Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ПРИМЕНЕНИЕ ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КРУПНЫХ ВОДОЕМОВ (НА ПРИМЕРЕ ЧЕБОКСАРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА)

Козлов А.В. 1 Вершинина И.В. 1
1 ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина»
Известно, что искусственно создаваемые водохранилища и каналы выполняют множество функций в народном хозяйстве и вместе с тем постоянно испытывают антропогенный пресс в виде присутствия извне хронического загрязнения экотоксикантами органической и неорганической природы различной степени токсичности. В связи с такими обстоятельствами применение гидробиологических показателей для оценки экологического состояния крупных водоемов является одним из главных приоритетных критериев-индикаторов, поскольку любые гидробиологические исследования имеют целью понимание разнообразных экологических процессов водной среды, сопряженных с жизнедеятельностью микроскопических организмов. В рамках данной тематики оценивалось экологическое состояние Чебоксарского водохранилища на основе критериев общей численности, биомассы и видового разнообразия фитопланктона, зоопланктона и бентоса. За исследуемый период существенных изменений в показателях развития альгоценозов, распределения их по акватории водохранилища отмечено не было. Средняя биомасса фитопланктона для водохранилища оказалась в динамической норме, трофический статус оценивается как эвтрофный; выявленные соотношения ведущих систематических групп планктонных водорослей и состав ценозообразующих видов отмечались и в предыдущие годы исследования. По уровню индекса сапробности все станции отбора проб относятся к III классу (умеренно загрязненные воды). Бентос водохранилища также характеризовался достаточным многообразием с доминированием в таксономическом составе моллюсков и личинок хирономид. Таким образом, несмотря, на наличие определенного антропогенного воздействия на акваторию Чебоксарского водохранилища, его гидробиологическое состояние остается удовлетворительным, что, по-видимому, определяется широким буферным пределом к уровню загрязнения водного объекта.
искусственное водохранилище
гидробиологические свойства
экологическое состояние водного объекта
1. Розенберг Г.С. Волжский бассейн: на пути к устойчивому развитию. Тольятти: Кассандра, 2009. 478 с.
2. Гелашвили Д.Б., Копосов Е.В., Лаптев Л.А. Экология Нижнего Новгорода: монография. Н. Новгород: ННГАСУ, 2008. 530 с.
3. Розенберг Г.С. Волжский бассейн. Устойчивое развитие: опыт, проблемы, перспективы. М.: Институт устойчивого развития Общественной палаты РФ. 2011. 104 с.
4. Гаращук Д.Ю., Димиденок Ж.А. Мониторинг экологического состояния воды реки Ивановка Амурской области // Проблемы региональной экологии. 2017. № 5. С. 1.
5. Мажайский Ю.А., Гусева Т.М. Мониторинг тяжелых металлов в экосистеме малой реки Окского бассейна // Теоретическая и прикладная экология. 2017. № 2. С. 54–59.
6. Жукова Н.В., Берест Е.В., Начаркина О.В. Оценка экологического состояния поверхностных вод городского округа Саранск // Успехи современного естествознания. 2018. № 10. С. 7–11.
7. Козлов А.В., Маркова Д.С., Соколюк С.А., Тогузов В.И. Экспертиза эколого-гидрохимического состояния памятника природы – озера «Светлояр» Нижегородской области // Успехи современного естествознания. 2019. № 6. С. 74–81.
8. Батурина М.А., Макаревич О.А., Кайгородова И.А., Жукова Т.В., Адамович Б.В. Роль аннелид (Annelida) в озерах Нарочанской системы (Беларусь) // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. № 12–1. С. 56–59.
9. Имант Е.Н., Новоселов А.П. Качественные и количественные показатели зоопланктона озер Лача (Архангельская область) и Голодная Губа (Ненецкий автономный округ) // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. № 12–2. С. 266–271.
10. Габышев В.А., Габышева О.И. К изучению влияния концентрации органических и биогенных веществ на ценотическую и флористическую структуру сообществ миксотрофных фитофлагеллят крупных субарктических рек Восточной Сибири // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. № 6. С. 93–97.
11. Матафонов П.В. Пространственное распределение литорального зообентоса в озере Арахлей в маловодный период // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. № 5–1. С. 180–184.
12. Бикбулатов Э.С. Гидролого-гидрохимические условия в Горьковском и Чебоксарском водохранилищах в летнюю межень 2001 г. // Экологическая химия. 2006. № 15 (2). С. 82–94.
13. Шурганова Г.В. Гидрохимический режим и современное состояние сообществ зоопланктона Горьковского и Чебоксарского водохранилищ // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2006. Вып. 1 (11). С. 63–68.
14. Левин Ю.Ю. Динамика современного состояния воды Чебоксарского водохранилища на территории Нижегородской области // Успехи современного естествознания. 2014. № 2. С. 94–100.

