ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2007, том 34, № 1, с. 78-82
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 574.5.583
СРАВНЕНИЕ ВОДОХРАНИЛИЩ МОСКВОРЕЦКО-ВАЗУЗСКОИ ВОДНОЙ СИСТЕМЫ ПО КОЛИЧЕСТВЕННОМУ РАЗВИТИЮ ФИТОПЛАНКТОНА И СТЕПЕНИ ЕВТРОФИРОВАНИЯ1
© 2007 г. А. В. Гончаров
Московский государственный университет 119992 Москва, Ленинские горы Поступила в редакцию 02.12.2005 г.
На основе анализа многолетних данных показано, что биомасса фитопланктона возрастает в ряду Вазузское - Яузское - Рузское - Можайское - Озернинское водохранилища, при этом первые три водохранилища (их приплотинные участки) могут быть отнесены к мезотрофным водоемам, а остальные - к слабоэвтрофным. Выявлено, что по мере возрастания продуктивности водоемов (от Вазузского водохранилища к Озернинскому) происходит увеличение доли синезеленых и снижение доли диатомовых водорослей. Важным фактором количественного развития фитопланктона является содержание в водоемах Р.
Водохранилища Москворецко-Вазузской водной системы (Можайское, Рузское, Озернинское, Вазузское, Яузское) - важный источник водоснабжения г. Москвы. Поэтому оценка их состояния, в частности, степени евтрофирования имеет существенное значение. В литературе есть сведения о фитопланктоне и продуктивности рассматриваемых водохранилищ [5, 6], однако проводившиеся исследования носили, как правило, эпизодический характер, что затрудняет сравнительную оценку водоемов.
Автором использованы многолетние данные лабораторий МГУП "Мосводоканал" по фитопланктону и некоторым гидролого-гидрохимическим показателям за 1984-2000 гг. - для москворецких (Можайского, Рузского, Озернинского) и за 1993-2001 гг. - для Вазузского и Яузского водохранилищ [3, 4] (рис. 1). Пробы фитопланктона отбирали из поверхностного горизонта; в припло-тинной зоне - по нескольку раз, в верховьях водохранилищ - один раз в месяц. Определение водорослей производилось до вида, либо до рода. Учитывалась численность фитопланктона; биомасса рассчитывалась с использованием собственных и литературных данных о средних размерах клеток водорослей.
КОЛИЧЕСТВЕННОЕ РАЗВИТИЕ
ФИТОПЛАНКТОНА И СОДЕРЖАНИЕ ФОСФОРА В ВОДОЕМАХ
На рис. 2а представлены результаты определения биомассы фитопланктона в приплотинной
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 05-05-64220).
зоне и в верховьях водохранилищ (по средним многолетним значениям в период вегетации). Видно, что биомасса увеличивается в ряду Вазузское - Яузское - Рузское - Можайское - Озернинское водохранилища, составляя в приплотинной зоне этих водоемов соответственно 1.0, 1.5, 3.2, 5.1, 6.1 мг/л. Поэтому первые три водохранилища (их приплотинные участки) могут быть отнесены к мезотрофным водоемам, а остальные - к слабоэвтрофным (в соответствии с трофической классификацией озер [8]).
На рис. 2а видно также, что в верховьях всех рассматриваемых водохранилищ биомасса фитопланктона больше, чем в приплотинных районах -в среднем в 1.5 раза. Повышенная биологическая продуктивность верхних участков водохранилищ -известное явление [1], связанное с тем, что в эти районы все время поступают питательные биогенные вещества с речными водами; кроме того верховья мелководны, они характеризуются хорошей прогреваемостью и перемешиванием вод.
Общий уровень продуктивности многих водоемов в целом (а не только верховьев водохранилищ) зависит от содержания в них биогенных веществ и, прежде всего, соединений Р. На рис. 26 представлены сведения о содержании Р в рассматриваемых водоемах - средние многолетние значения концентрации фосфатов в поверхностном горизонте в вегетационный период (нередко при анализе используются данные о валовом Р, однако автор такими материалами не располагает).
На рис. 26 проявилась существенная разница между нижними (приплотинными) и верхними участками водохранилищ - в верховьях содержание Р значительно больше. Исключение составляет Яузское водохранилище, в верховьях кото-
р. Волга
О 1
XX 2
^ 3
..........4
Рис. 1. Схема района исследования. 1 - станции наблюдения, 2 - плотины; 3 - направление течения рек, 4 - каналы.
poro нет существенного притока речных вод; кроме того здесь производится перекачка воды в противоположном направлении - из Вазузского водохранилища, через Яузское - по каналу Яуза-Руза в бассейн р. Москвы. Поэтому здесь наблюдается почти одинаковое содержание фосфатов в верховье и у плотины.
В москворецких водохранилищах Р содержится больше, чем в Яузском и Вазузском, что может быть связано с большей освоенностью ближнего Подмосковья и большей антропогенной нагрузкой на водоемы.
При сопоставлении графиков а и б на рис. 2 обращает на себя внимание неполное соответствие между степенью развития фитопланктона и содержанием Р в водоемах. Например, в высокопродуктивном Озернинском водохранилище концентрация Р оказывается меньше, чем в менее продуктивных Рузском и Можайском.
График связи между биомассой фитопланктона и концентрацией Р (построен по данным на рис. 2 а, б) свидетельствует о достаточно высоком соответствии между этими показателями (рис. 3); коэффициент корреляции составляет 0.81 при уровне значимости р = 0.01. Это дает основание утверждать что количественное развитие фито-
планктона в рассматриваемых водоемах зависит от содержания в них Р.
