CC BY
25
УДК 556.557:504.455
И.И. Зиганшин, Д.В. Иванов, Р.Р. Хасанов
Институт проблем экологии и недропользования АНРТ, water-rf@mail.ru
ГЕНЕЗИС И МОРФОМЕТРИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОЗЕР ОХРАННОЙ ЗОНЫ САРАЛИНСКОГО УЧАСТКА ВОЛЖСКО-КАМСКОГО ЗАПОВЕДНИКА
Впервые проведены исследования 13 озер, находящихся в охранной зоне Саралинского участка Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника. Озера, расположенные на II надпойменной террасе р. Волга, образовались в результате отчленения заливов Куйбышевского водохранилища и отличаются малой глубиной; озера III террасы имеют суффо-зионное, суффозионное-карстовое и искусственное происхождение, максимальная их глубина достигает 8 м. Сопоставление разновременных картографических материалов показало сокращение площади акватории большинства озер за период с 1969 по 2020 гг.
Ключевые слова: озера; генезис; морфометрический анализ; антропогенное воздействие; Волжско-Камский государственный природный биосферный заповедник.
DOI: 10.24411/2411-7374-2020-10039
Введение
Комплексная экологическая характеристика озер предполагает изучение их морфометриче-ских параметров. Размеры и форма водоемов существенно влияют на интенсивность их внешнего и внутреннего водообмена, на особенности термического режима озер и их трофический статус, во многом определяют состав и свойства донных отложений, видовое разнообразие и продуктивность. Определение морфометрических параметров включено в программы контроля загрязнения поверхностных вод.
Нарастающее антропогенное вмешательство в функционирование водных экосистем неизбежно влечет за собой изменение морфометрических показателей внутренних водоемов. В наибольшей степени негативные тенденции затрагивают небольшие по площади водные объекты, которые быстрее и сильнее реагируют на все виды воздействий. Зарастание малых озер, превращение их в болота иногда происходит в течение нескольких лет. Уменьшение площади акватории и исчезновение озер является достаточно устойчивой тенденцией последних десятилетий для Республики Татарстан (РТ).
Как показывают исследования, даже наличие особого природоохранного статуса не гарантирует сохранение водных объектов. У значительной части озер, имеющих статус памятников природы регионального значения, наблюдается тенденция к сокращению площади водного зеркала (Зи-ганшин, Иванов, Хасанов, 2018). В наибольшей степени эта тенденция выражена у озер, распо-
ложенных в окрестностях г. Казани (Зиганшин, Иванов, Хасанов, 2017; Зиганшин, Иванов, 2020).
Особый научный интерес вызывают озера, находящиеся на территории Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника (ВКГПБЗ) и его охранной зоны. Заповедник состоит из двух изолированных участков - Раифского (5897 га) и Саралинского (5480 га). Водные объекты Раифского участка и его охранной зоны достаточно хорошо изучены. Водоемы Саралинского участка ВКГПБЗ ранее не исследовались.
Материалы и методы исследования
Саралинский участок ВКГПБЗ расположен в южной части Волго-Мешинского междуречья, образующего полуостров, сформировавшийся в результате затопления водами Куйбышевского водохранилища (рис. 1).
Батиметрическая съемка озер Саралинского участка выполнена в июне-августе 2020 г. (табл. 1, рис. 2). В качестве материалов при изучении динамики морфометрических показателей озер использовали топографические карты масштаба 1:100 000 1942-1950 гг., крупномасштабные планы масштаба 1:10 000 1968-1969 гг.; космические снимки высокого пространственного разрешения 1975-2020 г., различные архивные материалы обследования озер.
