CC BY
59
состояния насаждений березы повислой (Betula pendula Roth) и тополя бальзамического (Populus balsamifera L.) в промышленной и селитебной зоне Стерлитамакского промышленного центра // Вестн. Самар. гос. ун-та. Естественнонаучная серия. 2014. Вып. № 7 (118). С. 197-206.
5. Кулагин А. Ю., Гиниятуллин Р. Х., Уразгильдин Р. В. Средостабилизирующая роль лесных насаждений в условиях Стерлитамакского промышленного центра. Уфа : Гилем, 2010. 108 с.
6. Кулагин А. Ю., Кагарманов И. Р., Блонская Л. Н. Тополя в Предуралье : Дендроэкологическая характеристика и использование. Уфа : Гилем, 2000. 124 с.
7. Кулагин Ю. З. Древесные растения и промышленная среда. М. : Наука, 1974. 124 с.
8. Кулагин Ю. З. Лесообразующие виды, техногенез и прогнозирование. М. : Наука, 1980. 116 с.
9. ЯрмишкоВ. Т. Влияние атмосферных загрязнения на состояние лесных экосистем северо-запада Российской Федерации // Влияние атмосферного загрязнения и других антропогенных и природных факторов на дестабилизацию состояния лесов центральной и восточной Европы : тез. докл. междунар. науч. конф. М., 1996. Т. 1. С. 5-7.
10. Доклад об экологической ситуации на территории Республики Башкортостан в 2014 году. Уфа : МПР РБ, 2014. 172 с.
11.Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2005 году». Уфа : МПР РБ, 2006. 197 с.
12. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2006 году». Уфа : МПР РБ, 2007. 200 с.
13. Государственный доклад «О состоянии природных
ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2007 году». Уфа : МПР РБ, 2008. 217 с.
14. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2008 году». Уфа : МПР РБ, 2009. 200 с.
15. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2009 году». Уфа : МПР РБ, 2010. 189 с.
16. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2010 году». Уфа : МПР РБ, 2011. 343 с.
17. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2011 году». Уфа : МПР РБ, 2012. 367 с.
18. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2012 году». Уфа : МПР РБ, 2013. 336 с.
19. Дылис Н. В. Лиственница. М. : Лесная промышленность, 1981. 96 с.
20. Сукачев В. Н., Раунер Ю. Л., Молчанов А. А., Роде А. А. Программа и методика биогеоценологических исследований / Академия наук СССР. Отд-ние общей биологии / под ред. В. Н. Сукачева, Н. В. Дылиса. М. : Наука, 1966 . 333 с.
21. Алексеев В. А. Некоторые вопросы диагностики и классификации поврежденных загрязнением лесных экосистем //Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. Л. : Наука. Ленингр. отд-ние, 1990. С. 38-54.
22. Ярмишко В. Т., ЛянгузоваИ. В. Методы изучения лесных сообществ. СПб. : НИИХимии СПбГУ, 2002. 240 с.
23. Касимов Н. С., Артемьев Ю. М., Январева Л. Ф., Ананьев Г. О., Берлянт А. М. Экологический атлас России / Географ. фак. МГУ СПб. : ЗАО «Карта», 2002.
УДК 581. 524.31
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВЫСШЕЙ ВОДНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ВОДОЕМА-ОХЛАДИТЕЛЯ БАЛАКОВСКОЙ АЭС ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ РАСТИТЕЛЬНОЯДНЫХ РЫБ
К. Г. Грищенко1, О. В. Седова2, М. Ю. Воронин2, Е. А. Ионова1, С. В. Рязанов3
Государственный научно-исследовательский институт промышленной экологии, Саратов
2Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г Чернышевского 3Балаковская АЭС
Current State of the Higher Aquatic Vegetation of the Balakovo NPS Cooling Reservoir under the Influence of Herbivorous Fishes
K. G. Grishchenko, O. V. Sedova,
M. Yu. Voronin, E. A. Ionova, S. V. Ryazanov
В статье представлены данные по оценке состояния высшей водной растительности водоема-охладителя Балаковской АЭС
под воздействием растительноядных рыб. Выявлено, что видовое разнообразие водной флоры водоема-охладителя за период исследований резко снизилось с 34 (2009 г.) до 12 видов (2015 г.). Доминирующим видом, определяющим облик фито-ценозов, является тростник южный (РЬгадт^вв аивйаНв). По показателю чистой первичной продукции сообщества тростника в водоеме-охладителе БАЭС являются высокопродуктивными. В последние годы исследований намечается тенденция к снижению показателей фитомассы и продуктивности этих сообществ. В настоящее время наблюдается существенное сокращение площади зарастания водоема-охладителя, особенно это касается гидро-фитной растительности. Произошедшие изменения, очевидно, обусловлены эффективностью биомелиоративных мероприятий, предпринятых для борьбы с зарастанием водоема-охладителя. Ключевые слова: водоем-охладитель, высшая водная растительность, биомелиорация.
