Физико-химические особенности и хлорофилл «а» в водохранилищах и озерах Кыргызской Республики

Physicochemical features and chlorophyll "a"in reservoirs and lakes of the Kyrgyz Republic

Mairam Sarieva

Coordinator of the FAO Project "Sustainable Development of Aquaculture and Fisheries in the Kyrgyz Republic", FAO- Food and Agriculture Organization of the United Nations, Kyrgyzstan, Bishkek

Mail Aliyaskarov

Head of the South-West Interregional Department of the Department of Pastures, Livestock and Fisheries under the Ministry of Agriculture, Food Industry and Melioration of the Kyrgyz Republic, Kyrgyzstan, Bishkek

Bekmamat Dzhenbaev

Dr. Biol. Sci., Professor, Chief Scientific Secretary of the National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic, Kyrgyzstan, Bishkek

Jamilya  Karabekova

Dr. Biol. Sciences, prof., acting. Director of the Institute of Biology of the National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic, Kyrgyzstan, Bishkek

Аннотация. В данной статье рассматривается статистический метод изучения взаимосвязи между физико-химическими и биологи­ческими параметрами шести водоемов в Кыргызской Республике. Cогласно исходным данным, собранных в полевых условиях в течение каждого сезона 2014 -2015 годов, отмечается, что общий фосфор и хлорофилл «а» является сильными прогнозируемыми факторами биологической продуктивности водоемов.

Abstract. This article discusses a statistical method of studying the correlation between the physico-chemical and biological parameters of six water bodies in the Kyrgyz Republic. Based on the initial indicators collected in the field during each season of 2014 -2015, it is noted that total phosphorus and chlorophyll-a are powerful predictive factors of biological productivity of water bodies.

Ключевые слова: экосистемные услуги водоёмов; модель прог­нозирования улова рыбы; рыбопродуктивность водоемов.

Keywords: ecosystem services of water bodies; fish yield predictive model; fish productivity of water bodies.

Актуальность. Кыргызская Республика – страна, не имеющая выхода к морю, однако обладающая большим разнообразием внутренних водных ресурсов, истоки которого полностью форми­руются на собственной территории [1]. Несмотря на наличие большого разнообразия водных ресурсов, уровень их использования в целях рыбохозяйственной деятельности невысок [2]. Общая площадь озер, водохранилищ и прудов, в которых возможно осуществлять деятель­ность по рыболовству составляет более 701100 га. [3]. Таким образом, исследование основных физико-химических и биологических характе­ристик озер и водохранилищ на современном этапе даст дополнительную полезную информацию для использования их для развития внутрен­него рыболовства в Кыргызской Республике.

В настоящем анализе применяются статистические методы изучения взаимосвязи между различными параметрами. Основными критериями оценки качества построенной нами модели, являются коэффициент детерминации[1] и р-значение вероятности[2]. С исполь­зованием р-значения вероятности, мы принимаем продвигаемую нами гипотезу о наличии взаимосвязи или значимости физико-химических и биологических переменных. Уровень значимости в данной работе равняется 0.05 или 5%.

Материалы и методы исследований. Исследования проводились на озере Сон-Куль, Токтогульском водохранилище и в четырех небольших ирригационных водоемах Чуйской области - Токтош, Жекен, Спартак и Чумышском водохранилище, которые используются для рыболовства. Стратегия выборки включала сбор следующих параметров: температура воды, кислотно-щелочной баланс воды (рН), электропроводность, содержание растворенного кислорода, минерали­зация, прозрачность воды по глубине диска Секки, общая щелочность, нитраты, общий фосфор, растворенный фосфор, хлорофилл «a» и соленость. Пробы воды на анализ отбирались в каждом сезоне в течение 2014‑2015 годов.

Анализ проб воды на определение общего и растворенного фосфора, нитратов, общей щелочности выполнялись в лабораторных условиях путем титрования раствором тетраборнокислого натрия (обратное титрование), нитраты определялись фотометрическим методом с реактивом Грисса после восстановления в кадмиевом редукторе. Общий и растворенный фосфор определялся методом фотометрического определения с молибдатом аммония [6].