Результаты и их обсуждение
Морфологические параметры исследуемых озер в значительной степени обусловлены гео-
Рис. 1. Карта-схема района исследования Fig. 1. Location of the lakes
оз. Моховое оз. Саралинское оз. Лесное оз. Утиное оз. Ближнее оз. Грязное
О 2 4 км
Рис. 2. Батиметрические карты озер Fig. 2. Bathymetric maps of lakes
Рис. 3. Геоморфологическая карта района исследования (Дедков, 2002): II, III - надпойменные террасы Fig. 3. Geomorphological map of the study area (Dedkov, 2002): II, III - terraces
Таблица 1. Типология и морфометрические показатели озер Table 1. Typology and morphometric indicators of lakes
О "l
> 5
5s M
> M
й й
s s
Озера Lakes Типы озер* Types of lake Координаты Coordinates Площадь, га Area, ha Объем, тыс. м3 Volume, thous. m3 Длина, м Length, m Литораль, % Littoral, % Ширина, м Width, m Глубина, м Depth, m Коэффициенты Coefficients Длина береговой линии, м coastline length, m
сред, aver. макс, max сред, aver. макс, max удлиненности elongation изрезанности ruggedness
II надпойменная терраса / II terrace
Байкуль Bajkul' III N 55.35562 E 49.20193 52.2 747.5 2707 23.6 193 306 1.4 2.7 14.1 2.3 5822
Ближнее Blizhnee III N55.27716 E 49.34850 0.4 3.4 151 99.4 28.3 58 0.8 1.2 5.3 1.6 378
Волжское Volzhskoe III N 55.35791 E 49.18963 8.7 105.2 993 38.0 88 101 1.2 2.3 11.3 2.7 2813
Карташихинское Kartashihinskoe III N 55.40587 E 49.20283 58.2 465.4 7476 55.1 78 172 0.8 2.7 96.1 6.2 16738
Круглое Krugloe III N 55.35275 E 49.18661 1.5 12.2 218 50.1 70 106 0.8 1.3 3.2 1.2 511
Сайкуль Sajkul' III N 55.37781 E 49.20007 5.8 33.2 923 98.7 64 127 0.6 1.0 14.5 2.4 2114
Старое Staroe III N 55.37987 E 49.17360 10.6 158.9 1561 25.0 68 161 1.5 2.9 23.0 3.1 3595
Чебаркуль ChebarkuT III N 55.35791 E 49.18963 22.9 257.6 2962 24.8 77 150 1.1 2.7 38.4 3.9 6749
III надпойменная терраса / III terrace
Грязное Gryaznoe I N 55.30404 E 49.35221 0.2 1.3 79 100 23 30 0.7 0.7 3.5 1.4 216
Лесное Lesnoe I N 55.29233 E 49.31677 0.6 4.6 207 89.8 28 41 0.8 1.2 7.4 1.7 459
Моховое Mokhovoe II N55.35476 E 49.25188 1.9 69.9 214 13.7 90 96 3.6 8.2 1.9 1.2 631
Саралинское Saralinskoe IV N 55.34138 E 49.26128 1.1 8.7 204 82.8 53 69 0.8 1.5 3.8 1.3 495
Утиное LTtinoe I N 55.32402 E 49.29070 0.7 2.8 139 100 51 64 0.4 0.5 2.8 1.2 349
* I - суффозионные, II - суффозионно-карстовые, III - отчленившиеся заливы, IV - искусственные I - suffusion, II - sulfusion-karst, III - severed bays, IV - artificial
морфологическими особенностями территории. В рельефе Саралов четко выделяются три высотных уровня, соответствующие разновозрастным террасам р. Волги (рис. 3). II надпойменная терраса, имеющая дюнно-западинный рельеф, занимает уровни абсолютных высот 56-60 м и представляет нижний высотный уровень в рельефе Саралинского полуострова. Терраса хорошо выражена, прерываясь лишь в юго-западной части заповедника, где к водохранилищу крутым склоном обрывается IV надпойменная терраса. Значительная часть II террасы подтоплена водами Куйбышевского водохранилища.
В охранной зоне Саралинского участка заповедника, на II надпойменной террасе отмечено 8 озер, образовавшихся в результате отчленения глубоко вдающихся в сушу заливов, образованных при создании в 1955-1957 гг. Куйбышевского водохранилища, абразионно-аккумулятивными пересыпями или вследствие искусственной изоляции. Основная часть этих озер расположена в западной части полуострова, у бывшего с. Карта-шиха (рис. 4). Картографический анализ показал, что процесс отчленения заливов начался сразу после наполнения чаши водохранилища, в период, когда процессы переработки его берегов шли ускоренными темпами. Этому способствовало сложение склонов второй террасы слабоустойчивыми к размыву породами.
