Водохранилище или искусственно созданный водоем – это антропогенная экологическая система, настроенная на самоочищения, но с годами эта способность иссякает. Как и любая экосистема, водоем подвержен процессам сукцессии.
Различают первичные и вторичные сукцессии. Первые характеризуют становление и развитие экосистем во вновь образуемых водоемах (пруды, водохранилища), вторые – постепенное изменение длительно существующих экосистем (зарастание озер и образование болот и др.).
Три стадии сукцессии в водной среде[1]:
Первая стадия – высокопродуктивная стадия «цветения», связанная с большим количеством органического вещества в почве и растительности, которые уходят под воду при заполнении водоема. Для этой стадии характерно обилие питательных веществ, интенсивное их разложение, высокая активность микроорганизмов, низкое содержание кислорода в придонном слое воды, часто быстрый рост рыбы.
Вторая стадия – зрелая стадия развития экосистемы, когда наступает ее стабилизация при некоторой пониженной продуктивности после расхода избытка исходного питания. «Цветение» отсутствует, содержание кислорода в придонном слое повышается. Рыбы мало.
Третья стадия – это стадия переходных состояний. Она наступает тогда, когда в результате эрозии удобренной почвы, сточных вод в водоем поступает большое количество питательных веществ, и повторяются первая и вторая стадии. Такие смены состояния водной среды могут повторяться до тех пор, пока водоем не окажется занесенным почвой.
Основная причина эвтрофирования водохранилищ – антропогенное поступление в водоёмы биогенных веществ, главным образом, минеральных форм азота и фосфора, нитратов, большая часть которых поступает со сточными водами, особенно после биологической очистки. Сущность процесса заключается в увеличении продуктивности водных сообществ и отставании процессов разложения, в результате чего органическое вещество накапливается в водах. Основными источниками антропогенных эвтрофирующих веществ являются промышленное и сельскохозяйственное производство, а также рекреационная деятельность. Эвтрофные водоемы начинают бурно цвести сине-зелеными водорослями, после чего превращается в болото.
Развитие сине-зеленых водорослей в водохранилищах пагубно влияет на качество воды. Во время массового развития сине-зеленых водорослей образуются характерные “пятна цветения”. Затем наступает фаза массового отмирания, в результате чего резко ухудшается качество воды: появляется дефицит кислорода, в воде в необычно большом количестве накапливаются токсичные метаболиты, что приводит к ухудшению экологии, катастрофам и др. В конечном итоге вода становится непригодной для обитания животных и использования людьми.
Сине-зеленые водоросли в значительной степени отличаются от всех остальных водорослей тем, что по своему строению они фактически являются бактериальными организмами, у которых нет цитоплазмы и оболочка ядра является одновременно оболочкой клетки. Сине-зеленые водоросли очень древние и наиболее распространенные, они обитают повсюду: в соленой и пресной воде и даже в почве, то есть там, где есть влага. Для их развития нужны три главных условия: питательные вещества (азот и фосфор), теплая вода(>20оС) и отсутствие смешивания воды при течении.
На территории Удмуртской Республики сосредоточено большое количество водных объектов: 8925 больших, средних и малых рек, около 1400 гидроузлов, прудов и водохранилищ, в том числе с площадью зеркала более 5 га. 219 водохозяйственных систем (О состоянии…, 2012). Крупными являются Ижевский (2200 га), Воткинский (1800 га), Пудемский (350 га) и Камбарский (252 га) пруды-водохранилища[6].
В 1759 году были основаны Воткинский и Пудемский, в 1760 году – Ижевский и в 1767 году Камбарский железоделательные заводы. При каждом заводе одновременно были созданы водохранилища (пруды), служившие источником энергии (Варфаламеев, 1967). Сейчас же используются для водоснабжения городов Ижевск, Воткинск, Камбарка и п. Пудем.
Рассмотрим самые крупные водохранилища Удмуртии – это Ижевское и Воткинское, которые подвержены массовому развитию сине-зеленых водорослей.
Воткинское водохранилище, второе по величине, построено в нижнем течении р. Вотки и ее притоке р. Шаркан, находится на территориях Удмуртской Республики и Пермского края. Имеет вытянутую форму и отличается несколько большими глубинами, чем Ижевское. На месте впадения речек Шарканка и Березовка, а также ручьев в водохранилище имеется 4 залива: «Шарканский», «Березовский» и два небольших безымянных. Преобладающие грунты – ил и сильно заиленный песок. Песчаные грунты обычны для прибрежных участков средней и нижней части водохранилища. Максимальная глубина 15 м, преобладают глубины 2,5-4,0 м. Площадь зеркала 18,8 км 2. Длина его – 18 км, наибольшая ширина 2 км. Нормальный подпорный уровень находится на абсолютной отметке 89,5 м. Полный объем водной массы 85 млн. м3. Общая минерализация варьирует в пределах 157-361 мг/л, общая жесткость 1,9-4,1 мг-экв./л кальция и магния. По кислотности вода почти нейтральная, чуть кислая (Варфаламеев, 1967; Энциклопедия…, 2000).
