Мониторинг загрязнения водной среды водоемов города Сарова и мордовского государственного природного заповедника им. П. Г. Смидовича с помощью методов биоиндикации Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

МОНИТОРИНГ Ш РЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ ВОДОЕМОВ ГОРОДА

САРОВА И МОРДОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПРИРОДНОГО ЗАПОВЕДНИКА им. П.Г. МИДОВИЧА С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ

БИОИНДИКАЦИИ

Л. Солнцев, О. Гавриленко 10 класс, Д. Шишлова, Д. Душкова 11 класс Кружковое объединение «Экология человека», руководитель: Макеева М.А. заместитель директора МОУДОДСЮН по учебной работе

Эволюция жизни на земле продолжается несколько миллиардов лет. Но никто не знает, сколько миллиардов лет до начала жизни протекали химическая эволюция и жесточайший отбор в немыслимых космических условиях, чтобы получилось вещество с уникальными и удивительными свойствами - вода. Вода, с- авшая колыбелью жизни и кровеносной системой нашей планеты.

Водные биогеоценозы очень сильно отличаются от наземнь:.с. Основную абиотическую среду в первых составляет вода, а во вторых - воздух. Поэтому название «водные биогеоценозы» следовало бы заменить на «биогидроценозы» (Амбросов, 1957 г.), противопоставляя им биогеоценозы как наземные системы. Организмы биогидроце-нозов биохимически и осмотически тесно связаны с окружающей их средой и зависят от содержания в ней растворимых вещестз, хотя в пресных водоёмах и стараются специальными механизмами по возможности сохранить независимость от неё. Вода не только служит источником пищи, но и создаёт возможность биохими ческих связей между организмами и биоценозами за счёт выделения многими организмами в воду кислорода, углекислоты и продуктов метаболизма. Эти вещества, или токсичные, или стимулирующие другие организмы, образуют как бы сеть, по которой организмы общаются косвенно, не вступая друг с другом в прямой контакт.

Тема работы «Мониторинг загрязнения водоемов водной среды города Сарова и Мордовского Государственного Природного заповедника имени П.Г Смидовича с помощью методов биоиндикации» выбрана не случайно. С развитием техногенного процесса экологическая ситуация как во всем мире, так и в нашей стране стала ухудшаться. Правительство России приняло ряд законов касающиеся охралы окружающей и природной среды, но в связи с плохой экономической ситуацией не ведется финансирование работ по охране природных ресурсов. Все проблемы и обязанности, связанные с экологией, перелагаются на плечи органов местного самоуправления. Это привело к тому, что экологические работы проводятся либо в очень маленьком объеме, либо вообще не проводятся. В результате чего появилась острая нехватка информации, касающейся водных объектов, несущих на себе хозяйственно-бытовые нужды региона в целом и района в частности.

Проблемой оценки качества поверхностных вод морей, рек, озер, водохранилищ занимаются ученые всех стран мира. Существует много способов определения качества воды. Определяют радиоактивное загрязнение, загрязнения химическими веществами,

загрязнение биогенными веществами (азотом, фосфором). Гидрохимические методы оценки качества водв1 позволяют определить содержание в воде тех или иных химических веществ. Разработаны предельно допустимые нормы содержания в воде целого ряда химических ингредиентов. Однако, учитывая великое множество химических соединений, поступающих в водоемы с промышленными водами, нередко возникают большие трудности с определением всего спектра загрязнения. В таком случае особую ценность приобретает гидробиологический анализ, который дает возможность судить о последствиях загрязнения для живого населения воды, о степени и характере нарушенности водных экосистем. Дело в том, что множество жизненных форм водных организмов распределено в водоемах не случайно, а в соответствии с определенными для каждого из них условиями существования. На основе многолетних исследований учеными выделены определенные виды растений и животных, способные жить в воде различной степени загрязнения. Такие виды называют индикаторными. Таким образом, взяв пробу воды, и определив состав водных организмов в этой пробе, можно судить о степени ее загрязнения. [21]

Наблюдение за биологическими объектами дает информацию о состоянии среды их обитания. Методы биомониторинга позволяют получить важнейшую экологическую информацию: не только оценивать состояние среды обитания живых организмов и предисторию популяции, но и позволяет прогнозировать будущее развитие определенного вида и даже экосистемы в целом.

Цель моей работы - использование фитопланктона, зоопланктона и зообентоса для оценки трофического статуса и классов чистоты водоемов МГПЗ им. П.Г. Смидо-вича и города Сарова.

В число приоритетных задач входило:

• оценить изменение видового состава планктонных и донных сообществ водотоков с учетом пространственного и временного аспектов исследований;

• изучить изменения структурно-функциональных характеристик донных организмов в условиях загрязнения и эвтрофирования водоемов;

• оценить степень загрязнения и самоочищения водоемов;

• провести биоиндикационные исследования, выявить организмы-биоиндикат'" ^ы антропогенного воздействия;

• разработать информационную систему специализированной базы данных, которая необходима для комплексного анализа структурных изменений под воздействием антропогенных факторов и оценки роли гидробионтов в самоочистительных лроцессах.

Исследования проводились на территории МГЗ и г. Сарова в июне и в первой половине июля 2004 года, во время полевого экологического лагеря. Результаты исследований за 2000 год были получены Солнцевым Леонидом, 2001-2002 года Гавриленко Ольгой учащихся кружкового объединения « Экология человека».

1. Литературный обзор

Первое обследование водоёмов Мордовского заповедника было сделано Ф.Ф. Центиловичем - ихтиологом научно-исследовательской экспедиции МГУ, работавшей на территории заповедника под руководством профессора С.С. Турова. Им было обследовано 17 наиболее крупных озёр заповедника: Большая и Малая Вальза, Козино, Инорки, Тучерки, Тарменки, три озера Чёрные Лужки, Большие и Малые Корлышки, Сумежное, Пичерки, Боковое, Таратино, Кочеулово, Каретное. [5]

Для выявления донных биоценозов, их количественного и качественного анализа можно использовать следующие коэффициенты:

1. Индекс плотности (доминирования) В.А. Броцкой, Л.А. Зенкевича (1939 г.), в модификации Ф.Д. Мордухай-Болтовского (1940 г., 1948 г.) - Рл/в, где Р - встречаемость, В - средняя биомасса [20].

2. Коэффициент видового сходства (Алимов, Финогенова, 1975 г.):

Кв =---100%,

a + b-i

где а и в - соответственно число видов в пробах А и В; i - число видов, общих для А и В [20].

3. Коэффициент биоценотического сходства (Вайштейн, 1971 г.):

Kb - ZVimin---,

a + b-i

где Vi - удельное обилие виде i [20].

4. Индекс видового разнообразия (Алимов, 1989 г.; Margalef, 1964 г.):

Н= - Ni/N * lg 2 Ni/N,

где Ni - численность каждого i-вида, N — общая численность всех видов в биоценозе [20].

Продукцию различных групп макрозообентоса можно определить с использованием величин удельной продуктивности за сутки (Заика, 1972 г., 1973 г.).

В ряде случаев оценке степени загрязнения по зоопланктону следует отводить доминирующее значение. Так H.A. Дзюбан (1982 г.) полагает, что более ценные данные при решении вопросов водоснабжения дают материалы по зоопланктону. Накопление загрязнения на дне и данные о том, что чувствительность планктона, например, к нефти в 10 раз выше, чем у зообентоса, ещё более подчёркивает значение планктона в мониторинге, так как водоснабжение крупных городов и промышленных центров производится преимущественно из средних слоёв пеллагиали водохранилищ и озёр.

Основы биологического анализа вод были заложены ещё в 60 годы прошлого века Мюллером, Коном и другими. Кон впервые попытался разделить водные организмы по их отношению к чистоте или загрязнённости воды. В конце 19 века было установлено, что гидробионты не только могут служить показателям!, той или иной степени загрязнённости воды, но и являться активным звеном формирования качества воды, освобождая водоём от поступающих загрязнений. На этой основе и возник биоло-

гический анализ вод, первые руководства по которому были написаны в 1898 году в Германии Мэцем и в 1899 году Уилл ером в США. Наиболее удачной системой подхода к оценке загрязненности воды органическими веществами явилась система сапробных организмов, разработанная немецкими учёными Кольквитом и Марссоном, характеризующая показательное значение около тысячи животных и растительных форм пресных водоёмов.

Позднее система сапробности была пересмотрена и дополнена новыми данными. В 1902 году ученые говорили о трёх степенях и зонах в процессе очищения загрязнённых вод:

1. Преобладание редукционных процессов - полисапробная зона.

2. Уменьшение редукционных процессов и преобладание окислительных процессов - мезосапробная зона.

3. Законченное окисление-олигосапробная зона. В 1908-1909 годах Кольквит и Марссон подразделили мезосапробную зону на две: худшую - (Х-мезос апробную и лучшую - /З-мезсапробную, и выделили степень совершенно чистых вод (катаробную). Таким образом, была создана система включающая 5 ступеней сапробности (катароб-ная олигосапробная, ОС-меза-, /З-меза- и полисапробная) и отражающая постепенное повышение загрязнённости вод от совершенно чистой до очень сильно загрязнённой. Организмы, преобладающие в определённых зонах сапробности были названы соответственно катаробами, олигосапробами, /З-мезо-, (Х-мезо- и полисапробами.

Видовой состав биоценозов бентосных водоёмов может служить хорошим, а в ряде случаев и единственным, гидробиологическим показателем загрязш ния грунта и придонного слоя воды. Состав бентосных сообществ отражает средние условия, в которых существовали организмы за достаточно продолжительный период времени, т.е. отражает условия формирования сообщества за период, предшествующий исследованию. Поэтому бентосные сообщества являются хорошими показателям состояния водоема [6].

Накопленный к данному времени обширный токсикологический материал позволяет определить минимальный набор тест-объектов, наиболее адекватно отражающих интегральное качество вод. Сравнительный анализ токсикологических данных по веществам, для которых установлены ПДК, показал, что в большинстве случаев (90%) наиболее слабыми звеньями, по которым шло формирование и которые определяли конечные результаты установления ПДК, были шанктонные ракообразные (главным образом дафнии) [19].

Говоря о сапробности водоёма, нельзя не сказать об эвтрофикации.

Эвтрофирование вод — это повышение уровня первичной продуктивности водоёмов в результате накопления в них биогенных веществ, главным образом азота и фосфора, под воздействием естественных или антропогенных факторов. Эвтрофирование ухудшает среду обитания гидробионтов за счет массового развития фитопланктона (так называемое «цветение воды»). Разложение отмерших организмов приводит к накоплению токсичных продуктов, а также снижению концентрации кислорода.

Различают естественное и антропогенное эвтрофирование водоемов.

Естественное эвтрофирование длится тысячелетиями, антропогенное наступает значительно быстрее, особенно в водоёмах с замедленным стоком — озёрах, водохранилищах, прудах и внутренних морях (обычно в прибрежной зоне) [11].

В геологических масштабах времени водоемы постепенно обогащаются биогенами, поступающих с водосбросов.

Люди значительно ускорили этот процесс. За несколько десятилетий они привели к изменениям, которые в природных условиях происходили бы тысячи лет. Поэтому можно говорить об антропогенном эвтрофировании, вызванным и ускоренным деятельностью человека. Поступление биогенных элементов, особенно в континентальные водоёмы, происходит, главным образом, в результате смыва с полей удобрений, а также с промышленными и коммунальными стоками. Биогенные элементы попадают в водоёмы также с атмосферными осадками, из почв (в результате их эрозии, распашки, сведения лесов) и т.д. Основным эвтрофирующим элементом для пресно водных водоёмов служит фосфор, и (иногда) азот.

Повышение первичной продукции до определенного уровня при эвтрофировании водоема создает основу для улучшения кормовой базы гидробионтов и способствует увеличению их численности. Однако затем возникает «цветение» - развитие огромного количества водорослей, обусловленное высокими концентрациями бн) генных элементов. Зарастает прибрежная зона, в пеллагиали озер возрастает количество взвешенного в воде органического вещества (планктонные организмы, детрит), уменьшается прозрачность воды. В результате фотосинтез протекает лишь в поверхностном слое водоема, так как только здесь водоросли получают большое количество солнечной энергии. Интенсивное развитие растений приводит к накоплению в воде органического вещества, происходящему вследствие неполной его минерализации. На данной стадии эвтрофирования отмечается интенсивное отложение донных илов. Это влечет за собой сильное уменьшение количества кислорода в придонных слоях воды и возникает четкий вертикальный градиент его концентрации.

При дефиците растворенного кислорода начинается процесс анаэробного брожения. Одновременно усиливается процесс выделения сероводорода в бенгической зоне. По мере разложения детрита вновь высвобождаются биогены. Конвективные потоки возвращают их к поверхности, и весь процесс неоднократно повторяется.

Накопление органического вещества в донных отложениях и его минерализация приводит к недостатку кислорода, замору рыб и других гидробионтов. Массовое размножение планктонных водорослей, главным образом синезеленых, и их разложение — настоящее бедствие для водоема: в нем в большом количестве по :вляются фенолы, индол, скатол и другие ядовитые вещества. На последней стадии эвтрофирования водоем, перенасыщенный органическими веществами и токсическими продуктами их распада, становится безжизненным, непригодным далее для рекреационных целей, не говоря уже о питьевом водоснабжении. В настоящее время масштабы процесса эвтрофирования водоемов грандиозны.

Для характеристики водоемов применяют понятие трофность («Лк^е» - по латыни пища). В зависимости от степени эвтрофирования различают олиготрофные,

мезотрофные и эвтрофные водоёмы. Из пресноводных первые приурочены к горным областям, а так же к районам крайнего севера, где почвы содержат минимальное количество биогенов Эвтрофные водоемы, напротив, характерны для зон с почвами богатыми минеральными солями. Переходный тип является результатом эвтрофиро-вания олкготрофных вод, а также может возникнуть на обедненных почвах. Помимо визуально регистрируемых признаков эвтрофикации, перечисленных выше, которые проявляются, как правило, на поздних стадиях процесса, есть и такие, что могут быть получены лишь в случаи применения индикационных методов исследования сообществ организмов, населяющих водоемы. Трофность водоемов учитывалась по шкале «характеристика качества вод» (метод Пантле и Букка) (приложение №14). Для выявления уровня сапробности водоёма использовались следующие методики:

1. Методика сапробных организмов по Пантле и Букку (1955 г.) в модификации Сладечека (1973 г.) [8].

2. Методика С.Г. Николаева [8].

3. Метод биоиндикации загрязнения водоемов по состоянию популяций пастений семейства рясковые [1].

4. Методика Гуднайта и Уитлея по соотношению численности олигохет к общей численности бентоса.

5. Методика Пареле по соотношению численности олигохет тубифицидного комплекса и численности всего бентоса и всех олигохет.

6. Методика Балушкина по соотношению относительной численности (%) личинок хирономид.

1.1. Сапробиологический анализ

Среди методов экологического анализа поверхностных вод сапробиологический анализ занимает одно из важнейших мест. Прогрессирующее загрязнение водной среды уже в конце прошлого века натолкнуло ученых на мысль сравнить растительный и животный мир загрязненных и незагрязненных водоемов, а также выявить роль гидробионтов в превращении разнообразных веществ, поступающих во внутренние и внешние водоемы с отходами человеческой деятельности. Ухудшение качества воды многих водоемов и водотоков поставило перед исследователями задачу разработки систем оценки степени загрязнения по биологическим показателям.

Наиболее четко сформулированное понятие сапробности впервые приведено Г.И. Долговым и Я.Я. Никитинским (1927 г.): «Комплекс физиологических свойств данного организма, обуславливающий его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ, той или иной степени загрязнения и составляет то, что мы называем сапробностью организма». Позднее ЯЛ Никитинский под сапробностью понимал «...Способность организма развиваться при большем или меньшем содержании в воде органических загрязнений. Сапробность организма

обуславливается как потребностью его в органическом питании, так, равно, и выносливостью в отношении вредных продуктов распада и дефицита кислорода в загрязненных водах.

В своей обобщающей работе, посвященной теории сапробиологического анализа, Сладечек (Сладечек, 1973 г.) подчеркивает экологический подход в определении сапробности: «Сапробностъ описывает экологическую ситуацию в любом водоеме, зависящую от количества и активности разложения гниющего, органического вещества как аллохтонного, так и автохтонного происхождения. В результате изменения многих абиотических и биотических факторов во времени и пространстве, сапробность развивается в двух основных направлениях, определяемых сукцессиями характерных сообществ. Эвтрофикация и загрязнение проявляется в ряде прогрессивных стадий увеличения сапробности, процессы разрушения загрязнений и самоочищения - в ряде регрессивных стадий (снижения сапробности). Основной мерой оценки сапробности являются сообщества организмов и направление процессов, на которые эти сообщества указывают. Степени сапробности связаны с факторами внешней среды: кислородным режимом, количеством редуцентов и другими. Токсичность радиоактивность и некоторые физические лимитирующие факторы не зависят от сапробности и могут смешиваться с ней. В границах биологической активности водоемов сгпробность включает в себя общую сумму всех тех метаболических процессов, которьк противоположны первичной продукции и приводят к потере потенциальной энергии. Изменение этих процессов дает возможность установить уровень сапробности на физиологической основе» [19].

Увеличение разнообразия сточных вод и прогрессирующее загрязнение водоемов побудило некоторых ученых дать детализированную классификацию степеней сапробности. Чешские гидробиологи во главе со Сладечеком выработали универсальную схему качества поверхностных и сточных вод. В 1959 г. Сладечек (81а<1есек, 1956 г.) выделил группу загрязненных поверхностных вод и назвал эту группу лимносапроб-ными водами, в отличие от сточных вод, подвергающихся бактериальному биохимическому разложению, названных им эусапробными водами, и от сточных вод, содержащих вещества, не подвергающихся бактериальному разрушению, обозначенных как транссапробные воды. Позднее (81а<1есек, 1961 г.), к вышеперечисленным трем основным группам вод (л шнасапробной, эусапробной и транссапробной) были добавлены каторобные воды, объединяющие наиболее чистые подземные и поверхностные воды, или искусственно очищенные питьевые воды. Лимносалробная группа вод была разделена на 5 ступеней или зон: ксено-, олиго-, р-мезо-, а-мезо- и полисапрсбную.