В 1964 г. на озерах в районе с. Карташиха были созданы искусственные дамбы, которые лишили их связи с водохранилищем. В 1970-е гг. на этих озерах функционировало рыбное хозяйство «Волжские отроги» (Калайда, Говоркова, 2001).
К 1975 г. в результате занесения продуктами эрозионного смыва и частичного обмеления произошло превращение большей части расположенных здесь заливов в изолированные водные объекты (рис. 1, 4). Так, из одного залива образовалось сразу три озера - Чебаркуль, Круглое и Сайкуль. Последнее соединяется с материнским водоемом через узкую протоку.
Озеро Волжское - это бывшая протока, отделяющая один из островов Саралинской системы от материковой части. Если на снимке 1975 г. протока еще просматривалась, то к 2020 г. песчаные отмели в головной части и в ухвостье острова были занесены русловыми отложениями, превратившими остров в полуостров (рис. 4).
III надпойменная терраса, с абсолютными высотами 75-90 м, характеризующаяся относительно выровненной поверхностью, занимает большую часть охранной зоны Саралинского участка ВКГПБЗ. Широкое распространение лесовидных суглинков, имеющих высокую пористость, наря-
ду с большой пересеченностью рельефа и с растворяющей деятельностью атмосферных осадков и подземных вод, способствовали формированию здесь суффозионно-карстового (Моховое) и типичных суффозионных (Грязное, Лесное, Утиное) озер. В с. Татарские Саралы находится искусственное озеро-копань (Саралинское), образованное в 1953 г. при переносе села из зоны затопления на новое место (рис. 1, 2).
Важнейшим показателем, влияющим на экологическое состояние озерных экосистем, их хозяйственное использование и рекреационную привлекательность, является площадь акватории.
Площади водного зеркала озер колеблются от 1.1 га (Грязное) до 58.2 га (Карташихинское) (табл. 1). Все рассматриваемые водоемы по этому показателю относятся к категории «малых» (ГОСТ 17.1.1.02-77).
Более подробное представление о распределении озер по площади водного зеркала дает классификация И.С. Захаренкова (1964). В соответствии с ней, 4 озера относятся к классу «малых» озер (10-100 га). Это озера Байкуль, Карташихинское, Чебаркуль и Старое, причем первые два имеют площадь акватории более 50 га. К классу «маленьких» озер (1-10 га) можно отнести 5 водоемов, еще 4 озера - к классу «озерки» (0.1-1 га) (табл. 1).
Показатель максимальной длины озер изменяется от 79 м (Грязное) до 7476 м (Карташихин-ское), максимальной ширины - от 30 м (Грязное) до 306 м (Байкуль) (табл. 1).
Объемы вводных масс в озерах также варьируют в значительных пределах. Наименьшую водность (<5 тыс. м3) имеют небольшие суффо-зионные озера Грязное, Лесное и Утиное, а также пересыхающее оз. Ближнее. Для основной массы образовавшихся в результате отчленения волжских заливов озер характерны объемы воды, превышающие 100 тыс. м3. К категории средних по водности (0.5-1.0 м3) относится только оз. Байкуль (747.5 тыс. м3) (табл. 1).
Среди исследуемых озер нет водоемов, отличающихся большой глубиной, что обусловлено их генезисом. Суффозионные озера, а также озера - отчленившиеся заливы относятся к классу озер с «очень малой» (<5 м) максимальной глубиной (ГОСТ 17.1.1.02-77). Это хорошо видно на батиметрических картах (рис. 2). Например, в небольших по площади озерах Грязное и Утиное максимальная глубина достигает 0.7 м и 0.5 м, соответственно. Среди изученных водоемов выделяется оз. Моховое с максимальной глубиной 8.2 м, что объясняется наличием здесь карстового провала.