Проблема «цветения» затронула и Воткинское водохранилище. Рассмотрим зависимость сине-зеленых водорослей от температуры воды, так как течение в водохранилищах слабое, т.е. как такого смешивания воды не происходит.
Динамику значение температуры и численности сине-зеленых водорослей в дни взятия проб за 2013 год наглядно иллюстрирует график, построенный по данным МУП «Водоканал» г. Воткинска (рисунок 1). На графике видно, что период развития сине-зеленых водорослей приходится на летний период, а именно, с мая месяца и по сентябрь.
Рис. 1. Зависимость численности сине-зеленых водорослей и температуры в дни взятия проб воды (Воткинское водохранилище)
На рисунке 2 изображен график зависимости численности сине-зеленых водорослей и средней температуры воды за май-сентябрь с 2003 по 2013 годы. На графике видно, что с 2003 по 2008 годы тенденции развития сине-зеленых водорослей не наблюдалось, начиная с 2009 года их численность начала возрастать, достигнув пик в 2010 году численности в 6,582 тыс. кл/мл(*10-2).
Рис.2 . Зависимость численности сине-зеленых водорослей и средней температуры (2003-2013 гг.)
Ижевское водохранилище расположено на р. Иж и имеет довольно сильно вытянутую форму в направлении с северо-запада на юго-восток. По левому берегу водохранилища имеется небольшой залив, который образовался при впадении р. Пазелинка в водохранилище. Рельеф дна довольно ровный. Грунты на большей части пруда илистые, на сильно зарастающих участках со значительной примесью грубого растительного детрита. Чистый песок и более или менее заиленный встречается преимущественно на прибрежных участках нижней части пруда, реже – в средней и верхней его частях. Имеются небольшие участки глинистых грунтов. Водохранилище имеет длину 12,3 км, максимальная ширина 2,3 км, максимальная глубина у плотины 12 м, средняя – 3,2. В верхней наиболее мелководной части преобладают глубины 1,5-2,0 м, в средней части наибольшие глубины составляют 4,5-5,0 м. Объем при нормальном уровне воды (НПУ) 99,5 м составляет 76 млн. м3, а площадь зеркала – 26,4 км2. Общая ионная минерализация с мая по март возрастает от 189 до 324 мг/л. Жесткость возрастает от 2,14 до 3,73 мг-экв./л кальция и магния. Самый низкий показатель кислотности воды в марте (pH – 6-9), самый высокий в июле (pH – 8,5) (Варфаламеев, 1967, Энциклопедия…, 2000; Своекошин, 2002).
Динамику зависимости температуры и развития сине-зеленых водорослей наглядно иллюстрирует график, построенный на основе данных исследований МУП «Ижводоканал» г. Ижевска (рисунок 3). Видно, что численность сине-зеленых водорослей растет с каждым годом, бурный рост наблюдался в 2010 году.
Рис. 3. Зависимость численности сине-зеленых водорослей и температуры (2003-2013 гг.)
Можно сделать выводы, что Ижевское водохранилище по численности сине-зеленых водорослей более загрязнено, чем Воткинское. Такое различие возможно в зависимости от ряда факторов: населенность города, в котором сосредоточено водохранилище; количество предприятий-загрязнителей; сельскохозяйственная деятельность человека и др.
Библиографический список
- Батенков, В.А. Охрана биосферы: Учебно-методическое пособие. – Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2002. – 193 с.
- Варфаламеев В.В. Биология промысловых рыб прудов-водохранилищ Удмуртии // Уч. зап. Перм. гос. ин-та. 1967. Вып. 41. С. 49-147
- О состоянии окружающей природной среды Удмуртской Республики в 2012 году: Государственный доклад. – Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2013. – 240 с.:ил.59
- Своекошин В.И. Гидрологическая характеристика пруда // Ижевский пруд. Ижевск: Изд.дом «Удм. Ун-т», 2002. С. 81-89.
- Власов, К.Н. Пруды Удмуртии [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://liveudm.ru/vodoemyi-udmurtii/prudyi-udmurtii/ – Живая Удмуртия – (дата обращения 12.05.2014).
- Удмуртская Республика: Энциклопедия / Гл. ред. В.В. Туганаев. – Ижевск: Удмуртия, 2000. – 800 с.
Количество просмотров публикации: Please wait