CC BY
12BIOLOGIA | БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПЕРЕНОСА КОМПОНЕНТОВ ФОСФОРА В ЛИМНИЧЕСКИХ ЭКОСИСТЕМАХ ЮЖНОГО ПРИАРАЛЬЯ НА
МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
Мамбетуллаева Светлана Мирзамуратовна Доктор биологических наук, профессор кафедры Экологии и почвоведения Каракалпакский государственный Университет г. Нукус, Каракалпакстан, Республика Узбекистан
АННОТАЦИЯ
В статье приводятся результаты по исследованию процессов эвтрофикации лимнических экосистем в Южном При-аралье. Были рассчитаны основные распределения форм фосфора в воде, его баланса, определение характеристик фосфорной нагрузки и потоков его форм в экосистемах с помощью имитационной модели фосфорной системы в лимнических экосистемах Южного Приаралья.
ABSTRACT
In article results on research of processes of an eutrophication of limnic ecosystems are given in Southern Aral sea area. The main distributions of forms of phosphorus in water, its balance, definition of characteristics of phosphoric loading and streams of its forms in ecosystems by means of imitating model of phosphoric system in Southern Aral sea area limnic ecosystems were calculated.
Ключевые слова: лимнические экосистемы, Южное Приаралье, эвтрофикация, имитационное моделирование, фосфорная система
Key words: limnic ecosystems, Southern Aral sea area, eutrophication, imitating model, phosphoric system.
Одним из важнейших показателей деградации в Южном Приаралье является ухудшение качества воды, используемой населением в питьевых целях, возникающее вследствие значительного антропогенного воздействия на водные ресурсы. Учитывая дефицит пресной воды в Южном Приаралье и повсеместное загрязнение воды в реке Амударья, на всем ее протяжении, Правительством Республики Узбекистан был разработан комплекс мероприятий по защите водных ресурсов, увеличению водности некоторых озерных систем и превращению некоторых озер в озерно-прудовые хозяйства. Было решено осуществить сброс коллекторных (возвратных) вод, которые явились единственным источником для поддержания жизни важных водоемов. Изменение водного режима за счет естественных межгодовых климатических изменений, а также за счет предполагаемых крупномасштабных водохозяйственных мероприятий может привести к нарушениям сложившихся в водоемах равновесий между поступлением и выносом биогенных элементов и органических веществ и отсюда к таким нежелательным последствиям, как процесс эвтрофикации водоемов и ухудшение качества водных ресурсов в целом [1, с 325, 4, с88] .
В последние годы из-за резкого увеличения сброса азота и фосфора в водоемы и водотоки, а также в результате зарегулирования стока многих равнинных рек, в них возникли своеобразные нарушения гидрохимического и гидробиологического режима водоемов. Увеличилось, например, образование органического вещества при интенсивном развитии фитопланктона и повысилась трофность водоемов [11, с144, 5, с 61-90, 6, с86-92, 2, с23]. Нако-
пления биогенных элементов, поступающих в водные экосистемы с сельскохозяйственным стоком, способствует аккумуляции биогенных элементов, что приводит к формированию определенного режима, присущего эвтроф-ным озерам [2, с20].
Биотические компоненты водных экосистем отражают трофический статус водного объекта, который, в свою очередь, зависит от количества органических веществ, растворенных в воде. В соответствии с этим популяции, виды и сообщества организмов имеют определенный уровень толерантности в сложившихся условиях. Существует множество методов оценки состояния водных экосистем по различным параметрам. В то же время большинство из них применимо не ко всем категориям водных объектов и факторов воздействия. Известно лишь несколько разработанных методов интегральных оценок, позволяющих применять их на любых водных объектах и для оценки большинства факторов воздействия [3, ^110-120]. Так, например, количество растворенных в воде биогенных веществ является интегральным показателем состояния вод и водных экосистем в целом, так как складывается из органических веществ, возникших в процессе жизнедеятельности организмов на всех трофических уровнях, а также внесенных с бассейна водосбора в результате природных и антропогенных процессов.
Эвтрофирование многих водоемов прежде всего обусловлено увеличением фосфорной нагрузки. В связи с этим, нами была предпринята попытка проследить закономерности распределения форм фосфора в воде, его баланса, определение характеристик фосфорной нагруз-
ки и потоков его форм в экосистемах с помощью имитационной модели фосфорной системы в озерах Дауткуль и Шегекуль - важных объектов народнохозяйственного значения. Модель основана на принципах и методологии системного анализа: в ней учитываются многообразие форм нахождения веществ разного происхождения в водной среде, различные взаимодействия компонентов химической и биологической природы и влияние на них физических, химических и биологических внутриводоем-ных процессов. Модель, с одной стороны, воспроизводит развитие процессов биотрансформации и круговорота форм фосфора, а с другой отражает изменчивость содержания кислорода (интегрального показателя состояния водной среды) [7, c.106-123, 12, c.47-51].
