БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2007, № 3, с. 48-55
УДК 574.583(282.2):591+551.577
ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ И ЗАРЕГУЛИРОВАНИЯ СТОКА НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОДЫ
И ЗООПЛАНКТОН МАЛОЙ РЕКИ
© 2007 г. Н. Г. Отшкова, О. Л. Цельмович, А. В. Крылов
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: krylov@ibiw.yaroslavl.ru Поступила в редакцию 07.02.2006 г.
Показана высокая степень неоднородности среды и уровня развития зоопланктона по длине малой реки. Выявлены основные факторы, оказывающие влияние на беспозвоночных планктона, - скорость течения, содержание органических веществ. Важными факторами изменений структурной организации зоопланктона и химического состава воды служит поверхностный сток, зависящий от количества атмосферных осадков, и зарегулирование стока бобрами. При увеличении количества атмосферных осадков различия в показателях развития зоопланктона разнотипных участков возрастают.
ВВЕДЕНИЕ
Химический состав и состояние сообществ гидробионтов малых водотоков зависят от множества факторов, среди которых основную роль играют закономерные изменения гидрологического режима в течение вегетационного периода, поверхностный сток, точечные и рассеянные источники загрязнения, зарегулирование стока.
Цель работы - изучение роли атмосферных осадков и жизнедеятельности бобров на качество воды малой р. Ильдь.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Река Ильдь - приток второго порядка Рыбинского водохранилища (Ярославская обл., Некоузский р-н). Ее длина 46 км, площадь водосбора 240 км2. Река испытывает зоогенное и рассеянное антропогенное воздействие. Большую часть водосборной площади на месте еловых и смешанных лесов составляют сельскохозяйственные угодья. Верховья реки сильно заболочены.
Наблюдения проводили с мая по октябрь 2001 и 2003 гг. на пяти станциях. Станция 1 расположена в верховьях реки (в ~2.5 км от истока), водосборная площадь значительно заболочена, берега мелиорированы. Участок, представляющий собой цепь мелководных (0.3-0.6 м), соединенных между собой и сильно зарастающих бочагов, испытывает антропогенную нагрузку (сточные воды свинофермы). Станция 2 (в ~7 км от истока) находится в подпоре от пруда антропогенного происхождения, активно используемого бобрами, которые периодически ремонтируют промывы
плотины. Глубина пруда ~2.5 м. Станция 3 (в ~15 км от истока) в 2001-2002 гг. была проточным участком с характерным грунтовым питанием на перекате и глубиной 0.2-1.0 м, в 2003 г. она оказалась в подпоре бобровой плотины, расположенной ниже по течению, в результате чего глубины увеличились до 0.6-1.5 м. Станция 4 (в ~25 км от истока) - проточный участок, но периодически находится в подпоре бобровых плотин. Бобры активизируют свою деятельность, как правило, к осени, когда уровень воды в реке падает. Весной и летом средняя глубина участка составляет 0.8 м, осенью - 1.2 м. Кроме этого, 34 раза в год в воду поступают залповые сбросы сыроваренного завода, расположенного в 3-4 км выше. Станция 5 (в ~40 км от истока) на протяжении всего периода исследований характеризовалась относительно высокой проточностью, глубинами от 0.3 до 0.8 м и отсутствием влияния зарегулирования как со стороны бобров, так и со стороны водохранилища.
Химический анализ воды проводили по стандартным методикам, внесенным в Государственный реестр количественного химического анализа вод [7-9]. Параллельно измеряли температуру воды и скорость течения (поплавочным методом). Пробы зоопланктона собирали пятилитровым ведром с поверхности. На рипали и медиали каждого участка реки длиной 20-50 м по ряду признаков (морфометрическим особенностям участка, составу подстилающих дно грунтов, скорости течения, глубине) выделяли основные биотопы, в которых отбирали субпробы для интегральной пробы. В сумме на каждой станции через планктонную сеть с размером ячеи 64 мкм
процеживали от 50 до 100 л воды с последующей фиксацией 4%-ным формалином. В каждый из вегетационных периодов собрано 10 проб весной, 15 - летом и 10 - осенью. Камеральную обработку сборов проводили согласно принятой в гидробиологии методике [6].
Для оценки состояния зоопланктона использовали следующие характеристики: число видов, численность, биомассу, соотношение таксономических групп по численности и биомассе, индексы видового разнообразия Шеннона-Уивера по численности (И) и биомассе (Нв).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Количество атмосферных осадков в вегетационный период 2003 г. было в 1.5 раза больше, чем в 2001 г., максимальные различия наблюдались в августе (в 3.5 раза).
По продольному профилю водотока на ст. 1 и 2 течения не наблюдалось. Станция 3 в 2001 г. весной характеризовалась как участок, переходный от участка с медленным течением к участку с быстрым течением, в остальные сезоны - как участок с медленным течением воды (табл. 1). В 2003 г. на ст. 3 проточность фактически исчезла, чему способствовал подпор от плотины бобрового пруда. Станция 4 в оба периода исследований характеризовалась как участок с медленным течением воды, причем осенью скорость течения была минимальной из-за подпора от плотины бобрового пруда, особенно в 2003 г. Станция 5 большую часть периода исследований характеризовалась как участок с быстрым течением воды. Необходимо отметить, что на проточных участках (ст. 4 и 5) в 2003 г. скорость течения незначительно увеличивалась (табл. 1). Получена достоверная зависимость повышения скорости течения вниз по длине реки (г = 0.86).