Полисапробная зона или полисапробные воды с химических позиций характеризуются очень низким содержанием кислорода и большими концентрациями растворенной углекислоты и высокомолекулярных легко разлагающихся бактериями органических веществ - белков, углеводов. В этих водах интенсивно протекаю, процессы разложения органического вещества с образованием сернистого железа в донных осадках и сероводорода. Население полисапробных зон обладает незначительным видовым богатством, но отдельные виды могут достигать огромной плотности

Аэрофильные микроорганизмы полностью отсутствуют. Здесь особенно распространены бесцветные жгутиконосцы и бактерии. Полисапробные организмь, как например, нитчатая бактерия ЗрЬаегоШш, могут встречаться и в соседних мезосап; юбных водах, но в зонах слабого загрязнения никогда они не образуют постоянной ;артины, если обнаруживаются, то очень редко.

а-мезосапробные воды характеризуются энергичным самоочищением. В процессах очищения вод от органических загрязнений, принимают активное участие зеленые растения, выделяющие кислород в процессе фотосинтеза. Среди последних встречаются некоторые синезеленые, диатомовые и зеленые водоросли. Большой численности достигают редуценты - грибы и бактерии, достигающие сотен тысяч индивидуумов в 1 см"' воды. В а-мезосапробных водах уже не могут обитать нетребовательные к кислородному режиму виде рыб. Примерами таких водоемов могут быть деревенские пруды рвы и канавы на полях орошения.

В р-мезосапробных водах процессы самоочищения протекают менее интенсивно чем в а-мезосапробчых зонах. В них доминируют окислительные процессы, нередко наблюдаются перенасыщение кислородом, преобладают такие продукты минерализации белков, как аммонийные соединения, нитриты и нитраты. В этих водах разнообразно представлены растительные и животные организмы, среди последних -диатомовые, зеленые и синезеленые. Многие высшие растения-макрофиты находятся в р-мезосапробных водах оптимальные условия роста.

Олигосапробные воды представлены, например, практически чистыми водами больших озер. Если такие воды произошли путем минерализации из загрязненных вод, то для них характерна почти полная минерализация органических загрязнений до неорганических компонентов. Содержание органических соединений, как правило, не превышает 1 мг/л. число бактерий в олшгосапробных водах не более 1 тыс. в мл воды, если не попадают случайно занесенные формы. В олигосапробных водах богато представлены многие золотистые и динофитовые, характерные харовые водоросли в литоральной зоне.

Ксеносапробные - это воды чистых горных ручьев, небольших ледниковых рек, выходы ключей, обедненные биотой и содержащие минимальные количества минеральных соединений и следы органических веществ.

Границей между двумя группами вод: последней зоной лимнос?пробных вод (полисапробной) и первой зоной эусапробных вод, с точки зрения кислородного режима, является граница между аэробными и анаэробными условиями (Сладечек, 1973 г.).

Эусапюобная группа вод также разбита на ряд зон или ступеней: изо-, мета-, гипер- и ультрасапробную. Изосапробная ступень характеризуется с биологических позиций преобладанием простейших, при сопутствии бесцветных жгутиконосцев и бактерий. Зеленые организмы практически отсутствуют. Наблюдаются анаэробные условия.

Метасапробная зона характеризуется преобладанием бесцветных жгутиконосцев. Наряду с простейшими отмечается большое количество бактерий. Условия анаэробные, много сероводорода.

Гиперсапробная зона является зоной "¡реобладания бактерий, Другие организмы отсутствуЕОт полностью. Наблюдаются анаэробные условия.

Ультрасапробная зона является безжизненной и характер! зует наиболее концентрированные сточные жидкости.

Транссапробные воды (Сладечек, 1967 г.) - это стоки или природные воды к которым не применимо понятие сапробносги. Здесь выделено три степени качества воды: анти-, радио- и крипто^апробность.

Антисапробные воды (Сладечек, 1973 г.) - это промышленные сточные воды, содержащие токсические вещества органической и неорганической природы, радиосапробные - воды, зараженные радиоактирчыми веществами. Для криптосапроб-ных вод характерно подавление сапробгости (т ,е. процессов разложения органически) соединений) физическими факторами среды, присутствие некоторых минеральных суспензий и т.д. (Сладечек, 1963 г.)В своей схеме качества воды Сладечек (Сладечек, 1975 г.) исключает транссапробные воды из систем сапробности и оставляет в системе только три группы вод

1.2. Самоочищение

Важнейшим свойством экосистемы явлтется способность к самоочищению. Естественный для каждой системы, в том числе и цля экосистемы водоема, круговорот веществ подразумевает не только синтез, но и минерализацию органических зеществ.

Самоочищение вод - это совокупность физических, химических и биологических процессов в загрязненных водах, приводящих к восстановлению первоначальных свойств и состава воды.

В процессе самоочищения создается строительный материал для обновления экосистемы - питание для продуцентов, являющихся основанием пищевой шрамиды. В экосистеме, состояние которой можно оценить как экологически бла1 ополучное происходит активный круговорот основных элементов. Выведение из круговорота каких-либо веществ и их накопление - верный признак приближающегося изменения экосистемы. Такие экосистемы обычно оценивают как неблагополучные (приложение № 14).

Гидробионты, в разной степени и разными способами, осуществляют минерализацию растворенных и взвешенных органических веществ. Основную роль в переработке органического загрязнения выполняют микроорганизмы (редуценты). Участие простейших (амеб, инфузорий, коловраток и др.), как и других беспозвоночных, в процессе самоочищения водоема осуществляется посредством потребления ими бактерий, органических взвесей и водорослей. Коловратки, низшие ракообразные и моллюски в процессе питания отфильтровывают, агрегируют и осаждают и: вести.

2. Описание района исследований 2.1. Мордовский Государственный Природный Заповедник имени П.Г. Смидовича

Заповедник находится в северной части Темниковского района Республики Мордовия, граничит с Нижегородской областью, где находится главная часть смежного

с заповедником лесного массива площадью около 140000 га, на которой расположен город Саров. Карта заповедника находится в приложении № 1,

Заповедник лежит в подзоне пристепья в массиве сосновых лесов Окско-Клязьменского полесья. Он занимает междуречье Мокши и её правого притока Сатиса. На востоке он доходит до верховьев Алатыря, впадающего в Суру.

Рельеф

Рельеф заповедника равнинный, с относительно небольшими повышениями между поймами речек и отдельными логами, пересекающими территорию заповедника в западном и южном направлениях.

Климат

Климат района континентальный, с продолжительной холодной зимой и коротким, тёплым летом.

Гидрография

Главная водная магистраль республики Мордовии река Мокша лишь на небольшом протяжении течёт по западной границе заповедника. Её правый приток река Сатис и его приток Арга протекают по северной его границе. С водораздела рек Алатыря и Мокши из лесов заповедника берут начало притоки Сатиса: Саровка (длина 22 км) с притоком Ольховка, Глинка (9 км), Чёрная (10 км), Пушта (28 км) с Вязь-Пуштой (7 км). Они и их многочисленные притоки составляют довольно сложную, неравномерную густую сеть в пределах территории заповедника.

В юго-западной части заповедника расположены озёра-старицк Мокши. Наиболее крупными являются Инорки и Вальза, имеющие, как и другие озёра, вытянуто-продолговатую форму. Из них особенно примечательно озеро Инорки, имеюшее длину около 3,5 км, ширину в среднем 20-100 м, глубину 4-5 м, в отдельных местах доходящую до 11 м.

В пойме Мокши и Сатиса грунтовые воды лежат на глубине 1-2 метров. При глубоком же залегании грунтовых вод водный режим верхних горизонтов зависит только от осадков.

2.2. Озеро Инорки

Самое крупное озеро заповедника Располагается в направлении с северо-запада на юго-восток в шести кварталах - 421, 422, 435, 436, 443, 444. (Приложение №2, приложение №3).

Основные морфометрические данные озера по данным Ю.Ю. Центиловича: длина средней лилии — 4300 метров, средняя глубина - 4,5-5 метров, максимальная глубина (яма) — 11 метров. Берега озера крутые, высокие. В северо-западном конце их высота доходит до 2,5-3 метров, а в районе кордона достигает 5 метров. В весенний паводок эта часть I грега не заливается. Северо-восточный берег озера покрыт смешанным лесом с преобладанием ольхи и дуба, юго-западный сухой луговой. У воды узкий бордюр из ольхи и дуба. Береговой свал крутой. В 0,5-1 метрах от берега уже отмечаются значительные глубины. Поэтому, прибрежно-водная растительность

развита слабо. Она встречается редкими и небольшими куртинкам; на более пологих участках берега и представлена главным образом манником большим (Glice.ia aquatica) реже тростником (Phragmites australis) и щавелем скученным (приложение 3), репешком обыкновенным и стрелолистом обыкновенным, ещё реже хвощем приречным (Equisetum fluv 1е), поручейником широколистным (Sium latifolium), ежего-ловкой (Sparangan im emersum) и совсем редко сабельником болотным (Comanurr palustre).Также встречается касатик жёлтый и намбургия кистецветная (приложение № 3).

Полоса плавающей и погруженной водной растительности не широка — 2-3 метре Иногда достигает 5 метров, местами совсем не прерывается. Она представлена кубышкой жёлтой (Nuphar lutea) (приложение № 3), кувшинкой белоснежной (Nyphaea cand'ia), белокрыльником (приложение 11), роголистником погружённым (Cerate phyllum demersum), рдестами плавающим (Potamogeton natans), омежниками воднымь элодеей канадской (Elodea canadensis). Местами встречается большие заросли телорезе обыкновенного^га otes ale ies) (приложение 3). У юго-западного лугового береге возле протока в озеро Тарменки, заросли телореза тянутся вдоль берега на 25-30 метров (приложение №3), достигая ширины 7-8 метров (приложение №3). Грунт озер песчаный, вдоль берегов и в отрогах в большей или меньшей степени заиленный.

Отроги озера носят несколько иной характер Глубины в них значительно меньшие, чем в самом озере. Сильно развита прибрежно-водная, плавающая и погруженная растительность: частуха подорожниковая (A isma palntago-aquatica). осока (Carex), рогоз широколиственный (Typhna latifolia), тростник обыкновенный (Phragmites australis), омежник водяной (Oenanthe aqurtica). Большие заросли манника, телореза, роголистника и элодеи. Поверхность воды почти полностью покрыта кубышкой, рдестами, водокрасом обыкновенным (Hydrocharis morsus-ranar) и ряской (Lemna). Берега острогов озера сильно захламлены валежом, ольховыми выворотнями, бобровыми по. рызами. В устье северо-восточного отрога, соединённого каналом с р. Руштой, образовалась большая мель, сильно заросшая водной растительностью. В межень через эту мель с трудом проходит лодка. Через несколько десятков лет этот отрог «отшнуруется» от озера Инорки и превратится в небольшое озеро. Бентос очень хорошо развит в отрогах озера. В самом озере Инорки бентос небогат и представлен главным образом беззубками. Иногда у нор, скрытых в ольховых корнях, оплетающих отвесные берега озера, попадаются небольшие скопления створок беззубок, поеденных хозяевами нор - водяными крысами, норками, а также вероятно и выхухолью.

На берегу озера Инорки нами была обнаружена колония серых цапель, примерно около пятидесяти особей, которые выкармливали в этот период свое потомство (приложение № 3).

2.3. Озеро Вальза

Берега озера низкие и из-за высокого уровня грунтовых вод заболочены. Восточный берег покрыт ольховым лесом, а противоположный - густыми зарослями мелкого ольшаника с примесью ивняка. Площадь озера равно 4 га при средней глубине

3,5-4 метра. Высшая растительность в озере развита хорошо и сличается большой густотой. В береговых зарослях доминирует камыш и рогоз. Вторая зона водной растительности, охватывающая озеро плотным кольцом, носит смешанный характер и состоит из растений с погруженными и плавающими листьями. Основными в порядке их значения телорез, роголистник, стрелолист, кубышка рдесты тонколистый и плавающий, элодею и кувшинку. Основными видами ихтиофауны видами являются караси золотой и серебряный, верховка, вьюн, щука и ротан. Изредка ловится линь, окунь мелкий язь.

2.4. Закрытый административно-территориальный объект Саров

ЗАТО Саров расположен на землях Нижегородской области и находится в административной подчинённости Нижегородской области. Карта - Приложения 1,4.

Рельеф

Рельеф местности ровный, слегка всхолмлённый. Город расположен старой частью в междуречье Сатиса и Саровки (правобережный приток Мокши), новые микрорайоны - по северному правому берегу реки Сатис.

Климат района исследований

Район относится к средней части умеренного пояса. Климат района континентальный, с холодной, продолжительной зимой и тёплым, сравнительно коротким летом. Для района характерны 4 основные типы погоды: антициклонная (устойчи зая холодная зимой и жаркая летом), циклонная (пасмурная летом и тёплая зикой), холодно фронтальная и тепло фронтальная среднегодовая температура колеблется от +3 °С до +4 °С (абсолютный минимум —44 °С, абсолютный максимум +37 °С). Наиболее тёплый месяц лета - июль, средняя температура +19°С. Средняя температура наиболее холодного месяца января -12 °С.

Зима длится 5-6 месяцев. Снежный покров устойчивый с ноября по апрель. Средняя месячная влажность воздуха в 13.00 наиболее холодного месяца - 84%, наиболее тёплого - 53%. За зимний период выпадает в среднем 240 мм осадков. Весенне-осеннему периоду, который длится около 4 месяцев, характерна пасмурная, дождливая погода. 70-80% всех дней небо закрыто облаками. За период с апреля по ноябрь выпадает в среднем 400 мм осадков. Среднее за многолетние наблюдения количествово осадков составляет 644 мм.

Роза ветров

Роза ветров характеризуется преобладающими южными и юго-западными ветрами, направленными с промышленной зоны в город. ТЭЦ является основным источником загрязнения атмосферы химическими веществами, расположена с юга и непосредственно примыкает к городской черте, а остальные промплощадки радиационно-опасных предприятий на расстоянии от 800 метров от жилых домов.

Реки

Реки ЗАТО (Сатис, Саровка) маловодные. Река Саровка в сухие годы пересыхает. Значительные объёмы сточных вод, превышающие расходы речной воды, поступают от

промышленной и комунально-бытовой канализации предприятий и города. Основным источником снабжения промышленности водой является Южно-горьковскос месторождение артезианских вод. Забор воды в 1998 году из подземных горизонтов составил 22450,1 тыс. куб. м (270,5 куб. м/чел), Существующие водозаборы недостаточно обеспечены санитарно-защитными зонами, что может существенно сказаться на состоянии подземных вод, так как на прилегающих в водозаборам территориях имеются источники сброса загрязнения, и подземные воды не защищены от поверхностных загрязнений.

Отведение сточных вод осуществляется через сети производственной, бытовой и ливневой канализации. В водные объекты поступает более 20 наименований загрязняющих веществ от 7 предприятий водопользователей, имеющих 39 выпусков сточных вод. Общая схема расположения исследованных объектов находится в приложении №12

2.5. Монастырский пруд Протяжка

Пруд Протяжка сооружен на р.Саровка во второй половине XIX века. Находится в 12 км к юго-востоку от железнодорожной станции Саров. Водо-охранная зона пруда включает участки водораздела и поймы р.Саровки. Водораздел представляет собой зандровую пологоволнистую равнину с абсолютными высотами 140-150 м. Поверхностные отложения водораздела представлены песками светло-желтыми, кварцевыми, мелко- и среднезернистыми. Местами под песком сохранилась морена четвертичного ледника, представленная опесчаненными валунными суглинками. На отдельных участках, где мощность песков незначительна (2,5-4,0 м), а морена размыта, близко к поверхности залегают карбонатные породы (известняки и доломиты) нижнепермского и каменноугольного возраста. Здесь наблюдается развитие карстово-суффозионных форм микрорельефа.

По биоклиматическим условиям исследуемая территория относится к подзоне широколиственных лесов лесной зоны. Однако песчаные отложения, характеризующиеся низким плодородием, высокой водопроницаемостью и небольшой влагоем-костью не способствуют развитию широколиственной древесной растительности. Здесь господствуют сосновые и елово-сосновые леса на дерново-подзолистых песчаных почвах.

Водоохранная зона пруда Протяжка расположена на территории Горлесхоза Арзамас-16 (кварталы №85, 86, 101, 102). По данным фондовых материалов (Проект установления, 1997 г.) территория водоохранной зоны пруда Протяжка общая площадь которой составляет 109,0 га, включает следующие категории земель: сельхозугодья (суходопьные сенокосы) - 24,2 га, покрытые лесом площади - 84,4 га, дороги и просеки -0,4 га. Таким образом, на территории водоохранной зоны преобладают покрытые лесом площади, доля которых достигает 77,43% от общей площади зоны. Наиболее распространены смешанные насаждения с участием в составе древостоя сосны, ели, березы, осины. Общая площадь прибрежной полосы пруда Протяжка сос гавляет 39,9 га, в т.ч.: сельхозугодья (суходольные сенокосы) - 73,9%, покрытые лесом площади - 26,1% (приложение №5).

Протяжка представляет собой искусственный водоём, вытянутый с юго-востока на северо-запад слегка изогнутой формы длиной 1500 м и шириной 350 м, с длиной береговой линии 3500 м (приложение №6). Площадь зеркала 27,8 га. Водоём проточный, наполняется р. Саровкой, Протяжкипским ручьём, а также талыми и доящевыми водами. Средняя глубина 2,5 метра. Береговые склоны пологие, высота от 0 до 1,5 м. Заболоченный берег составляет 15% от длины береговой полосы. Болото низинное, тростниковое. Почвы песчаные, водоём лесной. Береговые склоны на 60% заняты остепепным бором. Луговая растительность занимает примерно 10% берегов. Протяжённость берегов с песчаными пляжами около 25% Вода прозрачная, прозрачность воды составляет 1,63 метр, рН - 5,7 Водоём мезотрофный. Имеет благоприятные условия для обитания ихтиофауны. Влаголюбивая растительность произрастает поясом с небольшими разрывами. Преобладают осока черная, осока пузырчатая, осока коротковолосистая. Тип водоёма по характеру растительности - осоково-тростнико-вый. Отмеченные животные - гольян, карась, ротан. лягушка прудовая, уж обыкновенный На северо-восточном берегу произрастает остепенный бор, в травостое которого замечены заросли сон-травы. По берегам произрастают: Частуха подорожная, тростник обыкновенный, лютик ползучий, осока чёрная, паумбургия кистоцветная, белокрыльник ложный, золотарник канадский, вербейник монетчатый. Озеро является памятником природы (приложение № 5). Но, не смотря на это, оно подвергается антропогенной нагрузке. Рекреационная нагрузка (посещаемость территрии отдыхающими) составляет 140 чел./га, что не превышает допустимый уровень рекреационной нагрузки по ГОСТ 17.5.02-80 (максимально допустимая 1250 чел./га). Рекреационная нагрузка на пляжах невелика, вероятно, вследствие сильного обмеления пруда в результате реконструкции плотины. В наиболее посещаемых участках водоохранной зоны (северовосточная часть) имеются участки с пониженной санитарно- гигиенической оценкой (2 балла), которые захламлены и замусорены бытовым мусором. Необходимо обеспечить очистку леса и вывоз мусора с территории водоохранной зоны, особенно в захламленных участках леса в северо-восточной части водоохранной зоны, где мусор складирован в карстовых воронках.