Вследствие неравномерного расположения на поверхности Земли рек, озер и других гидрологических объектов, искусственные водоемы стали общепланетарным явлением. К их числу относятся различные пруды, каналы, водохранилища, фильтрационные водоемы и другие объекты, которые имеют какое-либо уникальное хозяйственное и/или биосферное значение. Основная цель создания водохранилищ заключается в накоплении воды с последующим ее использованием. Кроме того, водохранилище, как искусственно созданный водоем, выполняет стратегически значимую функцию в народнохозяйственных отраслях и в экологическом биосферном плане [1].

Возведение регулирующих водохранилищ предоставляет возможность частично или полностью ликвидировать условия возникновения таких неблагоприятных явлений, как наводнения и паводки. При этом, помимо снижения прямого от них ущерба, также уменьшаются затраты на строительство и реконструкцию капитальных объектов в различных отраслях хозяйства из-за сокращения противопаводковых расходов. Создание водохранилищ решает проблему дефицита воды в тех или иных регионах, а также решается мелиоративная задача подачи воды в соответствии с наиболее оптимальными сроками полива сельскохозяйственных культур. Водохранилища повсеместно являются площадками для организации рыбного хозяйства. Нередко в искусственных резервуарах выращиваются промысловые виды рыб (лещ, судак и др.). Кроме того, здесь проводятся мероприятия по акклиматизации таких ценных видов рыб, как толстолобик, белый амур, радужная форель и других.

Помимо хозяйственного значения водохранилища имеют значение и для биосферы. Например, на их акватории создаются благоприятные условия для гнездования, размножения и зимовки водоплавающих птиц. То же касается и млекопитающих, жизнь которых непосредственно связана с водой. Водохранилища влияют на уровень и баланс внутригрунтовых вод территории. Кроме животного мира, как само водохранилище, так и непосредственно прилегающие к нему территории способствуют развитию водной растительности, а также различных моллюсков и насекомых [2, 3].

Поскольку питание водохранилищ в основном происходит за счет речных сетей, которые, в свою очередь, проходя через крупные промышленные и урбанизированные центры, несут значительное количество загрязнителей [4–6], оценка экологического состояния искусственных резервуаров является актуальным вопросом современной гидроэкологии. При этом более информативными критериями таковой оценки зачастую являются не свойства гидрохимического режима [7], а гидробиологические показатели [8, 9]. В частности, динамика фитопланктона, зоопланктона и бентоса традиционно, считается критерием-индикатором экологического состояния водоема [10, 11].

Цель исследования: изучение гидробиологической характеристики акватории Чебоксарского водохранилища в качестве критериев оценки его экологического состояния.

Материалы и методы исследования

В проекте «Большая Волга» (1931 г.) под руководством профессора А.В. Чаплыгина была выдвинута идея возведения каскада ГЭС и водохранилищ на р. Кама и Волга. Согласно данным проекта была запланирована прокладка пригодного для движения крупногабаритных судов водоходного пути, который должен был соединять Каспийское, Черное, Балтийское и Белое моря, а также возведение на всем его протяжении гидроузлов [3].

Чебоксарское водохранилище является одним из звеньев Волго-Камского каскада искусственных резервуаров и располагается на территории трех субъектов РФ: Нижегородская область, Чувашская Республика и Республика Марий Эл (рисунок). В зону его влияния попадают территории 14 административных районов, среди которых 6 городов и 119 прочих населенных пунктов (в их числе в Нижегородской области – 3 города, 14 сельских населенных пунктов и 7 низин сельскохозяйственного назначения).