The article presents data on the assessment of the state of higher aquatic plants cooling reservoir Balakovo NPS under the influence of biomeliorative fishes. It was revealed that the species diversity of higher aquatic vegetation for the period of study has sharply decreased from 34 (2009) to 12 species (2015). The dominant species, which defines the image of plant communities, is common reed (Phragmites australis (Cav.) Trin. Ex Steud). Reed communities are rated as very highly productive in terms of net primary production. In recent years the tendency to decrease of phytomass and production of reed communities is revealed. Significant reduction of the overgrowing area of cooling reservoir is currently observed, especially for hydrophytes. The happened changes are obviously due to efficient biomeliorative actions undertaken against the overgrowing of the cooling reservoir. Key words: cooling reservoir, higher aquatic vegetation, biomelioration.
DOI: 10.18500/1816-9775-2016-16-2-231-236
Высшая водная растительность является важнейшим компонентом экосистемы водоема-охладителя электростанции. Прибрежно-водные и водные растения принимают участие в самоочищении водоема, создают естественный барьер, задерживающий сток дождевых и талых вод, несущих с собой биогенные элементы и загрязнители [1]. Важнейшим свойством макрофитов является их способность аккумулировать биогенные элементы (главным образом азот и фосфор), делая их недоступными для низших водных растений, тем самым предотвращая бурное размножение зеленых и сине-зеленых водорослей, вызывающих эвтрофикацию водоема и снижающих пригодность воды для технических целей (засорение системы охлаждения реакторов). При этом влияние высшей водной растительности на качество воды в водоемах не ограничивается только положительными
процессами. При чрезмерном ее развитии характер преобразований может быть и отрицательным [2, 3]. Существенная роль макрофитов в формировании качества воды водоема-охладителя и нормальном функционировании охлаждающей системы реактора электростанции требует постоянного наблюдения за развитием фитоценозов и проведения биомелиоративных работ по регулированию зарастания акватории. Наиболее перспективным методом борьбы с зарастанием высшей водной растительностью является интродукция в водоемы растительноядных рыб. Особая роль в этой связи отводится теплолюбивым породам растительноядных рыб, таких как белый амур, белый и пестрый толстолобик - высокоэффективным фитофагам, потребляющим практически все виды водной флоры. В этой связи в 2009-2015 гг. проводились мониторинговые исследования состава и структуры флоры и растительности водоема-охладителя Балаковской АЭС (БАЭС).
Материал и методы
Изучение флоры и растительности осуществлялось путем детально-маршрутного исследования с подробным описанием водных и прибрежно-водных фитоценозов, руководствуясь общепринятой методикой геоботанических исследований водной растительности [4, 5]. Учетные площадки располагались в тепловодной зоне (отводящий канал) водоема-охладителя (№№ 1-3), в холодновод-ной зоне (приводящий канал) БАЭС (№№ 4-6), на мелководьях Саратовского водохранилища вблизи дамбы водоема-охладителя (№ № 7-9) (рис. 1).
Рис. 1. Схема расположения площадок на акватории водоема-охладителя БАЭС (№ 1-6), на Саратовском водохранилище (№ 7-9)
Учитывались сосудистые растения, находящиеся система высших синтаксонов, основными едини-непосредственно в воде и зоне периодического цами которой (в порядке возрастания ранга) явля-затопления. В работе использована доминантная ются ассоциации, формации, группы формаций,
классы формаций, группы классов формаций и тип растительности. Названия видов приводятся по сводке С.К. Черепанова [6].
Определение фитомассы выполнено на учетных площадках квадратной формы размером 0.25 м2. На каждой пробной площади укосы брались в трехкратной повторности. Укосы взвешивали в сыром, а впоследствии в воздушно-сухом состоянии. До абсолютно сухой массы пробы доводили в сушильном шкафу при 104°С. По массе высушенной навески определяли абсолютно сухую массу всего укоса.
Характеристика зарыбления
Для определения продуктивности по максимальной фитомассе был использован коэффициент 1.2 [7]. Первичным показателем продуктивности принята надземная абсолютно сухая фитомасса (г/м2).
Результаты и их обсуждение
С целью обеспечения оптимальных для водоснабжения БАЭС эксплуатационных характеристик водоема-охладителя и качества воды, в него с 2001 по 2014 г. был выпущен рыбопосадочный материал растительноядных рыб (табл. 1).
