Международный школьный научный вестник
Научный журнал для старшеклассников и учителей ISSN 2542-0372

О журнале Выпуски Правила Олимпиады Учительская Поиск Личный портфель

ОЦЕНКА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОЗЕРА ЛЕБЯЖЬЕ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЭКОРЕАБИЛИТАЦИИ

Валеева К.И. 1
1 г. Казань, МБОУ «СОШ №86 с углубленным изучением отдельных предметов», 10 класс; МБУДО «Центр детского творчества «Танкодром»
Деревенская О.Ю. (Казань, )
1. Алимов А.Ф., Богатов В.В., Голубков С.М. Продукционная гидробиология. – М.: Изд-во «НАУКА», 2013. – 339 с.
2. Андроникова И.Н. Структурно-функциональная организация зоопланктона озерных экосистем разных трофических типов. – СПб.: Наука, 1996. – 189 с.
3. Галковская Г.А. Междисциплинарные отношения и проблемы устойчивости планктонных сообществ // Гидробиологический журнал. – 1995. – Т. 31, 4. – С. 3–10.
4. Гусева Т.В. и др. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды. Справочные материалы. – М.: СоЭС, 2000. –148 с.
5. Деревенская О.Ю. Мониторинг экологического состояния озер системы Лебяжье по показателям зоопланктона // Вестник Татарстанского отделения Российской экологической академии, 2003 – 2 (16). – С. 18 – 21.
6. Крючкова Н.М. Структура сообщества зоопланктона в водоемах разного типа // Тр. ЗИН АН СССР. – Л.: Наука, 1987. – Т. 165: Продукционно-гидробиологические исследования водных экосистем. – С. 184–198.
7. Пресноводный зоопланктон (коловратки, ракообразные) и методы его изучения: учеб. пособие / О.Ю. Деревенская, Н.М. Мингазова. Казань: Казан. гос. ун-т, 2009. – 100 с.
8. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах. Зоопланктон и его продукция. – Л., 1982. – 33 с.
9. Методы оценки качества вод по гидробиологическим показателям: учебно-методическая разработка по курсу «Гидробиология». – Казань, 2015. – 36 с.
10. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий / под ред. В.Р. Алексеева. – СПб, 1995. – 628 с.
11. Исследование экологического состояния озер Лебяжье г. Казань (г. Казань, Кировский район) (По данным 2015 г.): Отчет о выполнении работ, 2016. – КФУ. Каф. Природообустройства и водопользования. – 250 с.
12. Пресноводный зоопланктон (коловратки, ракообразные) и его основные представители // Учебно-методическая разработка по летней полевой экологической практике / сост.: О.Ю. Деревенская, Н.М. Мингазова. – Казань, 2002. – 36 с.
13. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений / под ред.В.А. Абакумова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1983. – 240 с.
14. Тайсин А.С. Озера Приказанского района их современные природные и антропогенные изменения. – Казань: Изд-во ТГГПУ, 2006. – 167 с.
15. Экологический паспорт водного объекта. Озеро Лебяжье// Отчет о НИР. н/р. Н.М. Мингазова. – Казань, 2007. – 50 с.
16. Экология города Казани. – Казань: Изд-во ФЭН, 2005. – 300 с.
17. Shannon C.E., Weaver W. The mathematical theory of communication. Urbana: Univ. Illinois Press, 1949. –117 p.
18. Sladecek V. System of water quality from biological point of view. Eget-nisse der Limnologie. Heft. 7, 1973.
19. https://studopedia.ru/13_36494_bioindikatsiya-kachestva-vodi.html.
20. Статья от 13 октября 2017. – http://sntat.ru/ekologiya/zhivaya-voditsa-vozrodit-li-yudinskiy-karer-sistemu-ozer-lebyazhe/
21. http://www.kzn.ru/news/61255–ozera-lebyazhe-nachali-zapolnyat-vodoj-iz-ozera-izumrudnoe.
22. «Это будет сказка»: как идет экореабилитация озера Лебяжье. 1 июня 2017 г. – https://kazanfirst.ru/articles/401276//.
23. Статья от 16 августа 2016. – https://inkazan.ru/news/city/16–08–2016/kazanorgsintez-i-taif-napolnyat-vodoy-lebyazhie-ozero//.

