvious dependence from physical characteristics of lakes (like size, hydrological type, lake order) and habitats (water velocity, dominant substratum, vegetation type, size characteristics of streams). With the exception of nickel, all trace metals had higher levels in Polycentropodidae caddisfly larvae and amphipoda Gammarus lacustris from southern Lapland. The elevated nickel, copper, cobalt, cadmium and aluminum concentrations in invertebrates, have been indicated in same lakes in northern Lapland. Trace metal concentrations in caddisfly larvae were considerable lower than in lakes situated near the metal smelters in Kola Peninsula. No significant relationships between aluminum concentrations in invertebrates, water pH and content of Altot were found. Bioconcentration factor (BCF), reflecting the relation between concentrations of metals in biota and water, had more strong correlations with water pH, contents of humus materials, nutrients, basic cations and anions. Approaches to the development of the long-term extensive and intensive monitoring and assessment of biological effects of acidification are proposed. The results obtained in this study may provide referring information for examination of the long-term changes in invertebrate communities in small lakes of northern Finland.
Яковлев В.А. Оценка степени закисления поверхностных вод северо-восточной Фенноскандии по зообентосу // Водные ресурсы. 1998. 25. № 2. С. 244-251.
С помощью результатов изучения 265 озер и их придаточных ручьев (Финская Лапландия, северо-восточные районы Норвегии и Кольский п-ов) показано, что последствия антропогенного закисления в первую очередь проявляются в уменьшении видового разнообразия бентической фауны из-за исчезновения видов, чувствительных к низким рН. Введено понятие ’’рН– устойчивость’’ вида. Разработана биологическая шкала закисления. На основе различных методов статистического анализа данных получены зависимости между параметрами шкалы и комплексом гидрохимических показателей степени закисления вод, характеристиками водосборного бассейна, самого водного объекта и биотопа.
Яковлев В.А. Реакция зоопланктона и зообентоса на изменение качества воды субарктического водоема (на примере озера Имандра) // Водные ресурсы. 1998. 25. № 5. C. 715-723.
Приведены результаты многолетних (1979-1996) исследований динамики зоопланктона и зообентоса субарктического оз. Имандра в условиях более чем 60-летнего загрязнения отходами апатитонефелиновых обогатительных фабрик и коммунально-бытовыми сточными водами.
Яковлев В.А. Зависимость биологических последствий закисления от природных особенностей водного объекта (на примере малых озер Северной Финляндии) // Биология внутренних вод. 1997. № 2. С. 79-91.
На основе изучения состояния зообентоса 217 малых озер на территории Финской Лапландии анализируется роль природных особенностей озер, придаточных ручьев и местообитания для биологических последствий закисления. На видовое разнообразие, относительную численность и биомассу чувствительных к закислению групп: бокоплавов, брюхоногих моллюсков, поденок и веснянок, наряду с антропогенное закислением, обусловленным атмосферным выпадением соединений серы и других кислотообразующих веществ, негативно влияет природное закисление органическими веществами, поступающими в озеро из окружающих заболоченных территорий. Наибольшее подавление биоты обнаружено в горных ландшафтах - в антропогенно закисленных малых бессточных и головных озерах с прозрачной водой, а также в лесных гумифицированных озерах с коричневой водой. В зависимости от типа озера: бессточные - головные озера - проточные, а также - местообитания: зона литорали - место выхода ручья из озера - ручей, роль гидрохимических показателей закисления (рН, щелочность, Ca, Mg, Al) закономерно снижается, а значение особенностей биотопа (скорость течения воды, субстрат, макрофиты и мхи, ширина ручья и другие) - возрастает.
Яковлев В.А. Оценка качества поверхностных вод Кольского Севера по гидробиологическим показателям и данным биотестирования (научно-практические рекомендации. Апатиты: Изд-во Кольск. научн. центра РАН. 1988. 27 с..
В методических рекомендациях описаны методы и индексы оценки качества поверхностных вод Кольского Севера по показателям зообентоса, а также индивидульные значения сапротоксобности видов. Во фрагменте монографии предложены частично измененные индексы и т.д.Ca, Mg, Al)