По классификации О.А. Алекина [1], р. Ильдь относилась к гидрокарбонатному классу кальцие-во-магниевой группы рек со средней минерализацией. Максимальная минерализация (1190 мг/дм3) зарегистрирована летом 2001 г., минимальная (450 мг/дм3) - весной 2003 г. при увеличении количества осадков и зарегулировании стока реки. В р. Ильдь сохранялись соотношения между основными ионами (НС03 > Са > Mg > №) как в течение года, так и по длине реки.
Динамика абсолютных и средних за вегетационный период величин минерализации по длине реки не менялась (табл. 1). В 2001 г. амплитуда колебаний абсолютных значений суммы ионов в течение вегетационного периода достигала 300 мг/дм3, в 2003 г. - снизилась до 100 мг/дм3. В начальный период исследования наиболее высокая минерализация отмечалась в верховье реки (ст. 1) и на проточном участке (ст. 3), питающемся
грунтовыми водами (740 и 530 мг/дм3 соответственно). В 2003 г. изменения величины минерализации по длине реки были заметно меньше (табл. 1).
С увеличением скорости течения от верховьев к устьевому участку концентрация растворенного 02 возрастала в оба периода исследований, концентрация CO2 снижалась (табл. 1). Наиболее заметные изменения произошли в 2003 г. на ст. 3, где уменьшилась степень насыщения воды растворенным 02, особенно в период максимального прогрева в июле (с 82% в 2001 г. до 56% в 2003 г.).
Изменения содержания С02 в воде имеют характер, обратный таковым содержания растворенного 02 (r = -0.64) (табл. 1). Максимальные концентрации CO2 при минимальном содержании растворенного 02 отмечены в верховье реки (ст. 1) и на участке среднего течения (ст. 4).
Вода р. Ильдь имеет слабощелочную реакцию (табл. 1). 0т верховья вниз по течению реки величина рН возрастает (табл. 1), достигая максимальных значений в низовье (ст. 5). В более многоводном 2003 г. средняя за вегетационный период величина рН была ниже, чем в 2001 г.
В 2001 г. максимальные величины БПК5 зафиксированы в верхнем течении (табл. 1). В 2003 г. на этом участке значение БПК5 было ниже, амплитуда колебаний этого показателя по длине реки уменьшилась. По величине БПК5 на ст. 3-5 в 2001 г. и на ст. 2-5 в 2003 г.вода в реке характеризовалась как чистая, на ст. 1-2 в 2001 г. и на ст. 1 в 2003 г. - как грязная или очень грязная [10].
В зоопланктоне реки отмечено 56 видов беспозвоночных, из которых 30 - Rotatoria, 6 - Copepoda и 20 - Cladocera. Межгодовые различия были незначительными: в 2001 г. обнаружено 47 в идов (28 - Rotatoria, 5 - Copepoda и 14 - Cladocera), в 2003 г. - 52 вида (29 - Rotatoria, 6 - Copepoda и 17 -Cladocera).
На ст. 1 м аксимальное число видов наблюдалось весной 2001 г., к середине лета оно значительно снижалось (табл. 2). В 2003 г. минимальное число видов зафиксировано осенью. Плотность зоопланктона в 2001 г. варьировала от 0.3 (июль) до 2015 (август) тыс. экз./м3, биомасса - от 0.03 до 6.8 г/м3. Максимальные величины численности и биомассы характерны для летнего сезона, минимальные - для осеннего. 0снову численности и биомассы составляли веслоногие ракообразные Eucyclops serrulatus (Fischer), Macrocyclops albidus (Jurine) при доминировании ювенильных стадий, лишь в конце весны господствовали вет-вистоусые рачки за счет Chydorus sphaericus (O.F. Müller), летом отмечено повышение обилия Daphnia pulex (De Geer) и коловраток рода Bra-chionus. Изменение соотношения таксономических групп происходило параллельно с изменением минерализации воды, в частности по мере ее
Таблица 1. Физико-химическая характеристика исследованных участков р. Ильдь
Номер станции Год Сезон Температура, °С Скорость течения, м/с pH CO2 мг/дм3 Насыщение воды О2, % °2,3 мг/дм3 бпк5, мг °2/дм3 Сумма ионов, мг/дм3
1 2001 Весна (май) 10.5 0 7.8 8.6 51.0 5.7 1.9 424
Лето 17.2 0 7.7 16.8 36.0 3.6 13.1 780
Осень 7.1 0 7.9 18.3 30.0 3.8 20.9 843
Среднее 12.7 0 7.8 15.9 37.8 4.0 13.9 742
2003 Весна (май) 12.0 0 7.5 22.3 51.0 4.5 2.0 484
Лето 16.5 0 7.5 19.1 15.0 1.5 3.7 571
Осень 9.0 0 7.4 29.0 19.0 2.2 5.4 595
Среднее 13.5 0 7.5 22.4 25.0 2.4 3.7 555
2 2001 Весна (май) 10.0 0.004 7.7 10.5 96.0 10.9 0.8 432
Лето 16.5 0 7.7 9.3 37.7 3.7 5.3 451
Осень 6.4 0 7.9 11.0 34.5 4.4 11.4 687
Среднее 12.1 0.001 7.8 10.0 46.3 5.1 6.6 526
2003 Весна (май) 13.4 0 8.1 4.7 82.0 8.6 2.4 447
Лето 18.5 0 8.0 5.6 64.0 5.9 1.9 524
Осень 9.5 0 7.7 15.4 34.0 3.9 0.9 565
Среднее 15.0 0 7.9 7.8 61.0 6.1 1.8 515
3 2001 Весна (май) 14.0 0.23 8.3 2.9 80.0 8.2 1.4 469
Лето 16.4 0.09 7.9 9.1 63.7 6.2 1.2 559
Осень 6.9 0.13 8.0 8.9 49.0 6.0 2.0 605
Среднее 12.8 0.13 8.0 8.
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.