Научная статья на тему 'Особенности экосистем соленых водоемов Калмыкии'

Особенности экосистем соленых водоемов Калмыкии Текст научной статьи по специальности «Биология»

CC BY
223
44
Поделиться
Ключевые слова
ГИПЕРГАЛИННЫЕ ВОДОЕМЫ / МИНЕРАЛИЗАЦИЯ / ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ / АРТЕМИЯ / ПРИБРЕЖНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ

Аннотация научной статьи по биологии, автор научной работы — Овчинников А.С., Бородычев В.В., Дедова Э.Б., Иванова В.И.

В статье обсуждаются результаты исследований, проведенных на соленых водоемах Республики Калмыкия. Минерализация воды в озерах меняется под действием гидрометеорологических условий и варьирует от 78 до 441 г/л. Единственным представителем фауны является Artemia salina. Установлено, что повышенное содержание солей в водоемах обуславливает своеобразие видового состава водорослей. Обнаружено 25 видов, из которых 24 представители диатомовых (род Nitzschia 8; род Navicula 3; род Surirella 2, остальные 11 представлены одним видом каждый) и 1 зеленых водорослей ( Dunaliellasalina Teod.). Выявлена положительная взаимосвязь средней силы между минерализацией воды и средней длиной тела рачков в оз. Б. Яшалтинское r=0,64, в оз. Джама r=0,65. При этом средняя плодовитость самок в оз. Б. Яшалтинское находится в пределах 46,0-91,5 экз. яиц, в оз. Джама более низкая 9,0-45,2 экз. яиц, диаметр цист составляет 0,300-0,345±0,04 мм. В гипергалинных водоемах биомасса артемий (57,7-91,8 г/м 3) зависит от минерализации воды (78,2-148,2 г/л) и численности фитопланктона (8,8-14,1 млн кл./л). Оптимальные условия для высоких показателей продуктивности и биомассы биоты соленых озер находятся в диапазоне минерализации воды от 80 до 200 г/л. Оценено состояние запасов цист рачка Artemia salina и определены общие допустимые уловы, не несущие опасности истощить этот ценный ресурс. Результаты оценок запасов цист артемии показали, что в оз. Б. Яшалтинское общий запас цист рачка составляет от 45,2 до 84,0 т, в оз. Джама от 7,3 до 15,2 т. Прогнозируемый объем допустимых уловов цист артемий при 40 % изъятии квоты в гипергалинных озерах находится в пределах от 3,0 до 40 т. Полученные результаты вносят существенный вклад в познание природы реликтовых соленых озер Калмыкии: Большое Яшалтинское и Джама.

Похожие темы научных работ по биологии , автор научной работы — Овчинников А.С., Бородычев В.В., Дедова Э.Б., Иванова В.И.,

Текст научной работы на тему «Особенности экосистем соленых водоемов Калмыкии»

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 4 (40), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

УДК 574.47:574.58

ОСОБЕННОСТИ ЭКОСИСТЕМ СОЛЕНЫХ ВОДОЕМОВ КАЛМЫКИИ FEATURES SALT WATER ECOSYSTEMS OF KALMYKIA

A. С. Овчинников1, член-корреспондент РАН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

В.В. Бородычев2, член-корреспондент РАН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Э.Б. Дедова2, доктор сельскохозяйственных наук, доцент

B. И. Иванова2, кандидат биологических наук

A.S Ovchinnikov, V.V. Borodychev, E.B. Dedova, V.I. Ivanova

волгоградский государственный аграрный университет

2Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова (Волгоградский филиал)

1 Volgograd State Agrarian University

2Volgograd branch of the All-Russian Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation Named after A.N. Kostyakov (Volgograd branch)

