Приложение А (справочное). Примеры выполнения наблюдений за антропогенным эвтрофированием на Цимлянском и Куйбышевском водохранилищах

Приложение А
(справочное)

Примеры выполнения наблюдений за антропогенным эвтрофированием на Цимлянском и Куйбышевском водохранилищах

А.1 В течение 1980-1995 гг. режимные гидрохимические и гидробиологические наблюдения ГСН на Цимлянском водохранилище проводились в основном в 3-5 пунктах, расположение которых представлено на карте-схеме (рисунок А.1).

В целом действующие пункты вполне отвечают требованиям, предъявляемым к формированию сети, так как накопленная многолетняя информация дала возможность оценить экологическую ситуацию пресноводной экосистемы водохранилища. Однако для оценки критических ситуаций, вызванных усилением антропогенного эвтрофирования, и суждения об увеличении в эти периоды пространственной изменчивости как гидрохимических, так и гидробиологических показателей, для большинства водных объектов режимных пунктов наблюдений ГСН часто крайне недостаточно. Подтверждением последнего явились результаты проведенных научных исследований по крупномасштабной пространственной изменчивости состояния Цимлянского водохранилища с использованием более оперативных методов сбора и обработки информации.

А.2 Экспериментальное обследование выполнено в июле-августе 1986 г. (период усиления процессов антропогенного эвтрофирования) с использованием методики экспрессной съемки с борта вертолета, позволившей:

- сократить временные интервалы между отборами проб;

- охватить в минимально короткий срок (6 ч) с высокой дискретностью зеркало водоема (рисунок А.2);

- провести обработку живого биологического материала, что особенно важно при оценке продукционных процессов;

- разбить акваторию водохранилища по совокупности определенных показателей на то количество биотопов, где необходимы режимные наблюдения.

Отбор материала был осуществлен при 160 зависаниях вертолета, а анализ - по 30 интегральным пробам (рисунок А.2). Анализ проб по общей численности и видовому составу фитопланктонного сообщества показал не только значительную изменчивость в распределении численности фитопланктона (рисунок А.3) с общей тенденцией усиления его развития в мелководных и приплотинной частях, но и полную смену доминирующих групп водорослей от верхней речной (зеленые) к приплотинной (сине-зеленые) части.

А.3 Изменения биологической продуктивности, связанные с особенностями биохимических процессов мелководных участков, приводят к пятнистости распределения фитопланктона и к вероятности появления "критических ситуаций", следствием которых могут быть серьезные экологические последствия за счет увеличения площади пятен "цветения" на Цимлянском водохранилище и усиление токсичности воды за счет вторичного загрязнения и т.д. Поэтому для ранней диагностики возникновения подобных ситуаций необходимо в систему наблюдения включить пункты оперативного гидробиологического контроля, расположив их на мелководных участках Цимлянского водохранилища (рисунок А.1).

А.4 Выбор Куйбышевского водохранилища в качестве примера объясняется:

- типичностью водоема с фитопланктонным типом эвтрофирования и частыми ситуациями "цветения" воды;

- наличием достаточно большого ряда наблюдений;

- большим динамическим диапазоном вариации гидрохимических и гидробиологических показателей.

Основным исходным материалом послужили многолетние данные по химико-биологическому состоянию Куйбышевского водохранилища по результатам наблюдений ГСН за период с 1980 по 1990 гг. на 13 гидрохимических и 9 гидробиологических пунктах. Схема расположения основных пунктов представлена на рисунке А.4. Пространственную неоднородность оценивали по вариации значений численности фитопланктона и его основных групп и по наиболее важным для жизнедеятельности этого сообщества водных организмов формам азота и фосфора: нитритный, нитратный и аммонийный азот, фосфатный фосфор, общий азот и фосфор.

А.5 Результаты обобщения многолетних исследований, приведенные в таблице А.1, и их сравнительная оценка позволили заключить, что по содержанию нитратного и аммонийного азота и общего фосфора водохранилище неоднородно. Аномально высокие вариации концентраций характерны для участка у городов Волжск, Тольятти, Ульяновск, Чистополь, Набережные Челны, а по содержанию аммонийных ионов - для городов Казань и Зеленодольск (таблица А.1). По уровню развития фитопланктона выделяются участки:

- с интенсивным развитием альгофлоры, особенно летом (до уровня "цветения"), у г. Тольятти и с. Никольское;

- со слабым развитием фитопланктона на протяжении всего периода у г. Набережные Челны.