2.6. Монастырский пруд Варламовский

Пруд Варламовский представляет собою искусственный водоём вытянутой с юго-востока на северо-запад изогнутой формы, длиной 800 м, шириной 300 м, с длиной береговой линии 1550 м. (приложение № 7). Площадь зеркала 10,6 га. Водоем проточный, наполняется рекой Сысов (Глинка), а также талыми и дождерыми водами. Средняя глубина 2 м. Береговые склоны пологие, местами возвышенные. Высота от О до 3 м. Заболоченный берег составляет 2% от длины береговой линии. Болото низинное, осоковое. Почвы супесчаные. Водоем лесной, полузакрыт ольхой и березой с примесью ивы. Протяженность берегов о песчаными пляжами около 15%. Вода прозрачная. РН - 6,9. Водоем имеет благоприятные условия для обитания ихтиофауны. По шкале А М. Гриневского относится ко 2 категории — 23 балла (8 показателей).

Влаголюбивая растительность - пятна вдоль берегов. Преобладают осока остра* Щ осока пепельно-серая, таволга вязолистная, дербенник иволистый, кочедыжв I женский, ситник членистый, ситник развесистый.

В прибрежно-водной растительности доминируют тростник. Тип водоема I I характеру растительности тростниковый.

Отмеченные животные: гольян, карась, ротан, тритон обыкновенный, лягуш прудовая.

Берега пруда окружены лесной растительностью. С севера - еловососнов I березовый лес с подростом из липы и дуба и березняк липовый с елью и осино, I возрастом 130 лет.

Пруд был образован в результате постройки дамбы, перекрывшей ручей Сысш I (Глинку) в 1867 году. Являлся одним из важных хозяйственных объектов Саровског 4 монастыря и использовался для сплава леса. Сброс накопленной в водоеме водп обеспечивал подъем уровня в ручье и Сатисе.

Имеет водоохранное, рекреационное, научно-просветительское, культурное 1 эстетическое, историческое значение (приложение №8).

Так как вблизи береговой линии распространены заросли кустарников и деревья I рекреационная нагрузка невелика, лишь напротив промышленной площадки имекго хорошие доступы к воде. Согласно санитарно-гигиеническим нормативам (от 1 балла, как самые хорошие условия до 3-х баллов, как неблагоприятные условия для отдыха) участки в хорошем санитарном состоянии, воздух чистый, живописный пейзаж и лит автомобильная трасса междугороднего сообщения повышает звуковой фон этого участка В наиболее посещаемых участках водоохранное зоны имеются участки в сра^нитслии I хорошем состоянии, несколько захламлены и замусорены бытовым мусором.

2.7. Пруд Боровое

Пруд Боровое расположено в юго-восточной части г. Сарова между ул. Бесса-рабова и железнодорожной веткой и представляет собой пруд, образованны? на р. Саровке в результате постройки земляных дамб, одна из которых перегораживает русло, а другая оконтуривает северную часть западного берега (приложение №9) В теле этой дамбы на расстоянии 110 м от северной оконечности озера проложены две металлических трубы, через которые осуществляется сброс излишков воды в русло р. Саровки. которое от места выхода труб сначала располагается вдоль западного берега, огибает северную оконечность озера и затем поворачивае' на северо-северо запад и далее в естественном виде следует до места впадения в р. Сатис, Высота дамб составляет 1,2-1,7 м от уреза воды, ширина 8-10 м. Южный берег озера также оконтурен земляной дамбой, через которую проложено три металлических трубы, пропускающие сток р. Саровки в озеро. Дамба одновременно служит переходом через реку Саровку.

По дамбе проходит асфальтированная автодорога, ведущая к пляжу, имеется площадка для стоянки автомобилей. По насыпи вдоль берега озера произрастают ольха

.ерная (средняя высота 14 м, средний диаметр 18 см), ива белая (средняя высота 26 м, оредний диаметр 32 см), встречаются заросли кустарниковых ив. В состав травостоя входят, полынь обыкновенная, подорожник большой, двукисточник трост-никовидчый, оодяк полевой, мать-и-мачеха, мятлик луговой, осоки. В воде произрастают рдест курчавый и уруть. Территория пляжа характеризуется высокой рекреационной нагрузкой, вокруг мест отдыха имеются сильно вытоптанные участки, захламленные мусором, кострища.

В понижении за дамбой вдоль р.Саровки в ее пойме распространены насаждения из ольхи черной, ивы белой и березы Полнота древостоя - 0,7, сомкнутость крон - 0,8. Высота ивы белой достигает 28-30 м, средний диаметр - 44 см, возраст - 50 лет. Высота ольхи черной - 26 м, средний диаметр - 34 см, возраст - 40 лет. В подлеске произрастают клен ясенелистный (высота 3-5 м), черемуха (4-6 м). Проективное покрытие травяного покрова - 30-40%, преобладает ежевика сизая (25%), менее распространены: вербейник луговой, репешок, крапива двудомная, щавель конский, гравилат речной (приложение №10).

В 50-100 м к северо-западу от дамбы проходят линии ТЭЦ, за которыми имеются участки леса. Преобладающий тип лесной растительности — березняк с осиной даземновейниково-разнотравньш. Возраст древостоев - 35 лет. Средняя высота березы 20 м, средний диаметр - 26 см. Ь травостое преобладают вейник наземный, пижма, мятлик луговой, ежа сборная, клевер горный. Эти участки леса располагаются на пологоволнистом водоразделе, сложенном песками. Здесь сохранились естественные дерново-подзолистые среднедерновые мелкоподзолистые связпопесчаные почвы.

На расстоянии 180 м от береговой линии, западнее ее, проходит железная дорога Территория за железной дорогой занята промзоной. Восточный берег озера на протяжении 50-70 м от уреза воды пологий, а затем очень круто поднимается на высоту до 5 м и далее представляет собой заасфальтированную улицу Бессарабова, с восточной стороны которой располагаются многоэтажные дома. Западный берег достаточно плавно поднимается и на расстоянии около 100 м сливается с окружающим рельефов

В момент обследования у северо-восточного берега отмечены две узкие (шириной до 2 м) протоки типа стариц, не связанные с озером и отделенные от него болотистой перемычкой, которая при повышении воды в озере на 0,5-1 м затопляются и протоки сливаются с озером.

Западный и восточный берега южной половины озера представляет собой достаточно запущенные песчаные пляжи. Северо-восточный и южный берега частично заболочены, заросли водной растительностью. Остальные берега поросли травой-кустарником и деревьями (береза, частично сосна).

В границах водоохранной зоны располагается памятник природы и истории -«Ближняя пустынка». В пределах этого памятника территория антропогенно загрязнена. Растительность представлена разнотравным лугом. Естественные экосистемы (сосняки с елью липовые) не сохранились.

Рекреационная нагрузка (посещаемость территории отдыхающими) составила в среднем 257 чел./га., что не превышает допустимый уровень рекреационной нагрузки.

В наиболее посещаемых участках водоохранной зоны (северо-восточная час* имеются участки с пониженной санитарно- гигиенической оценкой (2 балла), котор!1 захламлены и замусорены бытовым мусором.

3. Оценка химического загрязнения исследуемых водоемов

В ходе исследований нами была проведена экспрессная оценка химичесь загрязнений окружающей среды с использованием комплекта - лаборатории «Г1челка-Р>1

Данный комплект позволяет решить задачи качественного анализа и идеЛ фикации отдельных химических загрязнителей по функциональным группам. Компла позволяет провести обследование загрязненности объектов окружающей среды бе применения электропотребляющего оборудования.

Результаты химического анализа были занесены в таблицу.

Таблица!

Наименование теста (мг/л) ЦДК Озеро Инорки Пруд Протяжка Варламовскии пруд Пруд Боровое

Активный хлор 2 мг/л щ Менее 1,2 - -

Нитрат-тест 45 мг/л в питьевой воде; 40 мг/л в рыбохо- зяйственных водоемах 20 90 90 70

Нитрит-тест ] ,0 мг/л в питьевой воде; 3,3 мг/л в рыбохо- зяйственных водоемов 1 3-10 2 2

Сульфцая-ест Питьевая вода -1мг/л 20 Менее 10 Менее 10 Менее 10

Феррум-тест 54 10 10 Менее ]0 10

Экопротект (рН - тест) При рН менее 4-6 и более 9 экологическая обстановка чеблагоприятна 5,8 6,8 8 6,5

Отдел экологии и рационального природопользования г. Саров при содейств» регионального центра экологического образования и экспертизы при Нижегородец, государственном университете им Н.И. Лобачевского провел гидрохимический анал воды в прудах Протяжное и Боровое.

3.1. Гидрохимические исследования пруда Протяжное

Отбор проб проводился на трёх постоянных вертикалях продольного ствои в поверхностном и придонном гидрохимических горизонтах. Рельеф дна пруда неодш

роден; в районе первой вертикали средняя глубина составила 2,5-2,9 м, второй и третьей- 1,5 м.

содержание растворённого кислорода изменялось в пределах 6,60-12,2 мг/дм" в поверхностном и 7,20-11,4 мг/дм3 в придонном горизонтах. Летом кислородный режим пруда был удовлетворительным, эпизодически - неблагоприятным. Осенью количество растворённого кислорода в воде в среднем увеличилось и соответствовало благоприятному режиму. В течение всего периода обследования концентрация ионов водорода в придонном горизонте периодически выходила за рамки санитарных норм в сторону закисления воды. Значение показателя рН находилось в предела? 6,24-6,67 (поверхность) и 4,61-6,63 (дно). Вода пруда характеризовалась средними величинами прозрачности (11-23 см) и цветности (16-46 град, по РЮ) шкале).

Содержание лепсоокисляемых органических веществ по показателю БПК5 в среднем составило 2,7 мг Ог/дм3 в поверхностном и придонном гидрохимических горизонтах, что превышает рыбохозяйственный норматив в 1,4 раза; максимальные величины этого показателя достигли 3 ПДК (поверхность) и 4 ПДК ишо) и были отмечены в районе первой вертикали в июне, среднее содержание органических веществ по величине ХПК распределялось равномерно и составило 23,9 мг Ог/дм3. Следует отметить, что в течение всего периода обследования величина ХПК превышала допустимые санитарные нормы в 1,2-2,6 раза.

Вода пруда была очень мягкой (0,25-0,53 мг-экв/дм3), характеризовалась величиной малой минерализации (13-71 мг/дм3); по соотношению главных ионов -относилась к сульфатному классу, группе кальция.

Биогенные вещества представлены соединениями азота, фосфора, кремния, железа. В концентрациях, превышающих допустимые рыбохозяйс* венные нормативы, присутствовало железо общее и азот аммонийный. Загрязнение железом общим достаточно равномерно распределялось в толще воды и наиболее сильно проявилось в районе первой вертикали в июне.

средний уровень содержания железа составил 3 ПДК на поверхности и у дна, максимальная концентрация (6 ПДК) была отмечена в районе первой вертикали в юверхностном горизонте в июне.

Загрязнение воды пруда аммонийным азотом наблюдалось только в июне, в течение остального периода обследования концентрации этого ингредиента были ниже пределов обнаружения. Максимальная концентрация азота аммонийного (2 ПДК) была зарегистрирована в районе первой вертикали в поверхностном и придонном горизонтах.

За весь период наблюдений концентрации азота нитратного и кремния не достигали ПДК для водоёмов рыбо: озяйственного значения, азота нитритного и фосфатов были ниже пределов обнаружения.

Из микроэлементов в воде пруда присутствовали соединения меди марганца и цинка.

Средние концентрации меди как на поверхности так и у дна составили 5 ПДК Максимальное содержание этого металла превысило рыбохозяйственные ПДК в поверхностном и придонном горизонтах в 9 и 11 раз соответственно.

Содержание в воде пруда цинка варьировало в пределах 1-8 ПДК у поверхности и 1-4 ПДК у дна. Максимальные концентрации цинка в поверхностном и придонвдм горизонтах были отмечены в июне в районе первой вертикали.

Максимальное содержание марганца зафиксировано в августе в районе второ( и третьей вертикали в придонном горизонте и составило 4? ПДК, что выше критерия высокого загрязнения (ВЗ) воды. Содержание марганца изменялось от 5 до 24 ПДК на поверхности, от 2 до 8 ПДК у дна, исключая случаи ВЗ. Отмечалось увеличение средней концентрации марганца в придонном горизонте за счёт высокого содержания в августе; среднее содержание ингредиента у поверхности составило 8 ПДК.

Среди характерных загрязняющих веществ техногенного происхождения доминировали нефтепродукты, средний уровень содержания которых составил 1,6 ПДК, максимальная концентрация достигла 7 ПДК в поверхностном горизонте (3 вертикаль) в июне.

Содержание СПАВ по средним показателям не превышало допустимых преде-лов.Хлорорганические пестициды (ДЦЭ, ДДТ, а-ГХЦГ и у-ГХЦГ) в воде пруда и донных отложениях не обнаружены.

В летний период наиболее загрязнён был придонный слой воды за счёт повыше! ного содержания микроэлементов (медь, марганец) и биогенных веществ (желез! и азота аммонийного).

Приоритетными для воды пруда загрязняющими веществами относительно рыбохозяйственных нормативов являются медь, марганец, железо общее легкоокис-ляемые органические вещества по величине БПКз, нефтепродукты.

Антропогенное влияние выражается в повышенном, по сравнению с природным, содержанием марганца (в 1,1-1,4 раза), азота аммонийного (в 1,4-2,8 раза), азота нитратного (в 1,2-1,8 раза) и величины ХПК (1,1 1,3 раза). Качество воды пруда по комплексу контролируемых показателей соответствовало классу загрязнённых вод в поверхностном и классу грязных вод в придонном горизонтах. При этом качество воды пруда улучшалось в осенний период до класса умеренно загрязнённых вод. Основной вклад в суммарное загрязнение вносят микроэлементы (марганец, медь, цинк). Как наиболее загрязнённый следует выделить участок в районе первой вертикали.

Таблица2

Критерии оценки экологического состояния пр. Протяжное по гидрохимическим показателям

№ Показатели Параметры Экологическое состояни

п/п

1 ПХЗ-10, для веществ 3-4 класса 25,74 Относительно

опасности удовлетворительное

2 Запахи, привкусы (в баллах) 0 Относительно

удовлетворительное

3 Плавающие примеси: нефть и Отсутствие Относительно

нефтепродукты удовлетворительное

1 V Реакция среды, рН 6,32 чрезвычайная экологиче-

г ская ситуация

[I 5 Растворённый кислород, процент насыщения 92,8 Относительно удовлетворительное

6 Биогенные вещества - нитриты (1ЧОД ПДК Относительно удовлетворительное

- нитраты (КОД ПДК 1,8 Относительно удовлетворительное

- соли аммония (ЫН4), ПДК 2,8 Относительно удовлетворительное

фосфаты (Р04), мг/л — Относительно удовлетворительное

7 КДА (коэффициент донной аккумуляции)

- мель 2,5x103 чрезвычайная экологическая сигуация

железо 3,3x10" чрезвычайная экологическая ситуация

1 - цинк 1,8х103 чрезвычайная экологическая ситуация

3.2. Гидрохимические исследования пруда Боровое

Отбор проб проводился на двух постоянных вертикалях. Рельеф дна озера ,«однороден; в районе первой вертикали глубина составила 2,6-2,9 м, второй -6-1,9 м (приложение №9).

Содержание растворённого кислорода изменялось в пределах 5,28-9,12 мг/дм3 11 поверхностном и 5,44-8,48 мг/дм3 в придонном горизонтах В целом кислородный "ежим озера Боровое был удовлетворительным, эпизодически отмечалось пониженное (держание растворённого кислорода. Средние концентрации углекислого газа годились на уровне 5,17 и 6,23 мг/дм3 на поверхности и у дна соответственно, аксимальная концентрация (11 мг/дм3) зарегистрирована в июне (1 вертикаль, зверхност^.). Величина рН изменялась в пределах 6,13-8,12 (поверхность) и 5,42-7,90 НЬ). Вода озера характеризовалась довольно низкой прозрачностью (5-18 см), овышенной цветностью: на поверхности от 13 до 81, у дна - от 17 до 92 град, оРЮ) шкале.

Содержание органических веществ по величине БПК5 в среднем составило 3,3 мг 02'ДМД в поверхностном и в придонном горизонтах, что превышает ПДК ь 1,7 раза: -асимг .е ветчины этого показателя достигали 2,9 ПДК (поверхность) и 2,2 ПДК 1 и были зарегистрированы в июне на второй вертикали. Величина ХПК в среднем ...шила 24,6 мг Ог/дм3 на поверхности и 27,8 мг СЪ/дм3 у дна.

Содержание общесанитарных показателей качества воды по акзатории озера породно.

Вода озера являлась, в основном, среденемннерализованной (197,7-298,4 мг/дм3). за исключением июня, когда она была маломинерализованной (87,6-147,1 мг/дм3): относилась к гидрокарбонатному классу, группе кальция. По показателю жёсткосге вода характеризовалась как мягкая (2,38-4,08 мг - экв/дм3) с августа по октябрь, в июне как очень мягкая (1,19-1,52 мг - экв/дм3).

Биогенные вещества представлены соединениями азота, фосфора, кремния, железа. В концентрациях, превышающих допустимые нормы, присутствовало железо обшее и. в отдельные периоды, азот аммонийный.

Загрязнение азотом аммонийным и железом на большей части акватории увеличивалось от поверхности ко дну.

Максимальная концентрация аммонийного азота достигала 1,6 ПДК в поверхностном и 2,3 ПДК в придонном горизонтах.

Средний уровень содержания железа составил 1,5 ПДК на поверхности и 1,9 ПДК у дна, максимальные концентрации достигали 2,8 ПДК (1 вертикаль, август) и 3,8 ПДК (1 вертикаль, сентябрь) соответственно.

Концентрации нитритного и нитратного азота не превышали санитарные нормы по всей акватории озера.

