CC BY
61
УДК 556.557:504.455
И.И. Зиганшин, Д.В. Иванов, Р.Р. Хасанов
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, water-rf@mail.ru
ДИНАМИКА МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ОЗЕР ЛАИШЕВСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
В статье анализируется пространственно-временная динамика морфометрических показателей особо охраняемых озер, расположенных на территории Лаишевского муниципального района Республики Татарстан. Показано, что активизация негативных процессов, произошедшая в начале 70-х годов прошлого столетия на водосборах озер, значительно повлияла на процесс уменьшения площади их акватории. При сохранении темпов антропогенной нагрузки прогнозируется дальнейшее обмеление и сокращение запасов воды в озерах.
Ключевые слова: антропогенное воздействие; особо охраняемые озера; морфометрические показатели; Республика Татарстан.
Введение
Процессы антропогенной деградации озер за последние годы значительно ускорились. Негативные виды воздействия хозяйственной деятельности человека на лимнические системы и их водосборные бассейны (нерациональное водопользование, сброс сточных вод, эвтрофика-ция, рекреация, строительство гидротехнических сооружений, проникновение чужеродных видов и т.д.) многократно усиливаются естественными процессами старения водоемов, происходящими на фоне глобальных климатических изменений. Наиболее уязвимы в этом отношении малые водоемы, которые по сравнению с крупными намного быстрее и сильнее реагируют на все виды антропогенных воздействий (Йоргенсен, 1985; Прыт-кова, 1990). Их состояние меняется за достаточно короткое время, а процесс полной деградации небольшого водоема может произойти всего за несколько лет, что, в частности, наблюдалось после сильнейшей засухи 2010 г. В этой связи актуальным представляется проведение комплексного геоэкологического мониторинга состояния малых водоемов на региональном уровне, призванного, в том числе, стимулировать разработку оперативных мер по реабилитации нарушенных водных объектов.
Территория Республики Татарстан (РТ) характеризуется значительной озерностью. К началу ХХ в. в регионе было учтено более 8000 озер различного типа, подавляющую часть из которых можно отнести к категории «малых» (Водные ..., 2006). Среди них абсолютно доминируют озера, находящиеся в поймах Волги и Камы и многочисленных малых рек. В регионе имеются и крупные
карстовые водоемы, отличающиеся значительными (до 20 м) глубинами.
Ретроспективный анализ материалов инвентаризации озер, основанной на землеустроительных планах 1957-1959 гг., показал, что на тот период в РТ насчитывалось 10833 озер. В «Кадастре озер Татарской АССР» 1969 г. зафиксировано 9762 объекта площадью от 0.1 га. В 1990-е годы (Мошкова, 1997) в Татарстане было учтено 8111 озер. Таким образом, за последние полвека на территории РТ по причинам природного и антропогенного характера исчезло более 2700 озер. Многие из сохранившихся мелководных водоемов после засухи 2010 г. полностью или частично потеряли свою водную поверхность, часть из них, фактически, находится на стадии исчезновения.
Тридцати двум водоемам республики, как наиболее ценным в природоохранном, научном, культурном, эстетическом, рекреационном и оздоровительном отношениях, присвоен статус памятников природы регионального значения (Государственный ..., 2007). Описанные выше негативные тенденции в полной мере относятся и к данной категории озер, экосистемы которых, по своему природоохранному режиму, должны сохраняться в неизменном состоянии. Вместе с тем, акватории и прибрежные зоны озер — ООПТ активно используются в качестве мест неорганизованного отдыха населения, забора воды для питьевых и хозяйственных целей, размещения объектов жилой и промышленной застройки, летних лагерей крупного рогатого скота и сельскохозяйственной водоплавающей птицы. В зависимости от характера и интенсивности воздействия это отражается не только на качестве воды, но и
38
российский журнал прииой экологии
Рис. 1. Карта-схема расположения озер - памятников природы
на морфометрических показателях озер. В условиях усиливающегося антропогенного воздействия на экосистемы охраняемых озер существует значимая потенциальная угроза их деградации как водных объектов (Яковлев и др., 2003; Иванов и др., 2016; Иванов, Зиганшин, 2016).