В статье обсуждаются результаты исследований, проведенных на соленых водоемах Республики Калмыкия. Минерализация воды в озерах меняется под действием гидрометеорологических условий и варьирует от 78 до 441 г/л. Единственным представителем фауны является Artemia salina. Установлено, что повышенное содержание солей в водоемах обуславливает своеобразие видового состава водорослей. Обнаружено 25 видов, из которых 24 - представители диатомовых (род Nitzschia - 8; род Navicula - 3; род Surirella - 2, остальные 11 представлены одним видом каждый) и 1 - зеленых водорослей (Dunaliella salina Teod.). Выявлена положительная взаимосвязь средней силы между минерализацией воды и средней длиной тела рачков в оз. Б. Яшалтинское r=0,64, в оз. Джама - r=0,65. При этом средняя плодовитость самок в оз. Б. Яшалтинское находится в пределах 46,0-91,5 экз. яиц, в оз. Джама более низкая - 9,0-45,2 экз. яиц, диаметр цист составляет 0,3000,345±0,04 мм. В гипергалинных водоемах биомасса артемий (57,7-91,8 г/м3) зависит от минерализации воды (78,2-148,2 г/л) и численности фитопланктона (8,8-14,1 млн кл./л). Оптимальные условия для высоких показателей продуктивности и биомассы биоты соленых озер находятся в диапазоне минерализации воды от 80 до 200 г/л. Оценено состояние запасов цист рачка Artemia salina и определены общие допустимые уловы, не несущие опасности истощить этот ценный ресурс. Результаты оценок запасов цист артемии показали, что в оз. Б. Яшалтинское общий запас цист рачка составляет от 45,2 до 84,0 т, в оз. Джама - от 7,3 до 15,2 т. Прогнозируемый объем допустимых уловов цист артемий при 40 % изъятии квоты в гипергалинных озерах находится в пределах от 3,0 до 40 т. Полученные результаты вносят существенный вклад в познание природы реликтовых соленых озер Калмыкии: Большое Яшалтинское и Джама.

The article discusses the results of research conducted on the salty waters of the Republic of Kalmykia. Mineralization of water in the lakes is changing under the influence of meteorological conditions and varies from 78 to 441 g / l. The only representative of fauna is Artemia salina. It was found that the high salt content in water bodies causes svoeob-sity of species composition of the algae. It was found 25 species, of which 24 - representatives of diatoms (genus Nitzschia - 8; genus Navicula - 3; born Surirella - 2, the remaining 11 are repre-sented by one species each) and 1 - green algae (Dunaliella salina Teod.). A positive relationship between the average power and average salinity of the wa-

10

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 4 (40), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:

НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

ter body length of crayfish in the lake. B. Yashaltinskoe r = 0,64, in the lake. Jama - r = 0,65. The average fertility of females in the lake. B. Yashaltinskoe is within 46,0-91,5 copies. eggs in the lake. Jama lower - 9,0-45,2 copies. eggs, cyst diameter is 0,300-0,345 mm ± 0.04. The hypersaline ponds Ar-temia biomass (57,7-91,8 g /m3) dependent on water salinity (78,2-148,2 g / l) and the number of on-fitoplankto (8,8-14,1 million. Cl. / l). Optimal conditions for high levels of productivity and biomass of the biota of salt lakes are located in the range of salinity from 80 to 200 g / l. Assess the state of stocks of the crustacean Artemia salina cysts and determined total allowable catches, do not carry the danger drain this valuable resource. Results of stock assessments Artemia cysts showed that the lake.

B. Yashaltinskoe total stock cysts crustacean ranges from 45,2 to 84,0 tones in the lake. Jama - from

7,3 to 15,2 m. The projected volume of allowable catches Artemia cysts at 40 % exemption in hypersaline lakes of quotas is in the range from 3.0 to 40 tons. The results make a significant contribution to the knowledge of nature relic salty lakes Big Kalmykia Yashaltinskoe and Jama.

Ключевые слова: гипергалинные водоемы, минерализация, гидрологический режим, артемия, прибрежная растительность.

Key words: hyperhaline pools, mineralization, hydrological regime, Artemia, riparian vegetation.

Республика Калмыкия является самым засушливым регионом на юге европейской части России. Для территории республики, в большей части расположенной в зоне степей, одним из типичных и распространенных элементов ландшафта являются солончаки, временные пересыхающие водотоки, солоноватые и соленые озера [12, 1, 10]. По происхождению и положению озера делятся на пойменные, лиманные и водораз-дельно-западинные или степные. Лиманные озера приурочены к Манычской впадине и являются наиболее распространенными, основными из них являются Маныч-Гудило, Джама, Царык, Большое и Малое Яшалтинское и др.

Водоемы с повышенной минерализацией традиционно рассматриваются как местообитания с экстремальными условиями существования. Лимитирующее влияние высокой солености способствует формированию специфического биоценоза, структура которого значительно отличается от пресноводной биоты. Экологические особенности этих водоемов в последнее время активно изучаются, и проводится их сравнительное описание. Необходимым условием для понимания механизмов функционирования сообществ водоемов в условиях лимитирующего влияния солености является определение качественного и количественного состава гидробионтов.

Материал и методика. Материалом для работы послужили результаты гидрохимических, гидробиологических и флористических исследований, проведенных на соленых озерах Калмыкии. Гидрохимический анализ, отбор гидробиологических проб, измерения факторов среды, сбор гербарного материала прибрежных водных растений и описание растительности проводили по стандартным методикам [14, 13, 9, 4].