Таблица А.1 - Концентрации азот- и фосфорсодержащих соединений и общая численность фитопланктонных сообществ в Куйбышевском водохранилище за период с 1980 по 1990 гг.

Пункт наблюдений	Диапазон колебаний концентраций, мг/л					Диапазон колебаний общей численности фитопланктона, тыс. кл./мл
	азота			фосфора
	нитритного	нитратного	аммонийного	фосфатного	общего
г. Волжск	Н/о-0,09	0,02-2,06	0,02-1,29	Н/о-0,15	0,01-0,42	-
г. Тольятти	Н/о-0,25	Н/о-90	Н/о-3,31	Н/о-0,20	0,01-0,80	0,4-343
с. Чувашский Сускан	Н/о-0,19	Н/о-1,00	Н/о-1,41	Н/о-0,07	0,01-0,20	-
с. Никольское	Н/о-0,14	Н/о-0,77	0,06-1,51	Н/о-0,22	0,01-0,22	0,3-104*
г. Ульяновск	Н/о-0,38	Н/о-0,78	Н/о-2,89	Н/о-0,31	0,01-0,83	0,5-90,3
г. Тетюши	Н/о-0,20	Н/о-0,88	Н/о-3,70	Н/о-0,09	0,01-0,32	0,8-82,5
с. Заовражные Каратаи	Н/о-0,16	Н/о-0,94	0,04-0,95	Н/о-0,07	0,01-0,17	-
с. Лаишево	Н/о-0,18	Н/о-0,88	Н/о-0,95	Н/о-0,06	0,01-0,22	-
г. Чистополь	Н/о-0,15	Н/о-0,79	Н/о-5,47	Н/о-0,13	0,01-0,19	0,6-23,9
г. Набережные Челны	Н/о-0,20	Н/о-1,56	Н/о-2,62	Н/о-0,35	0,01-1,29	0,07-14,3
с. Красное Тенишево	Н/о-0,18	Н/о-0,66	0,12-1,55	Н/о-0,10	0,01-0,13	0,8-30,0
г. Казань	Н/о-0,26	Н/о-0,56	Н/о-6,31	Н/о-0,19	0,01-0,31	0,6-90,4
г. Зеленодольск	Н/о-0,26	Н/о-0,83	Н/о-2,82	Н/о-0,31	0,01-0,89	1,0-29,8
* Фитопланктон исследован у с. Крестово Городище.
Примечание - Н/о - не обнаружено.

А.6 Учитывая неоднородность экосистемы по содержанию биогенных элементов и количественным показателям развития фитопланктона, при выборе пунктов наблюдений за антропогенным эвтрофированием необходимо отдавать предпочтение участкам водоема, где значения рассматриваемых выше показателей отклоняются в ту или другую сторону от средних для водохранилища. Кроме того, при выборе пунктов наблюдений целесообразно учесть гидрологические и морфометрические особенности водоема.

Таким образом, в целом существующая сеть наблюдений позволяет решать задачи, связанные с изучением процесса эвтрофирования и дальнейшего его влияния на развитие экосистемы Куйбышевского водохранилища. Однако целесообразно в качестве опорных режимно-оперативных пунктов наблюдений выбрать участки у городов Казань, Тетюши, Ульяновск, Тольятти и с. Никольское (рисунок А.5). В этих пунктах для установления уровня развития процесса антропогенного эвтрофирования на водохранилище необходимо повысить частоту наблюдений в периоды возможного "цветения" фитопланктона до 3-4-х раз в месяц.

Особое внимание следует обратить на участок у г. Набережные Челны, где высокая биогенная нагрузка создает потенциальную возможность усиления процессов антропогенного эвтрофирования.

А.7 Специальные исследования по временной изменчивости проведены в Сусканском заливе Куйбышевского водохранилища путем ежедневного отбора проб в биологический полдень в течение 8-14 дней. За это время успевали набрать ряд данных, который в определенной степени отражал возможные короткопериодные изменения состояния экосистемы. При этом нивелировались возможные ошибки из-за кратковременных колебаний показателей. Сроки проведения ежедневных съемок (май, август, октябрь) были выбраны по следующим соображениям:

- Куйбышевское водохранилище очищается ото льда (в среднем) с 20 по 28 апреля, самое позднее - в первой декаде мая (начало вегетационного периода);

- первые ледяные образования в виде заберегов и "сала" появляются 7-12 ноября (конец вегетационного периода);

- в Куйбышевском водохранилище содержание минеральных форм азота и фосфора изменяется от максимального значения весной (май) до минимального, определяемого во время интенсивного развития водорослей летом (июль-август); осенью оно вновь начинает повышаться;

- для сезонного хода развития фитопланктона характерны: в мае вспышка вегетации диатомовых водорослей, в августе пик в жизнедеятельности фитопланктона за счет усиления развития группы сине-зеленых, в октябре опять доминируют диатомовые.