Чебоксарский резервуар представляет собой водоем комплексного значения, весьма продолжительное время используемого во многих отраслях народного хозяйства. Вследствие данных обстоятельств в той или иной мере вся территория водохранилища испытывает различной интенсивности и частоты антропогенную нагрузку. В особенности данные явления сосредоточены на правобережном участке, расположенном ниже впадения реки Оки, которая, в свою очередь, несет существенное количество экотоксикантов в бассейн водохранилища [12, 13]. В частности, основными загрязняющими веществами здесь признаны нефтепродукты, органические соединения ароматического ряда, тяжелые металлы, мышьяк, марганец, алюминий, железо и многие другие [3, 14].

Гидробиологические изыскания имеют целью понимание разнообразных экологических процессов водной среды, сопряженных с жизнедеятельностью микроскопических организмов. Экологическая оценка вод Чебоксарского водохранилища проводилась в 2015–2016 гг. на основе общепринятых гидробиологических показателей, проанализированных студентами НГПУ им. К. Минина за периоды прохождения ими производственных практик в Нижегородском отделении ГосНИОРХ – критерии общей численности, биомассы и видового разнообразия фитопланктона, зоопланктона и бентоса.

kozl1.tif

Ситуационный план русла реки Волга, входящего в Чебоксарское водохранилище с обозначением постоянных точек отбора проб воды

Результаты исследования и их обсуждение

Численность, биомасса и доля водорослей различных отделов в общей численности и биомассе фитопланктона различных участков Чебоксарского водохранилища в 2015–2016 гг. представлены в табл. 1. Фитопланктон в 2015 г. наиболее высокими величинами количественного развития (свойственными для водоемов эвтрофного типа) характеризовался в среднем речном отделе. На остальных участках водохранилища степень трофии соответствовала среднепродуктивному статусу. В речных участках водоема комплекс превалирующих по биомассе видов, как и в прошлые годы исследования, определяли центрические диатомовые водоросли – показатели повышенного органического и биогенного загрязнения: виды родов Stephanodiscus, Cyclotella, Aulacosira, Melosira с присутствием компонентов каспийского планктонного комплекса (Actynocyclus normanii), активно распространяющихся во всей Волге в последнее время.

В озерном и приплотинном участках возрастала роль цианобактерий и различных групп фитофлагеллят. В целом существенных изменений в показателях развития альгоценозов, распределения их по акватории водохранилища отмечено не было. Средняя биомасса фитопланктона для водохранилища в 2015 г. составила 5,61 ± 0,35 г/м3, трофический статус оценивался как эвтрофный; соотношение ведущих систематических групп планктонных водорослей и состав ценозообразующих видов отмечались и в предыдущие годы исследования.

Фитопланктон водохранилища в 2016 г. наиболее высокими величинами количественного развития (свойственными для водоемов эвтрофного типа) характеризовался в среднем речном отделе. На остальных участках водохранилища степень трофии соответствовала мезотрофии. Комплекс превалирующих по биомассе видов, как и в прошлые годы исследования, определяли центрические диатомовые водоросли – показатели повышенного органического и биогенного загрязнения: виды родов Stephanodiscus, Cyclotella, Aulacoseira, Melosira с присутствием компонентов каспийского планктонного комплекса (Actynocyclus normanii). В озерном отделе возрастала роль фитофлагеллят, в приплотинном – цианобактерий (Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon flos-aquae).

В целом существенных изменений в показателях развития альгоценозов, распределения их по акватории водохранилища отмечено не было. Средняя биомасса фитопланктона для водохранилища в 2016 г. составила 5,71 ± 1,3 г/м3, трофический статус оценивался как эвтрофный; выявленные соотношения ведущих систематических групп планктонных водорослей и состав ценозообразующих видов отмечались и в предыдущие годы исследования.

Зоопланктон Чебоксарского водохранилища в 2015 г. включал в себя 51 вид, из них 17 видов коловраток, 24 вида ветвистоусых и 10 видов веслоногих ракообразных. Численность, биомасса и доля трех групп в общей численности и биомассе зоопланктона различных участков Чебоксарского водохранилища в 2015 г. представлены в табл. 2.