Для климата республики характерно преобладание восточных ветров, часто принимающих характер суховеев. Сумма температур воздуха выше 10 °С увеличивается с северо-запада на юго-восток и составляет 3400-3600 °С. Продолжительность теплого периода выше 0°С составляет 240-275 дней. Абсолютный максимум температуры в жаркие годы достигают 40...44°С. Количество выпавших осадков в 2005 г. превышало многолетнюю норму на 179,8 мм или 63,3 %, в 2006 г. - на 58,4 мм или на 20,6 %, в 2009 г. - на 60,2 мм или на 21,2%. В 2007 и 2010 гг. - на 69,6-72,6 мм или на 24,5-

25,6 % ниже среднемноголетних значений. В 2008 г. количество осадков было на уровне среднемноголетних значений (292,4 мм) (рисунок 1).

11

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 4 (40), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Рисунок 1 - Климадиаграмма по показателям метеостанции г. Г ородовиковск

Почвенный покров комплексный: на вершинах водоразделов и увалообразных повышениях располагаются солонцы каштановые средние солончаковые в комплексе с каштановыми солонцеватыми почвами [1, 2, 5, 3]. Почвы - засоленные с хлоридно-сульфатным типом засоления и суммой легкорастворимых солей в слое 0-1,0 м -2,68 %. По гранулометрическому составу, согласно классификации Н.А. Качинского, пахотный слой почвы относится к тяжелым суглинкам с содержанием физической глины 44,9-58,0 %. Содержание гумуса в слое 0-0,4 м 2,76 % (низкое); содержание азота в пахотном слое низкое (65,0 мг/кг), подвижного фосфора очень низкое (7,3 мг/кг), обменного калия среднее (282 мг/кг) (таблица 1).

аблица 1 - Химические показатели солонцов каштановых почв

Г лубина, см Гумус, % Содержание питательных элементов, мг/кг

N-NO3 N-NH4 P2O5 K2O

0-10 3,05 8,3 97 16,0 364

10-20 2,75 8,1 65 5,0 297

20-30 2,70 7,6 57 4,5 240

30-40 2,54 7,4 41 3,6 228

Результаты и обсуждение. Соленые озера имеют четко выраженные крутые берега и совершенно плоское дно с едва заметным понижением к центру. Основное питание осуществляется за счет талых снеговых вод, атмосферных осадков и грунтовых вод. Уровень озер подвержен значительным колебаниям, вода (рапа) озер меняется от соленой до горько-соленой. Под влиянием испарения из нее происходит выпадение солей. К ним относятся озера Манычской группы: Маныч-Гудило, Большое и Малое Яшалтинское, Джама и др. [7, 8, 6]. Общая минерализация воды в исследованных водоемах варьировала от 41,1 г/л (оз. Маныч-Гудило) до 252,5 г/л (оз. Колтан-Нур). Кислотность воды большинства водоемов слабощелочная (таблица 2).

12

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 4 (40), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:

НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Озеро Малое Яшалтинское в годы проведения исследований было полностью пересохшее, покрытое слоем соли. По сумме ионов озера Большое Яшалтинское, Джама и Колтан-Нур относятся к гипергалинным водоемам (минерализация воды в озерах составляла 156-252 г/л) [12, 3, 8].

Таблица 2 - Химический состав воды соленых озер Калмыкии

Место отбора Концентрация ионов, мг-экв/л / г/л Сумма солей, г/л рН

CO32- HCO3- Cl- SO/' Ca2+ Mg2+ Na+

оз. Маныч-Гудило 1,05 0,03 4,59 0,28 473,80 16,82 239,58 11,50 35,00 0,70 230,83 2,77 391,30 9,00 41,10 8,1

оз. Большое Яшалтинское - 12,78 0,78 2119,72 75,25 1050,00 50,40 350,00 7,00 700,00 8,40 2162,78 49,74 191,57 8,0

оз. Джама - 951 0,58 2567,00 91,13 531,50 25,51 107,00 2,14 274,25 3,29 1457,83 33,53 156,18 7,8

оз. Колтан-Нур - 0,60 0,04 4264,00 151,37 51,00 2,45 0,50 0,01 58,00 0,70 4257,10 97,91 252,48 7,3

За многолетний период наблюдений наибольшие значения температуры воды в соленых озерах наблюдались в 2003 и 2007 гг. Температура рапы в начале вегетационного периода была выше по сравнению с другими годами на 2,2...3,6 °С (таблица 3).

