CC BY
37ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ RESEARCH ARTICLES
ОЦЕНКА ТРОФИЧЕСКОГО СТАТУСА И ГИДРОХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА МАЛЫХ РЕК НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
В.В. Логинов, Т.В. Кривдина, О.А. Морева
Нижегородский филиал ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» («НижегородНИРО»), Россия
e-mail: gosniorh@list.ru
Представлены результаты многолетних исследований концентраций хлорофилла в фитопланктоне некоторых малых рек Нижегородской области и сопредельных территорий, бассейнов лево- и правобережий Волги. На основании этих данных определен трофический статус 36 малых рек 10 бассейнов рек, впадающих в Волгу. Обнаружены существенные различия концентраций хлорофилла между малыми реками, расположенными в лево- и правобережной части Волги. Наиболее продуктивными аль-гоценозами по показателю трофности определены малые реки бассейнов левобережья Средней Волги. В качестве фоновых (квазиэталонных) малых рек, для оценок экологического состояния водных экосистем, могут быть предложены одиннадцать, расположенных в правобережье Волги. Ключевые слова: гидрохимический состав, малые реки, трофический статус, хлорофилл а фитопланктона
Введение
С 2010 г. сотрудниками Нижегородского филиала ФГБНУ «ВНИРО» проводятся исследования уровня биологической продуктивности по уровню трофии на малых реках Нижегородской области и сопредельных территориях. Известно, что уровень биологической продуктивности лежит в основе типизации водоемов по уровню трофии.
Содержание основного пигмента зеленых растений хлорофилла а (Хл а) считается универсальной эколого-функциональной характеристикой, позволяющей оценивать обилие, временную и пространственную динамику водорослей, трофический статус водного объекта, качество воды и самый распространенный интегральный показатель продуктивности альгоценозов и изменений в экосистеме (Минеева, 2005; Минеева и др., 2008; Мордасова, 2014; Ollinger S.V. 2011; Peng et al., 2011; Penuelas et al., 2011; Vesali et al., 2015).
Поскольку концентрация Хл а в фитопланктоне зависит от региональных особенностей водных объектов, возникают сложности с использованием единой шкалы для оценки качества среды или трофического состояния (Шаров, 2020). Возникает необходимость проводить нормирования относительно фонового / квазиэталонного состояния водного объекта. Такими фоновыми «ненарушенными» состояниями водотоков могут послужить верховья малых рек бассейнов крупных рек, впадающих в Волгу. По этой причине представляет большой интерес исследование Хл а в фитопланктоне и абиотических показателей малых рек на примере, Нижегородской области и сопредельных территорий. Гидрографическая сеть района принадлежит к
бассейну Каспийского моря. Главной водной артерией территории является р. Волга. На рассматриваемой территории имеется около 66 500 водотоков общей длиной 261 000 км. Основная доля речной сети приходиться на малые реки, количество которых составляет 98% общего числа и длина 71% суммарной длины всех водотоков (Ресурсы поверхностных вод СССР, 1973а,б). Наряду с количественными характеристиками малых рек указывается, что малой следует считать такую реку, как описано в следующей литературе (Гидрология суши, 1988; Энциклопедический словарь..., 1968; Ресурсы поверхностных вод СССР, 1973а,б; Ткачев, Булатов, 2002). Следует отметить, что сама площадь водосбора всей Верхней и Средней Волги расположена в разных геоморфологических и климатических зонах. На всем протяжении правый берег, как правило, крутой с сильной заовраженностью. По левому берегу расположена большая часть поймы с лесами и заболоченными участками. Климат бассейна умеренно-континентальный.
Таким образом, целью нашей работы было проведение пространственного и временного анализа трофического статуса некоторых малых рек Нижегородской области и сопредельных территорий на основе абиотических (гидрохимических) и биотических (концентрации Хл а в фитопланктоне) показателей.
Объекты и методы исследований
В данной работе рассмотрены малые реки 2-7 порядков, впадающие в бассейны крупных притоков Волги (табл. 1). Малые реки первого порядка, впадающие в Волгу, в нашей работе не рассматривались. Обследованию были подвержены 36 малых рек 10 притоков Волги. В вегетационный период 2010-2019 гг. в поверхностных водах фотического слоя малых рек Нижегородской области и сопредельных территорий были проведены спектрофо-тометрические определения Хл а в фитопланктоне (ЗСОЯ-ЦКЕЗСО..., 1966; ГОСТ., 1990; Руководство., 1992). Оценку трофического статуса водотоков проводили, придерживаясь известных шкал (Китаев, 2007).
Таблица 1. Краткая гидрографическая характеристика некоторых лево- и правосторонних рек бассейна Волги
Table 1. Short hydrographie characteristics of some left- and right-sided rivers of the Volga basin
Название бассейна Расстояние от устья Волги, км Площадь бассейна, км2 Густота речной сети, км/км2 Берег Величина* Количество исследованных малых рек
Кострома 2438 16000 0.61 левый средняя 3
Унжа 2372 28900 0.58 левый средняя 1
Ока 2231 245000 0.37 правый большая 10
Кудьма 2182 3220 0.43 правый средняя 3
Керженец 2142 6140 0.41 левый средняя 1
Сундовик 2137 1120 0.18 правый малая 1
СУРа 2064 67500 0.47 правый большая 11
Ветлуга 1941 28900 0.56-0.75 левый средняя 1
Малая Кокшага 1920 5160 0.39-0.47 левый средняя 1
Кама 1804 507000 0.50-0.80 левый большая 4
Примечание: (*) - малые реки - площадь менее 2000 км2; средние - площадь равна или более 2000 км2,
но меньше 50000 км2; прочие реки считаются большими (Ткачев, Булатов, 2002).
В пробах воды также определялись следующие гидрохимические показатели: рН (ед.), цветность (°), мутность (мг/л), общее железо (мг/л), электропроводность (мкСим/см), жесткость (мг-экв./л), кальций (мг/л), магний (мг/л), гидрокарбонаты (мг/л), хлориды (мг/л), сульфаты (мг/л), минерализация (мг/л), аммонийный азот (мг/л), нитриты (мг/л), нитраты (мг/л), общий азот (мг/л), общий фосфор (мг/л), перманганатная окисляемость (мгО2/л). Минерализация воды (мг/л) рассчитывалась как сумма основных ионов (мг/л). Гидрохимические анализы проводились по общепринятым методикам (Лурье, 1970; Семенова, 1977; Алекин, 1970).
Определение электропроводности осуществлялось с помощью кондуктометра DIST 3 фирмы Hanna Instrument. Активная реакция воды измерялась рН метром - рН 410. Гидрохимический состав поверхностных вод малых рек Нижегородской области и сопредельных территорий представлен в табл. 2-3.
Гидрохимические данные и концентрация хлорофилла обрабатывались многомерными статистическими методами кластерного анализа и факторного анализа методом главных компонент в программной среде Statistica 6.1 (Реброва, 2002; Халафян, 2007). Параметры/показатели имеют различные размерности, поэтому для упрощения дальнейшего многомерного анализа и нивелирования вклада разных параметров все пер е-менные были подвергнуты процедуре стандартного статистического нормирования (Айвазян и др., 1989).
Результаты и обсуждение
Краткая характеристика района исследований
Бассейн Волги в пределах Нижегородской области и сопредельных территорий ассиметричен: площадь левобережья в три раза превышает площадь правобережья. Водосборы притоков также ассиметричны. Как видно, из табл. 1, наиболее густая речная сеть расположена именно по левобережью
0.41-0.80 км/км2 Волги.
