ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2015, том 42, № 2, с. 222-228
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 574.5;561.26;582.26
новейшая история озер большое и зеркальное
по результатам диатомового анализа
© 2015 г. Л. В. Разумовский*, Т. С. Шелехова**, В. Л. Разумовский*
*Институт водных проблем РАН 119991 Москва, ул. Губкина, 3 **Геологический институт КарНЦРАН E-mail: razum@aqua.laser.ru Поступила в редакцию 22.04.2013 г.
Проанализированы диатомовые комплексы из донных отложений двух бессточных озер, расположенных на территории Сочинского национального парка (Краснодарский край). Применен авторский метод графического анализа диатомовых комплексов. Установлено два сценария трансформации их таксономической структуры. Для экосистемы оз. Зеркального характерен только один сценарий. Он определяется природным воздействием извне при достаточно стабильных параметрах состояния самой экосистемы. В оз. Большом выявлено два сценария трансформации. Первый из них сходен с процессами, протекающими в экосистеме оз. Зеркального. Второй сценарий соответствует переходным этапам и определяется изменением параметров самой экосистемы. Это связано как с естественными процессами заболачивания, так и с усиливающимся антропогенным воздействием на озерные экосистемы.
Ключевые слова: диатомовые комплексы, заболачивание озер, антропогенная нагрузка.
DOI: 10.7868/S0321059615020121
Озера — традиционные объекты для палеоэкологических и палеоклиматических реконструкций. Это связано с тем, что озерные осадки могут содержать непрерывную летопись событий прошлого, которую можно расшифровать с высоким временным разрешением. Кроме того, озерные отложения могут дать комплексную информацию о климатической и ландшафтной изменчивости изучаемого региона. В последние десятилетия изучение новейших изменений климата в эпоху позднего голоцена вышло на новый качественный уровень достоверности. Это определено разработкой и внедрением новых, а также совершенствованием известных методов изотопного датирования озерных отложений и последовавшими за этим успехами в моделировании климата [12, 13].
Малые озера, имеющие площадь водного зеркала <1 км2, обладают рядом дополнительных преимуществ при реконструкции палеоклимати-ческих условий.
Для значительной части малых озер характерны следующие признаки: простота очертаний (округлое или эллипсоидное), отсутствие слож-но-дифференциированного рельефа дна, замед-
ленный сток или непроточность. Озера Большое и Зеркальное отвечают всем этим характеристикам — это малые бессточные озера, являющиеся природными седиментационными ловушками. Выбор этих объектов исследования определялся разным уровнем антропогенной нагрузки, которую они испытывают. Из всех бессточных озер Сочинского национального парка оз. Большое подвержено самому сильному и длительному антропогенному воздействию. Напротив, антропогенная нагрузка на оз. Зеркальное минимальна из-за его труднодоступности.
При оценке трансформаций, происходящих в озерных экосистемах во времени и пространстве, широко используется метод диатомового анализа. Диатомовые (класс ВасШайорИусеае, отдел ОскгорИуа) — широко распространенная группа водорослей, которая хорошо сохраняется в донных отложениях (ДО) благодаря наличию кремнеземного панциря. Как и любой метод, диатомовый анализ имеет свои достоинства и недостатки, а также границы применения. Вместе с тем диатомовый анализ имеет значительный неиспользованный информационный резерв. Наглядное подтверждение этого факта — авторский
1 м
4 Экологический центр
|770 м| Изогипсы (высота г I над уровнем моря) 0.5 м I Изобраты (глубина озера)
I Границы озерной котловины Граница озера
Ч. | ♦ | Точка отбора проб
¿Е | Буковый лес
Рис. 1. Карта-схема оз. Большого.
метод графического анализа таксономических пропорций в диатомовых комплексах [5, 6, 9, 10].
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАННЫХ ОЗЕР
Сочинский национальный парк расположен на юге Краснодарского края, в северо-западных предгорьях Большого Кавказского хребта. Рельеф территории горный, сильно расчлененный. Общая площадь парка составляет 191.3 тыс. га. На территории парка — субтропический климат, для которого характерны жаркое лето и мягкая теплая зима.
На крайней восточной оконечности хребта Ачишхо (в 4 км к северу от пос. Красная Поляна и в 2.5 км от бывшей метеостанции) расположены четыре сравнительно крупных, сильно заросших озера, имеющих общее название — озера Хмелев-ского. Во избежание путаницы этим озерам были даны названия Большое, Восточное, Южное и Западное.
Вблизи бывшей метеостанции расположено оз. Зеркальное. В отличие от соседствующих озер (Туманное и др.), оно почти не заросло.
Происхождение озер Хмелевского, как и озер в районе бывшей метеостанции, — тектоническое. Образованию озер способствовало наличие обращенного рельефа — синклинальный прогиб в процессе своего разрушения стал широким гребнем хребта, а его вогнутая форма способствовала образованию отрицательных форм рельефа — будущих озерных котловин. Все упомянутые озера бессточные. Ни один ручей не вытекает из озер и
не впадает в них. Вода в озерах пресная, слабоминерализованная. В Южном оз. она мутная, желтоватая, в остальных — прозрачная, бесцветная. По химическому составу вода в Большом и Восточном озерах — хлоридно-кальциевая, а в Южном и Западном — гидрокарбонатно-кальциевая.