Измерение хлорофилла-«a» определялось в лабораторных условиях спектрофотометрическим методом, описанным Стирлингом Х.П. [5]. Измерение концентрации растворенного кислорода (О₂), кислотно-щелочного баланса (рН), температуры воды, электропроводности, солености, минерализации осуществлялись портативными полевыми оборудованиями, непосредственно в воде на каждом участке. Прозрачность воды определялась с использованием диска Секки.

Результаты исследований и обсуждение: на производство рыбы влияют физико-химические и биологические параметры озер и водо­хранилищ, от которых зависит рост и жизнедеятельность рыб.

В настоящее время, различные модели прогнозирования улова рыбы на основе биотических и абиотических факторов были зарегистрированы во многих странах мира Наличие природных кормовых организмов в водоемах, является наиболее важной основой для производства рыбы [7].

Взаимосвязь между различными независимыми и зависимыми физико-химическими и биологическими переменными показаны на рисунке 1. Согласно результатам анализа, содержание хлорофилла «a» не существенно связано с электропроводностью (рис. 1a) и щелоч­ностью (рис. 1c), возможно из-за недостаточного количества изученных водных объектов. В наших исследуемых шести водоемах обнаружена положительная сильная взаимосвязь (R²=086) содержания хлорофилла «а» с общим фосфором (рис. 1b), растворенным фосфором (рис. 1d) и нитратом (рис. 1f). Отмечается незначительная отрицательная взаимо­связь между содержанием хлорофилла «a» с глубиной диска Секки (рис. 1e). Положительная взаимосвязь имеется между хлорофиллом «a» и общей минерализацией, хотя минерализация отмечается незначительной значимостью (рис. 1g). Хотя р - значение больше уровня значимости 0.05, присутствовала положительная взаимосвязь между хлорофиллом «a» и уловом рыбы (рис. 1h).

Рисунок. 1. Взаимосвязь между различными независимыми переменными и зависимыми переменными в шести водоемах Кыргызской Республики

Озера и водохранилища, рассматриваемые в данном анализе, были расположены в различных с точки зрения географических место­положений и морфологических характеристик. Физико-химические и биологические параметры, указанные в настоящем исследовании, охватывали все четыре климатических сезона, так что считалось, что каждое значение из параметров представляют собой разумные надежные оценки.

В настоящем анализе содержание хлорофилла «a» рассматри­валось, как показатель биомассы фитопланктона [8]. Положительная взаимосвязь питательных веществ с хлорофиллом «a» указывает на то, что биомасса фитопланктона в водоемах представляет собой биологическую продуктивность. Поскольку глубина диска Секки отрицательно связана с хлорофиллом «a», плотность распределения фитопланктона в изученных озерах и водохранилищах ограничивает проникновение света [8]. По результатам линейной регрессии, сущест­вовали значительные линейные соотношения между несколькими физико-химическими параметрами и хлорофиллом «а». Результаты вышеуказанного анализа показывают, что содержание хлорофилла «a» в водоемах можно рассматривать, как показатель биологической продуктивности при прогнозе улова рыбы. Результаты анализов по шести водоемам указаны в таблице 1.

Таблица 1.

Взаимосвязь между физико-химическими параметрами и хлорофиллом «а» в водохранилищах и озерах Кыргызской Республики

Из восьми проверенных моделей статистически значимыми переменными обладают две модели: общий фосфор-хлорофилл «а», растворенный фосфор-хлорофилл «а». Результаты анализа, основанного на данных собранных осенью 2014 -2015 годов, показывают, что общий фосфор и хлорофилл «а» являются мощными прогнозируемыми факторами биологической продуктивности водоемов.

Выводы: согласно рассмотренным физико-химическим и биологическим параметрам шести водоемов можно оценить их, как достаточно благополучные водоемы для использования в целях рыбо­хозяйственной деятельности. В ходе статистического анализа, было подтверждено наличие взаимосвязи между растворенным и общим фосфором с хлорофиллом.

Модели, общий фосфор-хлорофилл «а», растворенный фосфор-хлорофилл «а» могут рассматриваться, как показатели биологической продуктивности для прогноза рыбохозяйственного потенциала озер и водохранилищ, где преобладают подобные условия окружающей среды.