Некоторые гидрографические показатели исследованных участков малых рек Нижегородской области и сопредельных территорий представлены в таблицах 4-5. Наибольшую долю (71 %) в исследовании составили правобережные малые реки, впадающие в бассейны рр. Ока, Кудьма, Сундовик, Сура. По С.П. Китаеву (2007) трофический статус малых рек по среднему содержанию Хл а изменялся от ультраолиготрофного до ß-евтрофного.
Малые реки левобережных бассейнов Волги
Орографическая сеть точек отбора проб представлена в табл. 2. В Пред-сталены места отбора проб на 11 малых реках бассейнов Костромы, Унжи, Керженца, Ветлуги, Малой Кокшаги и Камы 2-7 порядков.
Для исследования структуры многомерного массива общих гидрохимических показателей, наблюдаемых на малых реках Нижегородской области
Таблица 2. Состав воды притоков левобережья Волги
Бассейн реки Кострома Унжа Керженец Ветлуга Малая Кокшага Кама
Показатели Векса Узакса Соть Каменка Безменец Люнда Кордемка Толмань Руйка Шуй Яморка
рН, ед. 7.4 7.1 7.8 7.4 6.8 6.6 7.3 7.8 7.5 7.2 7.3
Мутность, мг/л 2.2 11.1 8.2 3.3 11.1 7.7 2.2 2.2 10 3.3 43.7
Цветность, ° 35.7 132.8 145 15.3 91.9 61.3 25.5 35.7 20.4 25.5 222
Железо, мг/л 0.146 0.262 0.236 0.001 0.6 0.006 0.03 0.06 0.03 0.03 0.073
Электропроводность, мкСим/см 203 331 362 269 133 248 424 612 704 564 658
Жесткость, мг-экв./л 2.3 2.7 3.5 2.4 2 2 4 5.6 6 5 6
Кальций, мг/л 36 28 44 34 11.62 27 40 68 86 66 74
Магний, мг/л 6 15.6 15.6 8.4 2.68 13 24 26.4 20.4 20.4 27.6
Гидрокарбонаты, мг/л 132 140.8 176 132 25.6 43 193.6 272.8 281.6 193 316.8
Хлориды, мг/л 14 14 12 10 17.9 7 16 18 24 24 18
Сульфаты, мг/л 7.8 18.5 24.1 22 28.8 13 7.8 5.2 10.3 25.9 6.5
Минерализация, мг/л 195.8 225.9 271.7 206.4 105 178.7 281.4 390.4 422.3 329.3 442.9
Аммонийный азот, мг/л 0.326 1.149 0.728 0.352 0.6 0.22 0.345 0.364 0.287 0.326 0.498
Нитриты, мг/л 0.012 0.072 0.013 0.014 0.001 0.04 0.003 0.006 0.003 0.004 0.005
Нитраты, мг/л 0.846 0.282 0.564 0.771 0.02 0.1 0.282 0.423 1.03 1.128 0.47
Минеральный азот, мг/л 1.184 1.503 1.305 1.137 0.85 0.29 0.63 0.793 1.32 1.458 0.973
Минеральный фосфор, мг/л 0.1 0.085 0.207 0.185 0.02 0.03 0.123 0.11 0.134 0.154 0.216
Перманганатная окисляемость, мгО2/л 13.6 17.6 15.2 12 7.2 8 9.6 9.6 8 8.8 11.2
Таблица 3. Состав воды притоков правобережья Волги
Table 3. Water composition of the tributaries of the right bank of the Volga
Бассейн реки Ока ■Судьма
Показатели Кишма Акша Велетьма Ведяжа Исса Разлейка Сеитьма Шапа Шокша Ястра Цедень Шава Шавка
рН, ед. 7.1 7.8 6.7 8 8.2 7.9 7.3 7.7 7.7 7.9 7.6 7.2 7.9
Мутность, мг/л 1.1 5.5 1.1 0.7 1.1 2.2 1.1 1.1 1.2 0.7 6.6 6.6 6.6
Цветность, ° 9 10.2 116 71.5 7.5 122.6 281.6 76.6 81.7 66.4 50.6 28 91.9
Железо, мг/л 0.1 0.041 0.1 0.117 0.146 0.233 66.4 0.306 0.117 0.102 0.5 0.5 0.5
Электропроводность, мкСим/см 1637 1573 253 570 646 408 540 529 441 563 1417 1248 1778
Жесткость, мг-экв./л 22.8 18.8 2.9 5.5 6 3.5 5.1 5.2 4.7 5.5 12.4 13.9 16.83
Кальций, мг/л 405.4 310.1 28.6 70.2 86.0 28.2 74.1 70.2 54.0 80.0 207.0 192.0 240.5
Магний, мг/л 31.3 39.6 17.3 24 20.4 25.2 16.8 20.4 24 18 46.7 56.5 49.2
Гидрокарбонаты, мг/л 207.5 274 61 281.6 281.6 149.6 281.6 228.8 228.8 281.6 386 364 225.8
Хлориды, мг/л 12.4 20 8.1 18 18 20 10 16 16 20 79.3 28 13.6
Сульфаты, мг/л 19 574.3 68.7 19 28.3 31 20.3 18.8 19.8 19.8 317.3 240 18.8
Минерализация, мг/л 676 1217.9 177.9 412.6 434.3 253.8 402.7 354 342.6 419.4 789.2 880.5 1292.6
Аммонийный азот, мг/л 0.83 0.13 0.52 0.11 0.17 0.30 0.16 0.21 0.15 0.11 0.50 1.00 0.33
Нитриты, мг/л <0.01 0.01 <0.01 <0.01 <0.01 0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 0.09 0.015 0.07
Нитраты, мг/л 0.07 0.047 0.01 0.517 0.141 0.235 0.188 0.188 0.423 0.376 0.75 1.9 2.9
Минеральный азот, мг/л 0.09 0.181 0.53 0.635 0.316 0.551 0.36 0.402 0.58 0.494 1.34 2.915 0.028
Минеральный фосфор, мг/л 0.09 0.095 0.01 0.11 0.29 0.18 0.215 0.235 0.13 0.14 0.24 0.33 0.028
Перманганатная окисляе-мость, мгО2/л 6.2 4.2 10.7 4.8 8.0 8.0 4.0 8.0 6.4 4.0 21.9 13.0 9.6
Продолжение таблицы 3 Continuation of Table 3
Бассейн реки Сундовик Сура
Показатели Ушаков-ка Меня к о « а m Сергачка Сухой Пар Ладка Саранка Кушава Мадаев-ка Язовка Батмас Бездна
рН, ед. 7.8 7.3 6.9 8.2 8.2 8 7.1 6.7 6.7 7.4 6.9 7.2
Мутность, мг/л 4.7 5.5 8.8 6.6 2.2 1.1 1.1 16.7 38.7 6.6 1.1 4.4
Цветность, ° 44 9.2 76.6 137.9 112.3 75.6 10.2 157.7 97 51.1 35.7 20.4
Железо, мг/л 0.04 0.04 0.04 0.20 0.28 0.11 0.11 3.78 0.68 0.204 0.233 0.09
Электропроводность, кСим/см 574 874 1139 892 1283 625 470.5 445 256 441 253 373
Жесткость, мг-экв./л 6.3 6.6 11 9 11 6.2 4.6 3.8 2.2 3.9 2.3 3.1
Кальций, мг/л 86.1 90 161.4 106 124 88 56 50 30 54 30 40
Магний, мг/л 23.7 25.2 41 44.4 57,6 21.6 21.6 15.6 8.4 14.4 9.6 13.2
Гидрокарбонаты, мг/л 396.6 264 217 352 316,8 299.2 184.8 184.8 96.8 176 96.8 140.8
Хлориды, мг/л 7.5 26 28 40 62 14 14 20 16 14 14 14
Сульфаты, мг/л 9.8 110.3 115 198.3 358,6 24.6 16.8 22.8 33.2 44.8 36.2 37.2
Минерализация, мг/л 540.5 515.5 825.3 740.7 919 447.4 293.2 293.2 184.4 303.2 192.3 245.2
Аммонийный азот, мг/л 0.14 0.53 0.68 0.28 0,25 0.19 0.13 1.03 0.68 0.67 0.68 0.61
Нитриты, мг/л <0.01 <0.01 0.01 0.02 0,02 <0.01 0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01
Нитраты, мг/л 0.02 1.26 0.82 2.63 0,14 0.14 0.19 0.47 0.95 1.05 0.67 0.47