По классификации С.П. Китаева (2007) водо-
Таблица 2. Изменение площади акватории озер с 1969 по 2020 гг. Table 2. Dynamics of the water area of lakes from 1969 to 2020
емы Саралинского участка заповедника по средней глубине относятся к 2 группам: «очень малые» (менее 2 м) и «малые» (2-4 м). Доминируют водоемы с очень малой средней глубиной (табл. 1). Благоприятные условия, сложившиеся в этих озерах, приводят к массовому развитию высшей водной растительности и гидробионтов, а высокая биологическая продуктивность способствует их зарастанию и заилению.
Коэффициент удлиненности котловины озер изменялся в очень широких пределах - от 1.9 до 96.1 при среднем значении 17.3. Для преобладающей части озер, расположенных на II террасе, характерна удлиненная форма, наследующая черты затопленных эрозионных форм рельефа (ложбин, лощин, балок, оврагов и др.) (рис. 2). Озера, расположенные на III надпойменной террасе, по показателю удлиненности котловин близки к округлой (1.5-3) или овальной форме (3-5).
Коэффициент развития береговой линии свидетельствует о том, что на рассматриваемой территории преобладают озера со слабой изрезан-ностью береговой линии (менее 6) (табл. 1). На III надпойменной террасе озера имеют плавную береговую линию, показатель их изрезанности приближается к 1, что указывает на стремление к абсолютно круглой форме. Водоемы II надпойменной террасы имеют изрезанность береговой линии в среднем 2.9, но классификационно их также можно отнести к водоемам со слабой из-резанностью береговой линии. Средняя изрезан-ность береговой линии отмечается только у оз. Карташихинское.
Береговая зона озер может быть также охарактеризована отношением метрового мелководья к площади водного зеркала озера, выраженным в процентах, что дает представление о степени развития литоральной зоны. По этому показателю озера подразделяются на 3 подгруппы: со слаборазвитой литоралью (<20%) (Моховое), с умеренно развитой литоралью (20-50%) (Бай-куль, Волжское, Старое и Чебаркуль) и с сильно развитой литоралью (8 озер) (табл. 1). В последней группе прибрежная полоса мелководий густо заросла высшей водной растительностью. У озер Утиное и Грязное глубины до 1 м занимают практически всю их площадь.
Сопоставление разновременных картографических данных показало, что для большинства озер отмечается тенденция к уменьшению площади водного зеркала.
Так, в период с 1969 по 2020 гг. суммарная площадь акватории озер сократилась примерно на четверть (табл. 2). Наиболее сильно (в среднем на 30%) при этом уменьшились озера, расположенные на II надпойменной террасе. Так, площади водного зеркала озер Ближнее и Круглое сократились более чем в 8 раз (рис. 5), озер Сай-куль и Чебаркуль - в 2 раза. Почти на 20% уменьшился в размерах и крупнейший водоем Саралин-ского участка - озеро Байкуль.
Стабильные значения площади водного зеркала озер Карташихинское и Старое во многом обусловлены тем, что они частично сохранили связь с Куйбышевским водохранилищем и периодически пополняются его водами в периоды высоких уровней.
Негативные тенденции, хотя и в меньшей степени, затронули водоемы, расположенные в пределах III надпойменной террасы (табл. 2). Суммарная площадь их акватории сократилась менее существенно - на 17%.
