sevinПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛPovolzhskiy Journal of Ecology1684-73182541-8963Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН; Товарищество научных изданий КМК.10.35885/1684-7318-2023-2-214-228sevin-440Research ArticleСТАТЬИARTICLESВлияние гидродинамических условий на распределение бактериобентоса в верхнем бьефе Жигулевской ГЭС Куйбышевского водохранилищаInfluence of hydrodynamic conditions on the bacteriobenthos distribution in the upper reaches of the Zhiguli hydroelectric power station of the Kuibyshev reservoirhttps://orcid.org/0000-0002-1770-3197РахубаА. В.RakhubaA. V.

445003, г. Тольятти, ул. Комзина, д. 10

10 Komzina St., Togiatti 445003

rahavum@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4161-1938ШерышеваН. Г.SheryshevaN. G.

445003, г. Тольятти, ул. Комзина, д. 10

10 Komzina St., Togiatti 445003

sapfir-sherry@yandex.ruСамарский федеральный исследовательский центр РАН; Институт экологии Волжского бассейна РАНРоссияSamara Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences; Institute of Ecology of the Volga River Basin of Russian Academy of SciencesRussian Federation20232406202302214228Copyright © Рахуба А.В., Шерышева Н.Г., 20232023Рахуба А.В., Шерышева Н.Г.Rakhuba A.V., Sherysheva N.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sevin.elpub.ru/jour/article/view/440

Представлены результаты экспедиционных исследований бактериобентоса в акватории Куйбышевского водохранилища в осенний период 2020 г. и влияние на его пространственное распределение динамики течений. Актуальность исследования определяется необходимостью изучения вопроса о внутренней нагрузке (вторичном загрязнении) крупных водоемов из донных отложений. Куйбышевское водохранилище одно из крупнейших проточных водоемов в мире, где особенности береговой конфигурации, неоднородности ложа, неустановившийся гидродинамический режим, режим наносов и его состав определяют пространственное распределение донных отложений и бактериобентосного сообщества в них, которое является важным звеном в процессах круговорота органических и биогенных веществ в экосистеме водоема. Оценка режима течений и наносов проводилась путем расчетов на 2D математической модели Приплотинного плеса Куйбышевского водохранилища, реализованной в программном комплексе «ВОЛНА». Проведена верификация модели и серия численных расчетов скорости течений с учетом режима регулирования расходов воды на гидроузлах. Получена пространственная геометрия течений и динамика распределения расхода наносов. По данным экспедиционных исследований получена общая численность и биомасса бактерий, которые варьировали в пределах 2.47 – 27.55×109 кл/мл и 0.10 – 2.43 мкг/г соответственно. В результате проведенных исследований были выявлены закономерности пространственного распространения бактериального сообщества в акватории Приплотинного плеса водохранилища и установлен характер связи общей численности бактерий с темпом осадконакопления, скоростью течения, содержанием в донных отложениях органического вещества. Показано влияние зон циркуляции течений в мелководных акваториях на характер распределения донных отложений и изменение количественных характеристик бактериобентоса.

The paper presents the results of our expedition studies of bacteriobenthos in the water area of the Kuibyshev reservoir in the autumn period of 2020 and the influence of the dynamics of currents on its spatial distribution. The relevance of the study is determined by the need to study the internal load (secondary pollution) of large reservoirs from bottom sediments. The Kuibyshev reservoir is one of the largest flowing reservoirs in the world, where features of the coastal configuration, the heterogeneity of the bed, the unsteady hydrodynamic regime, the sediment regime and its composition determine the spatial distribution of bottom sediments and the bacteriobenthos community therein, which is an important link in the circulation processes of organic and biogenic substances in the ecosystem of the reservoir. An assessment of the regime of currents and sediments was carried out by calculation on a 2D mathematical model of the Priplotinny Reach of the Kuibyshev reservoir, implemented in the software package «VOLNA». The model was verified, and a series of numerical calculations of the flow velocity was carried out taking into account the regime of water flow control at hydraulic units. The spatial geometry of the currents and the sediment flow distribution dynamics were obtained. According to the data of our expedition studies, the total numbers and biomass of bacteria were estimated, which varied in the range of (2.47–27.55)×109 cells mL-1 and 0.10–2.43 μg mL-1, respectively. As a result of the conducted studies, patterns of the spatial distribution of the bacterial community in the water area of the Priplotinny Reach of the reservoir were revealed, and the nature of the relationship between the total numbers of bacteria and the sedimentation rate, the flow velocity, and the content of organic matter in bottom sediments was established. The influence of the circulation zones of currents in shallow waters on the nature of the distribution of bottom sediments and changes in the quantitative characteristics of bacteriobenthos is shown.