Минеральный азот, мг/л 0.17 1.80 1.24 2.93 0,41 0.33 0.33 1.50 1.65 1.72 1.37 1.08
Минеральный фосфор, мг/л 0.04 0.05 0.02 0.22 0,04 0.13 0.06 0.05 0.06 0.06 0.11 0.09
Перманганатная окисляемость, мгО2/л 17.7 9.6 6.014 4.8 6.4 6.4 8 11.2 14.4 13.6 12.8 11.2
00
Таблица 4. Места отбора проб и гидрографические показатели исследованных участков малых рек левобережья Волги в период летней межени
Table 4. Sampling sites and hydrographie indicators of the studied sections of small rivers
on the le
•t bank of the Volga during the summer dry season
Порядок притока Река Бассейн Длина реки, км Площадь водосбора, км2 Место отбора проб
2 Векса Кострома 84 2880 устье реки при впадении в р. Кострома
2 Узокса 6.4 17 устье реки при впадении в р. Кострома
2 Соть 144 1460 устье реки при впадении в р. Кострома
3 Каменка Унжа 11 34 устье реки при впадении в р. Нея
2 Безменец Керженец 43 473 50 м выше от впадения в р. Керженец
2 Люнда Ветлуга 121 1700 участок реки у с. Владимирское
2 Кордемка М. Кокшага 22 172 участок реки у с. Кордентюр
5 Толмань Кама 43 373 100 м выше от впадения в р. Немда
5 Руйка 15 52 200 м выше от впадения в р. Немда
6 Шуй 18 67 участок реки у с. Шуйдур
7 Яморка 8 22 устье реки при впадении в р. Ноля
Таблица 5. Некоторые гидрографические показатели исследованных участков малых рек правобережья Волги в период летней межени
Table 5. Some hydrographic indicators of the investigated sections of small rivers on the right bank of the Volga during the summer dry season _
Порядок притока Река Бассейн Длина реки, км Площадь водосбора, км2 Место отбора проб
2 Кишма (103 км от устья) 71 795 устье реки при впадении в р. Ока
3 Акша 28 303 устье реки при впадении в р. Теша
2 Велетьма (206 км от устья) 99 685 устье реки при впадении в р. Ока
3 Ведяжа 20 146 участок реки у с. Теньгушево
3 Исса Ока 149 2350 участок реки у с. Кашаево
3 Разлейка 47 455 устье реки при впадении в р. Мокша
4 Сеитьма 50 451 участок реки у с. Казенный Майдан
3 Шапа 13 43 участок реки у с. Желтоногово
3 Шокша 24 218 участок реки у с. Куликово
4 Ястра 15 52 устье реки при впадении в р. Шокша
3 Цедень 19 78 участок реки у с. Подлесово
2 Шава Кудьма 31 239 участок реки у с. Шава
2 Шавка 31 239 участок реки у с. Горный Борок
3 Ушаковка Сундовик 13 39.2 участок реки у с. Трофимово
2 Меня (220 км от устья) 85 710 участки реки у сс. Бахмутово и Олевка
3 Вадок 56 668 участок реки у с. Троицкое
3 Сергачка 12 39 100 м от впадении в р. Пьяна в г. Сергач
4 Сухой Пар 14 48 устье реки при впадении в р. Пары
4 Ладка 39 162 участок реки у с. Пестрово
4 Саранка Сура 11 34 100 м от впадении в р. Инсар в г. Саранске
4 Кушава 17 63 устье реки при впадении в р. Язовка
4 Мадаевка 17 61.7 участок реки у с. Новороссийский
3 Язовка 32 262 участок реки у с. Яз
3 Батмас 19 84 участок реки у с. Журавлиха
2 Бездна (282 км от устья) 106 1320 устье реки при впадении в р. Суру
и сопредельных территорий, проводили рекогносцировочный кластерный анализ (Реброва, 2002; Халафян, 2007; Айвазян и др., 1989). Кластеризация проводилась методом Варда по евклидовому расстоянию.
Кластерный анализ по комплексу показателей малых рек левобережья Волги позволил выделить два кластера (рис. 1). Эти кластеры совпадают с классификацией минерализации и жесткости воды по О.А. Алекину (1970).
Метод Барда Евклидово расстояние
Безменец .-
Люнда —г
Векса \— "
Каменка _\
Соть -JI
Узокса —- ——-
Кордемка j——
Толмань —■-
Руйка -
Шуй * =
Яморка -
0 2 4 6 8 10 12 14
Расстояние объединения
Рис. 1. Дендрограмма сходства/различий, построенная методом Варда по евклидовым расстояниям для 11 водотоков левобережных бассейнов Волги по комплексу абиотических и биотических показателей.
Fig. 1. Dendrogram of similarities / differences, built by the Ward's method by Euclidean distances for 11 watercourses of the left-bank Volga basins by a complex of abiotic and biotic parameters.
Первый кластер сформировали малые реки с умеренно мягкой и нейтральной водой (5.32±0.37 мг-экв./л), с рН=7.42±1.66 ед., средней минерализацией (373.26±29.93 мг/л) и удовлетворительной чистоты (9.44±0.53 мгО2/л). Содержание соединений железа в поверхностных водах не повышено и составляет в среднем 0.20±0.09 мг/л, но уровень цветности вод 80.33±21.33° превышает нормативное значение (50°). Среднее содержание гидрокарбонат-иона в водах 108.23±24.40 мг/л. Содержание хлорид-ионов, относящихся к главным ионам химического состава природной воды, составляло 12.48±1.53 мг/л.
Концентрация сульфат-ионов, характерная для речных вод, в среднем составляла 19.03±3.12 мг/л. В водах рек отмечено повышенное содержание
аммонийного азота в пределах от 0.22 мг/л до 1.14 мг/л в среднем 0.56±0.14 мг/л (ПДКрх.=0.39 мг/л), что объясняется биогенным загрязнением: водопой скота, поваленные стволы деревьев. Значения средних концентраций нитратов (0.02±0.01 мг/л) и нитритов (0.43±0.14 мг/л) были низкие, соответственно ниже предельно допустимых концентраций для рыбо-хозяйственных водоёмов (ПДКрх.). По минеральному фосфору малые реки, попавшие в 1 кластер, в среднем составляют концентрацию 0.10±0.03 мг/л (ПДКрх.=0.15 мг/л для мезотрофного водоема), а в р. Безменец бассейна р. Керженец гораздо ниже 0.02 мг/л (ПДКрх.=0.04 мг/л для олиго-трофного водоема).
