Гидробиологичесние исследования

Гидробиологичесние исследования

Многие отрасли человеческой деятельности, будь то рыбное хозяйство или коммунальное строительство, медицина или гидротехника, связаны с познанием законов, управляющих развитием жизни в водоемах. Поэтому любые сведения о жизни обитателей водоемов – рек, озер, прудов, водохранилищ, особенно расположенных в труднодоступных или малопосещаемых местах, могут оказаться чрезвычайно ценными, а подчас и уникальными. Для того же, чтобы интересный материал не пропал зря, нужно уметь его собрать, сохранить, описать и доставить в какое-нибудь научное учреждение, где он может быть использован. Простейшие гидробиологические наблюдения, т. е. наблюдения над жизнью в воде, можно провести в любом туристском походе, не обременяя себя чересчур сложным и тяжелым оборудованием.

Все население водоема (за исключением рыб) делится по своему образу жизни на две большие группы. Организмы, населяющие дно водоема – не только ил, но и различные предметы, находящиеся на дне (сваи, валуны, травянистую водную растительность и т. д.), прикрепленные к чему-либо на дне или свободно передвигающиеся, называются бенти-ческими, или бентосом. Их противоположностью являются животные и растения, свободно парящие или медленно плавающие в водной толще,-планктон. Планктонные организмы, даже обладающие способностью к самостоятельному передвижению, как правило, не могут противостоять течению и перемещаются вместе с водными массами, что и отличает их от активных пловцов – рыб, составляющих так называемый нектон.

Планктонные рачки:

а – циклоп; б – диаптомус; в – босмина; г – лептодора; д – битотреф; е – полифемус; ж – мизида

Распределение как бентических, так и планктонных организмов в водоеме зависит в конечном счете от того, где они находят необходимую для жизни пищу. Принципиальное различие между растениями и животными заключается в том, что растения в процессе питания (фотосинтеза), происходящего только на свету, потребляют неорганические вещества, создавая из них органические, животные же питаются уже готовыми органическими веществами. Таким образом, распределение водорослей как в планктоне, так и в бентосе определяется в основном условиями освещенности. Планктонные водоросли (фитопланктон) приурочены к верхним слоям воды, летом их максимальное развитие наблюдается в большинстве озер на глубине 2-5 м. Бентические водоросли (фитобентос) в наибольшем количестве обитают в прибрежной области. Животные планктона (зоопланктон) распределены в толще воды более равномерно, чем водоросли. Правда, многие из них, питающиеся планктонными водорослями, сосредоточены в верхних слоях воды, но и глубже обитают многие организмы, пищу которых составляют отмершие планктонные водоросли и бактерии. Бентические животные (зообентос) обильней в прибрежьях, так как развитая здесь высшая водная растительность и бенти-ческие водоросли представляют прекрасную кормовую базу для животных-вегетарианцев, а те в свою очередь служат пищей хищникам. Однако в пределах глубинной зоны озер и водохранилищ встречается также довольно много представителей зообентоса, питающихся либо органической частью илом, либо другими организмами. В реках планктон обычно довольно однообразен, а бентос богаче у берегов.

В планктоне большинства озер и рек преобладают веслоногие и ветвистоусые рачки, коловратки и водоросли: диатомовые, зеленые и сине-зеленые. Планктонные животные гораздо крупнее водорослей, кроме того, они обладают способностью самостоятельно двигаться; поэтому, заглянув в микроскоп, первыми вы заметите веслоногих рачков-циклопов, водящихся в самых разнообразных водоемах от луж до болот включительно, и обитателей озер диаптомусов, а из ветвистоусых – дафний, знакомых любителям-аквариумистам, и смешных, похожих на слоников, босмин.

