VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Морфологическая характеристика речного окуня Perca fluviatilis L. озера Имандра

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Косов Л.Д. 1

---

1муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение г. Апатиты «Средняя общеобразовательная школа № 15»

Зубова Е.М. 1

---

1ИППЭС ФИЦ КНЦ РАН

Работа в формате PDF

3.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Проблема антропогенной изменчивости природных систем особенно остро обозначилась в последние десятилетия. Наиболее сильно подвержены воздействию человеческой деятельности пресноводные системы. Прямые стоки промышленного производства, коммунального и сельского хозяйства, аэротехногенные выпадения на водосборы приводят к изменению гидрохимического режима, появлению токсичных компонентов в водной среде, что, в конечном счете, ведет к нарушению структуры и функционирования водных сообществ, снижению их биоразнообразия и рыбопродуктивности водоемов.

В настоящее время в той или иной степени антропогенным изменениям подвержены все крупные реки и озера. Не является исключением и Крайний Север. Мурманская область является наиболее промышленно развитой среди всех регионов Арктики, что связано с освоением богатых минерально-сырьевых ресурсов края. Наибольшая концентрация крупных промышленных производств приурочена к водосбору на берегах оз. Имандра [3].

Антропогенное загрязнение водоемов вызывает ухудшение показателей водной среды, что приводит к качественным и количественным изменениям в различных систематических группах гидробионтов. В частности, наблюдаются изменения ихтиофауны водоемов.

Приспособление популяций животных к условиям окружающей среды сопровождается морфологическими изменениями, по которым можно определить уровень дифференцированности популяций [2, 3]. Форма тела во многом связана с особенностями адаптации организма к условиям обитания (питанию, локомоции и размножению и др.) и является важным элементом фенотипа любого организма [4]. Оценка морфологических изменений в популяциях животных позволяет оценить состояние качества среды обитания.

В нашей работе объектом исследования является речной окунь (Perca fluviatilis Linnaeus, 1758), широко распространенный вид пресноводных рыб умеренных и субарктических широт водоемов Европы и Азии [2].

Выбор объекта исследования обусловлен тем, что большинство работ, посвященных ихтиофауне озера Имандра, рассматривают рыбное население с точки зрения промысла и поэтому основное внимание уделялось ценным промысловым видам (сиг, ряпушка, кумжа) [5, 8, 9, 14]. За рамками исследований остался ряд видов рыб, численность которых достаточно велика и которые также играют важную роль в функционировании экосистемы озера (окунь, ерш, колюшка) [14]. Так окунь в настоящее время в Имандре составляет 2-25% уловов. При этом данные по биологии окуня, как для оз. Имандра, так и для Мурманской области в целом немногочисленны и описаны по небольшим выборкам [3]. Данные по морфологии окуня отсутствуют вообще.

Цель работы – изучениеморфологии окуняPercafluviatilis L., оз. Имандра.

В ходе исследования решались следующие задачи:

изучить морфологические признаки окуня;

проанализировать изменения формы тела окуня в зависимости от пола и с увеличением возраста;

исследовать различия между выборками окуня, населяющими разные участки плеса Йокостровская Имандра.

Объект исследования - морфологические признаки речного окуня оз. Имандра.

Предмет исследования - изменчивость морфологических признаков речного окуня оз. Имандра.

Гипотеза - окуни, населяющие разные участки оз. Имандра, могут иметь морфологические различия.

Методы исследования: теоретические (анализ литературных источников, сравнение) и практические (методы математической обработки, анализ полученных данных.

Глава I. Теоретическая часть.

1. Общая характеристика районов исследований

Исследование было проведено на озере Имандра, плес Йокостровская Имандра (см. Приложение 1) Ихтиологический материал был отобран в июне 2016 г., в июне, августе 2018 года.