Во второй кластер попали реки Республики Марий Эл. Малые реки Республики Марий Эл оказались с мягкой и нейтральной водой (2.48±0.23 мг-экв./л), с рН=7.18±0.17 ед., малой минерализацией (197.25±22.58 мг/л) умеренно загрязненной (12.26±1.66 мгО2/л) с низким содержанием общего железа (0.04±0.01 мг/л) и цветностью 65.82±39.12° превышающем нормативное значение. Среднее содержание гидрокарбонат-иона в водах малых рек 256.56±24.89 мг/л, хлорид-ионов 20.00±1.67 мг/л, а сульфат-ионов 11.14±3.78 мг/л. Концентрации аммонийного азота в водах малых рек, попавших во 2 кластер невысокие: 0.21-0.49 мг/л, в среднем 0.36±0.03 мг/л, а содержание нитритов (0.003-0.006 мг/л) и нитратов (0.28-1.12 мг/л) гораздо ниже ПДКрх. Трофический уровень водоемов 2 кластера по фосфору близкий к мезотрофному от 0.11 мг/л до 0.21 мг/л в среднем 0.14±0.01 мг/л, а в р. Яморка Камского бассейна выше эвтрофного уровня (ПДКрх.=0.020 мг/л для эвтрофного водоема).
Проведенный факторный анализ методом главных компонент позволил выделить 3 главные компоненты (ГК). Критерием выделения оптимального числа факторов служили собственные значения, являющиеся дисперсиями ГК. Рассматривались только те ГК, дисперсии которых больше единицы (Иберла, 1980). В результате были отобраны три ГК, которые учитывают более 75 % изменчивости исходных показателей (табл. 6).
Таблица 6. Результаты компонентного анализа массива показателей малых рек левобережья Волги
Table 6. Results of component analysis of the array of indicators of small rivers on the
left bank of the Vo ga
Порядковый Собственные Доля общей Накопленный процент
номер фактора значения дисперсии дисперсии
1 8.16 42.96 42.96
2 3.28 17.26 60.22
3 2.85 14.99 75.21
Итоговая матрица факторных нагрузок дала нам представление о пле-ядной организации исходных гидрохимических (абиотических) и биотических (содержание Хл а в фитопланктоне) показателей и степени их связи с
тем или иным главным фактором (компонентой). Абсолютное значение нагрузки 0.7 и выше принимается за существенную связь, ниже 0.7 - предполагается отсутствие связи (Джефферс, 1981). Наличие существенной связи указывает на согласованное изменение исходных биотических и абиотических показателей под действием того или иного скрытого главного фактора. Так, с ГК 1 положительно скоррелированы электропроводность (0.96), жесткость воды (0.96), содержание кальция (0.97), магния (0.83), гидрокарбонатов (0.97) и минерализации (0.98). Со второй ГК положительно скоррелированы цветность воды (0.82), концентрация аммонийного азота (0.88) и перманганатная окисляемость органики (0.79).
С третьей ГК положительно скоррелированы содержание нитратов (0.73), минерального азота (0.78) и концентрация Хл а в фитопланктоне (0.71). Результаты анализа первых двух компонент факторного анализа биотических и абиотических показателей малых рек левобережья Волги представлены на рис. 2, обеспечены 60 % дисперсии, соответственно 1 ГК и 3 ГК на рис. 3, обеспечивают 58 % дисперсии комплекса показателей.
1,0
0,3
0,6
Си
ь 0,4
К Ш
0,2
0,0
-0,2
1 1 1 1 I 1 Аммонийный азот, мг/л * 1 А
_ Цв етно с тъ, град., П ерманганатная окисляем о нь ,мг 02/л
.....
. .. . Минеральный >1г/л Нитриты, МГ/Л ¡jf * *
Жмето, мг/л шргердльщ,пгФocipop, мг/л
Су ль фаты, мг/л рЬ^ед. Гидрскэрбонаты, мг/ мг/ ■е *
Кальций, мг/л
Хлорофилл, мкг/л х л ориды, мг /л * Нитраты. Sir/л
-0,8 -0,6 -0,4 -0,2
0,0 0,2 0,4 Фактор 1
0,6
0,8
1,0
1,2
Рис. 2. Результаты анализа факторных нагрузок массива биотических и абиотических показателей трех главных компонент (факторов) для малых рек левобережья Волги.
Fig. 2. Results of the analysis of factor loads of the array of biotic and abiotic indicators of the three main components (factors) for small rivers on the left bank of the Volga.
Рис. 3. Результаты анализа факторных нагрузок массива биотических и абиотических
показателей трех главных компонент (факторов) для малых рек левобережья Волги.
Fig. 3. Results of the analysis of the factor loads of the array of biotic and abiotic indicators of the three main components (factors) for small rivers on the left bank of the Volga.
Коэффициент ранговой корреляции Спирмена (Реброва, 2002) между значениями концентрации Хл а и гидрохимическими показателями оказались слабо скоррелироваными. Подобный факт отмечают и другие исследователи (Степанова, Бикбулатова, 2015), в частности в отношении слабых корреляционных связей между значениями содержания азота, фосфора и концентрацией Хл а в водоемах. Далее использовали показатель соотношения минерального азота и фосфора. Показатель очень информативный при оперативной оценке доступности биогенных элементов в клетки фитопланктона (Степанова, Бикбулатова, 2015). В целом если брать малые реки правобережья Волги в вегетационный период отношение минерального азота (Nmhh.) и минерального фосфора (Рмин.) варьировали в широких пределах от 4.50 до 42.50, составляя в среднем 11.64±3.26 ед. (рис. 4).
Исходя из соотношений концентрации Nmhh. и Рмин. рр. Безменец, Узокса развитие фитопланктона в них лимитировано фосфором. Напротив, рр. Люнда, Каменка, Соть, Кордемка, Руйка, Толмань, Шуй и Яморка испытывают недостаток азота при развитии фитопланктона. Лишь на р. Векса соотношение азота и фосфора были близки к соотношению эле-
ментов в биологическом клеточном материале, и первичная продукция практически не лимитирована ни одним из рассматриваемых элементов (Smith, 1982). Таким образом, большинство рек левобережья Волги (73 %) оказались лимитированы азотом для развития фитопланктона.
Fig. 4. The ratio of mineral nitrogen and phosphorus in small rivers on the right-side of the Volga.
Средняя за период наблюдения концентрация Хл а, в фитопланктоне малых рек левобережья бассейнов Волги составила 12.88±2.65 мкг/л. Это позволяет отнести в совокупности акваторию малых рек по трофии к а-евтрофному типу.
В летний период съемок средняя за период наблюдения концентрация Хл а (трофический статус по Китаеву (2007)) составила: июнь - 13.91±1.47 мкг/л (а-евтрофный), июль - 10.51±3.65 мкг/л (ß-мезотрофный), август -12.92±3.26 мкг/л (а-евтрофный). В сентябре средняя концентрация Хл а составила - 6.24 ±3.11 мкг/л (ß-мезотрофный).
Минимальная концентрация Хл а отмечена на р. Яморка, а максимальная на р. Шуй (бассейн Камы) (рис. 5). Соответственно трофический статус малых рек распределяется от олиготрофного до ß-евтрофного.