Из микроэлементов наблюдались соединения меди, цинка и марганца. Средние концентрации меди как у поверхности, так и в придонном горизонте составили 5 ПДК; максимальное содержание у поверхности достигло 8 ПДК (2 вертикаль, октябрь), у дна - 10 ПДК (1 и 2 вертикали, сентябрь).

Содержание цинка изменялось в пределах 0,6-1,7 ПДК на поверхности, исключая случай высокого загрязнения - 19,5 ПДК (2 вертикаль, июнь); у дна - от 0,9 до 1,6 ПДК. Отмечалось увеличение средней концентрации цинка на 2 вертикали у поверхности за счёт высокого содержания ингредиента в июне (ВЗ); придонный горизонт загрязнён цинком практически равномерно.

Средняя концентрация марганца в поверхностном горизонте была на уровне 1,1 ПДК, в придонном - 1,6 ПДК; максимумы 2,4 и 5,7 ПДК, соответственно, были зарегистрированы в сентябре.

Нефтепродукты обнаружены только в сентябре на первой вертикали: 1,4 ПДК поверхность и 8,4 ПДК дно.

Содержание фенолов и СПАВ по средним концентрациям не превышало допустимых пределов; лишь в июне среднее содержание фенолов находилось на уровне 1 ПДК. распределяясь по всей акватории озера равномерно.

Загрязнения воды озера метанолом не выявлено, за исключением сентября когда на 2 вертикали у поверхности было зарегистрировано превышение допустимой нормы в 1,8 раза.

Формальдегид и лигкосульфонаты в концентрациях, не превышающих ПДК. наблюдались на протяжении всего периода обследования, равномерно распределяясь по всей акватории водоёма.

Сероводород, смолы и асфальтены в воде оз. Борового обнаружены не были.

Хлорорганические пестициды в воде озера и в донных отложениях ге обнаружены.

В летний период в целом по озеру поверхностный горизонт имел более низкие характеристики качества воды за счёт повышенного содержания микроэлементов (медь, марганец), а также нефтепродуктов, в осенний период наметилась тенденция роста загрязнения от поверхность ко дну.

Приоритетными для озера загрязняющими веществами относительно рыбохо-зяйствеииых нормативов являются медь, цинк, железо общее, марганец и лепсоокис-ляемые органические вещества по величине БПК5.

В донных отложениях обнаружены железо, марганец, медь, свинец, никель, цинк, кадмий.

Антропогенное влияние выражается в повышенном, по сравнению с природным, удержанием азота аммонийного (в 2,5-4,4 раза) и величины ХПК (в 1,1-1,7 раза).

Качество воды озера по комплексу контролируемых показателей соответствовало классу умеренно загрязнённых вод как в поверхностном, так и в придонном горизонтах При этом качество воды ухудшалось до категории загрязнённых вод в летний период (поверхностный горизонт) и до категории грязных вод в осенний (придонный горизонт).

4. Простейшие как показатели чистоты воды

Основы биологического анализа вод были заложены еще в 60-70 гг. прошлого века. В то время было установлено, что гидробионты не только могут служить показателями той или иной степени загрязнения вод, но и являться активным звеном формирования качества воды, освобождая водоемы от поступающих загрязнений. На этой основе и возник биологический анализ вод. Над универсальлой схемой оценки качества поверхностных и сточных вод трудились многие гидробиологи. Были выделены 4 класса чистоты вод в зависимости от соотношения редукционных и окислительных процессов.

В соответствии с разделением всех вод на зоны сапробности, среди всего населения выделяют индикаторные или показательные вддм, характеризующие те или иные зоны сапробности:

1. Организмы сильно загрязненных вод - полисапробионты или полисапробы;

2. Организмы умеренно загрязненных вод - мезосапробионты или мезосапробы (с двумя подгруппами а-мезосапробы и Р-мезосапробы);

3. Организмы слабо загрязненных вод - олигосапробионты или олигосапробы и совершенно чистых природных вод ксеносапробионты нли ксеносапробы.

В соответствии с экологическим делением водоемов на ряд биотопов (пелагиаль, бентадь, нейсталь) выделяют ряд жизненных форм (сообществ). В пелагиали жизнен ные формы представлены планктоном и нектоном, на твердых субстратах - бентосом и ьерифитоном, в зоне контраста бентали и пелагиали — пелагобентосом, в поверхностном слое воды - нейстоном и плейстоном.

Одноклеточные являются очень удобным модельным объектом для исследования процессов, протекающих в водоемах. Поэтому, зная, какие условия (исследователями

они определены экспериментально) предпочитает тот или иной вид, можно рассчитан степень сапробности водоема; т.е. сочержание в нем органического вещества. Таким образом, определив видовой состав организмов, и частоту встречаемости каждого вида в конкретной пробе, можно оценить состояние водоема, не измеряя содержания тех или иных химических веществ (метод Пантле и Букка).

Сапробность (от греческого Баргов - гнилой) - физиолого-биохимические свойств? организма (сапробионта), обуславливающие его способность обитать в воде с тем илу иным содержанием органических веществ

Степень органического загрязнения водоема характеризуется индексом сапров-ности, который вычисляется по формуле

ЗвЕБЪ/^Ъ,

где Б - индикаторная значимость каждого вида, Ъ - относительное количество особей вида , которая оценивается следующим образом (1 — единичная встречаемость, 3 -час! тая встречаемость, 5 массовае развитие).

Отбор проб осуществлялся десятилитровым ведром. Объем каждой пробы состав лял 200 литров. Рробы, поднятые на поверхность, «сгущались» с помощь* планктонной сетки.

На основе обработки проб отобранных из водоёмов МГЗ и города Сарова былв получены следующие результаты по простейшим организмам:

Таблица:)

Простейшие виды зоопланктона Озеро Инорки Пруд Протяжка Пруд Варламовский Пруд Боровое Пруд Вальза

Год S 2000 2001 2002 2003 2000 2001 2002 2003 2001 2002 200 jj 2001 8 о о о »N 2002 О я

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

ЖГУТИКОНОСЦЫ

Вольвокс Р. Vo'vox 5 1,5 - 0,6

Бодо хвостатый Bodo caudatus - - - 0,4 0,5 0,5

КОРНЕНОЖКИ

Арцелла обыкновенная Arcella vulgaris 1 1 - - - - 4 2 1 - - -

Арцелла крупнорогая Arcella megastoma - 0,5 0,5 0,5 - - - 0,5 - - -

Арцелла горбатая Arcella gibbosa 2,5 - 0,5 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

иетгрспиксис дне. .¡ВИДНЫЙ "]entropyxis aculeata - 0,5 0,5 0,4 - 1 0,5 -

Дифф|..огия куышшко-ибраэная Diflugia urceolala 0,5 0,5

ИНФУЗОРИИ

1 Оромбидиум округленный Strobilidium gyraps - 0,5 0,5

Голифрия простая ■plophry j simplex 1 - 1,5 1.5 - -

Тскпфрня /cfcophria Infusiinum 0,5 0,5 0,5

1 0перку.1ярия 1 Opercularia sp - 0,5 0,5

1 Глаукома лераающая Glaucoma scirtillans 0,5 0,4

Спиросюум ювивэющийся SpiríMcmurn Ambiguum 0,5 0,5 - 0,5

Эагюри! i Eudonnasp. 0,5 0,5 0,5

Трубач шеичивый Slenlor Jolymoiphl P 1 0,5 0,5

Tat) лица 4

Индикаторная значимость простейших

Виды Индексная значимость

Корненожка

Arcella vulgaris P (2,30)

Centropyxis aculeate P-a (2,70)

Pifflugia urceolata P-a (2,30)

Инфузории

Holophiya simplex 0(2,50)

Claucoma scintnilan.-. P 1(3,30)

Stentor polymorphic P a (3,00)

Жгутиконосцы

Rodo caudatus P (3,70)

Используя данные таблицы, были рассчитаны индексы сапробности по обнар; женным в пробах видов простейших в исследуемых водоемах.

Таблица 5

Водоемы Индекс сапробности Сапробность

Инорки 2,0 Р-мезасапробный

Пруд Протяжка 3,3 а-мезасапробный

Пруд Боровое 3 а-мезасапробный

Варламовский пруд 2,75 а-мезасапробный

5. Исследования зоопланктона

Совокупность животных, населяющих толщу морских и континентальных водое мов и не способных противостоять переносу течениями, называется зоопланктоном.

Зоопланктон пресных вод преде гавлен в основном простейшими (тип Protozoa) коловратками (класс Rotatoria) и ракообразными (класс Crustacea: веслоногие рако образные — отряд Copepoda и ветвистоусые ракообразные - подотряд Cladocera) Морской зоопланктон значительно богаче и разнообразнее пресноводного. Наряд; с многочисленными ракообразными и простейшими присутствуют кишечно-полоп ные, крылоногие моллюски, оболочники, икра и личинки рыб, личинки многих беспозвоночных, в том числе донных.

По степени привязанности организмов к водной толще различают голопланктов и меропланктон. К первому относятся организмы, вся активная жизнь которьв проходит в толще воды и только покоящиеся стадии (яйца и др.) могут находиться на дне. К меропланктону принадлежат организмы, обитающие в толще воды тальк на каком-то отрезке своего активного существования, а остальную часть жизни ведущие бентосный образ жизни (например, пелагические личинки моллюсков иглокожих и других бентосных животных). По принципу принадлежности к водоема! разного типа различают планктон морской, озерный, речной, прудовой, болотный и т.д!

В зависимости от местонахождения планктонных организмов можно говорит! о планктоне поверхностном, глубинном, придонном и т.д. Организмы, часть тела которых находится вне воды (например, сифонофоры), образуют плейстон, а населяющие самый поверхностный слой воды - нейстон. В последнем различают формь, обитающие на поверхностной пленке воды-эпинейстон, и находящиеся в непосредственной близости от нее (до глубины 5 см) гнпонейстон. При этом ряд организмов связан с поверхностным слоем воды в течение всей жизни (веслоногие рачки, нзоподы, гидромедузы), другие - лишь на отдельных стадиях развития (личинки моллюскор, яйца полихет, науилиальные и копепотидные стадии многих ракообразных, икра кефали, ставриды и хамсы, личинки многих рыб). Некоторые организмы (бокоплавы, креветки, мизиды) присутствуют в гипонейстоне только в ночное время, а днем перемещаются вглубь.

В континентальных водоемах по нижней поверхности пленки, упираясь в нее ногами бегают более легкие, чем вода, мелкие жуки, подвешиваются некоторые кмергины, турбеллярии, рачки, личинки многих комаров и рыб.

Организмы нейстона обладают рядом характерных адаптаций: устойчивость к дейст-чию высокой интенсивности солнечной радиации, положительным фототаксисом и др.

Размеры организмов зоопланктона колеблются в значительных пределах. Организмы пресноводного планктона являются в основном микроскопическим! формами, однако, в морях наряду с ними есть и гигантские (более 1 м) формы. По размерным ¡арактеристикам среди планктонных организмов выделяются следующие группы

1) нанопланктон (меньше 0,05 мм) - мелкие формы кл. Rotatoria;

2) микропланктон (0,05 - 1 мм) - простейшие, коловратки, ветвистоусые и веслоногие ракообразные;

3) мезопланктон (1 - 10 мм) - многие ракообразные (подотрядов Calahoida, Cyclopoida, Cladocera);

4) макропланктон (1-100 мм) - мизиды, креветки, медузы и другие сравнительно «рупные животные;

5) мегалопланктон (более 1 м) - немногие крупные животные, например, ребневик-венерин пояс, длиной до 1,5 м; медуза диаметром до 2 м и др.

Приспособление организмов к пелагическому образу жизни сводятся к развитию различных адаптаций, затрудняющих погружение, поскольку плотность планктонных организмов обычно несколько выше, чем воды.

Роль зоопланктона в трансформации энергии и биотическом круговороте веществ, определяющем продуктивность водоемов, очень велика. В большей части малопро-гочных водоемов (озер, водохранилищ) наиболее значительно участие зоопланктона в эшх процессах. Зоопланктонное сообщество, как и другое сообщество водной экосистемы, характеризуется относительным постоянством видового состава, динамической устойчивостью, определенной присущей ему организацией. Изменение условий существования организмов отражается на видовом составе, количественных показателях, соотношении отдельных таксономических групп, структуре популяций зоопланк-теров. Таким образом, зоопланктон может служить хорошим показателем условий :реды и качества воды водоемов.

В связи с существенными различиями размеров и принадлежности зоопланк-гонных организмов к различным местообитаниям водоемов разного типа методы сбора также могут существенно различаться. Однако существуют жесткие принципы сбора, обрабстлси и оценки результатов, обеспечивающие достоверность данных и обязательные при исследованиях любой длительности [12].

5.1. Методы сбора и анализа зоопланктона

Отбор проб осуществлялся десятилитровым ведром. Объем каждой пробы составлял 200 литров.

Пробы, поднятые на поверхность, «сгущались» с помощью планктонной сетки нная сеть (в простейшем виде — «сеть Апштейна») представляет собой сачок,

изготовленный из специальной ткани, пропускающей воду и задерживающей планктон так называемого «планктонного газа», с резервуаром для сбора накашпш ющиха во время сгустки живогаых (приложение 13).

Планктоннгя сеть была изготовлена самостоятельно. Было использовано мельничное сито (ячейки 0,15-0,1 мм), несколько кусков проволоки и планктонный стакан. В качестве планктонного газа использовали так называемый «парашютный» ¿аиров Из него была изготовлена заготовка в виде конуса, которая затем была пришита к металлическому обручу в верхней части и планктонному стакану в нижней. Длияа конуса и диаметр входного отверстия были стандартными 55 и 25 см соответственно. В качестве планктонного стакана использовали пузырёк из-под силикатного кле» с отрезанным дном и горлышком (объем стакана - 50 мл), заткнутым резиноьой пробкой. «Сгущала» пробы, выливая воду из батометра в горло планктонной сети. При этом вся вода выливалась через стенки конуса, а искомый планктон скапливался I в планктонном стакане. Зная объём батометра и количество проб, определяла объём обловленной воды.

Прозрачность воды определяла с помощью белого диска (Диска Секки), которыр представляет собой окрашенный в белый цвет металлический круг диаметром 30 см Через центр диска пропущен линь, размеченный на метры и дециметры. На линь под диском привязывается съемный груз.

Диск опускается с лодки на размеченном тросе или бечевке. Диск медленш опускают с теневой стороны лодки в момент, когда диск становится невидимым отмечают длину его погружения по делениям на лотлине. Опустив диск глубже, через 2-3 мин, начинают его поднимать и снова засекают глубины, на которой он стал! видимым. Средняя глубина этих двух измерений является показателем прозрачности воды.

Данные о прозрачности воды в водоемах указывают не только на степень насыщения воды взвешенными наносами, но и на глубину проникновения в водоем солнечных лучей. От этих характеристик зависят температура воды и глубина расгро-странения водной растительности.

Диск Секки был изготовлен самостоятельно. Данные по прозрачности воды занесены в приложение №15.

Пробы отбирались один раз в сезон.

Задачей качествен] юй обработки проб являлось установление видового состава организмов, входящих в состав планктона. Определение некоторых животных можно было провести только в живом состоянии, поэтому наряду с «фиксированными» пробами было отобрано несколько «живых» проб.

Для определения конкретного животного его помещали под бинокуляр и рассматривали при разном увеличении. Наряду с качественным анализом проводился и количественный анализ. Его задачей являлась оценка численности различных животных в пробе и во всём водоёме. Для подсчёта организмов в пробе она сгущалась и выливалась в специальную камеру, Камеру Горяева. Камера Горяева - небольшой сосуд, на дне которого имеются насечки в виде квадратов с опредеяЛНВй длиной стороны (в нашем случае - 1 см). Проба выливается в камеру и помещается под бинокуляр.

Подсчитав число особей каждого вида в нескольких квадратах, определяли общее число особей каждого вида в пробе:

Ксумм. = Кср. X (Якам./ 8кв.).

где Мсумм. - общее число видов в пробе, Мер. - среднее число особей в одном ивадрате Б кв. - площадь квадрата, 8 кам. - площадь камеры. Поскольку объём воды, обловленный с помощью батометра известен, можно легко вычислить численность особей в литре воды:

Мср.=1Чсумм./У обл,

где Мс{ - средняя численность вида в литре воды, Исумм. — численность вида в пробе, Уобл. - объём обловленной воды.