Данная статья является реферативным изложением основной работы. Полный текст научной работы, приложения, иллюстрации и иные дополнительные материалы доступны на сайте VII Международного конкурса научно-исследовательских и творческих работ учащихся «Старт в науке» по ссылке: https://school-science.ru/7/23/40288.

Антропогенное воздействие на окружающую среду в современных условиях продолжает усиливаться. Наиболее сильно подвержены воздействию человека водные объекты урбанизированных территорий. В силу своих относительно небольших размеров большинство озер интенсивно деградируют.

Актуальность темы. Городской лесопарк «Лебяжье» имеет статус охраняемой природной территории местного значения. Озеро Лебяжье является ценным рекреационным объектом. Во все сезоны года в лесопарке много отдыхающих, проводятся массовые праздники и гуляния: «Сабантуй», «Проводы зимы» и т.п., есть пункты проката лыж и велосипедов. В летнее время здесь много отдыхающих, так как место является очень удобным, имеет живописный пейзаж и озеро для купания.

Ранее озеро представляло собой систему из 4 озер (Сухое, Светлое, Большое и Малое Лебяжье), но за последние 20 лет площадь озера существенно сократилась и к 2010-м гг., осталось только оз. Малое Лебяжье. В 2017 г. были проведены мероприятия по восстановлению озер Большое и Светлое Лебяжье, включавшие углубление дна, создание водоупорного слоя, заполнение водой.

Мы решили провести исследование озера Лебяжье, чтобы оценить его экологическое состояние после проведения мероприятий по экореабилитации и эффективность выполненных работ в плане восстановления экосистемы озера в первоначальном виде.

Цель работы – оценить восстановление озера Лебяжье после проведения мероприятий по экореабилитации.

Задачи:

1. Измерить физико-химические показатели воды, отобрать пробы зоопланктона.

2. Определить видовой состав зоопланктона.

3. Исследовать динамику численности и биомассы зоопланктона.

4. Рассчитать биотические индексы, дать оценку качества воды.

5. Оценить восстановление экосистемы водоема путем сравнения с результатами ранее проведенных исследований.

Гипотеза. На этапе формирования экосистемы для вновь созданных водоемов (Светлое и Большое Лебяжье) будут характерны резкие изменения показателей сообщества зоопланктона (численности и биомассы) и «цветение» воды фитопланктоном.

Экологические риски. Озеро Лебяжье – ценный рекреационный объект и требует постоянного контроля его состояния. Интенсивное рекреационное воздействие, «цветение» воды сине-зелеными водорослями могут приводить к снижению качества воды и эстетических свойств водоема, создают риск ухудшения здоровья отдыхающих.

1. Характеристика района исследований и водного объекта

Климат в г. Казани умеренно-континентальный, отличается тёплым летом и умеренно-холодной зимой. Средняя температура января (самый холодный месяц) –16 °C, июля (самый теплый месяц) +25°C. Среднее количество осадков от 460 до 520 мм. Вегетационный период составляет около 170 суток. Средняя годовая температура составляет примерно 2–3,1°C. Самый тёплый месяц года – июль (+18–20°C), самый холодный – январь (-13–14°C). Максимальные температуры достигают +37–40°C. Абсолютная годовая амплитуда достигает 80–90 °C (Экология…, 2005).

Озеро Лебяжье расположено в западной части города Казани на территории охраняемой зоны городского лесопарка «Лебяжье». Озеро Лебяжье по происхождению является междюнным или карстово-суффозинными (Отчет.., 2016, Тайсин, 2006).

2. Проблемы озера лебяжье и его экореабилитация

Система озер Лебяжье ранее состояла из четырех водоемов (Большое, Малое, Светлое и Сухое Лебяжье), соединяющихся между собой узкими протоками. Озера являются бессточными, приток воды осуществлялся, главным образом, за счет поступления грунтовых и талых вод.

Состояние озер резко ухудшилось в 90-х годах. Заметно понизился уровень воды, началось заболачивание (Приложение, рис. 1–3). Причинами высыхания озер специалисты считают строительство западной промышленной зоны и автотрассы Казань – Нижний Новгород – Москва, что привело к уменьшению водосборной площади с 70 до 12 кв. километров.