Таблица 1
водоема-охладителя БАЭС
Год Количество рыбопосадочного материала, кг
2001 4704 (белый амур 2627)
2002 430 (толстолобик 430)
2003 3430 (толстолобик 430, белый амур 1500, прудовая рыба 1500)
2005 8000 (прудовая рыба 8000)
2006 7285 (прудовая рыба 7285)
2008 20000 (белый амур 10104,59, толстолобик 9307,39)
2010 24300 (белый амур 12150, толстолобик 12150)
2011 16100 (белый амур 16100)
2014 19000 (белый амур 9500, белый толстолобик 9500)
Результаты выполнения биомелиоративных работ на водоеме-охладителе БАЭС стали очевидными уже через несколько лет и отразились как на составе и структуре водной флоры и растительности, так и на продуктивности сообществ.
Видовое разнообразие водной флоры водоема-охладителя за период исследований резко снизилось с 34 (2009 г.) до 12 видов (2015 г.) (рис. 2), при этом снижение видового разнообразия произошло за счет практически полного выпа-
35
30
25
о Ч
Ш (3 и Т
20
15
10
5 0
2009 2011 2012 2013 2014 2015 Год
Рис. 2. Изменение видового разнообразия водной флоры водоема-охладителя БАЭС
дения видов гидрофитов и обеднения гелофитной составляющей флоры (рис. 3).
Ценотический состав высшей водной растительности в водоеме-охладителе в 2009 г. был представлен восемью ассоциациями, относящи-
мися к семи формациям, а в 2015 г. - только тремя ассоциациями двух формаций.
Приводим классификационную схему растительности водоема-охладителя БАЭС на 2015 г.
CG О
4
5 ш о
12
10
8
6
4
2
0
2009 Гидрофиты
2011 2012 ■ Гелофиты
2013 2014
Гигрогелофиты
2015 Год :: Гигрофиты
Рис. 3. Изменение экологической структуры флоры водоема-охладителя
БАЭС
Тип растительности - водная растительность - Aquiphytosa
Группа классов - прибрежно-водная растительность - Aquiherbosa vadosa.
Класс формаций - воздушно-водная (гело-фитная) растительность —
Aquiherbosa helophyta.
1. Группа формаций высокотравных гелофитов - Aquiherbosa helophyta procera.
1.1. Формация тростника южного — Phrag-miteta australis.
Асс.: 1) Phragmites australis; 2) Phragmites australis + Typha laxmanii.
1.2. Формация рогоза Лаксмана — Typheta laxmanii.
Асс.: 1) Typha laxmannii + Calamagrostis epigeios.
Сообщества просты по строению и бедны по флористическому составу. Чаще всего это одноярусные монодоминантные фитоценозы [8]. Такая структура растительных сообществ и низкое флористическое разнообразие характерно для большинства прудов и других водоемов-охладителей с сильной антропогенной нагрузкой
[2, 9 - 11].
Во все годы исследования доминирующим видом, определяющим облик фитоценозов, являлся тростник южный, формирующий прерывистый пояс по всему периметру водоема шириной от 1-5 до 50-250 м. В тепловодной зоне водоема ширина тростниковых полей в среднем состав-
ляла 40-60 м, местами достигала 150-200 м, тип зарастания в основном массивно-зарослевый. В холодноводной зоне пояс гелофитов прерывистый, в основном занимал 5-7 м прибрежной полосы, местами ширина его достигала 50 м. На берегу приводящего канала водоема-охладителя у с. Новониколаевка прибрежно-водная растительность на значительной протяженности отсутствовала. Ширина пояса гелофитов обусловлена характером грунта - на участках с песчаными и илистыми грунтами она максимальна, в местах с преобладанием каменистого субстрата минимальна. Доминирование фитоценозов тростника обыкновенного характерно и для других искусственных водоемов Саратовской области [9, 10, 12]. Прочие гелофиты и гигрогелофиты, такие как вейник наземный (Calamagrostis epigeios) и рогоз Лаксмана (Typha laxmanii), встречаются локально, значительных по протяженности сообществ не образуют.