Материалы и методы исследования
Более 30% озер - памятников природы расположено в непосредственной близости к столице РТ г. Казани, а наибольшее их количество приходится на Лаишевский муниципальный район, включая крупнейший водоем республики - озеро Ковалинское. Объектами исследования являлись 12 охраняемых озер, расположенных на территории района (рис. 1). В качестве топографической основы при анализе пространственно-временной динамики морфометрических показателей озер использованы карты масштаба 1:100 000 издания 1942 г., крупномасштабные планы масштаба
1:10000 1968-1969 гг., а также карты и космические снимки различного разрешения 1980-2016 г.
В работе также использовались фондовые материалы обследования озер Татарской АССР 1969 г. из архива Института проблем экологии и недропользования АН РТ и данные современной батиметрической съемки, выполненной авторами в 2016 г.
Результаты и их обсуждение
Особо охраняемые озера, расположенные на территории Лаишевского муниципального района, относятся к группе водораздельных озер и имеют важное хозяйственное значение как местные источники водных ресурсов. По генезису котловин это карстовые водоемы, образованные в результате провалов и просадок грунта в карбонатных отложениях пермской системы. В большинстве своем озерам характерна сложная лопастная форма водного зеркала, что обусловлено многочисленностью и неодновременностью карстовых провалов и эрозионной расчлененностью территории их расположения.
Основные морфометрические показатели озер по состоянию на 2016 г. представлены в таблице 1.
Площади водного зеркала рассматриваемых озер отличаются на один-два порядка и колеблются от 1.1 га (Лесное) до 100.4 га (Ковалин-ское). Объемы воды в них также значительно варьируют, но большая часть охраняемых озер на территории района имеют объем до 400 тыс. м3. Значительные запасы воды сосредоточены в крупнейших по площади озерах - Архиерейском и Ковалинском. Если у преобладающей группы озер максимальные глубины колеблются от 6 до 9 метров, то в этих двух водоемах они достигают
Озеро Площадь, га Объем, тыс. м3 Длина, м Ширина, м Глубина, м
сред. макс. сред. макс.
Архиерейское 64.6 4231 2570 251 480 6 18
Заячье 10.6 232 1630 65 120 1.5 3
Ковалинское 100.4 3549 4656 216 1000 3 13
Лесное 1.1 48 140 77 100 4 9
Моховое 5.9 383 2160 27 181 6 9
Саламыковское 15.9 689 1735 92 150 4 9
Сапуголи 5.3 62 625 84 130 1 2.5
Свежее 0.7 37 133 53 78 4 6.9
Столбище 2.7 49 332 83 105 1 2
Черное (Никольское) 3.4 67 320 105 147 2 3.5
Черное (Ср. Девятово) 3.9 157 460 85 100 4 7.5
Чистое 2.3 69 340 67 120 3 6
Таблица 1. Современные морфометрические показатели озер
Таблица 2. Относительная динамика изменения площади водного зеркала озер
Озеро Площадь озера, га Динамика изменений (+/-), %
1942 1969 2016 1942-1969 1969-2016 1942-2016
Архиерейское 69.2 67.1 64.6 -3 -4 -6
Заячье 15.0 14.5 10.6 -3 -27 -29
Ковалинское 146.5 131.5 100.4 -10 -24 -32
Лесное 2.6 2.1 1.1 -19 -48 -58
Моховое 22.8 10.3 5.9 -55 -43 -74
Саламыковское 20.0 21.7 15.9 +8 -27 -21
Сапуголи 6.9 8.7 5.3 +26 -39 -20
Свежее 1.5 1.2 0.7 -20 -42 -53
Столбище 7.2 6.6 2.7 -8 -59 -62
Черное (Никольское) 3.3 3.5 3.4 +5 -4 +1
Черное (Ср. Девятово) 3.3 3.0 3.9 -9 +30 +18
Чистое 12.5 13.9 2.3 +11 -84 -81
13-18 м. Незначительные среднюю и максимальную глубины имеют три озера: Черное у с. Никольское, Сапуголи и Столбище. В определенном смысле их можно назвать умирающими, так как за анализируемый период времени они потеряли значительную часть водного зеркала и обмелели.