Зоопланктон водохранилища в летнем сезоне 2015 г. в среднем характеризовался величинами количественного развития, свойственными для водоемов мезотрофного типа. Средняя биомасса зоопланктона для водохранилища в 2015 г. составляла 0,87 ± 0,59 г/м3, что незначительно выше среднемноголетних показателей (0,75 г/м3). Трофический статус оценивался как мезотрофный (среднекормный); выявленные соотношения ведущих систематических групп зоопланктона и состав ценозообразующих видов отмечались и в предыдущие годы исследования.

Таблица 1

Средняя численность (млн кл/л, числитель), биомасса (г/м3, знаменатель) и доля водорослей различных отделов в общей численности (числитель) и биомассе (знаменатель) фитопланктона различных участков Чебоксарского водохранилища в 2015–2016 г.

Участки водохранилища

Доля встречаемости

Численность

Биомасса

Диатомовые

Зеленые

Сине-зеленые

Криптофитовые

Динофитовые

2015 г.

Верхний речной

5,00

32,10

0,34

2,12

94,50

64,89

0,11

0,19

0,01

0,45

49,5 ± 8,01 4,27 ± 0,47

Окский отрог

48,46

85,72

36,77

11,43

14,50

2,75

0

0

0

0

11,13 ± 1,07 6,02 ± 0,80

Средний речной

29,09

78,59

17,78

6,87

51,09

10,79

1,08

1,35

0,08

0,99

22,91 ± 3,9 7,13 ± 1,15

Озерный

26,91

62,17

13,07

7,29

56,69

19,12

2,03

6,66

0,13

2,67

15,36 ± 5,15 4,79 ± 1,69

Приплотинный

17,59

61,82

2,34

1,72

75,63 22,89

3,06

6,83

0,08

1,89

33,97 ± 14,9 4,13 ± 1,75

2016 г.

Верхний речной

46,21

79,13

12,52

8,81

35,91

8,64

0,12

0,42

0,10

0,60

9,53 ± 2,30

3,44 ± 0,72

Окский отрог

36,60

82,80

52,50

12,16

7,01

0,24

0,74

0,24

0,37

2,78

5,41

3,31

Средний речной

29,33

82,15

29,31

7,75

38,55

3,53

1,66

1,65

0,43

4,13

18,84 ± 4,70

8,54 ± 2,9

Озерный

20,99

64,16

25,34

7,49

47,73

5,19

2,43

3,30

2,15

17,33

13,19 ± 4,20

5,19 ± 2,70

Приплотинный

11,36

41,59

9,90

4,68

75,99

48,50

1,16

0,32

0,54

4,47

75,39 ± 47,8

4,49 ± 2,10

Таблица 2

Средняя численность (тыс. экз/м3, числитель), биомасса (г/м3, знаменатель) и доля трех групп в общей численности (числитель) и биомассе (знаменатель) зоопланктона различных участков Чебоксарского водохранилища в летний сезон 2015–2016 г.

Участки

водохранилища

Доля встречаемости

Численность

Биомасса

Rotatoria

Cladocera

Copepoda

2015 г.

Верхний речной

0,4

0,01

69,6

82,1

30,0

17,9

51,8 ± 22,01

0,46 ± 0,23

Окский отрог

35,5

3,4

52,0

60,6

12,5

26,0

30,0 ± 11,2

0,5 ± 0,26

Средний речной

6,7

1,0

49,9

54,5

44,4

44,5

40,0 ± 34,1

0,8 ± 0,6

Озерный

3,1

0,8

68,9

85,3

22,0

14,9

46,6 ± 34,4

0,7 ± 0,6

Приплотинный

1,4

0,1

70,6

87,9

22,0

12,0

69,5 ± 47,2

1,9 ± 1,4

2016 г.

Верхний речной

33

1

30

95

37

4

52,4 ± 39,2

2,4 ± 0,6

Окский отрог

62

55

5

38

33

57

16,2 ± 14,8

0,7 ± 0,1

Средний речной

23

2

18

59

59

39

33,4 ± 34,4

1,1 ± 1,4

Озерный

15

0

40

83

45

17

18,9 ± 18,1

0,7 ± 0,6

Приплотинный

14

0,4

20

73,3

66

26,3

116,1 ± 79,7

1,7 ± 0,6

По уровню индекса сапробности все станции отбора проб относятся к III классу (умеренно загрязненные воды). Практически на всем протяжении преобладали виды родов Bosmina и Daphnia, лишь на отдельных участках доминировали Cyclopoida. По структурным показателям зоопланктона водохранилище в 2015 г. имеет статус мезотрофного водоема, со средней кормовой базой для рыб.

