ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2013, том 40, № 5, с. 468-476
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 574.524
МНОГОЛЕТНЯЯ ДИНАМИКА ФОСФОРА В НАРОЧАНСКИХ ОЗЕРАХ И ФАКТОРЫ, ЕЕ ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ © 2013 г. Т. В. Жукова
Нарочанская биологическая станция им. Г. Г. Винберга Белорусского государственного университета 222395 Республика Беларусь, пос. Нарочь Мядельскогорайона Минской обл., ул. Набережная, 8
E-mail: zhukova@tut.by Поступила в редакцию 17.03.2011 г.
Нарочанские озера (Баторино, Мястро, Нарочь) в Беларуси являются объектом многолетних гидроэкологических исследований. Современная эволюция экосистемы этих озер включает в себя четыре этапа: антропогенное эвтрофирование в 1970-х гг., деэвтрофирование в результате природоохранных мер на водосборной территории в 1980-х гг., бентификация вследствие инвазии моллюска-фильтратора Dreissena polymorpha Pallas. в 1990-х г. и современное состояние. Представлен ретроспективный анализ многолетней динамики общего фосфора (1978—2010 гг.) в воде Нарочанских озер на разных стадиях перестройки их экосистем. Показан неоднозначный отклик составляющих единую экосистему водоемов на внешние воздействия, причины которого обсуждаются.
Ключевые слова: озера Нарочь, Мястро и Баторино, режим фосфора, современная эволюция озерной экосистемы, антропогенное эвтрофирование, деэвтрофирование, бентификация
DOI: 10.7868/S0321059613050088
Нарочанские озера (Баторино, Мястро и Нарочь) представляют собой единую экосистему. Это три связанных между собой водоема, имеющих общую водосборную территорию, но заметно различающихся по морфометрическим и гидрологическим параметрам (табл. 1). Общая площадь их водосборной территории составляет 279 км2, около 35% ее приходится на акватории водоемов. В структуре водосбора преобладают леса и сельхозугодья (соответственно 40 и 30% площади), на долю лугов и болот приходится около 10% площади.
Население поселков (из них два — городского и 37 — сельского типа) составляет около 15 тыс. человек. На побережье оз. Нарочь имеется 13 рекреационных учреждений с количеством отдыхающих порядка 100 тыс. чел. в год.
Наблюдения за режимом фосфора (Р) в воде озер включают в себя определение общего фосфора (Робщ) и минерального (Рмин) по стандартным гидрохимическим методикам [10]. На станциях постоянных наблюдений в глубоководной зоне проводится отбор интегральной пробы, от-
Таблица 1. Основные характеристики Нарочанских озер
Показатель Баторино Мястро Нарочь
Площадь водного зеркала, км2 6.3 13.1 79.6
Объем водной массы, млн м3 18.7 70.0 710.4
Глубина средняя, м 3.0 5.4 8.9
Глубина максимальная, м 5.5 11.3 24.8
Время водообмена, год 1.0 2.5 10-11
Площадь общего водосбора, км2 92.5 133.1 279.0
Площадь частного водосбора без акватории, км2 86.2 34.6 58.8
Удельный водосбор 14.7 10.2 3.5
Тип перемешивания Полимиктический
ражающей средний состав озерной воды. В настоящей работе представлены материалы по многолетней динамике содержания Робщ за 1978—2010 гг. Методы определения внешней нагрузки по Р, седиментации взвешенных веществ, аэробной деструкции планктона, упоминаемых при обсуждении результатов исследования, а также лабораторные эксперименты по оценке скоростей фильтрации, дыхания и экскреции биогенных веществ дрейссе-ной подробно описаны в [2, 3, 4]. Расчет показателей режима по Р для озерной экосистемы основан на средних многолетних значениях и эмпирических зависимостях с учетом морфометрии водоемов [5].
В последние 40 лет экосистема Нарочанских озер претерпела существенные изменения, включающие глобальный процесс антропогенного эвтрофирования в 1970-х гг., деэвтрофиро-вание в результате природоохранных мер на водосборной территории в рамках Государственной программы экологического оздоровления оз. Нарочь в 1980-х гг. и бентификацию вследствие инвазии моллюска-фильтратора Dreisse-na polymorpha Pallas в 1990-х гг. Это оказало существенное воздействие на трофический статус озер.
Известно, что одним из факторов, определяющих трофический статус водоема, является режим Р, наблюдения за которым проводятся с 1978 г. В настоящей работе предпринята попытка ретроспективного анализа многолетней динамики Робщ в воде Нарочанских озер на фоне значимых внешних воздействий.
Многолетняя динамика концентрации Робщ в воде озер, данные о которой положены в основу анализа, показана на рис. 1. Как следует из представленных результатов, исследованные озера четко различаются по содержанию Робщ в воде. Пределы концентрации Робщ, включающие экстремальные значения во время весеннего паводка и сезонные и межгодовые колебания, в озерах составляли: Нарочь - 0.010-0.080, Мястро - 0.0200.130, Баторино - 0.030-0.190 мг Р/л.
Трофический статус озер может быть количественно охарактеризован индексом Карлсона [11], который рассчитывается на основании данных о прозрачности воды, содержании Робщ и хлорофилла "а". Динамика трофического статуса Нарочанских озер (использовано среднее значение по трем показателям) представлена на рис. 2. В 1970-е гг. оз. Баторино характеризовалось как высокоэвтрофный, оз. Мястро - как слабоэв-трофный, оз. Нарочь - как мезотрофный водоемы. С конца 1980-х гг. трофический статус всех трех водоемов заметно снизился.
