Фітопланктон як показник рівня евтрофікації річки промислових регіонів степової зони України

Abstract

У статті представлені результати гідрохімічного та гідроекологічного аналізу річки Лозова, дослідженої на ділянках з різними типами донних субстратів: піщаним, мулистим, глинистим, кам’янистим та антропогенно трансформованим. Установлено, що забруднення шахтними водами спричиняє зниження рН (від 7,8 до 3,8), розчиненого кисню (від 7,37 до 3,17 мг/л) та підвищення мінералізації майже вчетверо, а також призводить до зростання вмісту сульфатів, хлоридів та інших хімічних сполук. Видове різноманіття фітопланктону представлено чотирма систематичними групами: синьо-зеленими (Cyanobacteria), зеленими (Chlorophyta), діатомовими (Bacillariophyta) та евгленовими (Euglenophyta). Найвища чисельність спостерігається на піщаному та мулистому дні, тоді як глинисте та кам’янисте дно характеризується нижчими показниками розвитку. Коефіцієнт варіації свідчить про високу мінливість чисельності у глинистих і кам’янистих біотопах та стабільність у мулистих і піщаних ділянках. Кластерний аналіз показав, що фітопланктонні угруповання та типи біотопів формують чіткі групи подібності, зокрема антропогенно трансформовані та кам’янисті ділянки мають високу схожість, а глинисте та піщане дно відрізняються найсуттєвіше. Розрахунок індексу сапробності свідчить про різнорівневий антропогенний вплив: піщані та кам’янисті ділянки належать до α-мезосапробної зони з евтрофними ознаками, мулисті та глинисті – до β-мезосапробної зони з помірним органічним забрудненням, антропогенно трансформовані ділянки займають проміжне положення. Отримані результати підкреслюють тісний взаємозв’язок гідрохімічних характеристик, типу донного субстрату та структури фітопланктону, що дозволяє використовувати водні рослини як індикатори стану річкових екосистем. У статті представлені результати гідрохімічного та гідроекологічного аналізу річки Лозова, дослідженої на ділянках з різними типами донних субстратів: піщаним, мулистим, глинистим, кам’янистим та антропогенно трансформованим. Установлено, що забруднення шахтними водами спричиняє зниження рН (від 7,8 до 3,8), розчиненого кисню (від 7,37 до 3,17 мг/л) та підвищення мінералізації майже вчетверо, а також призводить до зростання вмісту сульфатів, хлоридів та інших хімічних сполук. Видове різноманіття фітопланктону представлено чотирма систематичними групами: синьо-зеленими (Cyanobacteria), зеленими (Chlorophyta), діатомовими (Bacillariophyta) та евгленовими (Euglenophyta). Найвища чисельність спостерігається на піщаному та мулистому дні, тоді як глинисте та кам’янисте дно характеризується нижчими показниками розвитку. Коефіцієнт варіації свідчить про високу мінливість чисельності у глинистих і кам’янистих біотопах та стабільність у мулистих і піщаних ділянках. Кластерний аналіз показав, що фітопланктонні угруповання та типи біотопів формують чіткі групи подібності, зокрема антропогенно трансформовані та кам’янисті ділянки мають високу схожість, а глинисте та піщане дно відрізняються найсуттєвіше. Розрахунок індексу сапробності свідчить про різнорівневий антропогенний вплив: піщані та кам’янисті ділянки належать до α-мезосапробної зони з евтрофними ознаками, мулисті та глинисті – до β-мезосапробної зони з помірним органічним забрудненням, антропогенно трансформовані ділянки займають проміжне положення. Отримані результати підкреслюють тісний взаємозв’язок гідрохімічних характеристик, типу донного субстрату та структури фітопланктону, що дозволяє використовувати водні рослини як індикатори стану річкових екосистем. Small rivers are important components of landscape and aquatic ecosystems and can be considered sensitive indicators of the ecological status of regions. Under conditions of intense anthropogenic impact, particularly in coal mining areas, they undergo significant transformations in their hydrochemical and biological regimes. The coal industry is accompanied by the formation of mine waters, which are characterized by elevated levels of sulfates, chlorides, heavy metals, and other toxic substances. Their discharge into surface water bodies causes an increase in mineralization, a change in the hydrogen index, a decrease in the concentration of dissolved oxygen, and an intensification of eutrophication processes, which negatively affects hydrobionts and the functioning of aquatic ecosystems in general. The aim of this study was to determine the level of eutrophication of rivers in industrial regions of the steppe zone of Ukraine based on an analysis of the structure and abundance of phytoplankton communities. The results of hydrochemical studies have shown that as a result of the mixing of mine and river waters, the hydrogen index decreases from 7.8 to 3.8, the concentration of dissolved oxygen decreases from 7.37 to 3.17 mg/l, and the level of mineralization increases almost fourfold. Such changes create unfavorable conditions for most hydrobionts and contribute to the dominance of pollution-resistant species. The phytoplankton of the studied areas is represented by diatom The species diversity of phytoplankton is represented by four systematic groups: blue-green (Cyanobacteria), green (Chlorophyta), diatom (Bacillariophyta) and euglenoid (Euglenophyta), the ratio of which varies significantly depending on the type of bottom substrate and the degree of anthropogenic load. The highest abundance of phytoplankton was recorded in sandy areas, while clay biotopes were characterized by minimal average values and the greatest variability of indicators. Silty areas were characterized by relative stability of communities and a high proportion of blue-green algae, which is consistent with the accumulation of organic matter and reduced water exchange. Euglenoid algae reached maximum development in anthropogenically transformed areas, indicating their tolerance to eutrophic and mesosaprobic conditions. The calculation of the saprobity index showed that silty and clayey biotopes belong to the β-mesosaprobic zone, while sandy and rocky areas belong to the α-mesosaprobic zone, characteristic of water bodies with increased organic pollution and signs of eutrophication. The results confirm the significant impact of coal mining on the ecological state of small rivers and justify the use of phytoplankton indicators as reliable bioindicators of anthropogenic transformation of aquatic ecosystems.