Попытки восстановить озера предпринимались неоднократно. В 90–е годы прошлого столетия по проекту московского института были приняты меры по заполнению водой Лебяжьего путем ее перекачки из Юдинского карьера. Но в 2003 году трубу разобрали, и подача воды прекратилась. Пополнялось только оз. М.Лебяжье грунтовыми водами из расположенной рядом с озером скважины. Озера Большое, Светлое и Сухое высохли.

Современный проект экореабилитации системы озер Лебяжье был разработан ОАО «ТК «Татмелиорация» в 2016 г. (Приложение, рис. 4). Согласно проекту, восстановлению подлежали озера Большое и Светлое Лебяжье. Озеро Сухое оставили нетронутым, поскольку оно заросло деревьями и там сформировалась своя экосистема, появились краснокнижные виды растений (http://www.kzn.ru/news/61255, https://kazanfirst.ru/articles/401276, https://inkazan.ru/news/city/16–08–2016).

Для водоснабжения озера был восстановлен напорный водовод из оз. Изумрудное. Озера Большое и частично Светлое были углублены до 3–4 м., выполнена изоляция дна бентонитовыми матами. В октябре 2017 г. озера были заполнены водой из оз. Изумрудное.

Таким образом, было успешно осуществлено создание новых котловин озер Сухое и Большое Лебяжье и заполнение их водой. Однако гидротехнические мероприятия не воссоздают экосистему. Восстановление потоков вещества и энергии, свойственных природным экосистемам – это сложный процесс. Естественный процесс восстановления экосистемы может занять 15–20 лет. Для ускорения этого процесса необходима биотехническая реабилитация. Однако, в администрации города нет понимания необходимости ее проведения. В этом случае, неприятными для людей последствиями могут стать сильное «цветение» воды, невысокое качество воды, снижение эстетических свойств водоема.

3. Зоопланктон как индикатор экологического состояния

Зоопланктон – совокупность животных организмов, адаптированных к обитанию в толще воды и не способных сопротивляться течению реки. В пресноводных экосистемах сообщество зоопланктона в основном состоит из организмов, принадлежащих к Cladocera, Copepoda, Rotifera и Protista. Изменения в сообществах зоопланктона используются в качестве важного инструмента для оценки антропогенного воздействия и, как следствие, загрязнения водных систем.

Организмы зоопланктона потребляют и преобразуют для потребления более высокими уровнями органическое вещество, производимое в водоеме (прежде всего фотосинтезирующими микроводорослями) и приносимое извне. Соответственно, зоопланктон ответственен за биологическую продукцию водоёма, участвует в процессе биологического самоочищения водоемов и используется для оценки качества воды (Руководство…, 1983).

Факторы окружающей среды сильно влияют как на плотность, так и на распределение зоопланктона. Колебания численности или исключение ключевых или доминирующих видов, наряду с изменениями в экологических переменных, могут вызывать изменения, передающиеся по сообществам.

Важный фактор – активная реакцию среды, измеряемая величиной рН. Реакция природной водной среды в естественных условиях может изменяться в широком диапазоне значений, но большинство природных вод имеет величину рН 6,5–8,5. Величина рН воды влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняющих веществ (Гусева, 2000).

Видовой состав зоопланктона обычно изменяется в озерах в ответ на нарушение окружающей среды. Исследование Маргалефа (1958) дало начало широко распространенной концепции, что чем ниже уровень эвтрофикации озера, тем сложнее структура сообществ водных животных (Андроникова, 1996).

По мере эвтрофирования часто наблюдается изменение процентного соотношения основных групп зоопланктона. Науман (1923) отмечает, что наименьшее количество коловраток содержится в олиготрофных и дистрофных водоемах, что связано с недостатком водорослей наннопланктона и детрита, служащих им пищей. С увеличением уровня трофности в планктоне начинают преобладать виды с простыми жизненными циклами и высокой скоростью размножения (коловратки, мелкие кладоцеры), большее развитие получают тонкие фильтраторы и ракообразные с широким спектром питания. Увеличение численности коловраток и ветвистоусых ракообразных при уменьшении веслоногих, в особенности Calanoida, можно считать признаками эвтрофирования. В водах с чрезвычайно высокими биомассами фитопланктона снижается также и доля Cladocera (Крючкова, 1987; Галковская, 1995; Андроникова, 1996).

