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.
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: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=12924 (дата обращения: 17.08.2024).