В больших озерах может попасться интересный представитель отряда расщепленноногих раков – мизида – прозрачный рачок длиной 1-5 см, с яркими черными глазами. Это животное в древние времена обитало в морях, а затем приспособилось к жизни в пресных водоемах. Нельзя не обратить внимания на изящные парашютики коловраток. Все эти крошечные животные играют в водоеме очень важную роль, так как служат прекрасным кормом для многих рыб. По данным химического анализа, питательность босмин, например, близка к омарам и превосходит сельдь и даже лосося.

Наиболее крупные колонии планктонных водорослей видны при небольшом увеличении: звездочки астерионелли, цепочки табеллярии и мелозиры. При большом увеличении можно рассмотреть необыкновенно тонкую и изящную скульптуру кремнеземных панцирей диатомовых водорослей. Диатомовые так красивы и разнообразны, что служат предметом коллекционирования.

Диатомовые водоросли при большом увеличении: Планктонные: а – мелозира; б – стефанодискус; в – циклотелла. Бентические: г – навикуля; д – пиннулярия; е – амфора; ж – сюрирелла

На изучении диатомовых водорослей основан один из важнейших методов современной геологии – диатомовый анализ: прекрасно сохраняющиеся в осадочных породах кремнеземные панцири диатомей позволяют по составу планктона определить возраст и характер водоемов, в которых эти породы образовались. Помимо диатомовых в планктоне постоянно встречаются сине-зеленые водоросли. Многие из них служат причиной "цветения" воды: на поверхности водоема появляются бурые хлопья или зеленый налет, состоящие из бесчисленных колоний сине-зеленых, при этом вода приобретает отвратительный вкус и запах от разлагающихся водорослей (иногда становится ядовитой); при этом может даже возникнуть недостаток кислорода, ведущий к гибели рыб.

Планктонные водоросли:

Сине-зеленые: а – микроцистис; б – гомфосферия. 3еленые: в – диктиосфериум; г – педиаструм; д- сфероцистис; е – ставраструм; ж – клостериум. Перидиниевые: з – церациум; и – перидиниум; к – золотистая водоросль динобрион

Широко распространены зеленые водоросли: диктиосфериум, педиаструм, сфероцистис.

Если же просматривать под микроскопом планктон болот или заболоченных озер и ручьев, то первое, что бросится в глаза, – это десмидиевые водоросли (также из группы зеленых). Из перидиниевых водорослей наиболее часто попадается изысканный церациум, сам же перидиниум обратит на себя внимание тем, что передвигается при помощи своих двух жгутиков ничуть не медленнее многих представителей зоопланктона. Колонии прозрачных бокальчиков динобриона из группы золотистых водорослей обязательно встретятся в весеннем или осеннем планктоне. Фитопланктон, один из основных источников первичного органического вещества в водоеме, создаваемого в процессе фотосинтеза непосредственно из неорганической материи, – это первое звено в пищевой цепи водоема.

Бентические организмы большей частью, гораздо крупнее планктонных, их почти всегда можно увидеть простым глазом. Фитобентос – это прежде всего зеленая "борода" и "тина", покрывающая прибрежные скалы и различные погруженные в воду предметы. У нас на северо-западе особенно широко распространена зеленая водоросль улотрикс, это она образует зеленую колышащуюся бахрому на гранитных плитах набережных Невы. На дне небольших водоемов и на стеблях водных растений попадаются круглые, плотные, часто величиной со сливу колонии сине-зеленой водоросли сфероностока, или глеотрихии. Беловатые слизистые налеты на камнях, сваях, водных растениях – колонии диатомовых. В иле обитают самые крупные из пресноводных диатомовых, например сюрирелла.

Бентические организмы:

а – олигохета; б – водяной ослик; в – бокоплав; г – мотыль, или личинка тендипедиды; д – гидра; е – личинка поденки; ж – водяной клещик; з – ногохвостка

Чрезвычайно многочисленны и разнообразны бентические животные: олигохеты, ракообразные, моллюски, пиявки, губки, кишечнополостные, насекомые и их личинки.