Таблица 3 - Динамика температуры воды в соленых озерах, °С

Год Апрель Май Июнь Июль Август

2002 15,5 19,0 24,3 30,6 25,8

2003 18,7 24,4 23,8 31,5 32,0

2004 16,4 19,3 23,5 27,0 27,3

2005 15,4 19,6 21,9 29,0 27,5

2006 15,2 21,5 23,0 30,1 25,2

2007 16,8 22,0 24,1 31,6 32,2

2008 16,5 21,9 23,4 29,5 25,6

2009 15,1 21,3 22,9 27,0 25,0

2010 15,7 22,0 24,5 28,2 27,1

X ± Sx 16,14 ± 0,38 21,22 ± 0,57 23,49 ± 0,27 29,39 ± 0,58 27,52 ± 0,92

а 1,13 1,70 0,81 1,74 2,75

Cv, % 7,03 8,01 3,46 5,93 10,00

Водоросли встречаются в озерах при любой концентрации солей воды, вплоть до самосадочных озер включительно. Они представляют группу скорее экологическую, объединенную водным образом жизни; общее для всех них - наличие хлорофилла и обусловленное этим автотрофное питание - способность синтезировать на свету органические вещества из неорганических.

Видовой состав водорослей является отражением всех процессов, происходящих в водном объекте, его экосистеме. В гипергалинных озерах Калмыкии основную биомассу составила зеленая водоросль Dunaliella salina Teod. (таблица 4). Из диатомовых

13

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 4 (40), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:

НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

водорослей род Nitzschia - 8 таксонов, род Navicula представлен тремя видами, из рода Surirella в озере отмечено два вида, остальные роды диатомовых представлены одним

видом каждый [3].

_______________Таблица 4 - Видовой состав водорослей соленых озер

Род Название Г алобность

Зеленые водоросли

Dunaliella D. salina Teod. -

Диатомовые водоросли

Nitzschia Nitzschia sp. -

N. compressa (Bailey)Boyer галофил

N. constricta (Kutz.)Ralfs in Pritch. мезогалоб

N. epithemoides Grun. галофил

N. hungarica Grun. мезогалоб

N. pellucida Grun. галофил

N. pusilla Grun. -

N. scalpeliformis Grun. галофил

Navicula N. lundii Reinch. -

N. phyllepta Kutz. галофил

N. salinarum Grun. мезогалоб

Surirella S. brebissonii Krammer & Lange-Bertalot -

S. hoefleri Hust. -

Amphora А. coffeaeformis (Ag.) Kutz. галофил

Craticula С. halophila (Grun.) D.G.Mann индифферент

Cylindrotheca С. gracilis (Breb. ex Kutz.) Grun. галофил

Entomoneis Е. alata (Ehr.) Ehr. -

Fragilaria F. fasciculata (Ag.) Lange-Bertalot галофил

Gyrosigma G. acuminatum (Kutz.) Rabenh. индифферент

Hantzschia H. vivax (W.Sm.)M.Peragallo галофил

Rhopalodia Rh. gibberula (Ehr.)O.Mull. галофил

Stauroneis S. anceps Ehr. индифферент

Stephanodiscus Stephanodiscus sp. -

Thalassiosira Thalassiosira sp. -

Из-за периодически изменяющегося уровня воды в озерах изменяется характер околоводной растительности. Кроме того, на формирование растительного покрова существенное влияние оказывает сложность рельефа, недостаток атмосферных осадков, высокая минерализация почв, гигроскопическая сеть и высокая температура воздуха в вегетационный период.

14

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 4 (40), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА, НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Степная растительность представлена в основном дерновинными злаками, к ним относятся разные виды ковыля (Stipa), тонконог (Koeleria), житняк (Agropyron), а также джузгун безлистный (Calligonum aphyllum (Pall.) Guerke), терескен серый (Ceratoides papposa L), колосняк гигантский (Leymus racemosus (Lam.) Tzvel.); лекарственные травы - солодка голая (Glycyrrhiza glabra L.), зверобой продырявленный (Hypericum perforatum L.), цмин песчаный (бессмертник) (Helichrysum arenarium L.), шалфей эфиопский (Salvia aethiopis L.) и др. В составе степного сообщества значительную роль играют луковичные: разные виды тюльпанов (Tulipa), мятлик луковичный (Poa bulbosa L.), гусиный лук (Gagea). Характерной особенностью является то, что растительный покров не сплошной и не однородный, а, как и почвенный, имеет комплексный характер.

Жаброногие раки рода артемия (Artemia sp.) являются одним из важнейших ресурсных видов водных беспозвоночных. Вегетационный период рачка в гипергалинных водоемах Калмыкии длится с начала апреля до конца августа - начала сентября. Длительность жизненного цикла первой генерации артемий, по нашим данным, составляет 60-65 дней, и также зависит от солености, температуры, пищи и др. В среднем длительность периода вегетации составляет 120-135 дней. Вторая генерация появлялась в начале - середине июня и продолжалась до середины - конца июля. Начало третьей генерации приходилось на конец июля - начало августа и в наибольшей степени зависело от абиотических и биотических факторов (рисунок 2).