Одним из наиболее информативных показателей при загрязнении и эвтрофировании является индекс видового разнообразия Шеннона (Н, бит/экз). Загрязнение и эвтрофирование водоемов и водотоков приводит к упрощению структуры сообществ гидробионтов, что находит свое отражение в снижении их разнообразия. Уменьшение величины индекса Шеннона указывает на функциональную перестройку сообществ планктонных животных. Общий для всего сообщества индекс видового разнообразия зоопланктона уменьшается при эвтрофировании озер. При эвтрофировании значения индекса в пределах 2,6–4,0 характеризуют трофический тип водоема как олиготрофный; от 2,1 до 2,5 – как мезотрофный; от 1,0 до 2,0 – эвтрофный; меньше 1,0 – показатель экстремальных экологических условий. Показатели сообщества зоопланктона можно также использовать для определения степени загрязнения водоемов (Андроникова, 1996).

4. Материал и методы исследования

На протяжении вегетационного периода 2018 г. (с мая по сентябрь) были проведены исследования системы озер Лебяжье. Исследования включали измерение физико-химических показателей воды с периодичностью 1 раз в 12–14 дней и отбор проб зоопланктона (весной, летом и осенью).

Содержание растворенного кислорода и температуру воды измеряли при помощи кислородомера «Марк 302 э», электропроводность – кондуктометром Hanna, рН воды – рН-метром Hanna (рис. 1 а). Результаты измерений сравнили с литературными данными и архивными материалами лаб. Оптимизации водных экосистем КФУ.

Пробы зоопланктона отбирали путем процеживания 50 л воды через сеть Апштейна, фиксировали 4 % формалином. Для определения видового состава зоопланктона использовали определители (Определитель…, 1995, Пресноводный…, 2002). Камеральная обработка проб выполнена с использованием общепринятых гидробиологических методик (Методические…, 1982) (рис. 1 б).

Численность зоопланктона рассчитывали по формуле:

N = n∙1000/ V,

где N – численность (плотность) экз/м3; n – численность экземпляров в одной пробе;V – весь объем.

Биомассу зоопланктона вычисляли по формулам, связывающим длину организмов с их массой.

а б

vale-1.tif vale-2.tif

Рис. 1. Измерение физико-химических показателей воды (а), определение проб зоопланктона (б)

Для расчёта индивидуальной массы ракообразных использовали формулу

W = qLb,

где W – масса (в мг сырого вещества), L – длина (мм), q – масса при длине равной 1 мм, b – показатель степени.

Для расчёта индивидуальной массы коловраток использовали формулу

W = qL3 (b = 3),

где W – масса (в мг сырого вещества), L – длина (мм), q – масса при длине равной 1 мм.

Для оценки степени разнообразия вычисляли индекс Шеннона по формуле:

vl1.wmf,

где ni – численность i-го вида, N – численность особей в пробе; S – число видов (Shannon, Weaver, 1949).

Индекс Симпсон рассчитывали по формуле:

vl2.wmf,

где ni – численность i-го вида; N – численность особей в пробе; S – число видов.

Для нахождения индекса сапробности использовали формулу

vl3.wmf,

где s – условное значение сапробности; h частота встречаемости вида (Sladecek, 1973).

Сходство сообществ зоопланктона оценивали по индексу Серенсена-Чекановского по форуле:

C= 2C/(A+B) 100 %,

где А и B – число видов, встреченных в 2016 г. и 2017 г., а С – число видов, встреченных и в 2016 г. и в 2017 г. (Пресноводный…, 2009; Методы оценки…, 2015).

Рассчитывали следующие статистические показатели: среднее, ошибку среднего, стандартное отклонение. Расчеты выполнены в Excel.

5. Оценка восстановления озера Лебяжье после проведения мероприятий по экореабилитации

5.1. Морфометрические характеристики озера

Площадь системы озер не оставалась постоянной, со временем озера высыхали. В оз. М.Лебяжье уровень воды поддерживался искусственно, но также существенно колебался. Вследствие проведения гидротехнического этапа произошло восстановление площади системы озер (табл. 1).

Таблица 1

Изменение площади системы озер Лебяжье

Озеро

19931

20021

20152

20183

М.Лебяжье

5,57

8,2

3,38

8,7

Б. Лебяжье

20,93

16,2

Высохло

18,66

Св.Лебяжье

2,5

2,4

Высохло

9,33

Сухое Лебяжье

18,52

Заросло

Высохло

Не восстанавливалось

Система в целом

47,52

41,3

3,38

36,69

1(Отчет…, 2016); 2(Экологический паспорт…, 2007); 3Проект экореабилитации (http://sntat.ru/ekologiya).