Наиболее значительные изменения произошли с оз. Грязное, расположенном в окружении па-
№ Озера Lakes Площадь, га Square, ha Динамика, % Dynamics, %
1969 2020
II надпойменная терраса/II terrace
1 Байкуль Bajkul' 64.8 52.2 -19
2 Ближнее Blizhnee 4.3 0.5 -89
3 Волжское Volzhskoe 11.1 8.7 -21
4 Карташихинское Kartashihinskoe 59.1 58.2 -1
5 Круглое Krugloeе 12.8 1.5 -88
6 Сайкуль Sajkul' 12.7 5.8 -54
7 Старое Staroe 10.6 10.6 0
8 Чебаркуль Chebarkul' 43.5 22.9 -47
III надпойменная терраса/Ш terrace
9 Грязное Gryaznoe 0.4 0.2 -50
10 Лесное Lesnoe 0.6 0.6 0
11 Моховое Mokhovoe 2.3 1.9 -15
12 Саралинское Saralinskoe 1.1 1.1 0
13 Утиное Utinoe 1.1 0.7 -36
Все озера 226.3 164.8 -26
Рис. 4. Озёра в районе с. Карташиха в 1975 г. (сверху) и в 2020 г. (снизу) Fig. 4. Kartashikha lakes in 1975 (above) and 2020 (below)
хотных земель. С 1942 по 1969 гг. озеро утратило 75%, а к 2020 г. - около 90% водного зеркала. Эвтрофирование водных масс в результате поступления биогенных элементов с водосборной территории ведет к зарастанию и постепенному заилению оз. Грязное. При сохранении темпов антропогенной нагрузки на водоем можно прогнозировать полное его обмеление и потерю водной
Рис. 5. Динамика акватории оз. Ближнее с 1969 по 2020 гг.
Fig. 5. Dynamics of the water area of Lake Blignee from 1969 to 2020
поверхности в ближайшее десятилетие.
Заключение
В охранной зоне Саралинского участка Волж-ско-Камского государственного природного биосферного заповедника расположено 13 озер различного генезиса. На II надпойменной террасе озера образовались в результате отчленения заливов Куйбышевского водохранилища. Озера III надпойменной террасы в основном имеют суффозионное, а также суффозионно-карстовое и искусственное происхождение.
По площади водного зеркала исследуемые водоемы классифицированы как малые (4 водоема), маленькие (5) и озерки (4). Для них характерна развитая литоральная зона и небольшие средние глубины. Объем водных масс не превышает 500 тыс. м3, за исключением оз. Байкуль - 747.5 тыс. м3.
Для большинства озер Саралинского участка охранной зоны Волжско-Камского заповедника была выявлена тенденция к сокращению площади их водного зеркала за последние 50 лет. Причины ее носят многофакторный и многоаспектный характер. В их числе: усиливающаяся роль прибрежных лесных насаждений в регулировании водного баланса территории; климатические изменения, выражающиеся в перераспределении количества выпадающих на водосборы осадков и росте испарения с поверхности озер на фоне повышения среднегодовых температур; заиление продуктами терригенного стока с водосбора.
Результаты проведенных исследований могут стать основой для мониторинга и дальнейшего изучения гидрологического, гидрохимического и гидробиологического режимов водоемов Саралинского участка ВКГПБЗ.
Литература
1. ГОСТ 17.1.1.02-77. Охрана природы. Гидросфера. Классификация водных объектов.
2. Дедков А.П. Речные террасы и четвертичная история Саралы // Тр. Волжско-Камского государственного природного заповедника. Казань, 2002. Вып. 5. С. 91-102.
3. Захаренков И.С. О лимнологической классификации озер Белоруссии // Биологические основы рыбного хозяйства на внутренних водоемах Прибалтики / Тр. X науч. конф. по внутренним водоемам Прибалтики. Минск: Наука и техника, 1964. С. 175-176.
4. Зиганшин И.И., Иванов Д.В., Хасанов Р.Р. Динамика морфометрических показателей особо охраняемых водоемов Лаишевского района Республики Татарстан // Российский журнал прикладной экологии. 2017. №1. С. 38-43.
5. Зиганшин И.И., Иванов Д.В., Хасанов Р.Р. Анализ динамики морфометрических показателей озер-памятников природы на территории Республики Татарстан // Российский журнал прикладной экологии. 2018. №2. С. 17-20.
6. Калайда М.Л., Говоркова Л.К. История рыбного хозяйства Поволжья: конспект лекций. Казань: Казанский гос. энерг. ун-т, 2017. 143 с.