Проведенный статистический анализ количественных показателей зоопланктона гипергалинных озер свидетельствует о прямой зависимости от температуры и минерализации воды.

ЦИСТЫ

5:

I генерация

II генерация

о%

i%

III генерация

Рисунок 2 - Структура популяции жаброногого рачка A. salina L. в оз. Б. Яшалтинское в среднем по годам исследований

15

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 4 (40), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Длина тела взрослых рачков в исследуемый период колебалась от 8,10 до 17,00 мм, большая часть особей имела размеры в пределах 9,25.. .13,50 мм. Средние размеры половозрелых рачков A. salina L. в оз. Б. Яшалтинское (соленость воды - 143 г/л) отличаются от показателей длины рачков в оз. Джама (соленость воды - 174 г/л) на 1,1-9,3 %, что свидетельствует о влиянии минерализации воды на рост артемий (рисунок 3).

ММ

Рисунок 3 - Средняя длина тела половозрелых рачков A. salina L.

В практическом рыбоводстве часто пользуются весовыми категориями. Определение средней массы предварительно очищенных и высушенных в термостате цист осуществляли взвешиванием проб цист в трех повторностях на аналитических весах и подсчетом числа цист в пробах. Средняя масса цист составляла 0,007.0,013 мг (таблица 5).

Таблица 5 - Размер и масса артемий на разных стадиях развития

Стадия развития Длина, мм X ± Sx а Cv, % Сырой вес, мг X ± Sx а Cv, %

Цисты 0,250 0,345± 0,04 0,067 19,55 0,013 0,010± 0,001 0,002 25,80

0,400 0,009

0,385 0,007

Науплиусы 2,700 1,703± 0,51 0,880 51,65 0,250 0,243± 0,03 0,057 23,57

0,560 0,310

1,850 0,170

Ювениальные 5,250 5,167± 0,65 1,124 21,76 1,560 1,523± 0,52 0,894 58,72

3,750 0,410

6,500 2,600

Взрослые рачки 8,100 12,200± 2,12 3,666 30,06 7,450 4,883± 1,10 0,903 38,96

17,000 2,900

11,500 4,300

Диаметр цист артемий сильно варьировал и находился в пределах от 0,250 до 0,400 мм, который измеряли с помощью бинокуляра, используя шкалу окуляр-микрометра. Масса взрослых рачков колебалась от 2,900 до 7,450 мг и в среднем составляла 4,883±1,10 мг. Индивидуальная масса половозрелых самцов в исследованном озере была приблизительно в 1,3 раза ниже массы самок и составляла в среднем 3,650±0,95 мг. Масса науплиусов находилась в пределах 0,170.0,310 мг (в среднем 0,243 мг).

16

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 4 (40), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Как известно, подсчет численности артемий значительно затруднен, так как распределение рачков и его цист зависит от многих факторов (направление ветра, течений, освещенности и др.). В то же время известно, что численность и биомасса артемий в соленых озерах может варьировать в значительной степени год от года. При этом многие факторы приводят к снижению численности рачков в водоемах, в частности - рас-преснение, загрязнение, снижение концентрации кислорода и др.

Индивидуальная плодовитость самок артемий варьирует в широких пределах: 3156 экз. яиц. Средняя плодовитость самок за вегетационный период изменялась в мае -4,6-53,0 экз. яиц, в июне - 15,1-63,7 экз. яиц, в июле - 7,3-91,5 экз. яиц, в августе - 11,2-

74,6 экз. яиц. Плодовитость самок в 2002, 2003, 2010 гг. была ниже показателей 2004 и 2005 гг. на 23-42 %.

Средние размеры яйцевой сумки самок рачков колебались от 0,70х0,50 до 1,50х1,25 мм. Весенние генерации самок, наряду с цистами, производили тонкоскорлу-повые яйца и науплиусов. На 10 половозрелых самок, как правило, приходилось 7-8 с цистами, 1-2 - с науплиусами.

Отношение между средней плодовитостью артемии и температурой воды за вегетационный период составило 0,66 и выражается обратно пропорциональной зависимостью: У= -11,3657+2,4214-Х. Между средней плодовитостью и минерализацией воды выявлена положительная достоверная связь (r=0,42) (рисунок 4).

Рисунок 4 - Зависимость средней плодовитости артемий от минерализации воды

При анализе коэффициентов корреляции выявлена достоверная отрицательная связь между минерализацией воды и количеством рачков (r=-0,44) с уравнением регрессии: У=31,3118-0,0756-Х. Плотность рачков сопряжена с температурой воды и характеризуется низким коэффициентом корреляции - r=-0,25. Зависимость температуры воды за вегетационный период и средней плодовитости артемий выражается прямопропорциональной зависимостью: У=58,2964-0,2276-Х с коэффициентом, равным -0,16.