бактериобентососадконакоплениескорость потокаорганическое веществотипы донных отложенийbacteriobenthossedimentationflow rateorganic mattertypes of bottom sedimentsРабота выполнена в рамках разделов государственного задания Института экологии Волжского бассейна РАН − филиала Самарского научного центра РАН (№ 1021060107212-5-1.6.20 и 1021060107175-5-1.6.19).The work was carried out within the framework of the sections of the state task Institute of Ecology of the Volga River Basin – the Branch of the Samara Scientific Center of Russian Academy of Science (№ 1021060107212-5-1.6.20 and 1021060107175-5-1.6.19).ReferencesАринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв. М. : Изд-во Московского университета, 1970. 487 с.Arinushkina E. V. Rukovodstvo po khimicheskomu analizu pochv [Manual on Chemical Analysis of Soils]. Moscow, Moscow University Press, 1970. 487 p. (in Russian).Буторин Н. В., Зиминова Н. А., Курдин В. П. Донные отложения верхневолжских водохранилищ. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1975. 159 с.Butorin N. V., Semenova N. A., Kurdin V. P. Donnye otlozheniya verkhnevolzhskikh vodokhranilishch [Bottom Sediments of the Upper Volga Reservoirs]. Leningrad, Nauka Publ., 1975. 159 p. (in Russian).Быкова С. В., Андреева В. А. Пространственно-временное распределение инфузорий планктона Куйбышевского водохранилища в районе Климовской узкости // Поволжский экологический журнал. 2021. № 2. С. 146–162. https://doi.org/10.35885/1684-7318-2021-2-146-162Bykova S. V., Andreeva V. A. Spatiotemporal distribution of planktonic ciliates in the Kuybyshev water reservoir in the area of Klimovskaya narrowing. Povolzhskiy Journal of Ecology, 2021, no. 2, pp. 146–162 (in Russian). https://doi.org/10.35885/1684-7318-2021-2-146-162Гальченко В. Ф. Метанотрофные бактерии. М.: ГЕОС, 2001. 500 с.Galchenko V. F. Methanotrophic Bacteria. Moscow, GEOS Publ., 2001. 500 p. (in Russian).Герасимов Ю. В., Поддубный С. А., Малин М. И., Цветков А. И. Влияние гидродинамических условий на распределение рыб в Чебоксарском водохранилище // Вопросы рыболовства. 2014. Т. 15, № 3. С. 295–305.Gerasimov Yu. V., Poddubny S. A., Malin M. I., Tsvetkov A. I. The influence of hydrodynamic conditions on fish distribution in Cheboksary reservoir. Problems of Fisheries, 2014, vol. 15, no. 3, pp. 295–305 (in Russian).Гордиенко А. П., Ерохин В. Е. Эколого-физиологические характеристики бактериопланктона в связи с особенностями динамики вод // Биодиагностика состояния природных и природно-техногенных систем: материалы ХVI Всероссийской научно-практической конференции c международным участием. Киров: Вятский государственный университет, 2018. Кн. 1. С. 246–250.Gordienko A. P., Erokhin V. E. Ecological and physiological characteristics of bacterioplankton in connection with the peculiarities of water dynamics. In: Biodiagnostika sostoianiya prirodnykh i prirodno-tekhnogennykh sistem: materialy XVI Vserossiiskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii c mezhdunarodnym uchastiem [Biodiagnostics of the State of Natural and Natural-Technogenic Systems: Materials of the XVI All-Russian Scientific and Practical Conference with international participation]. Kirov, Vyatka State University Publ., 2018, book 1, pp. 246–250 (in Russian).Дзюбан А. Н. Деструкция органического вещества и цикл метана в донных отложениях внутренних водоемов. Ярославль: Принтхаус, 2010. 