На основе обработки проб отобранных из водоёмов МО и города Сарова были лолучены следующие результаты за 2004 год:

Оценка состояния водоемов по индикаторным видам зоопланктона

Таблица 6

Название водоема пруд «Вальза». Номер пробы 1

Виды зоопланктона Встречаемость Количество экземпляров вида, % от общего количества Баллы, h Индикаторная значимость, s

1 2 3 4 5

Дафния Daphnia magna нередко 4-10 3 3,4

Дафния Bosmina coregoni часто 10-20 5 1,55

Дафния Chydorys sphaericus нередко 4-10 3 1,75

Дафния Siroocephalus lusaticus очень редко <1 1 1,5

Циклоп Cyclops strenuus нередко 4-10 3 2,25

Циклоп Copepoda cuclopoida очень часто 20-40 7

Циклоп Thermocyclops oithonoides очень редко <1

Эргазил щучий Ergasilus sieboldi нередко 4-10 3

Личинка ракообразных Cyclops strenuous metanauplius нередко 4-10 3 2,25

Коловратка Asplanchna priodanta нередко 4-Ю 3 2,3

1 2 3 4 5

Коловратка Trichcerca sulcata нередко 4-10 3 1,1

Коловратка Brachionus calyciflorus редко 2-3 2 2,5

Коловратка Keratella quadrata очень редко < 1 1 1,55

S 1,75

Название водоема - озеро «Нноркн»

Таблица 7

Виды зоопланктона Встречаемость Количество экземпляров вида, % от общего количества Баллы, h Индикаторная значимость, s

Дафния Daphnia magna масса 40-100 9 3,4

Дафния Bosmina coregoni нередко 4-10 3 1,55

Дафния Sida crystallina очень редко < 1 1 1,3

Дафния Simocephalus lusaticus редко 2-3 2 1,5

Циклоп Cyclops strenuus нередко 4-10 3 2,25

Циклоп Copepoda cuclopoida очень часто 20-40 7

Циклоп Thermocyclops crassus очень редко <1 1

Циклоп Macrocyclops albidus нередко 4-10 3

Эргазил щучий Ergasilus sieboldi нередко 4-10 3

Личинка ракообразных Cyclops strenuous metanauplius редко 2-3 2 2,25

Dncioncola crassipes редко 2-3 2

Diaphanosoma brachyurum очень редко <1 1 1,4

S 1,65

Название водоема - пруд «Протяжное»

Виды зоопланктона Встречаемость Количество экземпляров вида, % от общего количества Баллы, h Индикаторная значимость, s

Дафния Daphnia magna очень часто 20-40 7 ■ 3,4

Дафния Bosmina coregoni очень редко < 1 1 1,55

Дафния Chydorys sphaericus очень редко < 1 1

Дафния Moina macrocopa редко 2-3 2 2,75

] 2 3 4 5

Циклоп Copepoda cuclopoida нередко 4-Ю 3

Циклоп Macrocyclops albidus редко 2-3 2

Циклоп Eucy clops serrulatus очень редко <1 1

J1 шинка ракообразных Cyclops strenuous metanauplius нередко 4-10 3 2,25

Эргазил щучий Ergasilus sieboldi очень редко <1 1

Uncioncola crassipes редко 2-3 2

Leptodora kindti очень редко < 1 1 1,65

Polyphemus pediculus часто 10-20 5 1,3

S 1,68

Таблица 9

Название водоема - пруд «Варламовский»

Виды зоопланктона Встречаемость Количество экземпляров вида, % от общего количества Баллы, h Индикаторная значимость, s

Дафния Daphnia magna нередко 4-10 3 3,4

Дафния Bosimna coregoni редко 2-3 2 1,55

Дафния Chydorys sphaericus очень редко <1 1

Дафния Simocephalus lusaticus очень редко <1 ] 1,5

Дафния Daphnia longispina нередко 4-10 3 2,05

Дафния Ceriodaphnia pulchella очень редко <1 1 М

Циклоп Cyclops strenuus нередко 4-10 3 2,25

Циклоп Copepoda cuclopoida очень часто 20-40 7

Циклоп Macrocyclops albidus очень часто 20-40 7

Циклоп Thermocyclops oithonoides нередко 4-10 3

Циклоп Thermocyclops crassus редко 2-3 2

Личинка ракообразных Cyclops strenuous metanauplius нередко 4-10 3 2,25

Эргазил щучий Ergasilus sieboldi часто 10-20 5

Leptcdora kindti очень редки <1 1 1,65

Polyphemus pediculus часто 10-20 5 1,3

S 1,69

Таблица 10

Название водоема - пруд «Боровое». Номер пробы 1

Виды зоопланктона Встречаемость Количество экземпляров вида, % от общего количества Баллы, h Индикаторная значимость, s

Дафний Daphnia magna нередко 4-10 3 3,4

Дафния Bosmina coregoni редко 2-3 2 1,55

Дафния Chydorys sphaericus очень редко <1 1

Дафния Simocephalus lusaticus очень редко <1 1 1,5

Дафния Daphnia longispina нередко 4-10 3 2,05

Дафния Ceriodaphnia pulchella очень редко <1 1 1,4

Циклоп Cyclops strenuus нередко 4-10 3 2,25

Циклоп Copepoda cuclopoida очень часто 20-40 7

Циклоп Macrocyclops albidus очень часто 20-40 7

Циклоп Thermocyclops oithonoides нередко 4-10 3

Циклоп Thermocyclops crassus редко 2-3 2

Личннка ракообразных Cyclops strenuous metanauplius нередко 4-10 3 2,25

Эргазил щучий Ergasilus sieboldi часто 10-20 5

S 1,9

Таблица 11

Вилм зоопанкгона Озеро Икорки ТТруД ПрОТЯЖНОе Пруд Варламовский Пруд Боровое Пруд Вальза

Год S 2000 о о <N 2002 2003 2004 2000 2001 § 2003 2004 2001 2002 2003 2004 2001 2002 2003 •ч-о о <N 2002 m э о <N 2004

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Коловратка аспланхна Asplanchna priodonta 5 7,5 4,5 10,5 7,5 1 0,5 1,5 1,7 1 2,5 1 1 1 2 - 1,7 - 0,4 0,36 2,2

Коловратка p. Trichocerca 1 2,5 1,5 0,5 0,5 - - - - - 4 " - - 1 - - - - - 0,1

Коловратка Keratella cochlearis 0,5 1,5 0,3 - - - 2 2 1,5 - 1,5 1 - - - 1 - - - - 0,9

Коловратка p. Brachionus 3 1 0,5 0,4 0,3 1 1 - 1 1 2 1,5 1 - - 1,5 1,4 - - -

Коловратка Kellicottia longi spina 1 1 0,5 0,5 - - 1,5 - 0,5 - - - - - - - " - - -

Коловратка Fillnia longiseta - - - 0,2 - - - - - - - - - - - 0,5 0,2 - - -

Коловратка полиарта Polyarthra sp. - - - 0,1 0,1 - - - - - - 0,5 - - - - - - - -

Коловратка раттулгос - - - - - - - - - - - 1 - - - - - - - -

Коловратка Conochilus unicornis 2 - - 0,5 - 0,3 1 - 0,5 - 1 - - - - - - -

Коловратка Keratella quadrata 2,5 1 - 1,5 - 1,6 -

Эргазил щучий Ergasitus sieboldi 3 1 1 1 1,8 0,4 1,5 1 1 0,1 1,5 - - 1 1 1 2,1 - - 0,5

Cyclops strenuus 2,25 2 1,5 2 3,2 0,8 1,6 2 1,5 1 - 1,5 1 1 - 2 1,5 0,9 1 - 0,05 0,2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Copepoda Cuclopoida 4,6 0,7 - 3,4 2,8

Личинка ракообразных науплиус 2,15 1,5 1 1 22 0,5 1,6 - - 9 0,7 1 1 1 1 1 1 7 0,9 0,2 0,3 0,8

Diaptomidae gen. 2 2,5 2,5 1,7 - 2,5 3 2,5 1 - - - - - - 1 1 - - 0,01

Eucyclops serrylatus 1,7 - - 0,6 - - - - - 0,1 - - - - - - - - - -

Macrocyclops albidus - - - 0,6 0,8 - - - - 0,5 - - - - 0,5 0,3 3,3 0,01 0,02 0,2

Thermocyclops crassus 0,1 - - 0,4

Thermocyclops oithonoides 0,5 1,9 1 2 1 0,2 0,1 0,3 0,6 - - - - - - - - 1,2 0,02 0,02

Heterocope borealis - - - 0,2 - - - - - - - - - - - - - - -

Mesocyclops leuckarti 1 0,8 0,8 0,9 - 0,2 0,1 0,2 0,6 0,1 - - - - - - - - 0,02 0,02

Limnocaianus macrurus - - - 4*3 - - - - - - - - - - - 2,8 1 - - -

Atthyella crassa - - - «25 - - - - 0,8 - - - - - - 0,2 0,6 - - -

Polyphemus pHtculus 1,3 - 1,5 1,5 1,5 - 2 3 1 1 2,3 3 - - - 0,5 1 0,5 - - -

Holopedium gibberum 0,6 1 0,5 0,5 - - - - - - - - - - - - - - -

Сила Sida rystalline 1,3 - 1 0,5 2 0,1 3 2 1,5 - - - - - - 1,5 1 - - - -

Босмина p. Bosmina coregoni 1,5 1 16,8 1,2 - - - 6,5 0,1 2 1 8 1 2,5 1 4,5 0,3 0,1 0,1 1,9

Хидорус Gliydorus sphaericiiF 1,75 - - 0,5 0,6 - - - - - 0,1 - - - - - - 0,1 - - 2,9

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ' w 23

Симоцефалюс Simocephalus, сем. Vetulus 1,5 - 0,5 0,5 0,5 0,4 1 3 1 1 - - - - - 1,5 - 0,1 - - 0,1

Диафанозома Diaphanosoma brachyurum 1,4 - - - - 0,1 - 1 1 1 - - - - - 0,5 - 0,5 - - -

Лептодора Leptodora kindtii 1.65 - - - - - 2 1 1 0,5 0,1 - -

Дафния Daphnia cucullata 1,75 - 1 - 1 - - - - - - 1 - - - 1 1 - - - -

Дафния Daphnia magna 3,4 2 2 0,5 1,5 8,2 - 1 - 0,5 4,6 1,5 - 2 - 2,5 2 - 1.4 - - 1,9

Дафния Daphnia crustata - - 0,5 0,5 0,5 - -

Дафния Daphnia pulex 2,8 - 1,5 1.5 1,5 1 0,1 0,5 3 2 - - - 2 - 2,5 2 - - - -

Дафния Daphnia Jogispina - - 0,8

Дафния Moina macrocopa 2,75 - 1,5 - 1,5 - - - - - 0,3 1,5 - - 1 - - - - - 0,4

Ceriodaphnia Pulchella - - - 0,2

Uncioncola Crassipes 0,4 0,3 - -

Анализ данных таблицы показал, что по видовому составу и средней численности зоопланктона на один литр воды в озере Инорки за 4 года (2000-2004 гг.) не произошго существенных изменений. Наибольшим обилием, как в качественном, так и количественном отношении обладает озеро Инорки, что позволяет сделать предположение об относительной чистоте вод этого озера по сравнению с другими исследованным»-водоёмами. Наибольшим обилием в озере Инорки обладают: коловратка Asplanchr-priodonta, Cyclops strenuous, Daphnia pulex, Daphnia magna За последние два года исследований было выявлено 5 ранее не встречаемых видов простейших. В цела» качественный и количественный состав зоопланктона остался неизменным.

В пруде Протяжка отмечено общее снижение численности зоопланктона на шпр воды. Это свидетельствует об изменениях, происшедших в экосистеме озера. Что подтверждает данные по гидрохимическому анализу о сложившийся чрезвычайж» экологической ситуации в Монастырском пруду Протяжное.

В Варламовском пруде за последние 2 года исследований был уточнен видово! список зоопланктота. Заметно снизилась общая численность зоопланктона. Вероятнп на снижение численности сказались неблагоприятные погодные условия - низка температуры в мае и в июне, в период массового развития зоопланктона.

В пруду Боровое в 2004 году было найдено 5 новых видов. Соотношение рапа найденных организмов зоопланктона практически не изменилось. В целом численность видов зоопланктона упала, скорее всего это связано с тем, что в 2004 году на пруд) Боровом работал весь летний период земснаряд, очищающий дно водоема.

В пруду Вальза в 2004 году было найдено 7 новых видов. Доминируют следующие виды - Asplanchna priodonta,Bosmina coregoni, Chydorus sphaericus, Copepoda cuclopoida, хотя численность их невысокая.

В ходе проведенных исследований в 2000-2004 году были выявлены следующж. виды зоопланктона:

Таблица 12

Виды зоопланктона Озеро Инорки Пруд Протяжка Пруд Варламовский Пруд Боровое Пруд Вальз

1 2 3 4 5 6

Коловратка аспланхна Asplanchna priodonta + + + + +

Коловратка Trichocerca sulcata + +

Коловратка Keratella auadrata +

Коловратка Keratella cochlearis + + + +

Коловратка Brachionus sp. + + + +

Коловратка Kellicottia longispina +

1 2 3 4 5 6

Коловратка Filinia longiseta +

Коловратка BiDalpus hudsoni +

Коловратка полиарта Polyartlira sp. +

Вольвокс Volvox sp. +

Эргазил щучий Ergasilus sieboldi + + + +

Циклоп Copepoda cuclopoida +

Циклоп Themocyclons oithonoides +

Циклоп Cyclops strenuous + + + + +

Личинка ракообразных науплиус + + + +

Жаброног Branchipus stagnalis + + +

Ophiyoxus gracilis + +

Latona setifera + +

Polyphemus pediculus + + +

Holopedium gibberum +

Сила Sida crystallina, сем. Sididae + +

Ьосмина Bosmina coregoni + + + +

Хндорус Chvdorus spbaericus + +

Язмоцефалюс Simocephalus sp-сем. Daphniidae + + +

Диафанозома Diaphanosoma brachyurum, сем. Sididae +

Отдел Chiyzophyta род Dinobryon +

Лептодора LeDtodora kindtii +

Лафния Daphnia cucullata +

Дафния Daphnia magna + +

Дафния Daphnia crustala

Дафния Daphnia pulex + + +

лрцелла обыкновенная Arcella vulgaris + +

1 2 3 4 5 6

Арцелпа крупноротая Arcella megastoma +

Арцелла горбатая Arcella gibbosa +

Центропиксис дисковидный Centropyxis aculeata + T

Диффлюгия кувшинкообразная Difflugia urceolata +

Стромбидиум округленный Strobilidium gyrans +

Голофрия простая Holophiya simplex +

Токофрия Tokophria infusionum +

Оперкулярия Opercularia sp. +

Бодо хвостатый Bodo caudatus +

1 лаукома мерцающая Glaucoma scintillans +

Изучение зоопланктона в водных бассейнах на территориях города Сарова и Мордовского государственного заповедника им. П.Г. Смидовича позволило выявить наличие следующих отрядов: коловратка, веслоногие, ветвистоусые. В ходе исследования было выявлено 10 видов коловраток, 13 — ветвистоусых, 15 — веслоногих, 1 - клещ.

Анализ, проведенный за последние три года, позволил установить количественную зависимость каждого вида зоопланктона от места обитания. Достаточно большое количество разновидностей зоопланктона представлены в озере Инорки. Так, из 10 выявленных видов коловраток 9 обитают в озере Инорки, 6 - в пруду Протяжка, 7 - в пруду Варламовский, 5 - в пруду Боровое, 3 - Вальза. Из 13 выявленных видов ветвистоусых 12 обитают в озере Инорки, 11 - в пруду Протяжка, 12 - в Боровом, 6-з пруду Варламовский, 5 - Вальза. Из 15 видов веслоногих 14 обнаружены в озере Инорки, 10 - в пруду Боровое, 11 - в прудр»Лротяжка, 8 - в пруду Вальза, 3 - в пруду Варламовский. Исследование зоопланктона сводилось к изучению динамики развития видов по годам. Из 10 видов коловраток наиболее распространенными на всех исследуемых участках стали коловратка аспланхна. Сравнительный анализ по годам показал, что этот вид коловратки интенсивно размножается. Их количество по озеру Инорки в 2004 году составило около 7,5 по пруду Протяжка и Боровое - 1, в пруду Вальза - 2,2.' Наблюдается снижение количества следующих видов коловраток:

p.Trichocerca, Keratella, p.Brachionus, Kellicottia, Единично встречаются виды - Filinia ■ngiseta, Polyarthra sp., Conochilus unicornis, Keratella quadrata.

Весь спектр ветвистоусых можно встретить в озере Инорки. Особенно большое соличество следующих видов: p.Bosmina, Polyphemus pediculus, Chydorus sphaericus, Sida crystallina, Daphnia magna. Наблюдается снижение количества видов Simocephalus, Leptodora kindtii. Единично встречаются Dafhnia crastta, Dafhnia cucullata, Diaphanosoma ■achyurum, Chyclorus spaericus, Holopedium gibberum.

По данным таблицы можно сказать, что стабилизировалась экологическая обстановка в исследуемых водоемах города и заповедника. Колебанию численности подвержены лишь немногие виды.

5.2. Эксперименты по установлению острого токсического действия на Daphnia magna

Для определения острого токсического действия проводится биотестирование исходной исследуемой воды и нескольких их разбавлений.

Определение токсичности каждой пробы без разбавления и каждого разбавления проводится в трех параллельных сериях. В качестве контроля используется три параллельные серии с культивационной водой.

Биотестирование проводится с соблюдением требований к температуре, продолжительности фотопериода и качеству культивационной воды.

Биотестирование проводится в химических стаканах объемом 150-200 см3, которые заполняются 100 см3 исследуемой воды, в них помещают по десять дафний в возрасте 6-24 ч. Чувствительность дафний к токсикантам зависит от возраста рачков. Нами были взяты одновневные дафнии. Помещаем рачков по одному в отдельный химический стакан, после чего дафний сачком вносят в стаканы с исследуемой водой

Посадку рачков начинают с контрольной серии. В исследуемые растворы помещали в двухкратном разбавлении (1 доля сточной воды), и 1 доля культивационной). Для каждой серии исследуемой воды используется 3 химических стакана. Общее количество стаканов, используемых в опытах, равно утроенной сумме всех разбавлений плюс 3 для исходной воды и 3 для контроля.

В экспериментах по определению острой токсичности дафний кормят перед началом эксперимента, в последующие сутки ежедневно. В экспериментах по определению острой токсичности растворы не менян,г.

Учет смертности дафний в опыте и контроле проводят через каждый час до конца лервого дня опыта, а затем 2 раза в сутки ежедневно до истечения 96 часов.

Неподвижные особи считаются погибшими, если не начинают двигаться в течение 15 секунд после легкого покачивания стакана.

В нашем эксперименте мы использовали воду из пруда Боровое и сточные воды, стекающие в пруд Боровое.

Нами были получены следующие результаты.

Таблица 13

Разбавление Вода из пруда Боровое Сточная вода, попадающая с ливневыми стоками в пруд Боровое Вода из пруда Протяжное

Неразбавленное Летальное действие отсутствует В среднем гибель особей достигла восемь особей — 80% Летальный эффект 100%

Двукратное разбавление 1:2 Летальное действие отсутствует В среднем гибель особей достигла шесть особей — 60% Летальный эффект 100%

Четырехкратное разбавление - Летальное действие отсутствует

После постановки эксперимента определяем острую токсичность сточной воды, попадающей с ливневыми стоками в пруд Боровое по формуле:

А=Хк-Х1/Хкх 100%

Так как гибель особей достигла 80% и 60% соответственно, то можно сказан об острой токсичности сточных вод.

Линейная регрессия и корреляция

п 5 Коэффициенты регресии:

Наклон b -6.731

Сдвига 76.35

С г. ошибка b 0.9615

Ст.ошибка а 6.507

Ост. ст.откл. 8.771

Коэф.коррелящш г -0.9707

t -7

Степени свободы 3

Р 0.005986

6. Исследование фитопланктона

Оценка качества воды водоемов и водотоков может быть проведена с исполь зованием физико-химических и биологических методов. Биологические методы оценки это характеристика состояния водной экосистемы по растительному и животном, населению водоема [23]. Животные и растения, обитающие в водоемах, в результата обмена веществ оказывают сильное влияние на состояние водоема и свойства води Применение биологического метода дает возможность изучить все группы организмов развивающиеся в водоеме или исслеледуемой его части.

Водоросли встречаются повсеместно и способны адаптироваться к разнообразным внешним условиям среды. Планктонные водоросли различаются по составу в зависимости от характера водоема. Планктон мелких водоемов (луж, ям и др.) «Баются фоссопланктон, прудов - гелеопланктон, озер - лимнопланктон, рек отамопланктон. Многие авторы первостепенное значение в определении развития вдорослей отводят световому фактору. Влиянием света они объясняют сезонные смены, вертикальную и суточную миграцию водорослей.