За период исследований биомасса артемий находилась в пределах 17,39100,52 мг/м3, лишь в июне 2002 г. наблюдалась рекордная биомасса артемий -154,27 мг/м3. В 2003 г. уменьшились общая численность (на 80,3%) и биомасса (на 77,2 %) рачков по сравнению с предыдущим годом. В дальнейшие годы исследований произошло увеличение общей численности 58,79-61,14 тыс. экз./м3 и биомассы рачка 87,42-91,80 мг/м3 (рисунок 5, таблица 6).

17

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 4 (40), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:

НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Высокая способность к воспроизводству, а также большая устойчивость к воздействиям неблагоприятных факторов окружающей среды позволяют успешно разводить и получать большую биомассу с единицы площади. Особенная ценность артемии заключается еще и в том, что ее покоящиеся яйца остаются жизнеспособными в течение длительного времени [11].

Результаты оценок запасов цист в оз. Б. Яшалтинское показали, что среднемноголетняя численность цист A. salina L. характеризуется высоким показателем -101 тыс. экз./м3.

Таблица 6 - Расхождение фактических

и модельных данных биомассы A. salina L.

Численность фитопланктона, млн, кл,/л Минерализация воды, г/л Биомасса артемий, мг/м3 Расхождение, %

фактическая расчетная

оз. Б. Яшалтинское

12,31 191,57 73,51 67,76 -7,8

9,23 217,23 57,68 60,81 -9,9

14,07 78,24 91,80 85,13 -7,3

13,63 84,89 87,42 82,62 -5,5

13,55 88,21 77,63 81,99 5,6

12,18 119,87 72,07 73,24 1,6

13,00 115,46 77,37 77,25 -0,2

13,16 167,37 67,53 73,57 8,9

12,05 229,82 57,65 63,38 9,9

оз. Джама

7,50 156,18 42,37 45,82 8,1

6,23 178,93 38,56 35,66 -7,5

8,79 148,21 57,70 52,91 -8,3

8,17 154,90 45,50 48,89 7,5

7,95 165,45 46,54 45,72 -1,8

6,38 181,00 37,19 35,84 -3,6

7,00 175,12 38,28 39,68 3,7

7,13 164,15 39,34 42,57 8,2

6,56 246,08 20,67 22,68 9,7

В озере Б. Яшалтинское В озере Джама

Рисунок 5 - Зависимость биомассы A. salina L. от минерализации воды и численности фитопланктона в соленых озерах

18

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 4 (40), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:

НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Z = 29,4087 + 4,4305-Х - 0,0845-У,

где Z - биомасса артемий, г/м3; Х - численность фитопланктона, млн кл./л; У - минерализация воды, г/л.

Подсчитаны также сравнительные запасы цист в оз. Джама с площадью водной поверхности не более 5 км2, где их численность не превышает 37 тыс. экз./м3. Общий запас цист определяется методом гидробиологической оценки численных показателей состояния артемии в промысловом водоеме: учитывались цисты, находящиеся в толще воды, на дне, в овисаках самок, а также в береговых выбросах. Прогнозируемый объем допустимых уловов цист A. salina L. в оз. Б. Яшалтинское за исследуемый период находился в пределах от 20 до 40 т (рисунок 6).

Рисунок 6 - Прогнозируемый объем допустимых уловов цист A. salina L.

в озере Большое Яшалтинское, т

Выводы. Как показали исследования, часть водоемов представляют собой полностью пересохшие соляные плато (оз. Малое Яшалтинское) или мелководные, покрытые соляной коркой с глубиной не более 5 см (оз. Колтан-Нур). Фонд артеми-евых озер на территории республики представлен двумя озерами: Большое Яшал-тинское и Джама.

Повышенная минерализация воды, а также особенности температурного режима соленых водоемов сформировали условия для размножения ракообразных и обусловили своеобразие видового состава водорослей. Микроводоросли, как фотоавтотрофные организмы, в процессе фотосинтеза выделяют молекулярный кислород, необходимый для жизнедеятельности водных организмов, в том числе и артемии. В свою очередь, рачки, многократно фильтруя воду, просветляют ее и способствуют коагуляции слизи, осаждению органических и неорганических веществ на дно водоема, в результате чего происходит интенсивное развитие микроводорослей.