Известно, что величина первичной продукции водоема связана степенной зависимостью с количеством Хл а (Алимов, Голубков, 2014). Таким образом, если рассматривать концентрации Хл а, по среднемноголетним данным бассейнов рек можно наблюдать, что максимальная первичная продукция создается в бассейне Унжи (табл. 7).
Малые реки правобережья Волги
Краткие орографические характеристики мест отбора проб представлены в табл. 3. Это 25 малых рек бассейнов рр. Ока, Кудьма, Сундовик, Сура 2-5 порядков.
Рис. 5. Концентрация хлорофилла а и трофический статус малых рек левобережья Волги 2010-2019 гг. Градация шкалы трофности / трофический статус [13]: 1 - ультра-олиготрофный (<1.5 мкг/л); 2 - олиготрофный (1.5-3 мкг/л); 3 - а-мезотрофный (3-6 мкг/л); 4 - Р-мезотрофный (6-12 мкг/л); 5 - а-евтрофный (12-24 мкг/л); 6 - Р-евтрофный (24-48 мкг/л); 7 - политрофный (>48 мкг/л).
Fig. 5. Concentration of chlorophyll a and trophic status of small rivers on the left bank of the Volga in 2010-2019. Trophicity / trophic status scale gradation [13]: 1 - ultra-oligotrophic (<1.5 pg / L); 2 - oligotrophic (1.5-3 pg / L); 3 - а-mesotrophic (3-6 pg / l); 4 - P-mesotrophic (6-12 pg / l); 5 - а-eutrophic (12-24 pg / l); 6 - P-eutrophic (24-48 pg / l); 7 - polytrophic (> 48 pg / L).
Таблица 7. Среднемноголетние концентрация хлорофилла а фитопланктона и трофический статус бассейнов малых рек левобережья Волги 2010-2019 гг.
Table 7. Average long-term concentration of phytoplankton chlorophyll a and trophic status of small river basins on the left bank of the Volga in 2010-2019
Показатели Бассейн*
Кострома Унжа Керженец Ветлуга Малая Кокшага Кама
Среднее, мкг/л 12.91±3.85 18.22±1.32 15.19±2.60 9.67±0.86 8.68±1.10 13.29±6.30
Трофический статус а-евтро-фный а-евтро-фный а-евтро-фный Р-мезотрофный Р-мезотрофный а-евтро-фный
Примечание: * - расположение бассейнов в таблице произведено по течению Волги слева направо
Кластерный анализ по комплексу абиотических показателей малых рек правобережья Волги позволил выделить два кластера (рис. 6).
Рис. 6. Дендрограмма сходства/различия, построенная методом Варда по евклидовым расстояниям для 25 малых рек правобережья Волги по комплексу биотических и абиотических показателей.
Fig. 6. Dendrogram of similarity / difference, built by the Ward's method by Euclidean distances for 25 small rivers on the right bank of the Volga by a complex of biotic and abiotic indicators.
В первый кластер попали малые реки Нижегородской области (исключение составляет р. Меня, расположенная в Республики Мордовия). Первый кластер сформировали малые реки Нижегородской области с очень жесткой и слабощелочной водой (13.59±1.69 мг-экв./л), с рН=7.57±0.15 ед., повышенной минерализацией (872.96±82.54 мг/л) и удовлетворительной чистоты по перманганатной окисляемости (9.05±1.86 мгО2/л). Содержание железа в среднем не превышало нормативных значений 0.24±0.06 мг/л, но локально в реках бассейна Кудьмы было выше нормативного (1.6 ПДК). С этим связано и повышение цветности в водоемах, в среднем составляя 58.41±16.17°. Среднее содержание гидрокарбонат-иона в водах 298.67±22.46 мг/л. Содержание хлорид-ионов в водах рек 34.36±7.53 мг/л. Содержание сульфат-ионов имели значения от 18.8 мг/л до 574.3 мг/л в среднем составляя 216.84±59.96 мг/л и у ряда рек имело превышение нормативных значений: Акша (2.3 ПДК), Сухой Пар (1.4 ПДК), Цедень (1.2 ПДК). Содержание аммонийного азота было в пределах от 0.13 мг/л до 1.00 мг/л в среднем 0.50±0.09 мг/л и для ряда рек, наблюдается превышение нормативных значений: Вадок (1.7 ПДКрх.), Кишма (2.1 ПДКрх.), Ме-
ня (1.3 ПДКрх.), Шава (2.5 ПДКрх.), Цедень (1.2 ПДКрх.). Значения средних концентраций нитратов (0.02±0.01 мг/л) и нитритов (0.43±0.14 мг/л) были низкими. По минеральному фосфору малые реки, попавшие в 1 кластер, в среднем составляют концентрацию 0.12±0.03 мг/л, что близко по значению для мезотрофного водоема, а для рр. Шава (1.6 ПДКрх.), Цедень (1.0 ПДКрх.) эвтрофные водоемы.
Второй кластер объединяет малые реки Нижегородской области, Республик Мордовии и Чувашии, он разбит на два подкластера. В Подкластер 2.1 попали реки Республики Мордовия (исключение составляет р. Ушаков-ка Нижегородской области) с умеренно мягкой и слабощелочной водой (5.26±0.26 мг-экв./л;), с рН=7.76±0.10 ед., средней минерализацией (390.05±26.01 мг/л) и удовлетворительной чистоты (7.53±1.24 мгО2/л). Содержание железа в воде рек было в пределах 0.04-66.4 мг/л в среднем 6.76±6.62 мг/л. Экстремально аномальным содержанием железа характеризовалась только р. Сеитьма Окского бассейна (221.3 ПДК). Повышенная цветность вод в среднем составляла 82.77±24.50°, что выше нормы и максимальной была соответственно на р. Сеитьма, что связано с концентрацией там железа. Среднее содержание гидрокарбонат-иона в водах 261.42±21.55 мг/л. Содержание хлорид-ионов в водах рек 15.35±1.29 мг/л. Средняя концентрация сульфат-ионов в воде имела значение: 20.82±1.88 мг/л в пределах от 9.8 мг/л до 31.0 мг/л. Содержание аммонийного азота в водах рек не превышало нормативных значений и было в пределах 0.11— 0.30 мг/л в среднем 0.17±0.01 мг/л. Значения средних концентраций нитратов и нитритов в водах были низкими. Содержание минерального фосфора в водах рек, попавших в кластер, изменялось от 0.04 мг/л до 0.29 мг/л в среднем 0.15±0.02 мг/л, что соответствует для уровня мезотрофного водоема, а для рр. Исса (1.4 ПДКрх.), Сеитьма (1.0 ПДКрх.), Шапа (1.1 ПДКрх.) эвтрофные водоемы.