Таким образом, вследствие проведения гидротехнического этапа работ площадь системы озер увеличилась в 10,8 раз (по сравнению с 2015 г.).

5.2. Физико-химические показатели воды

Физико-химические показатели воды озер системы Лебяжье в различные периоды исследований были неодинаковыми. В 1994 г. вода в озерах Лебяжье состав воды был типичен для большинства озер Среднего Поволжья (табл. 2), преобладали гидрокарбонаты, минерализация воды была невысокой. Вода в карьере в пос. Юдино (оз.Изумрудное) по составу была близка к воде озер системы Лебяжье.

С 2010-х уровень воды в оз. М. Лебяжье поддерживался искусственно путем закачивания грунтовых вод из скважин. Это вызвало изменение типа воды, в воде преобладали сульфаты, существенно увеличилась минерализация (табл. 2).

Таблица 2

Физико-химические показатели воды озер системы Лебяжье (по фондовым материалам лаб. Оптимизации водных экосистем КФУ)

Название озера

Дата

Температура, °С

рН

Кислород

БПК5, мгО/л

Cl, мг/л

SO4, мг/л

НСО3, мг/л

NH4, мг/л

NO3, мг/л

РО4, мг/л

Уд. электр-ть, мкС/см

мг/л

%

М.Лебяжье

23.06.1994

17,5

8,1

11,8

124,0

4,20

48,90

74,00

73,80

0,17

3,86

0,11

250

Б. Лебяжье

23.06.1994

18

8,6

12,6

134

6,1

24,5

52,00

83,8

0,11

2,63

0,06

300

С. Лебяжье

23.06.1994

22

9,8

16,1

186

5,9

26,8

20,00

40,3

0,14

3,18

0,49

200

Юдинский карьер

22.07.2000

28

8,0

13,6

96,5

1,9

10,3

26,5

97,7

0

0

0,002

174

М.Лебяжье

25.10.2015

7,0

7,2

6,2

48,6

1,8

32,8

476,7

134,2

1,45

22,56

0,127

1270,0

а б

vale-3.tif vale-5.tif

Рис. 2: а – электропроводность воды озер системы Лебяжье; б – содержание кислорода ( %) в воде озер

В 2018 г. ситуация кардинально изменилась. Электропроводность воды в озерах Большое и Светлое Лебяжье соответствовала тем значениям, которые были в них ранее (рис. 2 а). В оз. М.Лебяжье значения этого показателя также постепенно снизились до 250 мкСм/см.

Содержание кислорода на протяжении вегетационного периода было высоким (рис. 2 б). Причем в оз. М. Лебяжье значения были примерно на одном уровне на протяжении вегетационного периода, а в озерах Большое и Светлое июле наблюдались очень высокие значения этого показателя (до 250 % от нормального насыщения), что было связано с интенсивным «цветением» воды.

Эвтрофирование водоемов обычно сопровождается повышением величины рН. В оз. М. Лебяжье значения рН находились в пределах нормы, но в озерах Большое и Сухое повышались до 10, что также является следствием «цветения» воды (рис. 3, приложение рис. 5).

vale-6.tif

Рис. 3. Величина рН воды озер системы Лебяжье

Таким образом, вследствие проведения гидротехнического этапа работ, котловины озер Большое и Сухое Лебяжье были заполнены водой, близкой по составу к той, которая была в этих озерах. В оз.М.Лебяжье вновь изменился состав воды и снизилась минерализация (по сравнению с 2015–2017 гг.). В середине вегетационного периода в озерах Светлое и, особенно, Большое Лебяжье, наблюдалось сильное «цветение» воды, следствием его явилось повышение рН воды до 10 ед. и содержание кислорода повысилось до 250 % (приложение, рис. 5).

5.3. Сообщество зоопланктона

В ходе исследований, выполненных в 2018 г. в сообществе зоопланктона озер системы Лебяжье было выявлено 46 видов, из них коловраток 22 вида (48 %), ветвистоусых ракообразных – 15 (33 %), веслоногих – 9 (19 %). При этом в различных озерах системы встречалось от 28 до 33 видов (табл. 3). В 1994 г., например, при аналогичных исследованиях было выявлено: в оз.М. Лебяжье 32 вида, в оз. Б. Лебяжье – 28, а в оз. С. Лебяжье – 24 вида (Деревенская, 2003).