Сопоставление разновременных картографических данных за 75 лет (с 1942 по 2016 гг.) показало, что у основной части озер-памятников природы, расположенных на территории Лаи-шевского района, проявляется общая тенденция к сокращению площади водного зеркала. Пять из двенадцати водоемов потеряли от 50 до 75% водной поверхности, а в среднем акватория рассматриваемых озер сократилась на 30% (табл. 2).
Рассматривая изменения, происходившие с водным зеркалом озер в сравниваемые временные интервалы, следует заметить, что с 1942 по 1969 гг. сокращение акватории исследуемых водоемов было не столь значительным по сравнению с современным. Более того, для четырех озер в этот период даже отмечалось увеличение площади водного зеркала (табл. 2).
Единственным исключением является оз. Моховое, расположенное в окрестностях пос. Габи-шево, акватория которого стала меньше почти в четыре раза. Отрицательная динамика водного зеркала наблюдается и в настоящее время: озеро фрагментировано на 5 отдельных водоемов различной площади, из них наиболее крупный фрагмент имеет преобладающие глубины 6-9 м (рис. 2). Негативные изменения, произошедшие в период до 1969 г. с акваторией оз. Моховое, в определенной степени связаны со строительством магистрального нефтепровода «Дружба» в 1960 г., маршрут которого прошел по территории
водоохраной зоны водоема. Предполагается, что основным, но, по-видимому, не единственным фактором обмеления озера явилось уменьшение объемов его подземной подпитки в результате интенсивного забора воды на бытовые и хозяйственные нужды при расширении поселка (рис. 3), что вызвало падение уровня грунтовых вод.
Расчеты и оценки показывают, что наиболее активно процесс сокращения акватории озер на территории Лаишевского района происходил с 1969 по 2016 гг.: за 48 лет суммарная площадь водного зеркала изученных водоемов сократилась на 66 га. Самое большое по площади озеро РТ -Ковалинское уменьшилось в размерах на 24 % (рис. 4). Северный плес озера - «Зимница» - сегодня существует в виде небольшого мелководного и пересыхающего фрагмента. Юго-западный берег озера окружен селитебной застройкой (рис. 7).
Рис. 2. Пространственно-временная динамика изменений водного зеркала оз. Моховое
40
российский журннл ориклний экологии
оз. Столбище
с, Ворономя
с. Сюпбишн
03. Коиаччнское
оч. Заячье
с Песчаные Кошм
о/ Моховое
д. Чистое Озеро
• оз. Чистое ш, Сашчыковское
1942 г.
оз. Сгна юище
С. Вороночка
с, СтОигёнши
оз. Ковачинское
. оз. Заячье
I Иниефабрико
Ф. Чистое
2016 г. Водоемы
Населенные пункты Хозяйственная застройка --Дорожная сеть
Рис. 3. Динамика хозяйственно-селитебного освоения водосборов озер
1
Кий. N
,М.' НЦАг.
Рис. 4. Пространственно-временная динамика изменения водного зеркала оз. Ковалинское
Особенно стремительно происходило сокращение размеров оз. Чистое, расположенного в
2 км к юго-востоку от д. Чистое озеро (рис. 5-6,
табл. 2, 3). Этот бессточный водоем карстового
происхождения имеет сложную форму, котловина его вытянута в юго-восточном направлении. Водное зеркало озера за анализируемый период времени уменьшилось в 6 раз, а более 80% ложа полностью пересохло и, возможно, уже не восстановится, если не принять срочные меры к реабилитации водоема. Значительно изменились и другие морфометрические показатели озера (табл. 3). Так, максимальная его ширина в настоящее время достигает лишь 120 м. Длина оз. Чистое уменьшилась почти на 2/3, а максимальная глубина — в 2.4 раза, до 6 м. Объем водных масс в озере сократился в 8 раз, с 555 до 69 тыс. м3.