Численность популяции артемий по водоемам различается: в оз. Джама, с неустойчивым физико-химическим режимом, артемия присутствует с небольшой плотностью, на уровне десятков тыс. экз./м3; в оз. Б. Яшалтинское, с более устойчивым гидрологическим и гидрохимическим режимом - численность рачка достигает сотен тыс. экз./м3. Выявлена зависимость средней длины половозрелых особей рачка от гидрологического режима водоемов, формирующихся в различные годы при изменении объемов воды.

Состояние экосистемы гипергалинных водоемов Калмыкии зависит от уровня минерализации воды и метеорологических условий года. Нерациональное использование соленых озер республики ведет к нарушению естественного состояния экосистемы и губительно влияет на развитие и жизнедеятельность биоты. В связи с этим, необходима разработка комплексных мероприятий по охране и сохранению водных и биологических ресурсов гипергалинных водоемов.

19

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 4 (40), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:

НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Библиографический список

1. Адьяев, С.Б. Комплексное использование водных ресурсов Республики Калмыкия [Текст]: монография / С.Б. Адьяев, Э.Б. Дедова, М.А. Сазанов. - Элиста: ЗАОр «НПП «Джан-гар», 2006. - 200 с.

2. Бакинова, Т.И. Почвы Республики Калмыкия [Текст]/ Т.И. Бакинова, Н.П. Воробьева, Е.А. Зеленская. - Элиста: СКНЦ ВШ, 1999. - 116 с.

3. Бамбеева, В.И. Комплексная характеристика биоценоза гипергалинного водоема Калмыкии [Текст] / В.И. Бамбеева, Н.М. Бакташева, Э.Б. Дедова // Вестник МГОУ. Серия «Естественные науки». - 2009. - № 3. - С. 20-24.

4. Безднина, С.Я. Экологические основы водоиспользования [Текст] : монография /С.Я. Безднина. - М.: Изд. ВНИИА, 2005. - 224 с.

5. Богун, Н.М. Изучение степных экосистем заповедной зоны озера Маныч-Гудило [Текст]/ Н.М. Богун // Роль особо охраняемых природных территорий в сохранении биоразнообразия: материалы Международ. научно-практ. конф., посвященной 10-летию Государственного природного заповедника «Ростовский». - Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. университета, 2006. - С. 174-176.

6. Бородычев, В.В. Водные ресурсы Республики Калмыкия и мероприятия по совершенствованию водохозяйственного комплекса [Текст]/ В.В. Бородычев, Э.Б. Дедова, М.А. Сазанов // Доклады РАСХН. - 2015. - № 4. - С. 41-45.

7. Дедова, Э.Б. Проблемы водного хозяйства Республики Калмыкия в связи с развитием мелиорации [Текст]/ Э.Б. Дедова, М.А. Сазанов // Современное состояние и перспективы развития водохозяйственного комплекса Западно-Каспийского бассейнового округа: сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф. - Махачкала: АЛЕФ, 2013. - С. 25-29.

8. Иванова, В.И. Современное состояние солёных водоёмов Калмыкии [Текст] / В.И. Иванова //Современное состояние и перспективы развития мелиоративного, лесомелиоративного и водохозяйственного комплексов юга России (Шумаковские чтения): материалы науч.-практ. конф. - Новочеркасск: «Лик», 2012.

9. Ипатов, В.С. Описание фитоценоза [Текст]: методические рекомендации /В.С. Ипатов, Д М. Мирин. - СПб.: СПбГУ, 2008. - 71 с.

10. Концепция развития мелиорации сельскохозяйственных земель на период до 2020 года [Текст] /Б.М. Кизяев, В.В. Бородычев, Э.Б. Дедова, М.А Сазанов и др. - М.: Изд. ВНИИА, 2012. - 64 с.

11. Литвиненко, Л.И. Количественное развитие артемии основного стартового корма для объектов аквакультуры - в озерах Западной Сибири [Текст]/ Л.И. Литвиненко // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки.- 2008. - №10. - С. 74-81.

12. Мониторинг водных ресурсов Республики Калмыкия и проблемы экосистемного водопользования в агропромышленном комплексе [Текст]/ А.С. Овчинников, В.В. Бородычев, Э.Б. Дедова, М.А. Сазанов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2015. - № 3(39). - С. 9-19.

13. Полевые методы исследования [Текст]/ Под общ. ред. А.С. Лупатина. - Саранск: Мордовский гос. ун-т, 2005. - 160 с.

14. Шишкина, Л.А. Гидрохимия [Текст] / Л.А. Шишкина. - Ленинград: Гидрометиздат, 1974. - 287 с.

Literature list:

1. Adyaev, S.B. Integrated water resources of the Republic of Kalmykia [Text]/ S.B. Adyaev, E.B. Dedova, М.А. Sazanov: monograph. - City of Elista: PLC «RPE «Jangar», 2006. -200 p.

