CC BY
32УДК 574.5:556.55(571.66)
Н.А. Ступникова, А.Е. Голованева
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003
ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ЭКОСИСТЕМЫ ОЗЕРА ХАЛАКТЫРСКОГО
К ЭВТРОФИРОВАНИЮ
Результаты многолетних исследований озера Халактырского, проведенных в 2012-2017 гг., показывают, что водоем имеет статус загрязненного, т. к. третью часть его акватории можно отнести к полиса-пробным зонам, при этом олигосапробные зоны отсутствуют, что свидетельствует об интенсификации процесса эвтрофирования водного объекта. Несмотря на значительную загрязненность вод оз. Халактырского, оно обладает устойчивостью к эвтрофированию не ниже средней и пока еще сохраняет буферную емкость к этому процессу.
Ключевые слова: эвтрофирование, оз. Халактырское, зоны сапробности, полисапробные зоны, мезо-сапробные зоны, устойчивость к эвтрофированию.
N.A. Stupnikova, A.E Golovaneva
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatskу, 683003
ASSESSMENT OF LAKE KHALAKTYRSKOE ECOSYSTEM SUSTAINABILITY
TO EUTROPHICATION
The results of long-term studies of Lake Khalaktyrskoe conducted in 2012-2017 show that the reservoir has the status of polluted one, since one third of its water area can be attributed to polysaprobic zones. However there are no oligosaprobic zones, that is the evidence of the intensification of the water body eutrophication process. Despite the considerable pollution of Lake Khalaktyrskoe waters, it has average resistance to eutrophication and still saves buffer capacity to this process.
Key words: eutrophication, Lake Khalaktyrskoe, saprobic zones, polysaprobic zones, mesosaprobic zones, eutrophic resistance.
В настоящее время все водные объекты, находящиеся на урбанизированных территориях, испытывают антропогенное воздействие, одним из основных экологических и труднообратимых последствий которого является эвтрофирование, упрощающее биотическую структуру водной экосистемы вследствие смены пастбищного типа круговорота веществ в водоемах на детритный.
Озеро Халактырское, расположенное на восточной окраине г. Петропавловска-Камчатского, в долине рек Кирпичной - Халактырки, впадающих в Авачинский залив Тихого океана, также подвергается загрязнению и антропогенному эвтрофированию в результате хозяйственной деятельности человека.
Основными антропогенными источниками загрязнения озера Халактырского являются: хозяйственно-бытовые сточные воды выпуска района Халактырка и района Дальний, технологические воды ТЭЦ-2, загрязненные городскими стоками воды р. Кирпичной, а также терриген-ный сток с сельскохозяйственных полей, расположенных на берегу озера. Эти источники привносят в водоем большое количество органических веществ и биогенных элементов, содержание которых в водной среде определяет не только уровень загрязнения, но и увеличение продуктивности водоема.
Загрязнение озера биогенными элементами может привести к интенсификации процесса эв-трофирования, который негативно воздействует на водные экосистемы. Основными биогенами, способствующими интенсификации данного процесса выступают азот и фосфор. По мнению
Д.Н. Судницыной [1], особенно важна не столько их концентрация, сколько соотношение. Нормальным считается соотношение N : Р = 15 : 1. Когда отношение общего азота к общему фосфору менее 10 (или отношение неорганических форм этих элементов менее 5), развитие фитопланктона лимитирует азот [2, 3].
Отношение азота к фосфору в водах оз. Халактырское равно 3, что позволяет определить содержание азота в озерной воде лимитирующим фактором, т. е. привнесение именно минеральных или органических соединений азота в водоем вызывает развитие водорослей и «цветение» водного объекта, т. е. увеличивает скорость процесса эвтрофирования.
Как показали результаты исследований [4], проведенных в 2012-2017 гг., около 30% акватории вод озера занимают полисапробные зоны, остальная часть охвачена а- и В-мезосапробными зонами, при этом олигосапробные зоны отсутствуют, что свидетельствует о прогрессировании процессов эвтрофирования водоема, усугубляющихся мощным антропогенным прессом (рисунок).
Схема распределения зон сапробности по акватории озера Халактырского: 1 - полисапробные зоны; 2 - а-мезосапробные зоны; 3 - в-мезосапробные зоны
Неудовлетворительное качество воды оз. Халактырского по сапробности наблюдается в тех частях акватории, которые расположены вблизи сброса технологических вод ТЭЦ-2 и коммунально-бытовых сточных вод п. Халактырка. Эти зоны являются полисапробными. Тепловое воздействие на водоем, которое оказывается данными антропогенными источниками, влияет на «здоровое» функционирование водной экосистемы озера Халактырского. Повышенная температура сбрасываемых стоков выступает своеобразным катализатором, способствующим усилению процессов эвтрофирования в озере, которое ускоряется поступлением аллохтонных органических веществ и биогенных элементов. Одним из поставщиков указанных продуктов являются коммунально-бытовые стоки п. Халактырка. В районе сброса таких вод отмечается самая загрязненная зона, что обуславливает наибольший индекс сапробности.
Зоны умеренного загрязнения (с удовлетворительным качеством воды) выделяются на остальной акватории озера. Зоны, расположенные в устье р. Кирпичной, вблизи сброса коммунально-бытовых сточных вод п. Дальний, у истока р. Халактырки, по сапробности относятся к а-мезосапробным. При этом можно отметить, что по многим показателям влияние коммунальных сточных вод п. Дальний, подвергающихся частичной очистке, на загрязнение акватории озера Халактырского менее значительно, в отличие от воздействия стоков коммунально-бытового происхождения п. Халактырка, которые сбрасываютя в водоем без предварительной очистки.