Согласно имеющихся в литературе данных (Озера Среднего Поволжья, 1976) питание оз. Чистое ранее осуществлялось в основном из подземных источников. Сегодня, судя по отрицательной динамике глубин, связанных не только с падением уровня, но и с накоплением в озере донных отложений, есть основания полагать, что вследствие заиления выходов родниковых вод подземное питание утратило свою ведущую роль, а приходная статья водного баланса озера обеспечивается преимущественно поверхностным стоком с водосбора.
Необходимо отметить, что с 1942 по 1968 гг. имел место небольшой рост площади водного зеркала оз. Чистое — с 12 до 14 га (рис. 6). В последующие же годы динамика носила исключительно негативный характер: к 1980 г. акватория водоема сократилась до 6 га. Последующие за этим ежегодные сокращения площади водного зеркала были довольно постепенными: в среднем за год озеро теряло 0.1-0.2 га своей акватории. В результате к 2013 г. западная часть озера полностью исчезла (рис. 7). Следует особо отметить, что засуха 2010 гг., как ни парадоксально, не сказалась на динамике падения уровня воды, что указывает на слабую связь изменений водного режима озера с климатическими факторами.
Водосборная территория оз. Чистое начинает испытывать активные преобразования с начала 70-х годов ХХ в. Строительство асфальтированных дорог значительно сократило ежегодные объемы поверхностного стока. В этот период по периметру водоема развивается садоводческое товарищество, которое использует водоем для хозяйственных целей и купально-пляжного отдыха. С конца 1990-х гг. прилегающая к озеру территория начинает активно застраиваться коттеджами, иногда до уреза воды, и в настоящее время занимает существенную часть водосбора (рис. 3). При сохранении темпов антропогенной нагрузки можно прогнозировать полное обмеление оз. Чистое в ближайшие десятилетия.
с, Иссчпиыс Кивали
п. Габншева
Рис. 5. Изменение конфигурации оз. Чистое с 1968 по 2016 гг.
^---.
1942 1968 1980 2002 2003 2004 2009 2011 2012 2013 2014 2015 2016 годы
Рис. 6. Динамика площади водного зеркала
оз. Чистое
Отдельного анализа заслуживает факт увеличения площади водного зеркала двух озер Лаишевского района с одноименным названием «Черное». Первое из них, расположенное в 3 км западнее с. Среднее Девятово, с 1969 по 2016 гг. увеличилось в размерах на 30% (табл. 2). При этом объем водной массы в озере сократился (!) с 234 до 157 тыс. м3, уменьшились средняя и максимальная глубины (табл. 3).
Похожие тенденции были характерны для оз. Черное в окрестностях с. Никольское. Площадь его акватории с 1969 г. незначительно увеличилась, но при этом существенно, почти на 40%,
уменьшился объем водных масс, а также сократилась на 1 метр средняя глубина.
Как показали результаты грунтовой съемки озер, изменения глубин обусловлены накоплением в них донных отложений. Вещественный состав последних указывает на то, в их формировании принимали участие как аллохтонные минеральные взвеси, так и органические соединения автохтонного генезиса. Закономерным итогом заиления, на фоне сохранения приходно-расходных статей водного баланса, явилось «вытеснение» воды из котловины озер, и, как следствие, увеличение площади их акватории.
Таблица 3. Динамика некоторых морфометрических показателей озер с 1969 по 2016 гг.