Озеро Имандра является самым большим водоемом Мурманской области, имеющим сложную морфологию с достаточно обширной водосборной территорией, на которой расположены крупнейшие населенные пункты и промышленные предприятия региона. Изначально по природным характеристикам водоем имел статус ультра-олиготрофного. Исследуемое озеро в течение длительного времени подвержено влиянию аэротехногенного загрязнения, стоков предприятий горнодобывающей и горнорудной промышленности, цветной металлургии, энергетики, транспорта. Кроме того, значителен вклад поступления бытовых сточных вод населенных пунктов [1]. В результате в озере накопилось значительное количество загрязняющих и биогенных веществ, что привело к изменениям в гидрохимическом режиме. Произошло перераспределение содержания основных ионов. Озеро Имандра в природном состоянии относилось к классу гидрокарбонатов, в 2000-х гг. соответствовало классу сульфатов. Существенно увеличилась минерализация водоема. Также произошли серьезные изменения в гидрологическом режиме озера после строительства каскада Нивских ГЭС, приведших к зарегулированию стока и образованию водохранилища. Одной из основных проблем в настоящее время является интенсификация эвтрофирования исследуемого водоема. Это подтверждается регулярным цветением потенциально-токсичных водорослей, в том числе и цианобактерий, сопровождающееся гибелью рыб [18].

Гидрохимические и гидробиологические показатели трёх плёсов оз. Имандра различаются: наблюдается тенденция к увеличению их значенийот условно фонового плёса Бабинская Имандра кзагрязняемому плёсу Большая Имандра.После снижения антропогенной нагрузки на оз. Имандра в 1993–2000 гг. (Антропогенные модификации…, 2002) по сегодняшний день происходит некоторое уменьшение в воде концентраций основных загрязняющих веществ, таких как медь и никель, по сравнению с периодом максимального загрязнения озера. В то же время содержание этих элементов в поверхностном слое донных отложений (0–1 см) в настоящее время увеличилось. Современные концентрации меди, никеля и стронция в воде и в поверхностном слое донных отложений всех плёсов оз. Имандра превышают фоновые значения, что говорит о сохраняющемся высоком уровне техногенной нагрузки на водоём. Значительному содержанию биогенных элементов (общего фосфора и азота) в плёсах Йокостровская и Большая Имандра соответствуют высокие показатели первичной продукции, зоопланктона и макрозообентоса. Трофический статус этих плёсов определяется от мезотрофного до гиперэфтрофного; только воды плёса Бабинская Имандра близки к природному состоянию и соответствуют олиготрофному трофическому статусу.

2. Характеристика речного окуня

Окунь– является представителем семейства Percidae – окунёвые. Окунь - рыба средних размеров с очень пестрой и яркой окраской. Длина тела до 50 см, вес до 1,5 кг, редко до 3 кг. Во рту мелкие щетинковидные зубы. Большие оранжевые глаза. Хвост, анальный плавник и брюшные плавники ярко-красные, грудные - желтые. Первый спинной плавник сизый с большим черным пятном в задней части, второй зеленовато-желтый. Окуня имеет зеленовато-жёлтую окраску с чёрными поперечными полосами на боках, которых может быть от 5 до 9; брюхо окуня белое. Характерные особенности строения отдельных полос могут быть использованы для индивидуального мечения рыб [2].

Тело окуня сжато с боков, чешуя ктеноидная. На голове чешуйный покров развит слабо. Частично он покрывает теменные кости, на жаберной крышке - только верхний угол. Щеки покрыты 7-8 продольными рядами тонкой и слабо прикреплённой чешуи. Межчелюстные кости выдвижные. Жаберные перепонки не сращены между собой [6].

Грудные и брюшные плавники закруглены на концах, хвостовой плавник с умеренно глубокой выемкой. Основание грудного плавника располагается под вертикалью конца головы или немного позади него и покрыто слабым чешуйным покровом. Два спинных плавника соприкасаются или слегка раздвинуты, причем первый спинной плавник выше второго.