Используемая математическая имитационная модель также учитывает пространственный перенос компонентов фосфора водным потоком и с ее помощью можно корректно оценить основные составляющие приходного и расходного баланса фосфора для изучаемой водной экосистемы. Роль внутренних и внешних потоков в формировании балансов отдельных форм фосфора различна. В мелких водоемах поступление фосфора из донных отложений оказывает непосредственное воздействие на эвтрофирование водоема. Установлено, что внутривидовое распределение скоростей биохимической трансформации Р определяется в немалой степени температурой и прозрачностью воды, а также освещенностью водной поверхности. Максимальная скорость потребления DIP фитопланктоном составляет 0,39 мг Р/л год, а выделения - 0,097мг Р/л год. Учитываемые в модели взаимодействия указанных форм фосфора (Р) составляют основу биохимических процессов, формируют определенный режим функционирования экосистемы и общую направленность трансформации фосфора в водоеме [9, c.47-49, 10, c.56-57].
Анализируя полученные значения Р, можно отметить, что основная роль во внешней фосфорной нагрузке озера принадлежит внешнему притоку, который поступает в форме DIP (его поступление с речным стоком составляет 0,197 мг Р/(л год), или 70,7% поступления фосфора общего. На долю DP и DOP приходится 21,2 и 2,1%. Установлено, что среди форм фосфора доминирует DIP (76,4%). Наибольший вынос фосфора водным потоком приходится на DIP (50,6%) и на сумму фитопланктона и бактерий F+B (23,4%), а также фосфора в детрите PD (17,3%) и фосфора органического DOP (8,7%). Вероятно, это обусловлено тем, что вышеназванная часть форм фосфора, связана с фитопланктоном и бактериями, а часть выносится со стоком. Особо следует отметить, что основное накопление форм фосфора происходит в донных отложениях в виде DIP (94,2%), где его запасы довольно велики, что не может не отразиться на характере внутриводоемных процессов. При определенных условиях (особенно анаэробных, в отсутствии кислорода) часть фосфора высвобождается, тем самым, стимулируя развитие автотрофных организмов, изменяя уровень продукционных процессов, что приводит к эвтрофированию водоема, то есть фосфор является материальной основой вторичного загрязнения водоемов, а донные отложения - микроочаги эвтрофикации. При этом, чем больше фосфора поступает в исследуемый во-
доем, тем активнее в нем происходят процессы его вну-триводоемной трансформации. Частично это обусловлено влиянием жизнедеятельности сообщества гидробионтов, реагирующего определенным образом на колебания внешних условий. Изменение же соотношения форм фосфора в воде, поступающей в водоем и вытекающей из него объясняется, по-видимому, изменением условий трансформации фосфора в водоеме.
Таким образом, в последние годы влияние человеческой деятельности на водные ресурсы резко усилилось. Основным видам хозяйственной деятельности, оказывающим наибольшее влияние на водные ресурсы региона, является водопотребление на сельскохозяйственные, промышленные и коммунальные нужды, а также сбросы в водоемы сточных вод. Формирование качества воды в водных объектах - процесс сложный, многогранный, зависящий от комплекса разнообразных факторов, связанных с функционированием водных экосистем, так и с условиями окружающего ландшафта и ложем водоема [8, с.63-66, 11, с.144]. Установлено, что существующие экономические механизмы охраны природы оказываются неэффективными в первую очередь потому, что не создают стимулов применения ресурсо- и энергосберегающих технологий и не обеспечивают достаточных средств от платежей за выбросы и сбросы, размещение отходов и использование природных ресурсов для финансирования природоохранной деятельности в требуемых масштабах. Проблема рационального использования водных ресурсов региона Южного Приа-ралья приобретает с каждым годом все большую остроту и определяет необходимость проведения больших организационных и технических мероприятий. Одним из которых могут быть такие, как:
• восстановление системы мониторинга лимниче-ских экосистем региона Приаралья;
• создание регионального кадастра гидробионтов. разработка и внедрение новых методов сбора и обработки информации о биоразнообразии, структурно-функциональной организации и основных видах антропогенного воздействия на экосистемы водоемов;
• внедрение современных ГИС технологий;
Результаты проведенных исследований позволяют объяснить наблюдаемые особенности функционирования водных экосистем и специфичность динамики фосфора, где он выступает в качестве одной из частей пускового механизма в процессе эвтрофирования водоемов. Модель может использоваться для прогнозирования и решения задач охраны и рационального использования природных водных ресурсов Южного Приаралья.
Список использованой литературы:
1. Абдиров Ч.А., Константинова Л.Г., и др. Качество поверхностных вод низовьев Амударьи в условиях антропогенного преобразования пресноводного стока. - Ташкент: ФАН. - 1996.- 325 с.
2. Атаназаров К.М. Экологическая роль биогенных элементов поверхностных вод низовьев Амударьи в условиях антропогенного пресса: Автореф. ... канд. биол. наук.- Ташкент, 1999.- 23 с.