Менее загрязнены зоны в центральной части акватории озера и в районе влияния терриген-ного смыва с сельскохозяйственных территорий, которые относятся к В-мезосапробным.
При изучении эвтрофирования оз. Халактырского появляется необходимость определения степени его устойчивости к этому процессу.
Для определения устойчивости водного объекта к эвтрофированию необходимо использовать ряд показателей, отражающих внутриводоемные процессы. Определение степени устойчивости водной экосистемы к эвтрофированию не позволяет дать оценку экологическому благополучию. Уязвимая водная экосистема при антропогенном или техногенном воздействии на нее может деградировать и потерять присущие ей уникальные природные свойства. Слабо уязвимая
экосистема может достаточно долго противостоять внешнему воздействию, проявляющемуся в изменении параметров режимов водного объекта, и тем самым быть устойчивой к внешним воздействиям и нагрузкам. В.В. Дмитриев с соавторами [5] предполагает, что абиотические и биотические составляющие экосистемы по механизму устойчивости различаются между собой. Устойчивость первых достигается физико-механическими и химическими процессами переноса, разбавления, сорбции, миграции веществ. Устойчивость биоценоза обусловлена адаптацией живых организмов к воздействию внешних факторов.
Вполне обоснованно предположить, что чем более «биологически активна» экосистема, т. е. чем выше в ней интенсивность продукционно-деструкционных и метаболических процессов, тем быстрее она адаптируется к возросшей нагрузке без существенной и, главное, резкой перестройки внутренней структуры. Биологическая активность экосистемы растет от олиготрофных к эв-трофным водоемам, т. е. экосистемы олиготрофных водоемов наиболее уязвимы.
Однако сопротивляемость биологически активных экосистем продолжается до определенного момента, пока сохраняется сбалансированность продукционно-деструкционных процессов, при которой утилизация нагрузочной дополнительной энергии всеми компонентами экосистемы происходит относительно быстро. При нарушении этого баланса экосистема водоема начинает реагировать на нагрузку непредсказуемо и, в зависимости от особенностей сочетания абиотических факторов, отдельные процессы в экосистеме, например, развитие фитопланктона, могут принимать форму вспышек «цветения» с пиковыми значениями биомассы и численности водорослей. Крайнюю опасность представляет именно эта гиперэвтрофная стадия, которая свидетельствует о начавшемся «умирании» водоема [6].
В таблице указаны гидрохимические параметры, сведения о которых позволяют определить, к какому классу устойчивости относится исследуемый водоем.
Таблица
Оценка устойчивости озера Халактрыского к изменению качества вод
Классы устойчивости Полученные средние значения
Параметры I тах II выше средней III средняя IV ниже средней V тт
Растворенный кислород, 0-30 30-60 60-80 80-95 95-100 73,66
% насыщения
БПК5, мг/л 5,0-4,0 3,9-3,0 2,9-2,0 1,9-1,1 1,0-0,5 7,3
ХПК, мг/л 5,5-4 4-3 3-2 2-1 1-0 31,99
Концентрация аммо- 2,0-1,1 1,1-0,4 0,3-0,2 0,1-0,05 0,05-0 0,7
нийного азота, мг/л
Степень закисления, рН 4,0-4,5 4,5-5,5 5,5-6,0 6,0-6,5 6,5-7,5 5,68
Как следует из таблицы, устойчивость вод оз. Халактырского к эвтрофированию различна в зависимости от значений используемых показателей. По степени насыщения растворенным кислородом и показателю рН оз. Халактырское имеет среднюю степень устойчивости к процессам эвтрофирования. По концентрации аммонийного азота оз. Халактырское имеет устойчивость выше средней, что характеризует его как водоем с высокими значениями аммонийного азота. Показатели содержания органического вещества в озере - БПК5 и ХПК принимают значения выше указанных пределов.
Таким образом, устойчивость оз. Халактырского к эвтрофированию не выходит за пределы средней по всем используемым для оценки показателям, что свидетельствует о наличии у водоема буферной емкости к загрязнению, но устойчивость к антропогенной нагрузке будет существовать до определенного предела. Когда буферная емкость будет исчерпана, оз. Халактырское полностью перейдет в гиперэвтрофную фазу (зоны которой уже выделяются в соответствии с зонами полисапробности), что будет характеризоваться вспышками массового «цветения» водоема и его деградацией.
Литература
1. Судницына Д.Н. Экология водорослей Псковской области. - Псков: ПГПУ, 2005. - 128 с.
2. Михеева Т.М. Сукцессия видов в фитопланктоне: определяющие факторы. - Минск: Изд-во БГУ, 1983. - 72 с.
3. Макарцева Е.С., Трифонова И.С. Особенности сезонного функционирования сообществ фито- и зоопланктона в озерах различной трофии // Антропогенные изменения экосистемы малых озер (причины, последствия, возможность управления). - СПб., 1991. - С. 300-304.
4. Голованева А.Е. Оценка степени сапробности вод озера Халактырского (Камчасткий край) // Актуальные вопросы науки: Материалы XXXII Междунар. науч.-практ.конф.: Сб. материалов. - М.: Спутник +, 2017.- С. 50-54.
5. Дмитриев В.В., Фрумин Г.Т. Экологическое нормирование и устойчивость природных систем. - СПб.: Наука, 2004. - 294 с.
6. Савельев О.В. Комплексная оценка состояния и устойчивости к эвтрофикации экосистем малых водотоков урбанизированных территорий: Дис... канд. биол. наук: 03.02.08. - Владимир, 2013. - 143 с.