В подкластер 2.2 вошли водотоки Нижегородской области (исключение составляет р. Бездна Республики Чувашии) с мягкой и нейтральной водой (3.03±0.23 мг-экв./л), с рН=6.93±0.12 ед., средней минерализацией (232.70±22.91 мг/л) и умеренно загрязненной (12.31±0.61 мгО2/л). В этот подкластер - попали малые реки с высоким содержанием железа от 0.09 мг/л до 3.78 мг/л, в среднем 0.85±0.59 мг/л. Очень высокое содержание железа, ухудшающее качество воды было найдено в р. Кушава (12.6 ПДК) и р. Мадаевка (2.2 ПДК) Сурского бассейна. Отмечается и повышение цветности в реках, попавших в этот кластер, оно связано с увеличением концентрации растворенного железа и достигало 20.4—57.7° в среднем 79.65±21.58°, что несколько превышает нормативное значение (50°). Среднее содержание гидрокарбонат-иона в водах 126.03±20.08 мг/л. Среднее содержание хлорид-ионов в водах рек 14.35±1.57 мг/л. Средняя концентрация сульфат-ионов в водах рек имела значение: 40.48±6.35 мг/л в пределах от 22.8 мг/л до 68.7 мг/л. Содержание аммонийного азота в водах рек
превышало нормативные значения и было в пределах 0.52-1.03 мг/л: Ве-летьма (1.3 ПДКрх.), Батмас (1.7 ПДКрх.), Бездна (1.5 ПДКрх.), Кушава (2.6 ПДКрх.), Мадаевка (1.7 ПДКрх.) и Язовка (1.7 ПДКрх.). Значения средних концентраций нитратов и нитритов в водах были низкими. Содержание минерального фосфора в водах рек, попавших в подкластер 2.2 изменялось от 0.01 мг/л до 0.11 мг/л в среднем составляя 0.06±0.01 мг/л, что соответствует близко для уровня олиготрофных водоемов. Это прослеживается по превышению нормативного значения по фосфору для олиготрофных водоемов: рр. Батмас (2.7 ПДКрх.), Бездна (2.2 ПДКрх.), Кушава (1.2 ПДКрх.), Мадаевка (1.5 ПДКрх.) и Язовка (1.5 ПДКрх.).
Факторный анализ, проведенный по комплексу биотических и абиотических показателей малых рек правобережья Волги, позволил выделить три ГК, которые учитывают более 65 % изменчивости исходных показателей (табл. 8). С ГК 1 положительно скоррелированы электропроводность (0.91), жесткость воды (0.83), концентрации кальция (0.76) и магния (0.91), содержание сульфатов (0.72), минерализация (0.93), и концентрация нитритов (0.70). Со второй ГК отрицательно скоррелированы мутность воды малых рек (-0.71), содержание аммонийного азота (-0.81) и концентрация Хл а в фитопланктоне (-0.86). Третья ГК объясняет всего 0.12 % дисперсии, и ее можно не учитывать. Результаты анализа первых двух компонент позволили определить основные изменения нагрузок гидрохимических показателей более высоких значений, объясняющих более 53 % дисперсии (рис. 7).
Коэффициент ранговой корреляции Спирмена высокозначимо скорре-лирован значениями концентрацией Хл а в фитопланктоне и аммонийным азотом (г=0.75; р<0.05). Менее скоррелированы по коэффициенту ранговой корреляции Спирмена, оказались значения концентрации Хл а с рН (г=0.59; р<0.05), мутностью (г=0.61; р<0.05), содержанием гидрокарбонатов (г= -0.55; р<0.05), минерального азота (г=0.61; р<0.05), минерального фосфора (г = -0.66; р<0.05) и перманганатной окисляемостью (г=0.66; р<0.05) в воде малых рек правобережья Волги. Соотношение Nмин. и Рмин. в водотоках варьировало от 0.93 до 53 ед. (рис. 8), составляя в среднем 12.47±2.95 ед. Рассматривая же соотношение Nмин. и Рмин., было обнаружено, что 64% альгоценозов малых рек правобережья Волги лимитировано азотом.
Таблица 8. Результаты компонентного анализа массива показателей
Table 8. Results o ? component analysis of the array of indicators
Порядковый номер фактора Собственные значения Доля общей дисперсии Накопленный процент дисперсии
1 6.34 33.36 33.36
2 3.82 20.11 53.47
3 2.29 12.07 65.54
0.8
0,6
0,4
0,2
0.0
О -0,2
-0,4
-0,6
-0.8
1,0
рН, нд.
в
Желез п. мг/ji * Минер алъный • фосфор, мг/. 5 Гидр OS арбонаты, м * г/л
Цвет* юсть, град, е
Элек*:' агд^гвоот® с ть Су.чь фаты, мг/л • '
Mm рты. мг/ Хлориды. Мр/л е л
Нитраты, мг/л * Перманганашая оживляемо с ть,мг02/л
Ж ,, Iviiffl ар алькый аз о т. мг/л Аммонийный азот, мг/л
АЛОрОфИЛЛ, МКГ/Л •
-0,4
т
0,0
0,2 0,4
Фактор 1
0,6
0,8
1.0
Рис. 7. Результаты анализа факторных нагрузок массива биотических и абиотических показателей двух компонент для малых рек правобережья Волги.
Fig. 7. Results of the analysis of factor loads of the array of biotic and abiotic indicators of two components for small rivers on the right bank of the Volga.
Рис. 8. Соотношение минерального азота и минерального фосфора в малых реках правобережья Волги в летнюю межень.
Fig. 8. The ratio of mineral nitrogen and mineral phosphorus in small rivers on the right bank of the Volga during the summer dry season.
Реки бассейна Оки: Акша, Исса, Кишма, Разлейка, Шокша, Ястра (24%) были лимитированы фосфором необходимого для развития фитопланктона. Для рр. Ведяжа, Велетьма, Бездна (12%) отмечается отсутствия лимитиро-
вания биогенными элементами для развития фитопланктона. Понятно, что при увеличении содержания биогенных элементов, то есть при эвтрофиро-вании вод, значение этого соотношения снижается и это свидетельствует об ухудшении качества вод (Хазанова, 2015).
Средняя за период наблюдения концентрация Хл а, в фитопланктоне малых рек правобережья бассейнов Волги составила 6.37±1.11 мкг/л (в-мезотрофный). В мае в малых реках концентрация Хл а в фитопланктоне составляла 9.42±2.46 мкг/л (в-мезотрофный). В летний период съемок среднее за период наблюдения концентрация Хл а составила: июнь -6.48±2.59 мкг/л (в-мезотрофный), июль - 14.61±3.40 мкг/л (а-евтрофный), август - 2.68±0.95 мкг/л (олиготрофный). Осенний период съемок был ограничен октябрем и средняя концентрация Хл а составила - 3.36±1.16 мкг/л (а-мезотрофный).
Максимальная концентрация Хл а обнаружена на р. Кушава Сурского бассейна, а минимальная на р. Акша Окского бассейна (рис. 9). Трофический статус малых рек правобережья Волги изменяется от ультраолиготрофного до в-евтрофного. Если рассматривать концентрации Хл а, по среднемноголетним данным бассейнов рек можно наблюдать, что максимальная первичная продукция создается в рр. Цедень, Шава, Шавка 2-3 порядка бассейна р. Кудьма, а минимальная в р. Ушаковка 3 порядка бассейна р. Сундовик (табл. 9).
Рис. 9. Концентрация хлорофилла а и трофический статус малых рек правобережья Волги 2010-2019 гг. Градация шкалы трофности / трофический статус [13]: 1 - ультра-олиготрофный (<1.5 мкг/л); 2 - олиготрофный (1.5-3 мкг/л); 3 - а-мезотрофный (3-6 мкг/л); 4 - Р-мезотрофный (6-12 мкг/л); 5 - а-евтрофный (12-24 мкг/л); 6-0-евтрофный (24-48 мкг/л); 7 - политрофный (>48 мкг/л).