192 с.Dzyuban A. N. Destruktsiya organicheskogo veshchestva i tsikl metana v donnykh otlozheniyakh vnutrennikh vodoemov [Destruction of Organic Matter and Methane Cycle in Bottom Sediments of Inland Reservoirs]. Yaroslavl, Printhouse Publ., 2010. 192 p. (in Russian).Законнов В. В. Осадконакопление в водохранилищах Волжского каскада: автореф. дис. … д-ра геогр. наук. М., 2007. 39 с.Zakonnov V. V. Sedimentation in Reservoirs of the Volga Cascade: Thesis Diss. Dr. Sci. (Geogr.). Moscow, 2007. 39 p. (in Russian).Законнов В. В. Илонакопление в системе водохранилищ Волжского каскада // Труды Института биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН. 2016. Вып. 75 (78). С. 30–40.Zakonnov V. V. Silt accumulation in the reservoir system of the Volga cascade. Transactions of Papanin Institute for Biology of Inland Waters Russian Academy of Sciences, 2016, iss. 75 (78), pp. 30–40 (in Russian).Законнов В. В., Законнова А. В., Цветков А. И., Шерышева Н. Г. Гидродинамические процессы и их роль в формировании донных осадков водохранилищ Волжско-Камского каскада // Труды Института биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН. 2018. Вып. 81 (84). С. 35–46.Zakonnov V. V., Zakonnova A. V., Tsvetkov A. I., Sherysheva N. G. Hydrodynamic processes and their role in formation of bottom sediments in reservoirs of the Volga–Kama cascade. Transactions of Papanin Institute for Biology of Inland Waters Russian Academy of Sciences, 2018, iss. 81 (84), pp. 35–46 (in Russian).Законнов В. В., Иванов Д. В., Хасанов Р. Р., Законнова А. В., Маланин В. В., Марасов А. А. Пространственно-временная трансформация грунтового комплекса водохранилищ Волги. Сообщение 6. Донные отложения Куйбышевского водохранилища и их картирование с использованием геоинформационных технологий // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2019. № 2. С. 72–89.Zakonnov V. V., Ivanov D. V., Khasanov R. R., Zakonnova A. V., Malanin V. V., Marasov A. A. Spatial-temporal transformation of the Volga Reservoirs’ soil complex. Communication 6. The Kuybyshev Reservoir bottom sediments and their mapping with the use of geo/information techniques. Water Sector of Russia: Problems, Technologies, Management, 2019, no. 2, pp. 72–89 (in Russian).Кузяхметов Г. Г., Мифтахова А. М., Киреева Н. А., Новоселова Е. И. Практикум по почвоведению: учеб. пособие. Уфа: Башкирский государственный университет, 2004. 120 с.Kuzyakhmetov G. G., Miftakhova A. M., Kireeva N. A., Novoselova E. I. Praktikum po pochvovedeniiu: uchebnoe posobie [Practical Training in Soil Science: Textbook]. Ufa, Bashkir State University Publ., 2004. 120 p. (in Russian).Лабай В. С. Распределение бентоса в нижней ритрали р. Поронай под воздействием некоторых абиотических факторов среды // Биология, состояние запасов и условия обитания гидробионтов в Сахалино-Курильском регионе и сопредельных акваториях: Труды СахНИРО. 2007. Т. 9. С. 184–206.Labay V. S. Benthos distribution in the lower rithral of the Poronai River under the impact of some abiotic environmental factors. Water life Biology, Resources Status and Condition of Inhabitation in Sakhalin-Kuril Region and Adjoining Water Areas: Transactions of the “SakhNIRO”, 2007, vol. 9, pp. 184–206 (in Russian).Мошарова И. В., Ильинский В. В., Мошаров С. А. Состояние гетеротрофного бактериопланктона эстуария реки Енисей и зоны Обь-Енисейского речного выноса в осенний период в связи с факторами окружающей среды // Водные ресурсы. 2016. Т. 43, №. 