Анализ многолетней динамики содержания Робщ в воде, нормированной по начальному году изучения, показал, что общее для трех озер — снижение в воде концентраций этого элемента, однако имеются и различия (рис. 3).
В начальный период исследований (до середины 1980-х гг.) колебания концентраций Робщ в воде всех трех озер были незакономерны, с экстремальными отклонениями от условного реперного значения. Последующие изменения (до начала 1990-х гг.) позволяют говорить о синхронных изменениях в верхних озерах — Баторино и Мястро и значительно иной ситуации в оз. Нарочь, где произошло резкое снижение концентраций Робщ в воде с ее сохранением (с незначительными колебаниями) до настоящего времени. Следующим этапом можно считать десятилетний период, когда при сходных тенденциях колебания концентрации Робщ в воде озер Нарочь и Баторино и общем его снижении примерно на 60% по сравнению с начальным годом наблюдений ситуация в оз. Мястро была существенно иная — с менее выраженным снижением концентрации (примерно на 40%). Еще более выраженные отличия оз. Мястро от двух других озер наблюдаются в последние 5—6 лет, когда только в этом озере происходит увеличение концентрации Робщ в воде.
Таким образом, есть основания выделить в многолетней динамике содержания Робщ в воде Нарочанских озер по меньшей мере четыре этапа: 1978—1985 гг. (антропогенное эвтрофирование), 1986-1991 гг. (деэвтрофирование), 1992-2004 гг. (бентификация вследствие инвазии дрейссены) и 2005-2010 гг. (современное состояние) (рис. 4).
В период глобального антропогенного эвтрофирования (1978-1985 гг.) концентрация Робщ в воде озер была определяющим фактором их трофического статуса и составляла: в высокоэвтроф-ном оз. Баторино 0.091 ± 0.012, в эвтрофном оз. Мястро 0.058 ± 0.011, в мезотрофном оз. Нарочь 0.033 ± 0.007 мг Р/л. Усиливающиеся симптомы эвтрофирования оз. Нарочь, являющегося центром курортно-рекреационной зоны республики, привели к необходимости разработки Государственной программы комплексного использования и охраны водных и земельных ресурсов бассейна оз. Нарочь (1981 г.). В рамках программы было проведено масштабное перепрофилирование сельского хозяйства (замена пахотных земель лугами, снижение норм внесения минеральных удобрений, вынос за пределы водосбора или благоустройство животноводческих ферм), залесение прибрежных полос, строительство обводного коллектора для сбора и последую-
мг Р/л 0.10
(а)
00 СЛ
77
00 00 00 00
о\о\о\о\о\о\о\о\о\о\о\
CN CN CN CN
мг Р/л 0.16 г
0.12 -
0.08
0.04
(б)
Годы
00 22
Годы
мг Р/л 0.20
(в)
Годы
Рис. 1. Динамика концентрации Робщ в воде Нарочанских озер в 1978—2010 гг.: а — Нарочь, б — Мястро, в — Баторино.
щей очистки сточных вод и др. Этот комплекс природоохранных мер позволил существенно снизить внешнюю биогенную нагрузку и явился ключевым моментом деэвтрофирования озерной экосистемы. По оценкам автора настоящей статьи, внешняя нагрузка по Р была уменьшена при-
мерно на 1/3 (с 9.2-28.9 до 4.8-10.3 т Р/год), при этом основные изменения произошли на частном водосборе оз. Баторино [4, 8]. Динамика внешней нагрузки по Р представлена на рис. 5. Концентрация Робщ в период деэвтрофирования (1986-1991 гг.) заметно снизилась во всех трех озерах, соста-
0
Индекс 80
60
40
20
1975
1985 Нарочь
1995 Мястро
2005
Баторино
2015 Годы
Рис. 2. Динамика трофического статуса Нарочанских озер в 1978—2010 гг. (горизонтальная линия — условный мезо-трофный уровень).
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
Годы
-Нарочь
Мястро Баторино
Рис. 3. Динамика концентрации Робщ в воде Нарочанских озер (средние для вегетационного сезона величины, нормированные по первому году регулярных наблюдений).
вив 0.059 ± ± 0.011 (Баторино), 0.034 ± 0.006 (Мястро) и 0.016 ± 0.001 мг Р/л (Нарочь). Следует подчеркнуть, что на этом этапе озера по-прежнему различались по содержанию Робщ в воде, что соответствовало их различиям по трофической шкале.
Следующий важный фактор изменений режима биогенных веществ — вселение в озера в конце 1980-х гг. моллюска-фильтратора Dreissena poly-morpha Pallas. В отличие от эвтрофирования и де-эвтрофирования, обусловленных соответственно увеличением и снижением потока биогенных веществ с водосборной территории, здесь происхо-
1978-1985 гг.
1992-2004 гг.
1986-1991 гг.
L Нарочь : Мястро
2005-2010 гг.
Баторино
Рис. 4. Содержание Робщ в воде Нарочанских озер в разные периоды современной эволюции.
1970-1980-е гг. 1990-е гг.
2003-2005 гг.
Рис. 5. Динамика внешней нагрузки по Р на экосистемы Нарочанских озер.
дит перераспределение потоков веществ между водной толщей и придонным экотоном, т.е. в пределах водной экосистемы. Для описания происходящих изменений предложен термин "бенти-фикация" [9, 13]. Бентификация может быть вызвана разными факторами, но чаще всего -вселением в водоем дрейссены [12].
Влияние вселенца на режим биогенных
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.