В российской ихтиологической литературе часто встречаются сведения, что в крупных озёрах и водохранилищах с наличием богатой кормовой базы речной окунь образует две разные экологические формы, или расы, которые отличаются местом обитания, пищевым рационом и скоростью роста. Первую форму обычно называют «мелкий», «травяной» или «прибрежный» окунь, вторую — «крупный» или «глубинный» окунь. В качестве отличительных признаков мелкой формы помимо размеров называли величину глаза, длину плавников, наличие тёмного пятна на хвостовом плавнике, малое расстояние между спинными плавниками, удлинённую форму тела. Обе формы живут совместно в молодом возрасте, затем в образе их жизни наблюдаются различия. Основу пищевого рациона медленнорастущего прибрежного окуня составляют беспозвоночные. Так, в монографии «Рыбы Рыбинского водохранилища: популяционная динамика и экология », 2015 описано наличие прибрежной и глубинной форм окуня. Одно из основных отличий в условиях обитания выделенных экологических форм заключается в уровнях гидродинамической активности, которые высоки в пелагиали водохранилища и низки в прибрежье. Особенности внешнего строения окуня, принадлежащего к пелагической или литоральной группировке, оказывают влияние на эффективность его питания в различающихся по степени зарастаемости биотопах. Так, окуни с более высоким телом, большей кривизной верхнего профиля и более длинными грудными плавниками обладают преимуществом при питании в зарослях. Напротив, окуни с более прогонистым телом и большей кривизной нижнего профиля лучше приспособлены к условиям открытой воды.

При анализе морфологических признаков окуня из разнотипных водоемов Прикамья были выявлены отличия у окуней водохранилищ от прудовых популяций (11-14 из 23). При сравнении прудов и рек получено 4-6 достоверных отличий, при сравнении рек и водохранилищ – 4-7 показателей. Наиболее изменчивыми показателями являются расстояние между P и V (расстояние между основаниями грудного и брюшного плавников) и наибольшая высота первого спинного плавника (ID). Авторы считают, что по морфологическим параметрам окуня Пермского края следует считать мономорфным, хотя водохранилищные популяции различаются больше [7].

Баранов В.Ю. c соавторами [4], исследуя морфологию речного окуня на Урале, показали, что продолжительное обитание окуня в условиях разных водоемов Северного, Среднего и Южного Урала приводит к изменению формы тела рыб, то есть морфологическим преобразованиям, обусловленным спецификой условий местообитания. Показано, что с севера на юг наблюдается увеличение относительных размеров глаз и уплощение задней части корпуса окуней. Также были выявлены различия формы тела окуня в популяциях речной и прудовой системы. У речного окуня отмечено смещение зоны наибольшей высоты тела назад и относительное удлинение предглазничного отдела головы речного окуня. Таким образом, речные окуни, обитающие в условиях с повышенными скоростями водной среды, обладают более обтекаемой формой туловища, чем прудовые окуни. Были выявлены слабые, но статистически значимые различия по форме тела самок и самцов окуня. Установлена связь изменчивости формы туловища с возрастом. У старших возрастных групп отмечается увеличение относительной высоты тела, уменьшение относительных размеров глаз и хвостового стебля.

Глава II. Практическая часть.

3. Материалы и методы исследования

Ихтиологический материал был собран на озере Имандра в июне 2016 года из 2-х точек: губах Куприянова губа (15 экз.) и Тик-Губа (15 экз.); в июне 2018 года Тик – губа (30 экз) и в августе 2018 года район о. Йокостров (21 экз.) плеса Йокостровская Имандра (см. Приложение 1). Отлов рыбы осуществлялся на удочку. Свежевыловленная рыба взвешивалась на весах с точностью до грамма и фотографировалась по методике Бочкарева Н.А. и др. (2013). Рыбу выкладывали на однотонный коврик левым боком вверх. Плавники расправляли и фиксировали булавками. Фотографировали с помощью фотоаппарата Nikon 1 Nikkor, установленного на штативе. У каждой рыбы были отобраны жаберные крышки для определения возраста. Жаберные крышки просматривались и фотографировались под бинакуляром. Определение возраста проводили по Чугуновой Н.И. (1957) (см. Приложение 2).