Таблица 3

Число видов зоопланктона в озерах системы Лебяжье

Группа

М. Лебяжье

Б. Лебяжье

С. Лебяжье

Система озер Лебяжье

Rotifera

15

10

17

22

Cladocera

12

11

10

15

Copepoda

5

7

6

9

Всего

32

28

33

46

Численность зоопланктона изменялась по сезонам и озерам (рис. 4 а). В оз.С. Лебяжье наименьшие значения численности были отмечены в мае, в период пополнения озера водой, вероятно, поэтому отмечена низкая численность. В это же время в оз. Б. Лебяжье значения численности были высокими, что обусловлено присутствием в пробах большого количества ювенильных стадий циклопов. В оз. М. Лебяжье преобладали коловратки Keratella quadrata (Muller), устойчивые к изменениям в окружающей среде. В озерах М. Лебяжье и Б. Лебяжье наименьшие значения численности отмечены в июле, что может быть следствием «цветения» воды в озере, в оз. С. Лебяжье снижения численности не отмечено вследствие того, что оно пополнялось водой из оз. Изумрудное. Там даже встретились коловратки Conochilus unicornis и Kellicottia longispina, обитающие обычно в чистых водах. В сентябре численность зоопланктона в озерах была примерно на одном уровне, большую долю составляли веслоногие ракообразные, это связано с естественными циклами жизни этих животных.

Для сравнения, в 1994 г. средняя численность за период исследований составляла в оз. М. Лебяжье 267,7 тыс. экз/м3, в оз. Б. Лебяжье – 219, в оз. С. Лебяжье – 223 (Деревенская, 2003).

Наименьшие значения биомассы в озерах М. Лебяжье и С. Лебяжье были в мае и июле, а наиболее высокие в сентябре, что связано с развитием веслоногих ракообразных, имеющих большую массу (рис. 4 б).

а) б

vale-6a.tif vale-6b.tif

Рис. 4. а – численность (N, тыс.экз/м3); б – биомасса (В, г/м3) зоопланктона озер системы Лебяжье

В оз. Б. Лебяжье наиболее высокие значения были в мае, что обусловлено присутствием в пробе большого количества ювенильных стадий циклопов. Можно было бы ожидать, что в следующие месяцы в озере будет много циклопов более старших возрастов, однако, в июле и сентябре значения биомассы Copepoda не были высокими, что может быть следствием «цветения» воды.

В 1994 г. биомасса зоопланктона в озерах системы Лебяжье составляла 2,76, 4,85 и 6,03 г/м3 соответственно в озерах М. Лебяжье, Б. Лебяжье и С. Лебяжье (Деревенская, 2003).

Средние значения индекса сапробности изменялись от 1,56±0,06 (С. Лебяжье) до 1,71±0,04 (Б. Лебяжье), что соответствует III классу качества вод (умеренно загрязненная вода) (рис. 5). Значения индекса Шеннона изменялись от 1,69±0,44 (оз. Б. Лебяжье) до 2,28±0,44 (в оз. С. Лебяжье). Значения индекса Симпсона были наиболее низкими в оз. Б. Лебяжье (0,51±0,14).

Таким образом, исследования зоопланктона выявили довольно высокое видовое богатство уже в первый год существования новых озер, что указывает на успешное их заселение зоопланктоном. Однако количественные показатели по датам исследований довольно сильно различались. С одной стороны это может быть связано с естественными жизненными циклами водных беспозвоночных. Также, на величины количественных показателей могло оказать влияние «цветение» воды фитопланктоном и сопровождающее его изменение физико-химических показателей воды, а в оз. М. Лебяжье еще и изменившийся тип воды и минерализации воды. Все вместе говорит о неустойчивости формирующегося сообщества, характеризующегося резкими колебаниями количественных показателей, что подтверждает нашу гипотезу.

vale-7.tif

Рис. 5. Значения биотических индексов

Заключение

Современные исследования показывают, что при одинаковых условиях внешней среды, например при одинаковом количестве доступных для автотрофов биогенных веществ, может преобладать как фитопланктон, так и фитобентос (высшие водные растения). При высоком содержании биогенных элементов фитопланктон может быстро достигать огромных биомасс и вызывать «цветение» воды в водоеме, тем самым препятствуя развитию фитобентоса. В мелководных водоемах формируется режим «мутной воды». Противоположностью этому режиму является режим «прозрачной» воды. При этом прозрачность воды достаточно высока и близка к глубине водоема, что создает благоприятные условия для развития донных автотрофов, которые и становятся основными продуцентами (Алимов и др., 2013).