Олигохеты (малощетинковые черви) живут на дне и питаются органическими веществами ила, зарываясь в него, как это делают на суше дождевые черви. Пропуская массы ила через свой кишечник (количество ила, пропущенного за сутки, в четыре раза превышает вес самого животного), олигохеты способствуют изменению его структуры и состава.

Широко распространены в прибрежной части водоемов представители бентических ракообразных: похожие на мокриц водяные ослики и бокоплавы. Некоторые бокоплавы, переселенцы из древних морей, перешедшие к жизни в пресных водах, представляют очень большой интерес при воссоздании истории водоемов. Ну и, наконец, кто же не знает речных раков, живущих в глинистых норках по берегам рек и озер. Извлеченные из своих убежищ, они составят приятное дополнение к походному меню.

Во всех озерах и реках встречаются моллюски – брюхоногие и двустворчатые. Брюхоногие моллюски – прудовики, катушки, чашечки – попадаются в огромном количестве в зарослях высшей водной растительности. Двустворчатые – перловицы, беззубки – обычно поселяются на песчаных отмелях. Некоторые моллюски приносят косвенный вред, так как служат промежуточными хозяевами сосальщиков – паразитов животных и человека. В реках бассейна Белого моря и на Дальнем Востоке можно встретить наиболее интересного из наших пресноводных моллюсков – жемчужницу-маргаритану. Раньше существовал промысел по добыче жемчуга из ее раковин.

В прибрежной части многих водоемов вам попадутся пиявки. Большинство из них – паразиты водных птиц и млекопитающих, лишь очень немногие способны прокусить кожу человека. Медицинская пиявка – крупная, темно-оливковая, с желтым рисунком на спине, встречается в водоемах Украины, Кавказа, Средней Азии. Туристам следует отмечать в своих записях водоемы, в которых встретилось много медицинских пиявок.

Бентические организмы:

а – беззубка; б – прудовик; в – катушка; г – чашечка; д – перловина; е – жемчужница-маргаритана; ж – медицинская пиявка; з – личинка стрекозы; и – личинки ручейников; к – жук-плавунец; л – клоп водяной скорпион; м – клоп-гладыш; н – клоп-водомерка; о – паук серебрянка; п – сине-зеленая водоросль глеотрихия

Из пресноводных губок наиболее распространена у нас бадяга, ее зеленые коралло-кидноветвящиеся колонии легко узнать в прибрежной части многих озер.

Представители кишечнополостных (медузы, кораллы и др.) – обитатели морей. К жизни в пресной воде перешли очень немногие из представителей этой группы. Зачерпнув немного воды из небольшого пруда или канавы и дав ей отстояться, вы почти всегда увидите прилепившихся к стенке стакана маленьких гидр (бурые, слегка утолщенные посередине стебельки с венчиком щупалец на конце). Это крошечное существо замечательно своей необыкновенной жизнеспособностью: можно высушить гидру, истолочь ее в ступке, просеять сквозь сито и все же в мельчайшем порошке всегда сохранится несколько клеток, из которых в воде разовьются новые животные.

В пресных водоемах обитает множество личинок насекомых, а ногохвостки, некоторые жуки, клещи и клопы весь свой жизненный цикл проводят в воде. В тихих заводях на поверхности воды часто можно увидеть серую пыль, которая при ближайшем рассмотрении оказывается мельчайшими насекомыми – ногохвостками. Всем знаком клоп-водомерка, скользящий как конькобежец по зеркальной глади озера или пруда. Его тонкие лапки, не смачиваемые водой вследствие покрывающего их слоя жира, вдавливают немного поверхностную пленку, не прорывая ее, что и позволяет насекомому "ходить" по воде. Мелкие жуки-вертляки, тоже знакомые каждому, – опасные хищники, способные быстро и глубоко нырять за своей добычей. У вертляков интересно устроены глаза: каждый из них разделен на две части – одна смотрит вверх, а другая под воду.

