CC BY
152
© В.В. Русанов, И. А. Гаранина, 2004
УДК 622.793.5
В.В. Русанов, И.А. Гаранина
О ПРОБЛЕМЕ ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ КАРЬЕРНЫХ ВОДОЕМОВ
Семинар № 7
ТЖ сследования по оценке скорости вос-
Х-Ж становления гидробиоценозов карьеров и их использования для рыбоводных целей проводятся с 1985 г. по настоящее время на территории бывшего СССР (бассейны рек: Лена, Амур, Обь, Кама, Волга, Сыр-Дарья и др.).
Объектами исследования послужили разнообразные карьерные образования, сформировавшиеся в результате добычи россыпного золота, песчано-гравийной смеси (ПГС), а также разработки открытых месторождений каменного угля. Все гидробиологические исследования были проведены по стандартным методикам и включали анализ следующих показателей: донная микрофлора, фито-, зоопланктон, бентос и ихтиофауна.
Как показали наблюдения гидрофауна исследованных рек (реки бассейна Сылвы и Верхняя Мулянка) претерпевает значительные изменения в связи с деятельностью земснарядов. В зоне работы земснаряда практически полностью разрушаются планктонные и донные биоценозы. Формирование новых гидробиологических сообществ отработанных карьеров в каждом отдельном водоеме имеет свои специфические черты.
Микробиологическими исследованиями установлено (рис. 1), что наряду с общими закономерностями дест-рукционных процессов в грунтах отработанных карьеров развитие микробиологических процессов во многом определяется уровнем антропогенного загрязнения водоема.
Рис. 1. Общая численность бактерио-планктона в карьерах и на контрольных участках: 1 - р. Ирень, д. У-Турка; 2 - р. Ирень, д. Сухая речка; 3 - р. В.Мулянка
14
12
10
8
6
4
2
0
При сравнительном изучении микробной деструкции в грунтах относительно чистой р. Сылвы и интенсивно загрязненной р. В. Му-лянки при общих аналогичных тенденциях в развитии бактериобентоса процессы эвтрофиро-вания карьеров происходят более замедленно в условиях р. Сылвы. При этом в грунтах р. В. Му-лянки с большой интенсивностью происходит развитие анаэробных процессов, о чем свидетельствуют наибольшие показатели численности бактерий соответствующих физиологических групп.
Общий уровень микробиологических процессов в карьерах значительно выше, чем в реке, на что указывает повышенная численность микропланктона.
В устье р. В. Мулянки образовались обширные водоемы с замедленным водообменом, в которых преобладающее развитие получили лимнофильные формы. В зонах выработки уже на следующий год формируются довольно богатые в качественном и количественном отношении фито- и зоопланктонные ценозы. На формирование бентофауны отработанных карьеров большое влияние оказывает изменение экосистемы реки под влиянием поступающих загрязнений, о чем свидетельствуют данные контрольных станций. В карьерах первого
1
• река (весна);
• карьер (весна);
I ' : : - ріка (лето); Шрьер (лето).
3
Зависимость летних биомасс зоопланктона (1) и бентоса (2) от сроков выработки и расположения карьеров
Объект Контроль Возраст карьера
1 2 3 4 5 6 7 10
р. Обь (Балык, Алешкин-ская протока) 1 9,0 2 3,0 3,6 5,2 5,9
Сылва, Ирень 1 6,9 2 5,9 6,0 2,76 5,5 2,28 - 4,1 3,9 23,6
Мулянка 1 4 2 8,64 0,87 10,10 10,50 6,76 7,20
Куйбышевское водохранилище 1 4,0 2 0,52 3,10 8,60 11,0
Сыр-Дарья (Чирчик) 1 2,81 2 7,24 18,12 45 80
года развиваются тубифицидные сообщества, видовая и трофическая структура которых крайне упрощена при довольно высоких показателях продуктивности. В карьерах 5-6-тилетнего возраста наблюдается увеличение видового разнообразия биоценозов, но основная часть биомассы их по-прежнему создается олигохетами. Таким образом, сообщества отработанных карьеров загрязненных водотоков сохраняют структуру, присущую данному участку реки.
В процессе гидромеханизированных работ на реке Сылва происходит углубление дна и локальное расширение левого берега реки. В отработанных карьерах фито- и зоопланктон-ные ценозы достаточно быстро восстанавливаются за счет сноса планктеров с вышераспо-ложенных участков реки. Заселение выработанных участков дна донными животными происходит в течение первого месяца, главным образом за счет хирономид и олигохет, которые в карьерах первого и второго года образуют высокие плотности поселений. В сообществах 5-7 годов происходит увеличение продуктивности, превосходящее исходную. В некоторых из них большую роль играют моллюски. По видовому разнообразию формирующиеся экосистемы значительно уступают контрольным.