А.8 Результаты проведенных исследований позволили заключить, что за весь исследуемый пятилетний период:

- наиболее широкий диапазон колебаний общей численности планктонных сообществ характерен для августа, когда общая численность фитопланктона, как правило, на порядок превышала таковую в мае и октябре (таблица А.2).

Таблица А.2 - Изменчивость общей численности планктонных сообществ в Сусканском заливе Куйбышевского водохранилища

Планктонное сообщество	Единица измерения численности	Месяц отбора проб	1982 г. (n=8)	1983 г. (n=10)	1984 г. (n=10)	1985 г. (n=14)	1986 г. (n=11)
Фитопланктон	тыс. кл./мл	Май	-	1,8-10,3	1,7-3,4	2,2-11	1,5-7,0
		Август	8,8-706	8,9-432	19,7-	8,5-	32-107
		Октябрь	-	3,5-14,3	300	1150	-
					1,4-5,8	4,0-11
Бактерио-планктон	млн. кл./мл	Май	-	1,2-2,3	2,1-4,5	2,1-2,5	2,5-2,7
		Август	1,1-4,6	2,4-5,1	3,0-5,7	2,2-2,7	2,6-2,7
		Октябрь	-	-	2,1-4,7	2,3-2,6	-
Зоопланктон	тыс. экз/	Maй	-	12-79	14-84	5,2-75	0,4-145
		Август	53-337	66-788	12-1100	103-758	4,0-412
Примечание - n - число ежедневных отборов проб.

- в летний период стабильно доминировали сине-зеленые водоросли;

- среди биогенных элементов наиболее подвижны нитратные и аммонийные формы азота, содержание которых подвержено значительным внутри- и межгодовым колебаниям с общей тенденцией его повышения в весенний период (таблица А.3).

А.9 Таким образом, для Куйбышевского водохранилища с точки зрения эвтрофирования наиболее характерны два периода:

- весенний, когда формируется потенциальный резерв биогенных элементов, определяющий дальнейший уровень развития гидробиоценоза;

- летний, когда наиболее ярко проявляется отклик экосистемы на сформировавшийся режим биогенных элементов.

Таблица А.3 - Изменчивость содержания (мг/л) отдельных форм азота, фосфора и углерода в Сусканском заливе Куйбышевского водохранилища

Показатель	Месяц отбора проб	1982 г. (n=8)	1983 г. (n=10)	1984 г. (n=10)	1985 г. (n=14)	1986 г. (n=11)
Азот нитратный	Май	-	0,03-0,68	Н/о-0,03	0,19-0,45	0,39-0,63
	Август	0,10-0,72	0,04-0,14	Н/о-0,10	Н/о-0,29	Н/о-0,07
	Октябрь	-	0,19-0,21	0,09-0,24	0,12-0,31	-
Азот аммонийный	Май	-	0,28-0,41	0,03-0,22	-	0,02-0,10
	Август	0,18-0,70	0,33-0,98	0,01-0,20	Н/о-0,13	Н/о-0,16
	Октябрь	-	0,04-0,12	0,10-0,23	Н/о-0,07	-
Фосфор минеральный	Май	-	0,01-0,03	Н/о-0,02	Н/о-0,05	0,01-0,02
	Август	0,01-0,05	0,02-0,07	0,08-0,11	0,02-0,08	0,02-0,06
	Октябрь	-	0,02-0,04	0,03-0,06	0,02-0,08	-
Углерод органический	Май	-	6,7-14,2	7,7-11,5	7,5-13,9	3,8-5,7
	Август	8,3-22,6	9,0-18,3	7,7-16,9	4,0-7,5	4,2-8,5
	Октябрь	-	11,4	10,1-14,3	5,0-7,0
Примечание - n - число ежедневных отборов проб; Н/о - не обнаружено.