2. С. 202–215.Mosharova I. V., Ilyinsky V. V., Mosharov S. A. State of heterotrophic bacterioplankton of Yenisei estuary and the zone of Ob–Yenisei discharge in autumn in relation with environmental factors. Water Resources, 2016, vol. 43, no. 2, pp. 341–352.Поддубный С. А. Гидрологические условия формирования и повышения биологической продуктивности экосистем Волжских водохранилищ: автореф. дис. … д-ра геогр. наук. М., 2000. 42 с.Poddubny S. A. Hydrological Conditions for the Formation and Increase of the Biological Productivity of the Ecosystems of the Volga Reservoir: Thesis Diss. Dr. Sci. (Geogr.). Moscow, 2000. 42 p. (in Russian).Примаков И. М. Распространение планктонных организмов приливных губ Белого моря под влиянием гидродинамических условий // Труды Зоологического института РАН. 2008. Т. 312, № 1/2. С. 135–144.Primakov I. M. Distribution of planktonic organisms of the tidal lips of the White Sea under the influence of hydrodynamic conditions. Proceedings of the Zoological Institute of the RAS, 2008, vol. 312, no.1/2, pp. 135–144 (in Russian).Рахуба А. В. Оценка влияния гидродинамического режима на развитие фитопланктона и качество воды Куйбышевского водохранилища // Ученые записки Казанского университета. Серия естественные науки. 2020. Т. 162, кн. 3. С. 430–444. https://doi.org/10.26907/2542-064x.2020.3.430-444Rakhuba A. V. Assessment of the influence exercised by the hydrodynamic regime on the phytoplankton development and the water quality of the Kuibyshev Reservoir. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2020, vol. 162, no. 3, pp. 430–444 (in Russian). https://doi.org/10.26907/2542-064x.2020.3.430-444Рахуба А. В., Шмакова М. В. Численное моделирование заиления Приплотинного плеса Куйбышевского водохранилища речными наносами // Метеорология и гидрология. 2018. № 1. С. 35–48.Rakhuba A. V., Shmakova M. V. Numerical modeling of siltation of the dambed of the Kuibyshev reservoir by river sediments. Meteorology and Hydrology, 2018, no. 1, pp. 35 – 48 (in Russian).Романова Н. Д., Сажин А. Ф. Гетеротрофный микропланктон южной оконечности желоба Святой Анны в осенний период (Карское море) // Океанологические исследования. 2018. Т. 46, № 3. С. 116–129. https://doi.org/10.29006/1564-2291.JOR-2018.46(3).8Romanova N. D., Sazhin A. F. Heterotrophic microplankton of the southern tip of the St. Anna trench in the autumn period (Kara Sea). Journal of Oceanological Research, 2018, vol. 46, no. 3, pp. 116–129 (in Russian). https://doi.org/10.29006/1564-2291.JOR-2018.46(3).8Шерышева Н. Г. Пространственное распределение бактериобентоса в Приплотинном плесе Куйбышевского водохранилища в осенний период // Известия Самарского научного центра РАН. 2021. Т. 23, № 5. С. 152–159.Sherysheva N. G. Spatial distribution of bacteriobenthos in the Priplotinny reach of the Kuibyshev reservoir in autumn. Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2021, vol. 234, no. 5, pp. 152–159 (in Russian).Rusch A., Huettel M., Reimers C. E., Taghon G. L., Fuller C. M. Activity and distribution of bacterial populations in Middle Atlantic Bight shelf sands // FEMS Microbiology Ecology. 2003. Vol. 44, iss. 1. P. 89–100. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2003.tb01093.xRusch A., Huettel M., Reimers C. E., Taghon G. L., Fuller C. M. Activity and distribution of bacterial populations in Middle Atlantic Bight shelf sands. FEMS Microbiology Ecology, 2003, vol. 44, iss. 1, pp. 89–100. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2003.tb01093.x

The authors declare that there are no conflicts of interest present.