3. Дмитриева Н.Г., Эйнор Л.О. Формы и содержание
фосфора в природной воде и определяющие факторы его круговорота. // Водные ресурсы. - 1984. - № 4.- С. 110-120.
4. Ешимбаев Д. Гидрохимическое состояние водоемов Каракалпакии в условиях водохозяйственных мероприятий в бассейне Амударьи. - Ташкент: ФАН, 1975. - 88 с.
5. Константинова Л.Г. Антропогенная эвтрофика-ция поверхностных вод низовьев Амударьи.// Биологические ресурсы Приаралья. - Ташкент: ФАН, 1986. - С.61-90.
6. Константинова Л.Г. Эвтрофия озер низовьев Аму-дарьи. // Арал -надежда моя. - Нукус: Каракалпакстан, 1987. - С. 86-92.
7. Леонов А.В. Математическая модель совместной трансформации соединений азота, фосфора и кислорода в водной среде: ее применение для анализа динамики компонентов в эвтрофированном озере.// Водные ресурсы. -1989. - № 2.- С. 106-123.
8. Леонов А.В., Кеттунен Ю., Варис О. Динамика и баланс соединений фосфора в экосистеме озера Куорта-
нинярви (Финляндия) // Водные ресурсы. - 1987. - № 6.-С.63-66.
9. Мамбетуллаева С.М., Матсапаева И.В., Константинова Л.Г., Абсаметов Б.А. Исследование трансформации соединений фосфора в оз. Дауткуль с использованием имитационной математической модели.// Вестник ККО АН РУз. - 1997. - № 4. - С.47-49.
10. Матсапаева И.В., Мамбетуллаева С.М., Константинова Л.Г. Исследование трансформации соединений фосфора в озере Шегекуль с использованием имитационной математической модели. // Вестник ККО АН РУз. -2000. - № 1. - С.56-57.
11. Россолимо Л.Л. Изменение лимнических систем под воздействием антропогенного фактора. - Л.: Наука. -1977. - 144 с.
12. Kauppi L., Niemi M. The role of runoff water phosphorus in eutriphication // Publ. Water Research Institute. Nat-Board of water. Helsinki. - 1984. - № 57. - р. 47-51.
АНАЛИЗ ФЛОРЫ ГОРОДСКИХ ПАРКОВ
Рамазанова Юлия Радиковна
Учитель
МАОУ «Средняя общеобразовательная школа №34 с углубленным изучением отдельных предметов»
г. Набережные Челны
АННОТАЦИЯ
В статье рассматривается эколого-ценотический и таксономический анализ флоры четырех парков города Набережные Челны. В статье рассматривается распределение парковых растений по типам ареала, жизненным формам, эколого-ценотическим группам, приведены данные о наиболее широко распространенных семействах.
ABSTRACT
The article deals with ecological and taxonomic analysis coenotic and flora four parks in the city of Naberezhnye Chelny. The article deals with the distribution of plants by type of park area, forms of life, ecological coenotic groups, shows the most common families.
Ключевые слова: видовой состав растений, таксономический анализ флоры, эколого-ценотический анализ флоры, рекреационная нагрузка, разнообразие жизненных форм, травяной покров, адвентивная флора, рекомендуемый список видов деревьев в парковом строительстве.
Key-words: plant species composition, taxonomic analysis of the flora, eco-coenotic analysis of flora, recreational loading, diversity of life forms, herbage, adventive flora, recommended list of species of trees in the park construction.
«На современном этапе развития биологии и биогеографии биологическое разнообразие является одним из главных приоритетов фундаментальных исследований в этих областях науки. Это связано, прежде всего, с глобальной антропогенной трансформацией природных экосистем, сопровождающейся коренными биоценотическими перестройками, адаптациями популяционной организации аборигенных и внедрением инвазийных видов, изменением направленности сукцессионных смен и целым рядом других, подчас негативных последствий» .
Впервые для города Набережные Челны проведена инвентаризация флоры парковой зоны. На основе полученных данных о видовом разнообразии предложены мероприятия, направленные на повышение устойчивости элементов парковых фитоценозов к рекреации.
В ходе инвентаризации флоры парков было выявлено
370 видов сосудистых растений, относящихся к 255 родам и 75семействам. На долю первых 10 семейств приходится 206 видов, что составляет только 55,67% от общего состава выявленной флоры парковой зоны, по сравнению с общим составом флоры Татарстана, на которую приходится 59,9%.
При сравнении флор парковой зоны города Набережные Челны и Республики Татарстан наблюдается расхождение в представительстве многих семейств, что связано со спецификой городской среды, ограничивающей спектр разнообразия природных условий, а также свидетельствующей о том, что посадки в городских парках имеют искусственное происхождение.
Широкое распространение в парковом строительстве получили виды древесно-кустарниковой растительности из семейств: Кх^асеае (21 видов), 8аНсасеае (11 ви-