Озеро Объем, тыс. м3 Средняя глубина, м Максимальная глубина, м
1969 2016 1969 2016 1969 2016
Архиерейское 4496 4231 6.7 6.0 22.0 18
Заячье 393 232 2.7 1.5 8.7 3
Ковалинское 4469 3549 3.4 3.2 13.3 13
Лесное - 48 - 4.1 - 9
Моховое 448 383 6.4 6.0 11.5 9
Саламыковское 889 689 3.9 4.3 10.0 9
Сапуголи 94 62 1.4 1.1 3.7 2.5
Свежее - 37 - 4.0 - 6.9
Столбище 131 49 2.0 1.2 5.1 2
Черное (Ср. Девятово) 234 157 4.8 4.4 8.0 7.5
Черное (Никольское) 109 67 3.1 2.0 4.2 3.5
Чистое 533 69 4.0 3.1 14.2 6.0
Примечание: прочерк означает отсутствие данных
Рис. 7. Карты-схемы изменения акватории оз. Чистое с 2002 по 2016 гг.
Заключение
Проведенный сравнительный анализ морфоме-трических данных за 75-летний период показал, что для большой части особо охраняемых озер Лаишевского муниципального района РТ имела место выраженная тенденция к сокращению площади водного зеркала, а также максимальной и средней глубин. Наиболее активно эти негативные процессы стали проявляться с начала 1970-х гг. Широкий спектр хозяйственной и рекреационной деятельности на водосборах озер: строительство дорог, сельскохозяйственное освоение земель, промышленная и селитебная застройки, забор воды на питьевые и хозяйственные нужды, рост биогенной нагрузки - все это в значительной степени отразилось на количественных и качественных характеристиках водных масс.
Очевидно, что при сохранении существующих темпов антропогенной нагрузки неизбежно дальнейшее обмеление всех, и в первую очередь
мелководных, водоемов, расположенных на территории района. Без принятия срочных мер по экологической реабилитации озер существует реальная угроза их потери как водных объектов в ближайшие десятилетия.
Список литературы
1. Водные объекты Республики Татарстан: Гидрографический справочник. Казань: Изд-во «Идел-пресс», 2006. 504 с.
2. Государственный реестр особо охраняемых природных территорий в Республике Татарстан. Казань: Изд-во «Идел-Пресс», 2007. 407 с.
3. Иванов Д.В., Зиганшин И.И. Анализ причин обмеления озер в селе Три Озера (Республика Татарстан) // Российский журнал прикладной экологии. 2016. №2. С. 8-12.
4. Иванов Д.В., Горшкова А.Т., Урбанова О.Н., Зиганшин И.И. Трансформация отдельных элементов гидрографической сети бассейна Куйбышевского водохранилища на территории РТ // Сб. тр. VII Междунар. конгресса «Чистая вода. Казань». Казань: ООО «Новое знание», 2016. С. 45-48.
5. Йоргенсен С.Э. Управление озерными системами. М.: Агропромиздат, 1985. 160 с.
6. Мошкова Л.В. Озерность Республики Татарстан по анализу картографического материала // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан / Матер. III респ. научн. конф. Казань, 1997. С. 38.
7. Озера Среднего Поволжья. Л.: Наука, 1976. 236 с.
8. Прыткова М.Я. Экологические проблемы рекреационного использования малых озер // География и природные ресурсы. 1990. №1. С.43-52.
9. Яковлев В.А., Горшкова А.Т., Зиганшин И.И., Иванов Д.В., Кондратьева Т.А., Халиуллина Л.Ю. Экологические проблемы охраняемых водных объектов Республики Татарстан // Заповедное дело России: принципы, проблемы, приоритеты / Матер. междунар. научн. конф. Бахилова Поляна, 2003. Т.2. С. 507-510.
I.I. Ziganshin, D.V. Ivanov, R.R. Khasanov. Dynamics of morphometric parameters of protected lakes located in Laishevo district of the Republic of Tatarstan.
The article analyzes the spatiotemporal dynamics of morphometric parameters of protected lakes located in the territory of Laishevo municipal district of the Republic of Tatarstan. It is shown that the activation of negative processes that took place in the catchment areas of lakes in the early 1970s significantly influenced the process of reducing their water area. If the rate of anthropogenic load is maintained, further shallowing and reduction of water reserves in lakes is predicted.
Keywords: anthropogenic impact; protected lakes; morphometric parameters; the Republic of Tatarstan.