Fig. 9. Concentration of chlorophyll a and trophic status of small rivers on the right bank of the Volga in 2010-2019. Trophicity / trophic status scale gradation [13]: 1 - ultra-oligotrophic (<1.5 pg / L); 2 - oligotrophic (1.5-3 pg / L); 3 - а-mesotrophic (3-6 pg / l); 4 -P-mesotrophic (6-12 pg / l); 5 - а-eutrophic (12-24 pg / l); 6 - P-eutrophic (24-48 pg / L); 7 - polytrophic (> 48 pg / L).
Таблица 9. Среднемноголетние концентрация хлорофилла а и трофический статус бассейнов малых рек правобережья Волги 2010-2019 гг.
Table 9. Average long-term concentration of chlorophyll a and trophic status of small river basins on the right bank of the Volga in 2010-2019_
Показатели Бассейн*
Ока Кудьма Сундовик Сура
Среднее, мкг/л 2.74 ± 0.76 12.40 ± 2.35 2.09 ± 0.09 9.19 ± 2.32
Трофический статус олиго-трофный а-евтро-фный олиго-трофный Р-мезо-трофный
Примечание: * - расположение бассейнов в таблице произведено по течению Волги слева направо.
Далее проведенный статистический анализ с применением непараметрического критерия хи-квадрат (%2), позволил выявить достоверные различия (х =12.63; п=5; р=0.006) среднемноголетних концентраций Хл а лево- и правосторонних бассейнов малых рек Волги.
Заключение
Экологическая безопасность таких крупных рек как Волга, в большей степени определяется благополучием малых рек, питающих их и подвергающихся мощному антропогенному воздействию (Клайн, 2001). Одним из основных показателей качества воды является степень развития фитопланктона, объективным критерием количественного развития которого является концентрация Хл а. Проведенные исследования показали большой диапазон концентраций хлорофилла в фитопланктоне малых рек Нижегородской области и сопредельных территорий, что вероятно связано с орографическими и гидрохимическими параметрами территорий акваторий этих водотоков. Это подтверждается статистически достоверными различиями в среднемноголетних концентрациях хлорофилла малых рек лево- и правосторонних бассейнов Волги.
Несмотря на установленные отличия в концентрации хлорофилла исследуемых малых рек правобережья Волги выявлены и общие закономерности - тесная связь между показателями концентраций аммонийного азота и Хл а в водах малых рек. Из учтенных абиотических характеристик влияние факторов среды на концентрацию хлорофилла фитопланктона наилучшим образом отражает комбинации с параметрами: электропроводность, жесткость воды, содержание кальция и магния, гидрокарбонатов, минерализация, аммонийный азот и нитриты. Трофический статус малых рек Нижегородской области и сопредельных территорий позволил определить, что наибольшая продукция фитопланктона создается малыми реками левобережья Волги соответственно в летний период (июль). Из исследованных малых рек только 11 левобережья Волги могут быть приняты, как фоновые/квазиэталонные для мониторинговых оценок экологического состояния водных экосистем.
Научно-практическая значимость работы
Результаты исследований, представляют интерес для водохозяйственных и рыбохозяйственных работ на малых реках Нижегородской области в области развития рыболовства, рыбоводства и аквакультуры.
Список литературы
Айвазян С.А., Бухштабер В.М., Енюков Л.Д., Мешалкин И.С. 1989. Прикладная статистика: Классификация и снижение размерности. М.: Финансы и статистика. 333 с.
Алекин О.А. 1970. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат. 444 с.
Алимов А.Ф., Голубков С.М. 2014. Эвтрофирование водоемов и структура сообщества гидробионтов // Биология внутренних вод. № 3. С. 5-11.
Гидрология суши: термины и определения. ГОСТ 19179-73. 1988. М.: Изд-во стандартов. 36 с.
ГОСТ 17.1.04.02.90. Вода. Методика спектрофотометрического определения хлорофилла «а». 1990. М.: Изд-во стандартов. 15 с.
Джефферс Дж. 1981. Введение в системный анализ. М.: Мир. 256 с.
Иберла К. 1980. Факторный анализ. М.: Статистика. 367 с.
Китаев С.П. 2007. Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов. Петрозаводск. 395 с.
Клайн Н.П. 2001. Оценка качества воды малых рек по содержанию хлорофилла «а» // Малые реки: Современное экологическое состояние, актуальные проблемы: Тезисы докладов Международной научной конференции (Россия, г. Тольятти, 23-27 апреля 2001 г.). Тольятти: ИЭВБ РАН. С. 96.
Лурье Ю.Ю. 1970. Унифицированные методы анализа вод. М.: Химия. 376 с.
Минеева Н.М. 2005. Продукционные характеристики фитопланктона как основа трофической и оптической классификации волжских вод // Материалы международного конгресса "Великие реки 2005". Т. 1. Н. Новгород. С. 137-138.
Минеева Н.М., Литвинов А.С., Степанова И.Э., Кочеткова М.Ю. 2008. Содержание хлорофилла и факторы его пространственного распределения в водохранилищах Средней Волги // Биология внутренних вод. № 1. С. 68-77.
Мордасова Н.В. 2014. Косвенная оценка продуктивности вод по содержанию хлорофилла // Труды ВНИРО. Т. 152. С. 41-56.
Реброва О.Ю. 2002. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA. М.: МедиаСфера. 312 с.
Ресурсы поверхностных вод СССР. Верхне-Волжский район / Под ред. Ю.Е. Ябло-кова. М.: Московское отделение Гидрометеоиздата. 1973а. Т. 10, Кн. 1. 450 с.
Ресурсы поверхностных вод СССР. Верхне-Волжский район. Описание отдельных рек и озер / Под ред. Ю.Е. Яблокова. Л.: Гидрометеоиздат, 1973б. Т. 10. 247 с.
Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем / Под ред. В.А. Абакумова. С.-Петербург: Гидрометеоиздат. 1992. 320 с.
Семенова А.Д. 1977. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Л.: Гидрометеоиздат. 541 с.
Степанова И.Э., Бикбулатова Е.М. 2015. Значимость соотношений форм биогенных элементов для оценки современного состояния Рыбинского водохранилища // Поволжский экологический журнал. № 3. С. 330-337.
Ткачев Б.П., Булатов В.И. 2002. Малые реки: современное состояние и экологические проблемы = Small rivers: state-of-the act and ecological problems: Аналит. обзор / ГПНТБ СО РАН. Сер. Экология. Вып. 64. Новосибирск. 114 с.
Хазанова К.П. 2015. Диатомовый микрофитобентос реки Москвы: структура сообщества и использование в оценке качества воды. Автореф. ... канд. биол. наук. М. 27 с.
Халафян А.А. 2007. Statistica 6. Статистический анализ данных. Учебник. М.: ООО «Бином-Пресс». 512 с.
Шаров А.Н. 2020. Фитопланктон холодноводных озерных экосистем под влиянием природных и антропогенных факторов. Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Борок. 44 с.
Энциклопедический словарь географических терминов / Под. ред. С.В. Колесник. М.: Советская энциклопедия, 1968. 435 с.
Ollinger S.V. 2011. Sources of variability in canopy reflectance and the convergent properties of plants // New Phytologist. Vol. 189. P. 375-394.
Penuelas J., Garbulsky M.F., Filella I. 2011. Photochemical reflectance index (PRI) and remote sensing of plant CO2 uptake // New Phytologist. Vol. 191. P. 596-599.
Peng Y., Gitelson A.A., Keydan G., Rundquist D.C., Moses W. 2011. Remote estimation of gross primary production in maize and support for a new paradigm based on total crop chlorophyll content // Remote Sensing of Environment. Vol. 115. P. 978-989.