В зонах выработки, подверженных дополнительному антропогенному воздействию, в частности, загрязнению (р. Ирень), восстановление донных биоценозов замедляется.
На примере выработки песчано-гравийного месторождения «Кирс» (пойма р. Вятки) прослежено формирование гидрофауны и флоры во вновь образованных изолированных водоемах. В первые годы их существования химический состав воды носит черты болотных вод, планктонные ценозы характеризуются низкими
показателями биомасс и видового разнообразия. В состав сообществ входят эврибионтные формы и виды, обитающие в болотах. Донная фауна практически отсутствует. В водоемах 15-20-ти летнего возраста улучшается качество воды (снижается кислотность, увеличивается количество биогенов). Однако, фитопланктон по-прежнему беден, развитие его, очевидно, лимитируется количеством биогенных веществ. Зоопланктонные сообщества отличаются достаточно высокими показателями видового разнообразия и биомассы. К этому времени в донной фауне формируются разнообразные по видовой и трофической структуре сообщества, которые по уровню продуктивности можно отнести к мезотрофному типу.
Общая тенденция хода гидробиологических процессов в карьерах рек Сылва, В. Му-лянка, Кирс подтверждается исследованиями, выполненными в различное время на ряде других объектов. Как показывает сравнительный анализ формирования гидробиоценозов в карьерных водоемах различных географических зон, сроки восстановления исходных биомасс в южной зоне происходят в течение 1 года, в центральной - 3-4 и северной - 7-10 лет (таблица).
В карьерах с глубинами более 7-10 м важное значение в формировании нового сообщества и продуктивности играет стратификационная ситуация водоема, которая определяется глубиной, температурой и скоростью перемешивания слоев. Установлена прямая корреляция между вертикальной температурной кривой, глубиной и распределением фито- и зоопланктона (рис. 2-3). Максимальные биомассы планктонных организмов обнаружены в зоне термоклина. Ниже границы температурного скачка резко снижается количество фитопланк-
Рис. 2. Зависимость температуры и биомассы фитопланктона озера Кшэзерс от глубины
тона и практически полностью исчезает зоопланктон.
Ихтиоценоз изолированных карьеров формируется, как правило, из доминирующих видов прилегающих водотоков. В бассейне реки Обь это окунево-щучьи водоемы. Береговые карьеры с глубинами до 3 м повсеместно служат местами нагула молоди. Русловые карьеры загрязненных водоемов после удаления токсичных слоев грунта служат искусственными зимовальными ямами для таких видов, как лещ, язь, окунь и др. В зоне северных заморных рек отдельные карьеры с хорошей подпиткой грунтовыми водами превращаются в своеобразные «живуны», где рыбы переживают зимний заморный период.
При такой ситуации карьерные водоемы вполне могут быть использованы для рыбоводных целей. Проведенный нами анализ показывает, что при проведении соответствующих рекуль-тивационных мероприятий (Багазеев и др.1999), после окончания работ (выравнивания ложа, отсыпки дамб, строительства гидросооружений) могут быть использованы по следующей схеме:
1. Питомные и нагульные водоемы с полной регуляцией водообмена (дражные карьеры, где в качестве спускной и водоподающей используются обводная и нагорная канавы. рис. 4)
2. Нагульные и нерестовые водоемы с частичной регуляцией водообмена (береговые карьеры, образованные при добыче ПГС.) (рис. 5).
3. Нагульные не регулируемые водоемы (замкнутые береговые карьеры, образовавшиеся при добыче ПГС или разработке россыпных и угольных месторождений). (Русанов, 1990).