Важным экологическим фактором в жизни фитопланктона является общее удержание в воде водоемов солей. В зависимости от солености водные бассейны делятся на ряд типов: пресноводные (олигогалинные), солоноватые (мезогалинные), соленые (полигалинные), пересоленные (ультрагалинные). Олигогалинные населены пресноводными видами и соленость их не превышает 0,5 г солей на литр воды. Это большинство континентальных водоемовДля жизнедеятельной! многих организмов большое значение имеет реакция среды, которая определяется концентрацией водородных ионов, образующихся в водном растворе при электролитической диссоциации воды. Количественно реакцию среды выражают при помощи рН-водородного показателя. Чистая вода имеет рН=7. Уровни ниже 7 определяют кислотность среды, выше 7 — ее щелочность. Значения рН исследуемых водоемов занесены в табл. 1.

Таким образом, продуктивность фитопланктона зависит от комплекса разнообразных факторов, важнейшим из которых являются световой, температурный, химический режим, а также антропогенное воздействие хозяйственной деятельности человека

В зависимости от совокупности различных действующих экологических условий водоросли образуют многообразные группировки, сообщества или ценозы. В воде водоросли являются основными создателями органического вещества и выделяют кислород, необходимый для дыхания всех водных организмов.

Фитопланктон - наиболее распространенные, хорошо изученные из всех экологических групп водоросли, является важнейшим компонентом водных систем, активно участвует в формировании качества воды и является чутким показателем состояния водных экосистем и водоема в целом. Изучение его идет в основном по двум направлениям: изучают все сообщество, или отдельные виды, которые определяют и рассматривают порознь при дальнейшем анализе. Состав фитопланктона имеет большую видовую насыщенность, складывается из видов, принадлежащих к различным отделам, обладающих коротким циклом и высокими скоростями роста и размножения, сезонными и годичными семенами.

В мезосапробной зоне видовое разнообразие водорослей больше. При этом в р- мезосапробной зоне количество видов водорослей больше, чем в а-мезосапробной, но их численность может быть ниже. Наличие а-мезосапробов говорит о существовании очагов загрязнения в относительно чистых водоемов или приурочено к участкам, где кончается влияние сильного загрязнения (так, например, V сбросов очищенных вод городской канализации). Это могут быть и водоросли планктона и обрывки водорослей

бентоса. В застойных местах загрязненных водоемов иногда встречаются заросли энтороморфы, часто вместе с хлопьями осциллатории, отличающейся грязно-сиде-зелёной окраской, р-мезосапробы показатели умеренного, можно сказать естественного загрязнения, характерного для живого, наполненного многими гидробионтами водоема. В планктоне преобладают мнойю диатомеи, в составе бентоса и перифитона обычна самая крупная водоросль кладофора, часто остающаяся на высыхающих берегах в виде «тряпок». Сюда же относятся плавающие в виде типы хлопья других нитчаток - спирогира, зигнема. Из группы р-мезасапробов следует отметить ядовитую синезеленую водоросль микроцистис. В олигосапробной зоне водоросли разнообразны но численность их невелика. Олигосапробы встречаются преимущественно в чистый родничках, в мочажинах на верховых болотах, в речных ручейках.

Отбор проб фитопланктона аналогичен отбору проб зоопланктона. Качественны!) и количественный состав организмов определялся с помощью бинокуляра (приложение №16). Обработка полученных осуществлялся с использованием метода Пантле и'Буиа в модификации Сладечека (1973 г.).

В ходе исследований были выявлены следующие виды фитопланктона:

Таблица Ь

Виды Озеро Пруд Пруд Пруд

фитопланктона Инорки Протяжка Варламовский Борово'

1 2 3 4 5

Asterionella formosa + +

Gornphosphaeria naegelina +

Chroococcus limneticus + +

Nitzschia acicularis +

Osillatoria limnetica +

Anabaena spiroides +

Oscillatoria agardbii +

Melosira italica +

Hydrodictyon sp. +

Pandorina monim +

Chlorogonium maximum +

Trachelomonas nispida +

Peridinium willei + +

Microcystis aeruginosa +

Dictyosphaerium pulchellum +

Monoraphidium setiforme +

Botryococcus braunii +

Monoraphidium arcuatum +

Closterium limneticum +

Staurastrum paradoxum +

Hydrodictyon sp. +

Pediastrum tetras +

1 2 3 4 S

Closterium lunula +

Closterium dianae +

Mougeotia sp. +

i'innularia gibba + +

Cyclotella comta + +

Phormidium papyraceum +

Tabellaría fenestrata +

Sphaerocystis schroeteri +

Dictyosphaerium ehrenberglanum + +

Anabaena flos-aquae +

Anabaena affinis + +

L'oelosphaerim kuetzingianum +

Lyngbya limnetica + + + +

Melosira grannlata +

Oscillatoria redekel + +

Spirogyra crassa +

Closterium ehrenbergii +

Aphanizoineon flos-aquae + +

Ankistrodesmus aciculatus +

Gyrosigma acummatum +

Synedra ulna Bíceps +

Melosira granúlala +

r Pedíastrum boiyanum +

carchaesium polypinum +

Oscillatoria brevis +

Nassula gracilis +

Peloploca sp. + +

Nitzschia aneustata +

Hantzschia amphioxus +

Oscillatoria chalybae +

Navícula rhynchocephala + +

Beggiota alba + +

Oscillatoria lauterbomii + +

fc Lamprocystis roseo-persicina +

Thiopedia rosea +

7. Исследования зообентоса

Совокупность организмов, населяющих дно водоема, называется бентосом. В состав его входят как растительные так и животные организмы. Последние носят название зообентоса.

Дно водоема образуют грунты: Каменистые, песчаные, илистые, сменяющие друг друга по мере отдаления от берега. В ряде водоемов могут отсутствовал каменистые

грунты, реже песчаные. Иногда вблизи берега можно наблюдать глинистые порода1 Характер грунта в значительной мере определяет состав населяющих его организма В связи с этим выделяют группировки организмов (биоценозы), Населяющв' каменистые грунты (лигофильный биоценоз) песчаные (псаммофильный биоценоз) и, наконец, ^ицвИЬ (пелофильный биоценоз). Среди бентосных (бентичесюи организмов часть обитает на поверхности грунта (эпибионты), часть — в толще грунта Обитатающие на поверхности грунта могут периодически всплывать и перемешаться в толще воды. Это группа называется планктонобентосном. Одной из само! разнообразных группировок зоооентоса является фауна прибрежных зарослей Сред иих есть животные, поселяющиеся на поверхности растений, передвигающихо и прячущихся среди них, а также виды, обитающие в тканях растений.

По размерам среди бентосных форм выделяют 3 группы:

— макробентос — размеры более 2-3 мм;

— мезобентос — 0,1-0,5 мм до 2 мм;

— микробентос - размеры менее 0,1 мм.

Приведенные выше группы, выделяемые по разным принципам, являются в опр1 деленной мере условными. Это объясняется тем, что некоторые организмы в течеш жизненного цикла переходят из одной размерной группы в другую, а также из одиог биотопа в другой.

Зообентос пресноводных водоемов включает 6 типов и 13 классов животшжг царства. Сбор и определение представителей микробентоса представляет значительны! трудности, поэтому оценка качества воды производится на основе анализа макр!-и мезобентоса.

Факторы жизли в воде важные для зообентоса

Распределение организмов в пространстве интересно изучать по двум причинам Во-первых, оно многое говорит об экологических взаимодействиях между особями Если особи одного вида распределены агрегировано, то возможно, что они соби раются в определенных местах с благоприятными значениями экологических фактора или же что особи образуют группы для охоты, размножения или защиты от хищников Так, зоопланктон часто концентрируется в местах, где высока освещенность (а следовательно, и концентрация фитопланктона). Некоторые хищные виды образуют стаи для охоты. Но не всегда скопления связаны с «желаниями» организмов. Важную роль в формировании пространственной структуры зоопланктона играют течения и турбулентности в воде: иногда пятна высокой численности образуются подобно скоплениям чаинок в стакане при перемешивании.

Если особи распределены равномерно, можно предположить, что они испытывают конкуренцию и стремятся быть подальше друг от друга.

Случайное распределение встречается реже. Оно возникает, если между особями практически нет взаимодействий: они не имеют семей и стай, не конкурируют дру! с другом. Чтобы сделать конкретные выводы из полученной информации, применяют

Веделенные статистические процедуры. Начальным же этапом исследования является получение данных о численности различных видов зоопланктона расположенных в 20-30 точках водоема, расположенных более или менее равномерно.

Соленость. Это концентрация в воде минеральных солей, выраженная в проми-лях (0,1%). К солености можно приспособиться, но эти приспособления, как правило, ■ырабатываются в процессе эволюции - долго и почти необратимо. Поскольку на Земле существует две одинаковых градации солености — морская вода (20-40) промиле и пресная (0-1 промиле) - почти все животные давно разделились на морских и пресноводных. Универсалов почти нет, любителей промежуточной солености тоже немного (поэтому солоноватые водоемы имеют бедную фауну). Почти все континентальные водоемы умеренной зоны - пресные, и соленость в них можно не учитывать.

Тип донного субстрата и водная частительность. Играют роль ландшафта для бен'.оса. Одни виды приспособлены сидеть на водных камнях и корягах, соскребать с них водоросли, другие - ползать в щелях между опавшими листьями, третьи рыть юрки в заиленном песке. Субстраты широко варьируют в пределах почти любого водоема - это делает их важнейшим фактором среды именно для бентоса. Обычно среди субстратов бентоса выделяют: камни, затонувшие коряги, чистый песок (на быстром течении), заиленный песок и ил, детрит (гниющие растительные остатки), чодные растения, листовой опад. Иногда удобно рассматривать смешанные субстраты например, песок с детритом). В малых водоемах (ручьях и лужах) пятна отдельных субстратов, как правило, мелки, разграничены слабо и фауны их похожи.

Течение и проточность. Это всяческое движение воды: течение под уклон в реках и ручьях, приливно-отливное течение на мелководьях морей и океанов, и всякие течения, возникающие под действием ветра - начиная от прибоя и кончая Гольфстримом. Течение перемешивает воду, облегчает ее газообмен с атмосферой, переносит самих животных и все, что ему попадается. Сильное течение смывает и уносит легкие частицы мягких субстратов ^гл, песок и детрит), обнажая камни и гравий. Наоборот, в стоячих водоемах плотные субстраты постоянно покрываются оседающими частицами ила. Течение, таким образом, в большой степени формируют донный субстрат.

Если организм сидит на субстрате, на течении он должен уметь хорошо прикрепляться. Зато, если это ему удалось, и течение его не сминает, он может без усилия фильтровать несомые потоком питательные частицы, не утруждаясь их поиском (так делают личинки мошек и некоторых ручейников). На очень сильном течении живут немногие организмы - другие разрушаются мощным потоком, зато на слабом течении разнообразие жизни даже больше чем в стоячих водоемах.

Глубина. Сама по себе мало что дает, но с глубиной изменяется давление -а большое давление не все умеют выдержать. С глубиной падает освещенность - как сильно, зависит от прозрачности; с глубиной изменяется и температура и кислородный режим.

ЙЩ'бина водоема, как не странно, связана с течением. В мелких ручьях из-за трение о дно, вода не может сильно разогнаться, зато сильно бурлит и смешивает все

и вся. В глубоких водоемах быстрое течение наблюдается чаще и выглядит довольно спокойно.

Свет. Свет важен в первую очередь для высших водных растений и водорослей -но и для животных, которые ими питаются. Света может не хватать: во первых, при затенении деревьями малых водоемов; во-вторых, на большой глубине, в-трегьих -в пещерах и им подобных местах. В остальных случаях освещение можно считать нормальным и специально не учитывать.

Кислород, растворенный в воде или в воздухе. Нужен практически всем животным (анаэробы в природных водоемах крайне редки). При остром недостатке кислорода, кроме всего, в массе развиваются бактерии брожения и отравляют воду продуктами своей жизнедеятельности. Наиболее устойчивые к заморозкам организмь. те, которые умеют дышать атмосферным воздухом, где кислорода всегда много (жуки, клопы, некоторые личинки двукрылых и легочные улитки).

В мелкие широкие водоемы кислород проникает в воду простой диффузией. Много кислорода в водоемах с быстрым течением. Бывают проблемы с кислородом при сочетании: низкой проточности, малой относительной площади водоема (большой глубины), затенения (не идет фотосинтез), большого количества разлагающейся органики (весь кислород уходит на ее гниение). Часто мало кислорода под густыми зарослями водных растений, в толще детрита и ила. Растворимость в воде кислорода снижается при ее нагревании. Теплая вода часто физически не может содержать много кислорода. Поэтому самые оксифильные (требовательные к кислороду) организмь живут в холодных водах.

Температура. В континентальных (то есть не очень больших) водоемах умеренной зоны очень сильно изменяется во времени (от дня к ночи и от зимы к лету) -гораздо сильнее чем от водоема к водоему. В основном, бентос приспосабливается к ее изменениям, и ему почти все равно. Исключения: родники и ручьи с грунтовым питанием имеют почти постоянную температуру; в крупных озерах температура сильно изменяется с глубиной и на большой глубине почти постоянная.

Кислотность (рН). Содержание ионов водорода в воде влияет на прохождение многих биохимических реакций, и организмам в процессе эволюции пришлось это учитывать - каждый приспособился к чему-то своему. Большинство пресных водоемов имеет рН от 6 до 10 (близкий к нейтральному), к этому приспособлены почти все гидробионты. Существенно иная кислотность в торфяных болотах и озерах (рН около 4-6 - вода кислая), их фауна бедна и специфична. В подкисленной воде угнетается деятельность гнилостных бактерий, которые участвуют в минерализации органического вещества. В результате происходит эвтрофирование водоема, а в конечном итоге его заболачивание [23].

Размер водоема. Во первых, водоем должен давать достаточно места, пищи и других ресурсов устойчивой популяции животных. Во-вторых, размер водоема тесно связан с постоянством в нем условий обитания: в больших объемах воды все изменяется медленнее и не зависит от окружающих их земли и воздуха, в маленьких водоемах изменения проходят значительно быстрее. В крупных водоемах выражены

ировые волнения и вообще течения, они менее зарастают, меньше зависят от окру-шцей среды и дольше существуют в природе.

По проточности и размеру все водоемы делятся на стоячие (озера, пруды, лужи, болота) н текучие (реки, ручьи). Указание типа водоема может многое сказать об юловиях обитания в нем и о возможном составе биоценоза.

Постоянство условий. Особенно важно постоянство обводненности и течения летом и непрга терзание водоема зимой. Существуют специальные приспособления ^я ереживания разных неблагоприятных периодов, но эти приспособления есть не у всех. Поэтому существует специфичная фауна временных водоемов, резко отличная ст фауны вод постоянных. Ручьи, периодически иссыхающие до ряда луж, также имеют специфичную и бедную фауну. Вообще, чем более резко меняются условия среды в водоеме, тем меньше видов в нем живет.

(Постоянство условий нельзя измерить сразу - можно только определить при до) госрочных наблюдениях либо оценить, исходя из размеров водоема.

I Окружающий чандшафт. Может иметь значения для фауньЖо нескольким вичинам. Во-первых, это среда обитания насекомых, личинки которых обитают « воде. Во-вторых, характер прибрежной растительности влияет на освещенность речки, на обилие падающей в воду органики (в первую очередь - листового опада).

Окружающий рельеф формирует стиль водоемов. Так, на всхолмленных равнинах реки медленнее и чаще встречаются озера, на плоских равнинах текучих водоемов мало, и часто большие простраа тва заняты болотами.

Загрязнение и качество воды. Наиболее модный экологический фактор, связанный с воздействием на водоемы человеческой цивилизации. В общем, загрязнение воды сводится к двум основным формам: обогащение её растворенной и гниющей органикой (для одних видов это хорошо, для других плохо, у каждого свой оптимум) и отравление воды искусственными химикатами (это для всех животных ■шохо, но одни более устойчивы, другие менее). В общем, обитатели богатых органикой вод более устойчивы и к химическим загрязнениям. Поэтому чаще всего /оворят о загрязнении в целом. Загрязнение воды трудно измерить без специальной I техники Косвенно ев помогают оценить прозрачность воды, но это очень ненадежно. Популярная задача - по составу животных определять уровень качества воды. Дейстзительно, существуют вполне конкретные наборы животных, присущие тем или иным классам качества вод. Но при биоиндикации нужно учитывать и действие на животных других экологических факторов.

7.1. Методы сбора н анализа зообентоса

Методика сбора бентосных организмов зависит от задачи, которая стоит перед исследователем. Однако в любом случае должно быть выполнено одно условие собранные организмы должны адекватно отражать состав бентоса данного водоема или его участка. Это требует разработки плана взятия проб (выборок), бщса станций отбора проб должна охватывать все биотопы, их количество, должна соответствовать

их доле в общей площади водоема и обеспечивать возможность статической обработки полученных материалов.

В малых озерах (площадью менее 100 га) с блюдцеобразным ложем и преобладанием илистого грунта достаточно 4-5 станций. Из них 2-3 приходится на открытую часть водоема, 2 - на прибрежную зону. В более крупных водоемах с хорошо развитой литоралью, крупными заливами и обособленными плесами необходимо:

1. В каждом плесе установить сетку станций по поперечным размерам, на каждом разрезе не менее 3-4 точек;

2. В каждом заливе составляющим не менее 5% площади водоема установить 3-4 станции, охватывающие прибрежную и центральную зоны.

Количество станций должно быть установлено в связи с неоднородностью литорали, быть представленно несколькими биотопами, с разными растительными ассоциациями. При проведении наблюдений воздействия какого-либо фактора: сбора сточных вод канализации и предприятий намечается участок для проведения локальных работ. Он включает 1 контрольную (вне зоны влияния стоков) и 3-4 станции по ходу сточных вод до места прекращения их воздействия.

Пробы отбираются в зависимости от характера грунта следующими орудиями лова. Сачок и скребок используются при сборе животных литорали. Сачок для качественных анализов, скребок для количественных анализов. Животные, попавшие в сачок, переносятся в кювету простым смыванием поверхности вывернутого наизнанку сачка, или выбираются пинцетом.

Качественные сборы в области сублиторали и профуьдали производятся драгой (приложение №17). Собранный ею грунт отмывается с помощью промывок или набора сит.