Личинки насекомых – важнейшая часть питания рыб. Особенно широко распространены личинки ветвистоусых (некусающихся) комаров – тендипедид, населяющие даже глубинную область озер и рек. Личинки поденок также иногда опускаются довольно глубоко, заходя за пределы зарослей водной растительности. Массовый вылет взрослых поденок можно наблюдать летом: миллионы нежных, легких насекомых усеивают озеро и окружающий берег. Очень часто распространены в реках, озерах, прудах и канавах, особенно среди водных растений, личинки стрекоз. Мелкие личинки стрекоз охотно поедаются рыбами, крупные же сами поедают олигохет, личинок других водных насекомых, головастиков и даже молодь рыб. Личинки ручейников легко узнать по разнообразным домикам из песчинок, кусочков растений, иногда из паутины.

Далеко не всегда известно, какой взрослой форме насекомого соответствует та или иная личинка, поэтому наблюдения над вылетом взрослых насекомых (имаго) и коллекционирование достоверных пар личинка – имаго могут принести очень большую пользу.

Единственный из пауков в наших местах, ведущий истинно водный образ жизни, – серебрянка. Построив из паутины колокол, прикрепленный к подводным растениям, серебрянка наполняет его воздухом, приносимым между волосками мохнатых лапок. В Колоколе паук живет и выводит молодь.

Бентические животные – основная кормовая база в водоеме, большинство из них охотно поедается рыбами. Часто по распространению бентических животных в водоеме можно судить о местонахождений рыбного стада (в больших озерах).

Приступая к отбору гидробиологических проб в водоеме, следует так расположить пункты сборов, чтобы по возможности охватить все многообразие животных и растений, учитывая, что они теснейшим образом связаны с условиями среды обитания и изменяются в зависимости от последних.

Планктон нужно непременно взять в открытой и прибрежной частях, если озеро или пруд достаточно велики. В большом озере лучше заложить профиль из нескольких (четырех-пяти) станций от берега к центру. Если отдельные участки озера отличаются друг от друга по характеру берегов, прибрежной растительности, цвету или запаху воды, обязательно надо взять по пробе в каждом районе. Так же следует поступить, если озеро состоит из нескольких плесов или имеет глубоко врезанные заливы. В реках можно ограничиться одной пробой планктона, так как он очень однообразен.

Бентос следует собирать по тому же принципу, что и планктон, стараясь при этом oxaрактеризовать также все виды грунтов (глины, песок, галечник, валуны, скалы), заросли высшей водной растительности (тростник, рогоз, кувшинки, рдесты) и всевозможные подводные предметы (сваи, бревна, каменные основания гидротехнических сооружений). В реках бентос надо собрать в нескольких местах вдоль русла. Сборы планктона и бентоса необходимо сопровождать общим, как можно более подробным описанием озера, еще лучше, если есть возможность, провести гидрологические и химические наблюдения, как это указано в предыдущих статьях сборника. Только имея более или менее полное представление об условиях существования организмов в водоеме, можно как следует использовать собранный гидробиологический материал: объяснить тот или иной видовой состав животных и растений, охарактеризовать те их разновидности, местообитание и свойства которых мало известны, дать прогнозы сезонных изменений в животном и растительном мире.