В 1991-1992 гг. кафедрой Природообустрой-ства Уральской государственной горногеологической академии совместно с обществом «Охотников и рыболовов» г. Н.Тагила. была
О г і 6 в к її н к и го Темаеллмурл, с
ЧиСЛСЖЗСЛЛ ОООЯЛАНШЮНЛ/ Оі/С ДО. /н '
»—О о ТеліЯСРЛМЇЛ
0-°~5 Численность Ґслярцй лдрье*)
>-<>-0 ЧиСАСННОСЛЛ (4/ООЛШ
Рис. 3. Зависимость температуры и численности
зоопланктона р.Мулянки от глубины
предпринята попытка восстановления техногенных водоемов на притоке р. Чусовая для рыбохозяйственного использования. Участок россыпного месторождения реки Межевая Утка, расположен в Нижне-Тагильском районе Свердловской области, в 25 км на запад от г. Н.Тагила в пределах Уткинского болота. Река М. Утка относится к бассейну р. Камы и впадает в р. Чусовую с правой стороны. Каскад проточных водоемов, организованных в выработанных пространствах горных работ, оборудован гидротехническими и водопропускными сооружениями, рассчитанными на паводки однопроцентной обеспеченности. Все водосливы работают в автономном режиме. Глубина водоемов достаточна для использования их как в рыбохозяйственных, так и в культурных целях. Общая площадь участка для использования под водоемы 50 га, площадь верхнего водоема 18,9 га, нижнего 8,3 га. К настоящему времени проведены исследования по гидрохимической и гидробиологической оценке водоемов на предмет возможности их использования для разведения рыб. Установлено, что их гидрохимический режим полностью соответствует рыбохозяйственным нормативам и возможно проведение гидробиологической (водной) рекультивации с созданием на базе техногенных водоемов культурного рыбного хозяйства (Русанов и др., 2003; Гаранина, 2002). Пруды предполагается использовать как нагульные. Как показали гидробиологические исследования в водоеме в качестве кормовых организмов преобладают такие группы как ручейники, веснянки и поденки, что в плане биоиндикации говорит о том, что водоем сохранил свои олиготрофные свойства. Анализ состояния структуры, численности и биомассы с использованием Трофического индекса (Павлюк, 1998, Русанов, 1990) показал, что воды р. М.Утка
Рис. 4. Вариант отработки месторождения со строительством рыбного хозяйства: 1 - инкубационный цех; 2- мальковый участок; 3 - участок для товарного выращивания; 5- водосбросный канал; 6 - лесопосадки
можно отнести к ксеносопробным - очень чистым, пригодным для питьевого, рекреационного и рыбохозяйственного использования. Это позволяет в качестве объектов для рыборазведения использовать виды лососевого комплекса: хариус, форель, таймень. По расчетным нормативам в среднем рыбопродуктивность данных видов на естественных кормах составит 10-15 кг с га. Карьерные водоемы Урала входят в рыбохозяйственные зоны с естественной рыбопродук-
\\ \
Рис. 5. Схема использования берегового карьера для нагула молоди
тивностью от 15 до 70 кг/га. При интенсификации рыбоводных процессов с использованием искусственных кормов может быть достигнута рыбопродуктивность 100-200 кг с га, при использовании садкового выращивания эта величина может составить до 70 кг с м2. В представленном варианте технико-экономи-ческого обоснования наиболее оптимальным вариантом является создание культурного рыбного хозяйства (КРХ) с организацией спортивного рыбоводства.
1. Багазеев В.К., Валиев Н.Г., Русанов В.В. Гидротехника при разработке россыпей: Учебное пособие. -Екатеринбург: Изд. УГГГА, 1999. - 86 с.
2. Гаранина НА. Рекультивация техногенных водоемов на примере месторождения Межевая Ут-ка//Экология и проблемы зашиты окружающей среды: Тез. докл. IX Всеросс. студ.. конф. Красноярск, 25-27 апреля, 2002/ Краснояр. гос. ун-т.- Красноярск, 2002. - с. 59-60.
3. Павлюк Т.Е. Использование трофической структуры сообществ донных беспозвоночных для оценки экологического состояния водотоков.: Автореф. дис-серт. ... к.б.н. - Екатеринбург, 1998. - 24 с.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Русанов В.В., Зыкина Е.В., Гаранина НА. Рекультивация техногенных водоемов на примере месторождения Межевая Утка // Биологическая рекультивация нарушенных земель: Матер. международ. совещания, Екатеринбург 3-7 июня 2002г. / Екатеринбург: Ин-т леса УрО РАН, 2003. - С. 405-409.
5. Русанов В.В. Экологическое обоснование природоохранной концепции при разработке грунтов гидромеханизированным способом.: Автореф. диссерт. ... д.б.н.- Москва, 1990. - 44 с.
— Коротко об авторах --------------------------------------------------------------
Русанов Виктор Владимирович - доктор биологических наук, фирма «Гидробиология», г. Екатеринбург. Гаранина Ирина Алексеевна - мл. научный сотрудник, Институт Горного дела УрО РАН.