Камни переносятся в емкости с водой для последующего сбора животных. Обработка собранного грунта производятся способом, который описан выше.

Собранные животные переносятся в склянки и фиксируются 96% спиртом.

Оценка грунта производится по следующей шкале: каменистый, каменисто-песчаный песчаный, песчанисто-илистый, илисто-песчаный, илистый, глинистый, дерновый (приложение №19). В лаборатории производятся разбор пробы по систематическим группам. Крупных животных отбирают из кюветы, мелких из чашки Петри, которую просматривают под бинокуляром. Каждую группу отдельных организмов помещают в отдельную склянку или пробирку.

Исследования зообентоса проводились во всех выше перечисленных водоемах. Для отбора проб использовалась специально изготовленная драга:

Принцип изготовления .драги (скребка) очень прост. Это рамка на ручке с прикрепленной к рамке сеткой. Внижней части рамки драга имеет металлическую пластинну длиной 25 см и шириной 3 см. Рамку обшивают грубой тканью, к которой пришиваю I мешок из специальной ячеестой ткани, «парашютного капрона». Рамка гасаживается на ручку длиной 2 м.

Драгой можно отбирать пробы грунта с берега. При отборе пробы скребок чаправляют против течения.

Пробу грунта, полученную с помощью скребка, помещали на большой лист ■толиэтилена, где проводился дальнейший разбор пробы

На озере Инорки отбор проб зообентоса проходил дифференцированно на разном расстоянии от берега. Целью было поставлено изучение зависимости концентрации органического вещества от удалённости от берега. Получилось, что наиболее ишробной является прибрежная зона. Это можно объяснить обилием прибрежной и околоводной растительности. С удалением от берега концентрация органического вещества начинает снижаться. К сожалению, не было технической возможности провести химический анализ проб воды из различных зон. На остальных объектах пробы отбирались в основном вблизи от берега из-за отсутствия требуемых технических средств.

Исследования зообентоса на территории г.Сарова проводились на трех участках Пруд Протяжка, пруд Варламовский и пруд Боровое. Пруды Протяжка и Варламовский являлись объектами сравнения с озером Инорки (все озера находятся под охраной, но озеро Инорки расположено в заповедной зоне, а два других - на территории активной деятельности человека). Пруд Боровое также был взят не случайно. Пруд Протяжка является истоком реки Саровки, ниже по течению расподлагается пруд Боровое, поэтому была поставлена задача проследить, как меняется класс чистоты воды по мере углубления иЛпы относительной чистоты в зоны сильной антропогенной нагрузю Результаты отбора проб были сведены в табл. 15.

Таблица 15

Виды зообентоса Озеро Инорки Пруд Протяжка Пруд Варламовский Пруд Боровое Пруд Вальза

Гидра (Coelenteraia)

Гидра обыкновенная (Hydra vulgaris) +

Плоские черви (Р1а)Ье1гпп1)е5)

Планария молочная Dendrocoelum lacteum + +

Малощетинковые черви (Oligochaeta)

Трубочник Tubifex tubifex + + + +

Stylaria lacustris +

Нт^шеа (пиявки)

Малая ложноконская Herpobdella octoculata + +

1 2 3 4 5 6

Пиявка рыбья Piscícola geómetra + + + +

Protociepsis tessulata Пиявка птичья +

Пиявка улитковая Glossiphonia complanata + +

Пиявка ложноконская малая Erpobdella octoculata +

Большая ложноконская Haemopis sanguisuga + + +

Улитки (Gastropoda)

Прудовик большой Lymnaea stagnalis + +

Прудовик яйцевидный Lymnaea ovata +

Прудовик ушковый Lymnaea auricnlaria + +

Катушка роговая Planorbarius corneus + +

Катушка окаймленная Planorbis planorbis + +

Катушка Россмесслера Choanomphalus rossmaessleri +

Катушка сплюснутая Hippeutis sp. +

Катушка скрученная Anisus contortus +

Катушка спиральная Anisus spirorbis +

Катушка пурпурная Planorbarius purpura +

Катушка завернутая Anisus vortex +

Физа пузырчатая Physa fontinalis +

Затворка обыкновенная Valvata piscinalis Затворка изящная Valvata pulchella +

Битиния щупальцевая Bitliynia tentaculata + +

Живородка болотная Viviparus contectus + +

Чашечка озерная Acroloxus lacustris -t-

Двустворчатые моллюски (Bivalvia)

Sphacrium rivicola Речная шаровка +

1 2 3 4 5 6

Горошинка речная Pisidium amniocun. + + +

Шаровка роговая Spbaerium comeum + + +

Перловица обыкновенная Unió pietorum + +

[Unió tumidus Клиновидная перловица +

Беззубка обыкновенная nnodonta staenalis +

Ракообразные (Crustocea)

(Дитень летний ftiops cancriformis +

Водяной ослик \sellus aquaticus + + +

Личинки поденок (Ephemeroptera)

Личинка поденки 1 aenis (Caenidae) + + +

Грязевик ьахромчатыи Caenis macrura + +

Личинка поденки Polymitarcys virgo +

Поденка речная "otamantus sp. +

Ьоденковидка пламенная phemerella Ígnita +

Поденка двухвостая Baetis rhodani +

Личинки ручейников (Trichopiera)

Личинка ручейника ромбического Limnephilus rhombicus +

Личинка ручейника l.imtiepbilus (Limnepbilidae) + +

Личинка ручейника фриганоид двуточечный "hryganea bipunctata + +

Тонкоус меловой Leptocerus tineiformis + +

Личинка ручейника мистатзцидеса Mystacides sp. +

Личинка ручейника анаболии Anabolia nervosa +

Щыконосец ущельиый Molanna angustata + + +

Личинка ручейника Rhyacopliila sp. +

1 2 3 4 5 6

Тройчатник двуцветный Triaenodes bicolor +

Личинка ручеиника большого Pliryaena grandis + H

Личинка свободоживущего ручейника Annulipalpia +

Личинки хирономид

Звонец обыкновенный Chironomus sp. + + + +

Коретра Chaoborus sp. +

Личинки двукрылых (Díptera)

Крыска, личинка львинки Eristalis sp. +

Мокрец настоящий CuJicoides sp. +

Долгоножки Típula sp +

Зеленушка Dclichcpus sd. +

Личинка мухи львинки Stratiomvs chamaeleon +

Прохладница лапландская Cryophila lapponica +

Личинки стрекоз (Odonata)

Личинка стрекозы коромысло Aeschna sp. + +

Личинка стрекозы красотки-девушки Calopteryx virgo + +

Личинка настоящей стрекозы Libellula sp. +

Бабка сем. Corduliidae + +

Бабка металлическая Somatochlora metallica + + +

Личинка стрекозы Бабки металлической Somato phera +

Личинка стрекозы стрелки Coenagrion sp. + + +

Личинка стрекозы лютки Lestes sp. +

Личинка стрекозы дозорщик-император Anax imperator +

Стрекоза четырехпятнистая Liballula quadrimaculate +

Стрелка красивая Coceniagrion pulchellum +

1 2 3 4 5 6

1 [Стрелка речная Сссепавпоп яташт +

Стрекоза желтоватая вутре^ит Пауео1ит +

Стрекоза оолотная ЬеисоггЫта ресшга^Б + +

Личиька стрекозы дедки ботрЬш яр. + + +

Бабка бронзовая СогёиИа аепеа +

Дедка рогатый ОсЬюцотрГш^, сесШэ +

Жуки и их личинки (Coleóptera)

Личинка плавунчика Hal ¡plus sp + + +

Водолюб большой Hydrous aterrimus + +

Ильник Rhantus sp. +

Лужник Laccopli'lus obscurus + +

Пузанчик Hyphydrus ferrugineus +

Плавунец широкий Dytiscus marginalis + + + +

Греблец пестрый Platambus imaculatus +

Прудовик бороздчатый, личинка прудовика бороздчатогс Colymbetes striatus +

Радужница водная Donacia aquatica +

Вертячка морская Gyrinus marinus +

Клопы (Hemiptera)

Гладыш обыкновенный Notonecta glauca +

Плавт обыкновенный lNaucoris cimicoides + + +

Водяной скорпион Nera cinerea + +

Ганатра палочковая Ranatra linearis +

Гребляк Sigara sp. + +

Клоп водяной Aphelochirus montandoni + +

Клещи (Arachnoidae)

Клещ географический Hydrachna geographica + + + +

С использованием полуивнных данных были просчитаны: индекс сагробности по Пантле и Букку, определён класс чистоты воды с использованием методам С.Г. Николаева.

■ Методика сапробных организмов по Пантле и Букку (1955 г.) в модификаца Сладечека (1973 г.) [8].

Данный метод учитывает относительную частоту встречаемости (обилие^ гидробионтов И и их индикаторную значимость 5 (сапробную валентность). Индикатор ную значимость 4' и зону сапробности определяют для каждого вида по спискам сапробных организмов.

Обе величины (И и х) входят в формулу для вычисления индекса сапробности

¿г

Индекс сапробности указывают с точностью до 0,01. Для ксеносапробной зоны и находится в пределах 0-0,50; олигосапробной - 0,51-1,50; р-мезосапробной - 1,51-2,50; а-мезосапробной - 2,51-3,50; полисапробной - 3,51-4,00. В приложениях №5, 7, 8 приведены списки индикаторных видов с указанными значениями .ч и Ь.

2. Методика С.Г. Николаева [8].

Определение уровня загрязнения проводится по шкале классов качеств вод приведённой в табл. 16.

Таблиц? 16

Перечень индикаторных таксонов Классы чистоты воды

1 2 3 4 5 6

Риакофила * *

Веснянки, кроме Немуры * *

Вилохвостка * *

Бокоплав * * *

Губки * *

Беззубка * *

Затворки * *

Речной рак * * н

Нейреклепсис, Моланна, Брахицентрус * * к § и ЕГ

Красотка и Плосконожка * *

Роющие личинки подёнок * * *

Плоские лиявки * * * И

Перловица * * * И СП 1

Водяной клоп * * * С

Плоские личинки подёнок * * * О ю о

Личинки вислокрылки * * *

Личинки мошки * * * а'

Гидропсиха, Анаболия * * 2

Дедки * *

Червеобразные пиявки * *

Шаровки * *

Водяной ослик * * *

Трубочник, в массе * *

Могыль, в массе * *

Крыска * *

Индикаторная значимость таксонов 25 6 5 1 20

В качестве индикаторных таксонов приняты как отдельные виды донных беспозвоночных, так и более крупные систематические ранги (тип, отряд, семейство, род) и даже экологические группы. Присутствие в водоёме представителей таксонов приурочено к двум или трём классам качества вод, которые для каждого таксона лмечены в горизонтальной строке знаком «*». В самой нижней горизонтальной строке аблицы дана значимость таксонов в составе определённого класса качества вод, установленная ранее в результате адаптации перечня таксонов к гидрохимическим .юказателям шести классов качеств воды. Имея список обнаруженных таксонов, определение класса качества вод удобнее проводить в следующей последовательности. В специально подготовленной таблице по каждому обнаруженному таксону делается пометка в графах классов согласно возможному диапазону этого таксона в Шкале классов качества вод. Принадлежность воды обследованного водоёма к определённому классу качества определяется по максимальной суммарной значимости таксонов.

Таблица 17

Класс качества вод

1 2 3 4 5

Индивидуальная классовая значимость таксонов 25 6 5 7 20

Отметка обнаружения таксона

Количество отметок в классе

Суммарная классовая значимость таксонов

Результаты проведенных исследований

Метод Николаева

Таблица 18

Озеро Инорки

Класс качества вод

I 2 3 4 5

Индивидуальная классовая значимость таксонов 25 6 5 7 20

Отметка обнаружения таксона 11 111111111 11 111111111 1111 1111111 11

Количество отметок в классе 1 11 13 7 2

Суммарная классовая значимость таксонов 25 66 65 49 40

Таблица 14

Пруд Протяжка

Класс качества вод

1 2 3 4 5

Индивидуальная классовая значимость таксонов 25 6 5 7 20

Отметка оонаружения таксона 111 11111 11111 .

Количество отметок в классе 0 3 5 5 1

Суммарная классовая значимость таксонов 0 18 25 35 20

Таблица 20

Варламовский пруд

Класс качества вод

1 2 3 4 5

Индивидуальная классовая значимость таксонов 25 6 5 7 20

Отметка обнаружения таксона 11 1111 111111 11

Количество отметок в классе 0 2 4 6 2

Суммарная классовая значимость таксонов 0 12 20 42 40

Таблица 21

Пруд Боровое

Класс качества вод

1 2 3 4 5

Индивидуальная классовая значимость таксонов 25 6 5 7 20

Отметка обнаружения таксона 1111 11111111 111111111 1111

Количество отметок в классе 0 4 8 9 4

Суммарная классовая значимость таксонов 0 24 40 63 80

7.2. Использование олш охет бентоса для оценки качества вод

Относительная численность олигохет (в % от общей численности всех беити-ческих организмов) может служить мерок загрязнения.

Б собранной пробе подсчитывается общее количество организмов и отдельно •шсло олигохет. Расчет ведется по формуле:

("М олигохетЛЧ общая) х 100,

где N - численность в экз/м2.

Модификации этого метода заключаются в том, что среди олигохет выделяют тредставшелей сем. ТиЫйыйае. Это связано с тем, что тубифицды оказываются наибо-пее устойчивыми к разного рода загрязнениям. Один из вариантов оценки качества воды - расчет отношения численности тубифицид к общей численности всех бентос ных организмов, второй вариант - вычисление отношения численности тубифицид к численности олигохет. Первый коэффициент применяется только для оценок качества воды малых с быстрым' ечением рек, второй - крупных рек и их устьевых пространств. Значения коэффициентов увеличиваются по мере ухудшения качества воды.

Таблица 22

Исследования олигохетов

Номер Общая Общая Расчет по Расчет по Расчет по

пробы численность числен- формуле формулс:01 формуле:02

обнаружен- ность N олигохет N туб (трубочник) N туб (трубочник)

ных олигохет Шбщая х 100 №)бщая Колигохет

животных в пробе по бентосу

Озеро Инорки

1 155 57 36,7 0,174 0,47

2 162 76 48,9 0,36 0,52

3 191 93 48,1 0,36 0,52

4 125 59 47,2 0,248 0,52

5 172 85 49,2 0,20 0,47

6 209 102 48,8 0,25 0,52

Пруд Боровое

1 75 60 80 0,36 0,81

Пруд Протяжка

1 83 66 78 0,34 0,77

По анализу таблицы можно сделать вывод, что состояние водоема Инорки хорошее, вода чистая, а вот состояние водоемов Боровое и Протяжка сомнительное, вода загрязненная.

Исследования в 2003 году по соотношениям численности олигохет уточнил данные, полученные в 2000-2002 году, что подтверждает объективность проведенных мониторинговых исследований.

7.3. Использование личинок комаров-звонцов для оценки качества вод

Помимо олигохет в бентосе континентальных водоемов широко представлены личинки комаров-звонцов, принадлежащие к трем подсемействам: СЫгопоттае,

Orthocladinae u Tanypodinae. Orthocladinae обитаю- в основном, в чистых водах, таниподины - в загрязненных, хирономины выдерживают относительно невысокие степени загрязнения. Таким образом, по соотношению численности представителей этих подсемейств можно судить о качестве воды. Е.В. Балушкина (1976 г.) предложила индекс (К), который может служить для этой цели

К= d t+ 0,5dch/ dor

где dt = Nt+ 10, dch= Nch+ 10, dor=Nor+10, Nt, Nch, Nor - выраженные в процентах отношения численности личинок одного из подсемейств к общей численности личинок этого семейства. Величина 10 - верхний предел значений индекса. Нижний предел его равен 0.

Таблица 23

Таблица по исследованию бентосных личинок комаров-звонцов

Водоем Соотношение личинок хирономид Степень загрязнения

Инорки 0,9 Чистые воды

Протяжка 1,5 Умеренно загрязненные

Варламовское 1,1 Умеренно загрязненные

Боровое 7,8 Загрязненные

Данные полученные по соотношению хирономид подтверждают ранее получек ные данные по степени загрязнения исследуемых водоемов

8. Использование бактериопланктона для оценки качества вод

Был проведен бактериологический анализ водоемов Боровое и Протяжно г. Сарова. Результаты были получены следующие.

В водоеме Боровое в составе микрофлоры преобладают микроорганизмы участи» ки разложения органических субстратов разной природы, что характерно для водоемо с активной эвтрофикацией. В связи с эти, необходимо отметить повышение числен ности бактериофлоры именно за счет вышеназванной группы микроорганизмов

Преобладание видов-индикаторов фекального загрязнения скорее всего связан! с залповым загрязнением водоема сточными водами (или из других источников] Вместе с тем такая высокая численность может свидетельствовать и о значительно-эвтрофикации водоема

Виды и роды, обнаруженные в водоеме Боровое:

• р.Р1апососсий, р.ХапЙюЬаЛег, р.Б1а§оЬас1епит, р.СеНЫотопаэ - представитет характеризуют способность к самоочищению.

• Citrobacter freunlii, p.Acetobacter, p.Euterobacter-индикатор фекального загрязнения.

• p.Azomonas, Planosarcinaureae, p.Aeromonas индикаторы активных процессов аммонификации.

• Bacillus bretis Bacillus subtilis Bacillus megatherium - участники разложения различных органических субстратов.

Pseudomonas fluorescens - участвует в разложении фекальных соединений.

• Proteus vulgaris - индикатор фекального загрязнения.

Таблица 24

Основные структурные характеристики бактериоиланктона пруду Боровое

Показатели Среднее за вегетационный период период

Численность, тыс. кл./мл (средняя) 1,475

Биомасса, мг/м 3 (средняя) 0,195

Доминирующие виды, роды Bacillus brevis, Pseudomonas denitrificans, Enterobacter

Анализ микрофлоры озера Протяжное показал наличие следующих видов микроорганизмов: Р. Azomonas, р. Pseudomonas denitrificans, р. Pseudomonas - участки превращений соединений азота могут свидетельствовать о поступлении нитратов; р. Flayobacterium — индикатор фекального загрязнения; р. Acetobacterium — разложение органических субстратов; р. Pseudomonas denitrificans — участок круговорота азота; Вас. Liciieniformes, Вас. Subtilis -- участки разложения органики растительного происхождения; Proteus vulgaris - индификатор фекальных загрязнений.