Планктонная сетка

Для сбора планктона нужно пользоваться планктонной сеткой. Она состоит из латунного кольца диаметром около 20 см, к которому пришит конический мешок из тонкой шелковой ткани – мельничного сита, употребляемого в промышленности для просева муки. Мешок заканчивается металлическим стаканчиком. Наиболее экономная и простая выкройка сетки показана на рисунке. Чтобы сетка получилась ровной, сшивать необходимо прямой край с косым ("а" с "в" и "б" с "г"). Сверху и снизу хорошо пришить по полосе белой бязи, чтобы шелк не перетирался о кольцо и стаканчик. Сетку надо шить бельевым швом, тонкими и прочными нитками. Стаканчик лучше всего изготовить из латуни, диаметр его может быть около 4 см. На нижнее отверстие удобно надеть кусочек резинового шланга с зажимом. Внутренняя поверхность стаканчика должна быть как можно более гладкой. Три прочных шнура прикрепляют к кольцам на ободе стаканчика, к кольцу сетки и связывают вверху узлом или привязывают к небольшому колечку. К этому же колечку крепят линь, на котором сетку опускают в воду. Для сборов фитопланктона сетку нужно сшить из сита № 77 (№ 25 по старой нумерации), так как эта ткань имеет наиболее мелкие ячейки и удерживает даже мельчайшие водоросли. Зоопланктон можно собирать этой же сеткой, но тогда количество веслоногих рачков и некоторых активно плавающих организмов уменьшится, так как медленная фильтрация воды через плотную ткань позволит многим из них выплыть из сетки во время лова. Лучше, если есть возможность, произвести лов еще и сеткой с менее частым ситом (№ 49-55 по новой и № 12-14 по старой нумерации).

Выкройка планктонной сетки

Планктонной сетью можно облавливать озеро горизонтально и вертикально. При горизонтальном лове сетку забрасывают как можно дальше, а затем медленно ведут за лодкой или вдоль берега так, чтобы ее входное отверстие было погружено в воду. Надо следить за тем, чтобы стаканчик не задевал дна, иначе поднятая им муть сильно засорит пробу и затруднит ее обработку. При вертикальных ловах сетку опускают до дна (но не кладут на дно!) и медленно выбирают. Тянуть сетку нужно в обоих случаях равномерно и никогда не закидывать дважды, не слив предварительно осадок из стаканчика. Если водоем большой, то при горизонтальном лове лучше тянуть сетку определенное расстояние, отсчитываемое, например, гребками (100 гребков), если нельзя его измерить, или определенное время по часам (5 минут). Осадок, остающийся в стаканчике после того, как сетка вынута и избыток воды профильтровался через ее стенки, нужно слить в небольшую баночку с хорошо подобранной пробкой. Затем сполоснуть сетку, погрузив ее так, чтобы вода не переливалась через кольцо, а поступала только сквозь сито, и снова слить остаток в ту же баночку. После этого, вывернув сетку, выполоскать ее. Для хранения планктонных проб нужны баночки емкостью около 100 куб. см (очень удобны продающиеся в аптеках плоские плевательницы из толстого коричневого стекла с навинчивающимися металлическими пробками).

Стаканчик планктонной сетки

Если планктонная сетка порвется, то починить ее можно следующим образом: кусочек фотопленки окунуть на минуту в ацетон и заклеить им дырку, края которой предварительно тоже смочить ацетоном.

Для сбора проб бентоса очень удобна маленькая закидная драга. Треугольная рама драги делается из круглого или плоского железа. Длина сторон треугольника может быть любой. По одной стороне рамы сверлят отверстия и нашивают мешок из плотной мешковины. Нижний конец мешка удобно сделать открытым и завязывать его веревкой, чтобы можно было вынимать содержимое, не выворачивая драги. К углам треугольника крепят трос, так же как и у планктонной сетки. Драгу можно закидывать с берега или с лодки, вести ее по дну надо не слишком быстро и равномерными движениями. Расстояние, пройденное драгой, надо по возможности измерить.

Вынув драгу, ее содержимое выкладывают в сачок, предназначенный для промывки, чтобы избавиться от лишнего грунта. Ободок сачка делают из толстой проволоки, мешок – из крупноячеистого мельничного сита (№ 23-24 по новой и № 3-4 по старой нумерации). Как и у планктонной сетки, проволоку лучше обшить полосой бязи, к которой и пришивать газ. Надетый на палку сачок может служить не только для промывки, но и для лова в прибрежной зоне, особенно в зарослях высшей водной растительности, где неудобно использовать драгу.