2. Bakinova, Т.1. The soils of the Republic of Kalmykia [Text]/ Т.1. Bakinova, N.P. Vorobyova, Е.А. Zelenskaya. - City of Elista: NKSC HE 1999. -116 p.

3. Bambeeva, V.I. Complex characteristic biocenosis hypersaline pond Kalmykia [Text]/ V.I. Bambeeva, NM. Baktasheva, E.B. Dedova // Messenger of MSOU. A series of «Science». - 2009. -№3. - P. 20-24.

4. Bezdnina, S.Y. Ecological bases of water [Text]: monograph / S.Y. Bezdnina. - М.: Publishing House ARSIA, 2005. -224 p.

5. Bogun, NM. The study of steppe ecosystems protected area of Lake Manych-Gudilo [Text]/ NM. Bogun // The role of protected areas in biodiversity conservation: Proceedings of the international. scient. conf., dedicated to the 10th anniversary of the nature reserve «Rostovskiy». - Rostov-on-Don: Publishing House of Rostov-on-Don University, 2006. - P. 174-176.

20

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 4 (40), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА:

НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

6. Borodychev, V.V. Water resources of the Republic of Kalmykia, and measures to improve water complex [Text]/ V.V. Borodychev, E.B. Dedova, М.А. Sazanov // Reports of the RAAS. -2015. - № 4. - P. 41-45.

7. Dedova, E.B. Problems of Water Resources of the Republic of Kalmykia in connection with the development of reclamation [Text]/ E.B. Dedova, М.А. Sazanov // Current state and prospects of development of water complex of the West Caspian Basin District: collection of articles All-Russian scientific-practical conference. - Makhachkala: ALEF, 2013. - P. 25-29.

8. Ivanova V.I. The current state of salty reservoirs of Kalmykia [Text]/ V.I. Ivanova // Current state and prospects of development of reclamation, agroforestry and water management complexes in the south of Russia (Shumakovskie reading): materials of All-Russia scientific-practical conference. - Novocherkassk: «Lik», 2012.

9. Ipatov, V.S. Description phytocenosis [Text]/ V.S. Ipatov, D.M. Mirin // Guidelines. -SPb.: SPbSU, 2008. -71 p.

10. The concept of land reclamation of agricultural land for the period until 2020 [Text]/B.M. Ki-zyaev, V.V. Borodychev, E.B. Dedova, М.А Sazanov and etc. - М.: Publishing House ARSiA, 2012. - 64 р.

11. Litvinenko, L.I. Quantitative development of the main shrimp starter feed for aquaculture - in the lakes of Western Siberia [Text]/ L.I. Litvinenko // Siberian Messenger of Agricultural Science. - 2008. - №10. - P. 74-81.

12. Monitoring of Water Resources of the Republic of Kalmykia and the problems of the ecosystem water use in the agricultural sector [Text]/ A.S. Ovchinnikov, V.V. Borodychev, E.B. Dedova, M.A.Sazanov // News Nizhnevolzhskiy agrouniversitetskogo complex: Science and Higher Vocational Education. - 2015. -№3 (39). - P. 9-19.

13. Field research methods [Text]/ Edit by A.S. Lupatin. - City of Saransk: Mordovian SU, 2005. -160 p.

14. Shishkina, L.A. Hydrochemistry [Text]/ L.A. Shishkina. - City of Leningrad: Gidrometiz-dat, 1974. -287 p.

E-mail: vcovniigim@yandex.ru

УДК 631.675: 631.671.1

ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОЛИВАМИ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ

OPTIMUM CONTROL OF WATERINGS ON THE BASIS OF MODERN COMPUTING ALGORITHMS

В.В. Бородычев1, член-корреспондент РАН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

М.Н. Лытов1, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

A. С. Овчинников2, член-корреспондент РАН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

B. С. Бочарников2, кандидат технических наук

V.V. Borodychev, M.N. Lytov, A.S. Ovchinnikov, V.S. Bocharnikov

2Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова (Волгоградский филиал)

2Волгоградский государственный аграрный университет

1 Volgograd branch of the All-Russian Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation. Named after A.N. Kostyakov (Volgograd branch)

2Volgograd State Agrarian University

Цель исследований - повышение качества информационного обеспечения задач управления водным режимом почвы при орошении сельскохозяйственных культур с возможностью использования современных решений в области автоматизированного мониторинга водного режима почвы орошаемых земель. В результате проведенных исследований предложена современная модель оптимального управления водным режимом почвы в условиях орошения, использование которой позволяет оценить необходимость проведения очередного вегетационного

21