Отдельные участки рассматриваемых водоемов могут характеризоваться повышенной биологической продуктивностью вследствие значительной антропогенной нагрузки. Так, в один из районов Вазузского водохранилища - Гжатский плес (рис. 1) поступает большое количество биогенных веществ с водами р. Гжати, протекающей через г. Гагарин и содержащей >100 мкг Р/л. Поэтому именно в данном районе наблюдается максимальная для водохранилища биомасса фитопланктона ~ 4 мг/л (в среднем за многолетний период).
СОСТАВ ВОДОРОСЛЕЙ И ИЗМЕНЕНИЕ ФИТОПЛАНКТОНА ВО ВРЕМЕНИ
При определении трофического статуса водоема обычно не ограничиваются оценкой количественного развития водорослей - важное значение имеет состав фитопланктона и характер его сезонных изменений [8]. Известно, что при евтро-фировании водоемов в них часто увеличивается количество синезеленых водорослей (цианобактерий).
На рис. 4 представлены данные о составе водорослей в приплотинных районах водохранилищ (график построен по средним за вегетационный сезон многолетним значениям биомассы фито-
В, мг/л 12
9
6
3
0
Р-РО4-, мг/л 60
40
20
0
щ
о м о
со ^
со с«
га
12
(а)
(б)
Л
щ
о м о
со
ьч
о М О
со ^
рц
о М
о «
а
о м о
м к
м &
щ эт
о
50 70
Р-РОЗ-, мкг/л
Рис. 3. Связь между биомассой фитопланктона и содержанием Р в водохранилищах.
В, % 100
80
60
40
20
0
I I
■ 1 □ 2
□ 3
□ 4
<0 <0 <0 <0 <0
о о о о о
к к к к к
о о о о о
со со со н
^ ^ ^ а и
со а ЬЧ рц * н
В о 2 р со о
Водохранилища
Рис. 2. Биомасса фитопланктона (а) и содержание Р (б) в воде водохранилищ. 1 - приплотинная зона, 2 — верховье.
планктона). По мере возрастания продуктивности водоема (от Вазузского водохранилища к Озернинскому) происходит увеличение доли си-незеленых водорослей (с 16 до 70%). Исключением является лишь Можайское водохранилище. Особенность этого водоема в том, что небольшое количество синезеленых в нем компенсируется увеличением роли другого индикатора евтрофи-рования - динофитовой водоросли Сегайиш Ы-гип&пе11а, составляющей ~58% общей биомассы фитопланктона (рис. 4).
Доля диатомовых водорослей в ряду Вазузское -Яузское - Рузское - Можайское - Озернинское
В, мг/л 12
10
8
6
4
2
Водохранилища
Рис. 4. Состав фитопланктона в водохранилищах. 1 -синезеленые, 2 - динофитовые, 3 - зеленые, 4 - диатомовые водоросли.
водохранилища снижается (рис. 4), что может свидетельствовать о существенном изменении характера сезонной сукцессии фитопланктона в рассматриваемых водоемах по мере возрастания их трофности.
На рис. 5 видно, что водохранилища сильно различаются между собой по характеру изменений фитопланктона в течение года. Вместе с тем в них немало сходства: возрастание количества диатомовых весной, спад их в начале лета (так называемая, "фаза чистой воды") и - последующее развитие синезеленых (или динофитовых) водорослей - с максимумом в конце лета - начале осени.
Подобный ход развития фитопланктона известен для многих водоемов средних широт [7, 9]; он обусловлен комплексом гидролого-гидрохимических и биотических факторов, роль которых можно представить следующим образом. Весной вместе с усилением освещенности, прогревом и перемешиванием водной массы, насыщением ее биогенными веществами, происходит интенсивное развитие мелких быстрорастущих диатомовых водорослей. Но мелкие клетки легко потребляются зоопланктоном, который к началу лета достигает высокой численности. Поэтому летом преимущество получают крупные, малодоступные для зоопланктона формы - колониальные синезеленые и динофитовые (часто - Сегайиш Ыгип^пе1-1а). Эти водоросли к тому же более конкурентно-способны (чем диатомовые) в условиях складывающегося летом дефицита биогенных веществ.
Именно летом количественное развитие фитопланктона может быть характерным признаком уровня трофии водоема. В высокотрофных водоемах (с большим количеством биогенных веществ) летний пик фитопланктона выражен значительно сильнее, чем в малопродуктивных водоемах, в ко-
(а)
B, мг/л 14 12 10 8 6 4 2 0 14 12 10 8 6 4 2 0 14 12 10 8 6 4 2 0 14 12 10 8 6 4 2 0
III IV V VI VII VIII IX
(г)
X XI XII Месяц
Рис. 5. Сезонные изменения биомассы фитопланктона в Вазузском (а), Рузском (б),Можайском (в), Озер-нинском (г) водохранилищах. 1 - диатомовые, 2 - си-незеленые, 3 - зеленые, 4 - динофитовые водоросли.
торых летом сильно сказывается недостаток биогенных веществ.
Подобное явление наблюдается и в рассматриваемых водоемах - по мере возрастания продуктивности (от Вазузского водохранилища к Озернинско-му) происходит увеличение биомассы фитопланктона в летний (летне-осенний) период (рис. 5).
Трофность водоемов обычно оценивают за достаточно длительный промежуток времени, поскольку год от года концентрация фитопланктона может сильно меняться. Так, максимальные (из средних за вегетационные периоды рассматриваемых лет) значения
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.