Пробы бентоса даже после промывки могут не поместиться в маленькие банки. Для их первоначального хранения надо иметь несколько больших банок (0,5-1 л). Затем пробу разбирают: выливая ее понемногу в белую эмалированную тарелку или фотографическую ванночку и добавляя воды (лучше процеженной сквозь сачок, чтобы не попали посторонние организмы), извлекают животах пинцетом, а самых мелких – пипеткой и перекладывают в бутылочку из-под пенициллина (крупных – в баночку).

Закидная драга

При взятии проб бентоеа очень поможет маска для подводного плавания с дыхательной трубкой (еще лучше – с аквалангом). Снаряженные таким образом вы не будете собирать материал вслепую, а отберете его аккуратно с разных грунтов и подводных предметов, можно даже с определенной площади, например 1 кв. м или 1 кв. дм (для обрастаний). Маска дает возможность наблюдать за поведением наиболее крупных обитателей водоема, видных простым глазом, а любые наблюдения в этой области представляют огромный интерес.

Таким же образом вы можете наблюдать за рыбами. Кроме того, пойманных вами рыб надо измерить, описать их окраску, взять несколько чешуи со спинной части и содержимое желудка для просмотра под микроскопом.

Для сбора обрастаний нужно приготовить небольшой скребок. Его легко можно сделать из ухвата, приварив к концам последнего заточенную с внешнего края металлическую полосу, которая служит ножом. Мешок скребка делают из мелкоячеистого мельничного сита, чтобы достаточно полно захватывать мелкие формы водорослей. Скребком удобно соскабливать обрастания со скал, крупных камней, свай, растений. Небольшие растения надо брать для анализа обрастаний целиком или частично (по куску стебля из нижней и верхней части, несколько листьев, корень).

Скребок

Все гидробиологические пробы необходимо зафиксировать. Для этого к ним приливается 40-процентный формалин с таким расчетом, чтобы получился 4-процентный раствор (т. е. на 90 куб. см воды 10 куб. см формалина).

Чтобы пробы не пролились во время перевозки, можно запечатать их, обмакнув горлышками банок с плотно пригнанными пробками в расплавленную смесь, состоящую из 2 частей парафина, 1 части воска и 1 части канифоли.

Каждую пробу снабжают этикеткой, в которой должно быть указано название водоема, пункт сбора (его можно обозначить номером, проставленным на карте или схеме), глубина в месте взятия пробы, краткая характеристика места сбора (чистая вода или заросли водных растений), для бентоса – характер грунта, способ и орудие лова, дата.

Например:

Оз. Светлое, Приозерский район Ленинградской области, станция 1, гл. 1 м, заросли тростника, оливково-серый ил, лов драгой 10 м, 22/VIII 1962 г.

Этикетку сначала можно написать мягким карандашом на кальке, но впоследствии ее необходимо заменить написанной несмывающейся тушью. Очень удобно предварительно написать на баночках номера эмалевой краской, это помогает при разборе и учете проб. Все пробы нужно записывать также и в полевой дневник, где вы ведете описание водоема. Полевые записи надо делать очень тщательно и разборчиво простым карандашом в тетради или блокноте. Очень уж обидно по возвращении из маршрута обнаружить, что с трудом добытый материал невозможно использовать.

Литература

Жадин В. И. и Герд С. В. Реки, озера и водохранилища СССР, их фауна и флора. М., Учпедгиз, 1961.

Лепнева С. Г. Жизнь в озерах. "Жизнь пресных вод СССР", т. III. М.-Л., изд-во АН СССР, 1950.

Липин А. Н. Пресные воды и их жизнь. М., Учпедгиз, 1950.

Рылов В. М. Жизнь пресных вод. Петроград, 1923.

Яшнов В. А. Малый практикум по гидробиологии. М., "Советская наука", 1952.