Во вновь созданных озерах Большое и Светлое Лебяжье автотрофный компонент представлен исключительно фитопланктоном. Высшая водная растительность полностью отсутствует. Поэтому биогенные элементы, содержащиеся в воде, потребляются исключительно фитопланктоном, что вызывает «цветение» воды. К примеру, в оз.М. Лебяжье «цветения» воды не возникает благодаря высокой площади зарастания и высокой прозрачности воды. Следовательно, для сдерживания роста фитопланктона в озера Большое и Светлое Лебяжье необходимо создать биоплато из растений, как элемента биотехнической реабилитации озер. В предшествующие годы в этих озерах системы была довольно высокая степень зарастания и «цветения» не наблюдалось.

Мероприятия по снижению экологического риска

Для предотвращения «цветения» воды необходимо проведение биотехнических мероприятий. Первым этапом может быть создание биоплато из высших водных растений. Мы разработали проект размещения биоплато растений в озерах (рис. 6).

vale-8.tif

Рис. 6. Проект создания биоплато на озерах системы Лебяжье

Существует множество вариантов биоплато и технологий их создания.

Мы рассчитали примерную стоимость работ. В интернет-источниках рогоз стоит около 350–500 руб. за контейнер (2–5 л.), осока от 170 руб. (1–2 л.). Окончательная сумма мероприятия зависит от вида пересаживаемых растений, площади посадки, логистики и пр. Часть растений можно пересадить из оз. М.Лебяжье, которое сильно зарастает.

Если условно принять, что создание биоплато из рогоза обойдется в 200 руб./м2, длина береговой линии под биоплато составляет 4 км, следовательно, стоимость биоплато шириной 1 м составит: 4000 м∙200 руб. = 800000 рублей. Стоимость выполнения гидротехнических мероприятий составила 280 млн. руб.

Выводы

1. Вода в озерах имеет низкую электропроводность, по составу близка к той, что была ранее. В середине вегетационного периода в озерах Большое и Светлое Лебяжье, наблюдалось сильное «цветение» воды, следствием его явилось повышение рН воды до 10 ед., содержание кислорода повышалось до 250 %

2. В составе зоопланктона озер системы Лебяжье было выявлено 46 видов. В разных озерах системы встречалось от 28 до 33 видов, наибольшее сходство состава было между озерами Б. Лебяжье и С. Лебяжье.

3. Сообщество зоопланктона характеризовалось относительно низкими количественными показателями. Средняя численность зоопланктона по озерам изменялась от 58 д о 132 тыс. экз/м3, биомасса – от 0,23 до 0,33 г/м3. Значения количественных показателей существенно различались по датам исследований.

4. Средние значения индекса сапробности изменялись от 1,56 (С. Лебяжье) до 1,71 (Б. Лебяжье), что соответствует III классу качества вод (умеренно загрязненная вода). Низкие значения биотических индексов Шеннона и Симпсона, их существенные колебания на протяжении вегетационного периода свидетельствуют о том, что структура сообщества не является стабильной.

5. Вследствие проведения гидротехнического этапа работ общая площадь озера увеличилась в 10,8 раз. Котловины озер Большое и Сухое Лебяжье были заполнены водой, близкой по составу к той, которая была ранее, в оз.М. Лебяжье изменился состав воды и снизилась минерализация (по сравнению с 2015–2017 гг.). Исследования зоопланктона выявили довольно высокое видовое богатство уже в первый год существования новых озер. Однако, количественные показатели по датам исследований довольно сильно различались, что характеризует сообщество как неустойчивое.


Библиографическая ссылка

Валеева К.И. ОЦЕНКА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОЗЕРА ЛЕБЯЖЬЕ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЭКОРЕАБИЛИТАЦИИ // Международный школьный научный вестник. – 2019. – № 4-1. – С. 126-135;
URL: http://school-herald.ru/ru/article/view?id=1120 (дата обращения: 26.11.2020).