Измерения пластических признаков рыб были сделаны по цифровым фотографиям с помощью программы ImageJ. Количество (30) и схема промеров была взята по Правдину И.Ф. (1966) [15]. Данные заносили в электронную таблицу. Как правило, для того, чтобы проводить минимально искаженное сравнение пластических признаков рыб разного размера в ихтиологических работах принято использовать не абсолютные значения таких признаков, а их индексы, то есть отношения вели­чины признака к одной из длин тела (АС) или длине головы. При анализе пропорций тела использовали индексы промеров (в % от FL-длины тела АС).

Обработку данных осуществляли с помощью программы Statistica 8.0. Сравнение индексов промеров рыб из разных точек сбора проводили, используя t-критерий Стьюдента для независимых выборок.

4. Результаты и обсуждение

Было важно оценить влияние пола и возраста на изменчивость формы тела рыб. Возраст был определен в двух выборках (Куприянова губа и Тик-губа). Возраст окуней в выборке колеблется от 2+ до 4+. При минимальных размерах и меньшем возрасте наблюдаются следующие пропорции тела и его частей: относительно более крупная голова и размер глаз, но относительно меньшая высота тела (см. Приложение 3). С возрастом эти пропорции изменяются почти на противоположные. С увеличением возраста были выявлены изменения индексов промеров по 8-ми признакам в сторону увеличения, по 4-м признакам отмечаются изменения в сторону уменьшения (табл. 1)

Таблица 1

Изменение пропорций тела окуня в зависимости от возраста

В зависимости от пола значимых различий не выявлено.

Размерно-весовые показатели окуня из разных точек сбора представлены в табл.2 и (см. Приложение 4).

Таблица 2.

Размерно-весовые показатели окуня

(в числителе – предельные значения, в знаменателе – средняя величина)

Полученные данные по пластическим признакам представлены в табл 3.. По пластическим признакам окунь из Куприяновой губы и Тик-губы отличается всего по 4 показателям, окунь из района о. Йокостров отличается по 15-18 признакам (таб.4). Таким образом, по морфологическим параметрам окуня из Куприяновой губы и Тик – губы можно считать мономорфными. В районе о. Йокостров озеро имеет глубину до 20 м, Куприянова губа и Тик-губа являются мелководными заливами (до 3 м) с хорошо развитой высщей водной растительностью.

Таблица. 3.

Пластические признаки окуня оз. Имандра

Таблица.4.

Отличия пластических признаков окуня по t – критерию Стьюдента

Жирным шрифтом указаны достоверные отличия (p<0,05)

Выводы:

Установлена связь изменчивости формы туловища окуня с возрастом. У старших возрастных групп отмечается увеличение относительной высоты тела, уменьшение относительных размеров глаз, головы.

Выявлены значимые различия морфологических показателей окуней Куприяновой губы и Тик-губы с показателями окуней из района о. Йокостров.

По морфологическим параметрам окуней из Куприяновой губы и Тик-губы следует считать мономорфными.

В результате проведённого исследования наша гипотеза подтвердилась. Окуни из разных участков оз. Имандра имеют морфологические различия.

В дальнейшем планируется изучение морфологических признаков окуня из г. Молочной (Бабинская Имандра), подверженной тепловому загрязнению подогретыми водами КАЭС и окуней из г. Белой (Большая Имандра), трансформированной промышленными сточными водами.

Список литературы

Авраменко О.А. Реки и озера Мурманской области. – Североморск: МУК Севером. централиз. библ. система, 2008. – 44 с.

Аннотированный каталог круглоротых и рыб континентальных вод России. М.: Наука. 1998. 220 с.