7. Китаев С. П. Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов. Петрозаводск: Изд-во Карел. науч. центра РАН, 2007. 395 с
References
1. GOST 17.1.1.02-77. Ohrana prirody. Gidrosfera. Klassifikacija vodnyh ob'ektov [Nature protection. Hydrosphere. Classification of water bodies].
2. Dedkov A.P. Rechnye terrasy i chetvertichnaja istorija Saraly [River terraces and Quaternary history of Saraly] // Tr. Volzhsko-Kamskogo gosudarstvennogo prirodnogo zapovednika [Proceedings of the Volga-Kama nature reserve]. Kazan, 2002. Iss. 5. P. 91-102.
3. Zaharenkov I.S. O limnologicheskoj klassifikacii ozer Belorussii [About limnologic classification of the lakes of Belarus] // Biologicheskie osnovy rybnogo hozjajstva na vnutrennih vodoemah Pribaltiki [Biological principles of fish farming in inland Baltic reservoir] / Tr. X nauch. konf. po vnutrennim vodoemam Pribaltiki [Tr. X scientific. conf. inland waters of the Baltics]. Minsk: Nauka i tekhnika, 1964. P. 175176.
4. Ziganshin I.I., Ivanov D.V., Khasanov R.R. Dinamika
morfometricheskih pokazatelej osobo ohranjaemyh vodoemov Laishevskogo rajona Respubliki Tatarstan [Dynamics of morphometric parameters of protected lakes located in Laishevo district of the Republic of Tatarstan // Rossijskij zhurnal prikladnoj jekologii [Russian journal of applied ecology]. 2017. No 1. P. 38-43.
5. Ziganshin I.I., Ivanov D.V., Khasanov R.R. Analiz dinamiki morfometricheskih pokazatelej ozer-pamjatnikov prirody na territorii Respubliki Tatarstan [Analysis of the dynamics of morphometric parameters of protected lakes of the Republic of Tatarstan] // Rossijskij zhurnal prikladnoj jekologii [Russian journal of applied ecology]. 2018. №2. P. 17-20.
6. Kalajda M.L., Govorkova L.K. Istorija rybnogo hozjajstva Povolzh'ja: konspekt lekcij [History of Fisheries of the Volga Region: lecture notes]. Kazan: Kazan university, 2017. 143 p.
7. Kitaev S. P. Osnovy limnologii dlja gidrobiologov i ihtiologov [Fundamentals of limnology for hydrobiologists and ichthyologists]. Petrozavodsk: Karelian Research Center of the RAS, 2007. 395 p.
Ziganshin I.I., Ivanov D.V., Khasanov R.R. Genesis and morphometric characteristics of lakes in the protected zone of the Saralinsky area of the Volzsko-Kamsky reserve.
For the first time, studies were carried out on 13 lakes located in the protected zone of the Saralinsky area of the Volzhsko-Kamsky State Natural Biosphere Reserve. Lakes located on the II above-flood-plain terrace of the river Volga, formed as a result of the separation of the bays of the Kuibyshev reservoir and differ in shallow depth; terrace III lakes have suffusion, suffusion-karst and artificial origin, its maximum depth reaches 8 m. Comparison of cartographic materials of different times showed a decrease in the area of most lakes for the period from 1969 to 2020.
Keywords: lakes; morphometric analysis; anthropogenic effects; Volzsko-Kamsky State Natural Biosphere Reserve.
Информация об авторах
Зиганшин Ирек Ильгизарович, кандидат географических наук, доцент, старший научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: irek_ziganshin@mail.ru.
Иванов Дмитрий Владимирович, кандидат биологических наук, зам. директора по научной работе, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: water-rf@mail.ru.
Хасанов Рустам Равилевич, младший научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: rustamkhasanov88@gmail.com.
Information about the authors
Irek I. Ziganshin, Ph.D. in Geography, Senior Researcher, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: irek_ziganshin@mail.ru.
Dmitrii V. Ivanov, Ph.D. in Biology, Deputy Director, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: water-rf@mail.ru.
Rustam R. Khasanov, Junior Researcher, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya St., Kazan, 420087, Russia, E-mail: rustamkhasanov88@gmail.com.