Видовой состав зоопланктона водохранилища в 2016 г. составил 49 видов. В составе зоопланктона преобладали эупланктонные формы. В целом по всему водохранилищу средняя численность составила 50500 экз/м3, средняя биомасса – 1,3 г/м3, что незначительно больше среднемноголетних показателей (0,75). Это характеризует Чебоксарское водохранилище как a-мезотрофный водоем с умеренной кормностью для зоопланктоядных форм рыб и их личинок. В целом, существенных изменений в показателях развития ценозов, распределения их по акватории водохранилища отмечено не было.

По уровню индекса сапробности все станции отбора проб относятся к III классу (умеренно загрязненные воды, только у н.п. Бармино лежит на границе III–IV классов сапробности за счет Moina brachiata. Практически на всем протяжении преобладали виды родов Daphnia, и разновозрастные стадии Cyclopoida. По структурным показателям зоопланктона Чебоксарское водохранилище в 2016 г. имеет статус мезотрофного водоема, со средней кормовой базой для рыб.

Бентос Чебоксарского водохранилища в 2015 г. характеризовался высоким уровнем развития. В его составе насчитывается 108 видов и форм: личинки хирономид – 35 видов и форм, моллюски – 31, олигохеты – 16, ракообразные – 9, пиявки – 7, прочие группы (личинки поденок, жуков, ручейников, бабочек, мокрецов, полихеты) представлены одним-тремя видами. Численность зообентонтов в среднем составляла 1702 экз/м2, биомасса – 43,88 экз/м2. Численность организмов в разных точках колеблется от 40 до 9500 экз/м2, биомасса – от 0,04 до 550,6 г/м2. Доминирующее положение в кормовой биомассе занимают моллюски – 91 %, основная часть которой приходится на Lithoglyphus naticoides и молодые экземпляры р. Dreissena. По уровню биомассы бентоса только верхний речной участок характеризуется как α-мезотрофный (умереннокормный), в этом районе водохранилища мягкий бентос имеет небольшое преимущество в общей биомассе донных сообществ (57 %) по отношению к моллюскам (47 %) Уровень биомассы донных сообществ на участках, расположенные ниже, свойственен для β-эвтрофных и α-политрофных водоемов (высококормных и очень высококормных), основу биомассы в них создают моллюски (88–97 %).

Как и ранее, бентос водохранилища в 2016 г. был разнообразен (65 видов и форм), с доминированием в таксономическом составе моллюсков (22 вида) и личинок хирономид (16 форм); олигохеты и ракообразные имеют по 7 видов, пиявки – 6 видов, полихеты, клопы, личинки ручейников и некоторых двукрылых включают один-два вида. Средняя численность бентосных организмов в водохранилище составляет 2361 экз/м2, биомасса – 52,36 г/м2, что характеризует водоем как политрофный для бентосноядных рыб. Численность в водоеме в основном слагают ракообразные (58 %) (преимущественно в среднем речном районе) и моллюски (19 %), биомасса на 85 % создается моллюсками.

Выводы

За исследуемый период существенных изменений в показателях развития альгоценозов, распределения их по акватории водохранилища отмечено не было. Средняя биомасса фитопланктона для водохранилища оказалась в динамической норме, трофический статус оценивается как эвтрофный; выявленные соотношения ведущих систематических групп планктонных водорослей и состав ценозообразующих видов отмечались и в предыдущие годы исследования. Бентос водохранилища также характеризовался достаточным многообразием с доминированием в таксономическом составе моллюсков и личинок хирономид.

Таким образом, несмотря на наличие определенного антропогенного воздействия на акваторию Чебоксарского водохранилища, его гидробиологическое состояние остается удовлетворительным, что, по-видимому, определяется широким буферным пределом к уровню загрязнения водного объекта.


Библиографическая ссылка

Козлов А.В., Вершинина И.В. ПРИМЕНЕНИЕ ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КРУПНЫХ ВОДОЕМОВ (НА ПРИМЕРЕ ЧЕБОКСАРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА) // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2019. – № 11. – С. 15-20;
URL: http://applied-research.ru/ru/article/view?id=12924 (дата обращения: 22.10.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074