SCOR-UNESCO Working Group N 17. 1966. Determination of photosynthetic pigments in sea water // Monographs on oceanographic methodology. P.: UNESCO. P. 9-18.
Smith V.H. 1982. The nitrogen and phosphorus dependence of algal biomass in lakes: an empirical and theoretical analysis // Limnology and Oceanography. Vol. 23. P. 1248-1255.
Vesali F., Omid M., Kaleita A., Mobli H. 2015. Development of an android app to estimate chlorophyll content of corn leaves based on contact imaging // Computers and Electronics in Agriculture. Vol. 116. P. 211-220.
References
Ayvazyan S.A., Bukhshtaber V.M., Enyukov L.D., Meshalkin I.S. 1989. Applied statistics: Classification and dimension reduction. Moscow: Finance and statistics. 333 p. [In Russian] Alekin O.A. 1970. Fundamentals of hydrochemistry. L.: Hydrometeoizdat. 444 p. [In Russian] Alimov A.F., Golubkov S.M. 2014. Eutrophication of reservoirs and the structure of the hydrobiont community // Biology of internal waters. №3. P. 5-11. [In Russian]
Encyclopedia of geographical terms / Edited by S.V. Kolesnik. M.: Soviet encyclopedia, 1968. 435 p. [In Russian]
GOST 17.1.04.02.90. Water. Method of spectrophotometry determination of chlorophyll "a". M.: publishing house of standards, 1990. 15 p. [In Russian]
Guide to hydrobiological monitoring of freshwater ecosystems / Edited by V.A. Abakumov. St. Petersburg: Hydrometeoizdat. 1992. 320 p. [In Russian]
Hydrology of the land: terms and definitions. GOST 19179-73. M.: publishing house of standards, 1988. 36 p. [In Russian]
Iberla K. 1980. Factor analysis. M.: Statistics. 367 p. [In Russian] Jeffers J. 1981. Introduction to system analysis. Moscow: Mir. 256 p. [In Russian] Kitaev S.P. 2007. Fundamentals of Limnology for hydrobiologists and ichthyologists. Petrozavodsk. 395 p. [In Russian]
Khazanova K.P. 2015. Diatom microphytobenthos of the Moscow river: community structure and use in water quality assessment. Autoabstract. ... candidate of biology science. M. 27 p. [In Russian]
Khalafyan A.A. 2007. Statistica 6. Statistical data analysis. Textbook. M.: OOO "BinomPress". 512 p. [In Russian]
Kline N.P. 2001. Assessment of the water quality of small rivers by the content of chlorophyll "a" // Small rivers: Current ecological state, actual problems: Abstracts of reports of the International scientific conference (Russia, Tolyatti, April 23-27, 2001). Tolyatti: IEVB RAS. P. 96. [In Russian] Lurie Yu.Yu. 1970. Unified methods of water analysis. M.: Chemistry. 376 p. [In Russian] Mineeva N.M. 2005. Phytoplankton Production characteristics as a basis for trophic and optical classification of Volga waters // Materials of the international Congress "Great rivers 2005". Vol. 1. N. Novgorod. P. 137-138. [In Russian]
Mineeva N.M., Litvinov A.S., Stepanova I.E., Kochetkova M.Yu. 2008. The content of chlorophyll and factors of its spatial distribution in reservoirs of the Middle Volga // Biology of internal waters. №1. P. 68-77. [In Russian]
Mordasova N.V. 2014. Indirect assessment of water productivity by chlorophyll content // Proceedings of VNIRO. Vol. 152. P. 41-56. [In Russian]
Ollinger S.V. 2011. Sources of variability in canopy reflectance and the convergent properties of plants // New Phytologist. Vol. 189. P. 375-394.
Penuelas J., Garbulsky M.F., Filella I. 2011. Photochemical reflectance index (PRI) and remote sensing of plant CO2 uptake // New Phytologist. Vol. 191. P. 596-599.
Peng Y., Gitelson A.A., Keydan G., Rundquist D.C., Moses W. 2011. Remote estimation of gross primary production in maize and support for a new paradigm based on total crop chlorophyll content // Remote Sensing of Environment. Vol. 115. P. 978-989.
Rebrova O.Yu. 2002. Statistical analysis of medical data. Application of the STATISTICA software package. Moscow: Mediasfera. 312 p. [In Russian]
Surface water resources of the USSR. Verkhne-Volzhsky district / Edited by Yu.E. Yablokov. M.: Moscow Department of Hydrometeoizdat, 1973a. Vol. 10, Book 1. 450 p. [In Russian]
Surface water resources of the USSR. Verkhne-Volzhsky district. Description of individual rivers and lakes / edited by Yu.E. Yablokov. L.: Hydrometeoizdat, 19736. Vol. 10. 247 p. [In Russian]
Semyonova A.D. 1977. Guide to chemical analysis of surface waters of the land. L.: Hydrometeoizdat. 541 p. [In Russian]
Stepanova I.E., Bikbulatova E.M. 2015. Significance of biogenic element form ratios for assessing the current state of the Rybinsk reservoir // Povolzhsky ekologicheskiy Zhurnal. №3. P. 330-337. [In Russian]
Sharov A.N. 2020. Phytoplankton of cold-water lake ecosystems under the influence of natural and anthropogenic factors. Autoabstract dissertation ... doctor of biology science. Borok. 44 p. [In Russian]
SCOR-UNESCO Working Group N 17. Determination of photosynthetic pigments in sea water // Monographs on oceanographic methodology. P.: UNESCO. 1966. P. 9-18.
Smith V.H. 1982. The nitrogen and phosphorus dependence of algal biomass in lakes: an empirical and theoretical analysis // Limnology and Oceanography. Vol. 23. P. 1248-1255.
Tkachev B.P., Bulatov V.I. 2002. Small rivers: current state and environmental problems = Small rivers: state-of-the act and ecological problems: analit. review / GPNTB SB RAS. Ser. Ecology. Issue 64. Novosibirsk. 114 p. [In Russian]
Vesali F., Omid M., Kaleita A., Mobli H. 2015. Development of an android app to estimate chlorophyll content of corn leaves based on contact imaging // Computers and Electronics in Agriculture. Vol. 116. P. 211-220.
Bbm. 26. 2021
ASSESSMENT OF TROPHIC STATUS AND HYDROCHEMICAL COMPOSITION OF SMALL RIVERS IN THE NIZHNY NOVGOROD REGION AND CONTIGUOUS TERRITORIES
V.V. Loginov, T.V. Krivdina, O.A. Moreva
Nizhny Novgorod branch Russia Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography,
("NizhegorodNIRO"), Russia e-mail: gosniorh@list.ru
The are presented results of long-term studies of chlorophyll concentrations in phytoplankton of some small rivers of the Nizhny Novgorod region and adjacent territories, as well as the basins of the left and right sides of the Volga . The based on these data, the trophic status of 36 small rivers in 10 river basins that flow into the Volga was determined. The is significant differences in chlorophyll concentrations were found between small rivers located in the left-sides and right-sides parts of the Volga. The is the small rivers on the left side of the Middle Volga basin were identified as the most productive algocenoses in terms of trophic quality. The is 11 rivers located on the right Bank of the Volga river can be suggested as background small rivers for assessing the ecological state of water ecosystems. Key words: small rivers, chlorophyll a in the phytoplankton, trophic level, hydrochemical composition