Из-за стоячего характера озерных вод здесь обильно распространена водно-болотная растительность. Озера Большое, Восточное и Южное зарастают и постепенно деградируют. Вокруг озер — буковые леса с небольшой примесью клена. В последнее время озера Хмелевского подвергаются значительному антропогенному воздействию (несанкционированная застройка и нерегламен-тированный туризм).
Оз. Большое — самое крупное в группе Хме-левских озер (43°43.03' с.ш., 40°11.98' в.д.). Его площадь составляет 9390 м2, длина — 194 м, максимальна ширина — 82 м, максимальная глубина — 2 м. Озеро имеет овальную котловину, вытянутую с северо-запада на юго-восток, с наибольшим расширением в юго-восточной части (рис. 1). Урез зеркала воды расположен на высоте 1752.2 м над у.м.
Питание оз. Большого осуществляется за счет атмосферных осадков, талых и в меньшей степени — грунтовых вод. Вода озера имеет слабо-кислую реакцию (рН 5.0—6.4) и отличается слабой минерализацией (<20 мг/л). Максимальная среднегодовая температура воды в озере — в июле (+14°С). Зимой озеро промерзает полностью, до дна. Озеро на 60—70% заросло, преобладает водно-болотная растительность (осоки и мох), кото-
С
Ю
Изогипсы (высота над уровнем моря) Изобаты (глубина озера)
Граница озера Точка отбора проб
Рис. 2. Карта-схема оз. Зеркального.
рая, отмирая, откладывается на дне озера все более возрастающим слоем.
Оз. Зеркальное (43°43.39' с.ш., 40° 10.23' в.д.) -высокогорное (1888 м над у.м.). Его можно отнести к категории сверхмалых озер (площадь <0.01 км2). Ширина озера — 57 м, длина 60 м, максимальная измеренная глубина 2.3 м. Озеро имеет правильную, почти округлую форму (рис. 2). Озеро непроточное, поступление воды — смешанное, снежно-дождевое. В силу мелководности озера температурная стратификация в нем отсутствует. Зимой озеро промерзает до дна. Для реконструкции изменений в новейшее время оз. Зеркальное обладает рядом преимуществ. Оно небольшое по площади, мелководное и находится на открытом пространстве. Поэтому загрязняющие вещества из атмосферы сразу поступают на дно и отлагаются в ДО. Иначе говоря, это озеро — природная седиментационная ловушка.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Структуру и объем первичного материала составили колонки ДО длиной 40 см (оз. Большое) и 35 см (оз. Зеркальное), которые были отобраны стратометром ударно-замыкающего типа в точках
наибольшей глубины озер Большое (2 м) и Зеркальное (2.2 м) (рис. 1, 2). Колонки ДО были разрезаны с интервалом в 1 см и помещены в пластиковые бюксы. Верхняя часть колонки ДО из оз. Большого (0—8.0 см) из-за сильной обводненности осадков была разрезана с интервалом в 2 см.
Определение возраста ДО оз. Большого проводилось с использованием моделей изотопного датирования на основе хронологии РЬ210 в Институте геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН по стандартным методикам [14, 15]. Обработка проб на диатомовый анализ осуществлялась по стандартным методикам [3, 4, 11]. Определение возраста ДО оз. Зеркального не проводилось.
В обработанных пробах из оз. Большого было идентифицировано 64 таксона диатомовых водорослей видового и внутривидового рангов (далее в тексте — таксонов); в пробах из оз. Зеркального — 59 таксонов.
Исследования проводились методом графического анализа таксономических пропорций в диатомовых комплексах [5—7, 9, 10], который состоит в следующем: при построении графиков по оси абсцисс откладывается число идентифицирован-
ных таксонов (видового и более низкого рангов), а по оси ординат — их относительная численность. Таксоны ранжируются по показателю относительной численности в сторону его уменьшения. По относительной численности таксоны разделяют на группы: доминирующие (обычно не менее 8—10% комплекса), сопутствующие (более 1—2%) и редкие (обычно <1%). В результате в линейной системе координат строится исходный график или гистограмма.
Анализ полученных графиков (гистограмм) проводится в линейной и логарифмической системах координат. В логарифмической системе координат анализируются не сами графики, а их тренды, представленные результирующими прямыми линиями.
Графический анализ состоит из нескольких этапов. Исходный график в линейной системе координат можно представить в виде гистограммы. Если придать логарифмическую форму обеим шкалам, то линия усредненных значений (результирующая) приобретет вид прямой линии. В этом случае анализируются только результирующие линии.
У полученных гистограмм (или графиков) в линейной системе координат всегда образовывался "хвост", состоящий из редких и случайных таксонов, имеющих незначительную относительную численность в комплексе.
В отличие от доминирующих и сопутствующих таксонов, представляющих собой некую устойчивую, экологически адаптированную
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.