Таблица 25

Основные структурные характеристики бактериопланктона пруду Протяжное

Показатели Среднее за вегетационный период период

Численность, тыс. кл./мл (средняя) 0,355

Биомасса, мг/ м 3 'средняя) 0,046

Доминирующие виды, роды Bacillus licheniformes, Proteus vulgaris, P. Acetobacter, P. Clostridium, Pseudomonas denitrificans

9. Сводный анализ результатов

Для удобства анализа полученных результатов была составлена сводная диаграмма по видам, обнаруженных в 2004 году:

В Фитопланктон ■ Зоопланктон □ Зообентос

Численный видовой состав гидробионтов за 2000-2004 года

Для удобства анализа полученных результатов была составлена сводная таблица индексов сапробнос-ти.

Таблица 26

Сводная таблица индексов сапробности и классов качества вод

Водоем Метол Пантле и Букка в модификации Сладечека Метод Николаева

Зообентос Зоопланктон Фитопланктон Простейшие Зообентос

Год 2000 2001 2002 2003 2004 2000 2П01 2002 2003 7004 20(11 2002 2003 2000 2001 2002 2003 2004

Озеро Инорки 1,52 1,30 1,80 1,7 1,65 2,29 1,77 1,97 1,85 1.65 1.61 1,42 2 2 2-3 2-3 2-3 2-3

Прул Протяжна Ш ■,02 2,18 2,5 «!«5 2,29 1,96 2,03 2,7 1,68 20С 2,28 3,3 З.з 4 4 4 4

Варламопский пруд 2,5 2,56 2,66 2,7 2,6 - 2,03 1.83 ЯЦ 1,9 из 2,13 2,75 4-5 4-5 4-5 4-5

Пруд Боровое 2,6 [177 щп 2,8 2,8 - 2,18 5,08 2 1,69 3,81 3,31 3 3 5 5 5 5

Вальза 2,3 2,3 2,2 2,3 8,3 2,21 1,9 2,2 2,25 175 2,5 2,3 - 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5

Для удобства анализа полученных данных была составлена сводная таблица классов качества вод.

Таблица 27

Водоем Метод Пантле и Букка в модификации Сладечека Метод Николаева

Зообентос Зоопланктон Фитопланктон Зообентос

Год 2000 2001 2002 2003 2004 2000 2001 2002 2003 2004 2001 2002 2000 2001 2002 2003 2004

Озеро 3 2 3 2 3 3 3 3 3 3 3 2 2-3 2-3 2-3 2-3 2-3

Инорки

Пруд 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4

Протяжка

Варламовский 4 4 4 4 3 3 3 3 4 3 _ 4-5 4-5 4-5 4-5

пруд

Пруд 4 4 4 4 3 3 3 3 5 4 5 5 5 5

■ововое

Для анализа полученных данных была составлена сводная таблица по качестт

вод.

Таблица 28

Водоем Класс качества воды Сапробность Трофность Экологическая оценка Полноценный Практическое ! применение

Озеро Инорки 2-3 /3-мезосапробный о-мезотрофный Полноценный Питьевое, рыбо- ! хозяйственное, орошение

Пруд Протяжка 3 р-меэосапробный о^-мезотрофный Полноценный Питьевое с очисткой, рекреация, рыбо- | хозяйственное, орошение

Варламовский пруд 3-4 сс-мезосапробный Эвтрофный Неблагополучный Ограниченное орошение, рыбоводство, техническое

Пруд Боровое 4-5 а-меэосапробный Эвтрофный Неблагополучный Ограниченное орошение, техническое.

Озеро Вальза 3-4 а-мезосапробный Эвтрофный Неблагополучный Ограниченное орошение, рыбоводство, техническое

При анализе данных сводной таблицы качества вод, были выявлены следующи особенности и даны следующие рекомендации:

I. Озеро Инорки.

1. Примененный метод Пантле и Букка в модификации Сладечека (1973 г. в 2004 году по зообентосу и зоопланктону показал 3-й класс качества воды, а го фитопланктону 2-й класс. Класс качества воды по фитопланктону получился выше, м в 2001 году, так как были найдены новые виды с меньше», индикаторной значимости Аналогичные результаты показал и метод Николаева. Полученные данные подтвер» дают результаты метода биоивдикации с использованием многокоренника обыкяов» ного, сем. Рясковые. В ходе химического анализа не было выявлено отклонений я ПДК исследуемых химических веществ. Вода имеет рН=5,8, что соответству( слабокислой реакции.

2. В целом водоем относится ко 2-3 классу качества вод, являете /3-мезосапробным, а-мезотрофным. Полученные результаты подтверждает заповедш режим и незначительная антропогенная нагрузка на данную территорию.

3. В ходе мониторинговых исследований был отмечен процесс эвтрофикаць водоема. Мы предполагаем, что это связано с массовым развитием телореза. Зарастав, телорезом ведет к серьезным изменениям всей биоты озера. На покрытых телорез» участках полностью меняется световой и тепловой режим. Телорез обладает небяаго приятными аллелопатическими свойствами. Следствием этого является обеднею видового состава и сокращение численности гидробионтов.

4. В ходе исследований нами было выявлено 66 видов зообентоса (/3-10%,о-29%, o-ß-29%,а-р-14%), 25 видов зоопланктона (о-/3-31%, 0-23%, /3-8%, а-15%, /З-а-15%, a-ß-8%), и 23 вида фитопланктона (/3-50%, 0-36%, а-14%,) Наибольшее число J-мезасапробных видов (25%) и о-/3-мезасапробных видов (24%).

II. Пруд Протяжка.

1. Поимененный метод Пантле и Букка в модификации Сладечека за 4 года мониторинговых исследований показал 3-й класс качества воды, что соответствует Ч-мезосапробному, а-мезотрофному водоему. Полученные результаты свидетельствуют об объективности проводимых в течение трех лет исследований. В 2001 и 2002 годах метод Николаева показал 4-й класс качества воды, что соответствует тенденции об ухудшении экологического состояния данного водоема вследствие падения уровня воды из-за открытия плотины, а так же из-за проведения хозяйственных работ городским комбинатом благоустройства. В целом водоем /3-мезосапробный, а-мезо-тиофный, относится к 3-му классу качества вод. Имеет питьевое значение. Может быть применен для орошения. Но запрещается проведение гидротехнических мероприятий, влияющих на изменение уровня воды.

2. В ходе химического анализа было выявлено повышенное содержание нитрат-и нитрит ионов. Биогенные элементы (соединения азота, фосфора, кремния, железа), определяющие уровень продуктивности, присутствуют в количествах, характерны; для олиго-1 тезотрофных водоемов. Донные отложения загрязнены железом, марганцем, цинком, медью, свинцом и нефтепродуктами. Все это обуславливает развитие «чрезвычайной экологической ситуации» в донных биоценозах, а также вторичную эмиссию загрязнителей в придонный слой воды». Интегральная оценка экологического состояния пруда по степени его химического загрязнения, свидетельствует, что по всем контролируемым показателям (кроме по меди, железу и цинку) состояние пруда Протяжное квалифицируется как «относительно удовлетворительное)1.

3. В ходе исследований было выявлено 21 вида зообентоса (к-14%, /З-к-14%, 0-29%, o-ß-29%, а-р-14%), 12 видов зоопланктона (а-17%, ß-a-17%, o-I7%, o-ß-41%, a-ß-ЬУо) и 16 (а-17%, /3-14%, 0-41%, о-25%, р-17%) видов фитопланктона. Соотношение количества индикаторных видов показано в диаграмме. В целом можно сделать вывод, что пруд в настоящее время заболачивается. Прорыв дамбы весной 2001 года, чаловодье летом 2002 года явились своего рода катастрофой для пруда. Для его ьосста-довления требуется тщательная очистка от ила и отложений водной растительности, укрепление дамб и наращивание их высоты. Кроме того, представляется целесообразным сделать водослив регулируемым, что позволит увеличить объем водной массы пруда и её сохранение в необходимых размерах в маловодные годы.

III. Пруд Варламовский.

1. При применении метода Пантле и Букка в модификации Сладечека по зоо-и фитопланктону был получен 3-й класс качества воды, что соответствует /3-мезосап-робности, а-мезотрофности среды. Анализ результатов исследования зообенгоса показал 4-й класс качества воды, что соответствует а-мезосапробному, эвтрофному водоему. Примененный метод Николаева показал 4-5 класс качества воды. Это

позволило сделать вывод о том, что водоем а-мезосапробный, эвтрофный, относится к 3-4-му классу качества вод.

2. Химический анализ выявил повышенное содержание нитратов и нитритов в воде. Вода Варламовского пруда имеет слабощелочную реакцию. Находящееся рядом промышленное предприятие — институт экспериментальной физики, непосредственная близость одной из самых главных магистралей, связывающих город с республикой Мордовия, оказывают высокие антропогенные нагрузки на данную территорию. Несмотря на статус памятника природы, Варламовский пруд используется в качестве места для мытья автомобилей (приложение №11).

3. В ходе исследований было выявлено: 15 вид зообентоса (/3-10%, о-20%, 0-/3-40%, а-р-10%, /З-а-20%), 12 видов (а-29%, /З-а-29%, о-14%, /3-14%, а-/3-14%) зоопланктона и 20 видов фитопланктона (а-38%, /3-47%, 0-15%).

В целом водоохранная зона водоема слабо благоустроена для рекреационных целей: отсутствуют оборудованные места для отдыха. Для повышения рекреационных качеств данных участков рекомендуется установить в наиболее посещаемых местах, доступных для автотранспорта, мусорные контейнеры, обеспечить вывозку мусора. Также необходимо организовать места для отдыха в наиболее посещаемых участках водоохранной зоны: установить скамьи, беседки, ввести штрафные санкции за помывку автомашин.

IV. Пруд Боровое.

Пруд Боровое, находящийся на территории города, испытывает наиболее сильные антропогенные нагрузки, вследствие того, что:

- является излюбленным местом отдыха горожан, особенно в летний период;

- вблизи водоема находится автомобильная трасса, откуда в пруд попадает вода с 10-и точек ливневых стоков (приложение №6).

Этот водоем из самых мелких водоемов, исследуемых нами. Он расположен далеко от истока реки, перекрытой двумя плотинами. Кроме того, в 200-х метрах от него находится ТЭЦ и железнодорожное полотно, служащее путем междугороднего сообщения. Из-за перечисленных особенностей, данный водоем имеет более высокие темпы эвтрофикации, чем пруд Протяжка, находящийся выше по течению реки.

1. Данные, полученные при применении метода Пантле и Букка по зоопланктону показали 3-й класс качества воды, а по зообентосу и фитопланктону 4-й. Полученные по зообентосу и фитопланктону результаты свидетельствуют об ухудшении экологического состояния водоема.

2. В результате химического анализа была выявлена слабо кислая реакция воды пруда Боровое. Отмечено повышенное содержание нитратов.

3. Метод Николаева показал 5-й класс качества воды, что соответствует р-поли-сапробности, полиэвтрофности среды.

4. В целом водоем а-мезосапробный, эвтрофный, относится к 4-5 классу качества

вод.

Было выявлено 30 видов зообентоса (/3-13%, о-13%, 0-/3-37%. а-р-13%, /З-а-24%), 17 видов зоопланктона (/3-9%, 0-18%, о-/3-18%, а-18%, /З-а-18%, а-/3-9%), и 14 видов фитопланктона (/3-55%, а-9%, р-36%).

В целом водоохранная зона водоема в целом благоустроена для рекреационных целей. На качестве воды может отражаться близость оживленной автодороги, жилого сектора железной дороги и ТЭЦ. Для обустройства водоохранной зоны перспективно создание гармоничных ландшафтных групп из декоративных кустарников, разбивка цветников и формирование газонов, устройство мест отдыха населения. Необходимо провести очистку берегов озера от бытового мусора. Также следует рассмотреть вопрось по устранению возможных сбросов в озеро а р. Саровку от промышленных предприятий и принятию мер по недопущению загрязнения от данных объектов.

V. Пруд Бальза являются а-мезосапробнь: и, эвтрофньш. Было выявлено 21 видов зообентоса (/3-11%, о-22%, 0-/3-22%, а-р-11%, /З-а-14%), 19 видов зоопланктона (о-/3-33%, а-17%, /3-а-33%, а-/3-17%).

Данные водоемы являются небольшими, с обильнс произрастающей водной и околоводной растительностью, свидетельствующие об активной эвтрофикации водоемов. Кроме того, этот пруд испытывает рекреационные нагрузки, так как находится в непосредственной близости от поселка Пушта.

10. Выводы

1. Водоём Инорки является /3-мезосапробным, а-мезотрофным, относится ко второму-третьему классу качества вод. Вода пригодна для использования в качестве питьевой и для орошения. Заповедный режим благоприятствует развитию зоопланктона, фитопланктона л зообентосг в озере, поддержанию саморегулирующихся и самовосстанавливаюп. 1хся систем, хотя продолжается процесс естественной эвтрофикации водоёма.

2. Водоём Протяжка является р-мезосапробным, а-мезотрофным, относится к третьему классу качеств вод. Вода пригодна для питья с очисткой, рыбоводства и технических целей. Трофность сменилась с р-мезотрофной (1997 г.) до а-мезотрофной (2003 г.). С момента исследования (2000 г.) отмечен процесс постепенной эвтрофикации водоёма. Это можно объяснить открытием плотины (2002 г.), возрастанием степени рекреационной нагрузки в весенне-летний период, близостью садоводческого общества «СОЮЗ», откуда, возможно, с током подземных вод удобрения смываются в пруд (в результате химического анализа отмечено повышенное содержание нитрат-ионов) и строящимся с 2000 года водозабором от городского водоснабжения. По исследованиям донных отложений в водоеме развивается экологически чрезвычайная ситуация.

3. Пруд Варламовский является а-мезосапробным, эвтрофным. Состояние водоема оценивается как неблагополучное. Несмотря на охранный режим, пруд находится вблизи промышленной площадки, автомагистрали междугороднего сообщения и поэтому испытывает высокие антропогенные нагрузки. Обилие фитопланктона свидетельствует об активной эвтрофикации водоема.

4. Пруд Боровое относится к четвёртому-пятому классу качеств вод. Водоем а-мезосапробный, эвтрофный. Вода пригодна лишь для технических целей и ограни-

ченному орошению. Пруд испытывает наибольшие антропогенные нагрузки с урбанизированной территории города Сарова, в связи с этим его экологическое состояние находится на критическом уровне.

5. Пруд Вальза являются а-мезосапробным, эвтрофным. Данный водоем являются небольшими, с обильно произрастающей водной и окоповодной растительностью, свидетельствующие об активной эвтрофикации водоемов. Кроме того этот пруд испытывает рекреационные нагрузки, так как находится в непосредственной близости от поселка Пушта

Список литературы

1. Алексеев C.B., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина Э.В. «Практикум по экологии». М. АО ЩС. 1996.

2. Анализ экологического состояния в ЗАТО Саров в 1998 году, Саров, 1999.

3. Атлас по пресноводным простейшим: Учебное пособие для студентов, учащихся школ //Пензенсш гос. пед. ун-т им. В.Г. Белинского. Пенза, 1997. 55 с.

4. Биопродуктивность и биоиндикация водотоков правобережного средневолжья. Нижний Новгород. 1993. 228 с.

5. Боруцкий Е.В. Ракообразные фауны СССР. Т.З. Вып. 3, 4. Изд. Академии науки СССР. М: 1948, 1952.

6. Гаффенберг И.Г. Мордовский Государственный Заповедник/В тр. Мордовского Госу4 дарственного Заповедника имени П.Г. Смидовича. I960. Т.1. С. 5.

7. Горидченко Т.П., Ганъишна JÎ.A. Методика оценки экологического состояния водоёма по организмам макрозообентоса. М„ 1994. 37 с.

8. Глаголов Е.М., Харитонов Л.Ю., Чертопруд М.В., Ямполъский М.Ю. «Летние школьные практикумы по пресноводной гидробиологии». М. 1995.

9. Криксунов КА„ Пасечек В.В. Экология, 9кл.М Издательский дом «Дрофа» 1998.

10. Кутшова Л А. Коловратки фауны СССР. Л. : Изд-во «Наука», 1970.

11. Ласуков Р. Обитатели водоемов. М.: 1999. 127 с.

12. Летние школьные практики по пресноводной гидробиологии. Методическое пособиг Сост. С.М. Глаголев, М.В. Чертопруд. Под ред. М.В. Чертопруда. М. Добросвет, МНЦНМь, 1999. 288 с.

13. Мамаев Б.М. Определитель насекомых по личинкам. М.: Просвещение, 1972.

14. Мануйлова Е. Ф. Ветвистые рачки фауны СССР, изд-во «Наука», Л.:1964.

15. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоёмов. M1975. 240 с.

16. Котов A.A., Боголюбов A.C. Методы исследования пресноводного зоопланктона: Методическое пособие., М.: Экосистема, 1997. 14 с.

17. Натали В. Ф. Зоология беспозвоночных. М.: 1963. 552 с.

18. Новиков B.C., Губанов И.А. Школьный атлас-определитель высших растений. M., 199J 239 с.

19. Шилдовская Н.К. Инвентаризация выхохулевых водоёмов мордовского заповедника MTS им. П.Г.Смидовича, 1959.

20. Широков В.И. Гидробиологические условия водоёмов, Мордовский Государственны Заповедник им П.Г. Смидовича, 1968.

21 Чаус Б.Ю., Чаус З.А. Использование дафний в экологических исследованиях воды. Уфа: издание Башкир. Ун-та, 1995. 96 с.

22 Чертопрус М.В. Фауна и экология брюхоногих моллюсков пресных вод Подмосковья 1997

23. Чертопруд М.В. Фауна и экология брюхоногих моллюсков пресных вод Подмосковья. Московская Станция юных натуралистов. 1997. 14 с.

24. Алексеев C.B., Груздева Н.В., Муравьев А.М., Гущина Э.В. Практикум по экологии. М., АО МДС1996.

25. Эделъиипегт НИ. Лимнологическая практика М., 1989.

26. Экологический мониторинг. Методы биомониторинги. В двух частях. Часть J. Учебное пособие/Под ред. Проф. Гелашвили Д.Б.-И.Новгород: Изд-во ННП, 1995. 192 с.

21. Экологический мониторинг. Методы биологического и физшо-химического мониторинга Часть П. Учебное пособие/Под ред. Проф. Гелашвили Д.Б. НИовгород: Изд-во ИНГУ, 1998. 464 с.

28. Экологический мониторинг. Часть III. Учебное пособие/Под ред. Проф Гелашвили Д.Б. Н.Новгород: Изд-во ИНГУ, 1998. 319 с.

29. Ласуков Р. Обитатели водоемов. М., 1999. 127с.