Антропогенные модификации экосистемы озера Имандра. Под ред. Т.И. Моисеенко. М., Наука, 403 с., 2002.

Баранов В. Ю. Исследование изменчивости формы тела речного окуня (Perca fluviatilis Linnaeus, 1758) из загрязнённых радионуклидами водоёмов методами геометрической морфометрии. — 2007. — С. 158.

Беляева Г.В., Чижиков В.В., Воробьева Д.Г., Дольник Т.В., Косинова Т.Р. Комплексное изучение и охрана оз. Имандра. Науч.-исслед. отчет. Фонды КНЦ РАН. Апатиты, 339 с., 1972.

Берг Л.С. Рыбы пресноводных вод СССР и сопредельных стран. М.; Л.; Издательство АН-СССР, 1949 г. Т.3. С930-1381

Биоресурсы Онежского озера. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2008. 272

Бочкарев Н.А., Зуйкова Е.И. Дополнительные возможности сбора морфологических данных у рыб // Биологические аспекты рационального использования и охраны водоемов Сибири / Материалы Всерос. Конф. / под ред. В.И. Романова. Томск: Лито-Принт. 2007. С. 24–25.

Галкин Г.Г., Колюшев А.А., Покровский В.В.Ихтиофауна водохранилищ и озер Мурманской области. Рыбы Мурманской области. Условия обитания, жизнь и промысел. Мурманск, ПИНРО, с. 177-193, 1966.

Зиновьев Е.А., Гилева Т.А. Морфологическая характеристика некоторых рыб бассейна реки Камы // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16, № 5(1). С. 536-542.

Зубова Е.М., Кашулин Н.А.Особенности и закономерности темпа роста сига Бабинской Имандры в различных условиях антропогенной нагрузки. Тр. междунар. науч.-практ. конф. "Современные проблемы водохранилищ и их водосборов". Пермь, Перм. гос. нац. исслед. ун-т, т. 3, с. 109-114, 2013.

Кошечкин Б.И. Жемчужина в ладонях Лапландии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 88 c.

Покровский В. В. Материалы по исследованию внутривидовой изменчивости окуня (Perca fluviatilis L.). Труды Карело-финского отделения ВНИОРХ. Т. 3, 1951.

Попова О. А., Андреев В. Л., Макарова Н. П., Решетников Ю. С. Изменчивость морфометрических показателей у речного окуня Perca fluviatilis L. в пределах ареала // Биология речного окуня. — Москва: Наука, 1993. — С. 4. — 128 с.

Правдин И.Ф. Руководство по изучению рыб. М.: Пищепромиздат. 1966. 376 с.

Решетников Ю.С., Терещенко В.Г., Лукин А.А. Динамика рыбной части сообщества в изменяющихся условиях обитания (на примере оз. Имандра). Рыбное хоз-во, № 6, с. 48-51, 2011.

Рыбы Рыбинского водохранилища: популяционная динамика и экология/ред. Ю.В.Герасимов; РАН, Ин-т биологии внутр. вод им. И.Д.Папанина. – Ярославль: Филигринь, 2015. – 418 с.

Терентьева И. А., Кашулин Н. А., Денисов Д. Б. Оценка трофического статуса субарктического озера Имандра. Вестник МГТУ. 2017. Т. 20, № 1/2. С. 197–204.

Чугунова Н.И. Руководство по изучению возраста и роста рыб (методическое пособие по ихтиологии). М.: Изд-во Академии наук СССР. 1959. 163 с.

Приложение 1

Рис.1. Карта-схема расположения озера Имандра, основных промышленных предприятий и точек обора ихтиологических проб: 1 – Куприянова губа, 2 – Тик-губа, 3 – район о. Йокостров.

Приложение 2

4+

2+

Рис.2. Определение возраста окуней по жаберным крышкам.

Приложение 3

Рис.3. Изменение пропорций тела в зависимости от возраста

Приложение 4

Рис.4. Размерно-весовое распределение окуней из разных точек сбора.