В 2009 г. среди погруженной растительности преобладали разреженные фитоценозы наяды большой (Najas major), урути колосистой (Myriophyllum spicatum), рдеста гребенчатого (Potamogeton pectinatus), которые образовывали пояс, располагающийся за поясом тростника, или были отмечены в «окнах» чистой воды среди тростниковых зарослей. Но все они не занимали значительных площадей. Почти на всех точках встречались одиночные экземпляры урути колосистой. В 2011 г. отмечались незначительные
по площади разреженные фитоценозы рдеста гребенчатого и урути колосистой, а также отдельные экземпляры роголистника темно-зеленого (СегМорЬуНиш йешег8и). В 2012 г. рдест и роголистник обнаружены не были, на ряде точек мониторинга отмечалась уруть колосистая, произрастающая в поясе тростника, а также единичные экземпляры наяды большой. В 2013-2015 гг. гидрофиты водоема-охладителя были представлены только урутью колосистой, встречающейся на отдельных мелководных участках водоема. Таким образом, сообщества гидрофитов в водоеме-охладителе в последние годы практически отсутствуют, что соотносится с тенденцией сокращения площади водных растений, отмеченной в 2001-2006 гг.
Сравнение с результатами оценки уровня развития высшей водной растительности в период
2001-2006 г. показывает существенное сокращение площади зарастания. Особенно это касается гидрофитов, отмечавшихся на мелководьях вблизи групп островов и в части водоема-охладителя, подверженной влиянию сбросных теплых вод. Обращает на себя внимание также практически полное исчезновение погруженной водной растительности, ранее покрывавшей дно подводящего канала. По крайней мере, почти на всей акватории водоема они не достигали поверхности воды, следовательно, популяции макрофитов находились в сильно угнетенном состоянии.
В связи с тем что погруженные макрофиты в последние годы отсутствуют в водоеме-охладителе, приводим результаты определения фитомассы и продуктивности только гелофит-ных сообществ в основном с доминированием тростника южного (табл. 2).
Таблица 2
Надводная фитомасса и продукция сообществ гелофитов водоема-охладителя БАЭС и мелководий Саратовского водохранилища
Год Сухая масса, г/м2 Чистая первичная продукция, г/м2
Тепловодная зона водоема-охладителя БАЭС
2009 9328 11193
2012 4044 4854
2013 3423 4107
2014 2971 3565
2015 3600 4320
Холодноводная зона водоема-охладителя БАЭС
2009 2990 3588
2012 1708 2051
2013 2465 2958
2014 2472 2966
2015 1883 2260
Прилегающая часть Саратовского водохранилища
2009 2410 2892
2012 1288 1547
2013 939 1126
2014 1080 1296
2015 1396 1675
Во все годы изучения фитомасса и продукция незначительно варьируют (исключение - показатели 2009 г.) и максимальны в тепловодной части водоема-охладителя. В холодноводной зоне показатели фитомассы ниже за счет прерывистости пояса гелофитов. По показателю чистой первичной продукции сообщества тростника водоема-охладителя БАЭС являются очень высокопродуктивными [13], что в целом характерно для этого типа фитоценозов в водоемах-охладителях других АЭС [2]. В последние годы исследований намечается
тенденция к снижению показателей фитомассы и продуктивности гелофитных сообществ.
Фитоценозы тростника на мелководьях Саратовского водохранилища по сравнению с тепловодной и холодноводной зонами водоема-охладителя характеризуются меньшими значениями фитомассы, что соотносится с незначительной шириной пояса гелофитов. Возможно, причиной угнетения развития сообществ тростника на мелководьях Саратовского водохранилища является сильная ветровая и волновая нагрузка.
Зарастание акватории водоема-охладителя Балаковской АЭС в 2003 г. составляло до 10% (от общей площади водоема), в 2004 г. - 5-7, в 2005 г. - 5, в 2006 г. - 1%. Площадь зарастания водоема-охладителя в 2009-2015 гг. незначительно варьирует и в среднем составляет 5%, то есть изученный водоем характеризуется небольшой степенью зарастания.
Произошедшие изменения, очевидно, обусловлены эффективностью мероприятий, предпринятых для борьбы с зарастанием водоема-охладителя. Фитоценозы погруженных макрофи-тов, развитие которых создавало значительные технические проблемы в эксплуатации водоема, практически исчезли.
Выводы
Видовое разнообразие водной флоры водоема-охладителя за период исследований резко снизилось с 34 (2009 г.) до 12 видов (2015 г.) за счет практически полного выпадения видов гидрофитов и обеднения гелофитной составляющей флоры. Доминирующим видом, определяющим облик фитоценозов, является тростник южный. По показателю чистой первичной продукции сообщества тростника в водоеме-охладителе БАЭС характеризуются как высокопродуктивные. В последние годы исследований намечается тенденция к снижению показателей фитомассы и продуктивности этих сообществ. В настоящее время наблюдается существенное сокращение площади зарастания водоема-охладителя, особенно это касается гидрофитной растительности. Произошедшие изменения, очевидно, обусловлены эффективностью биомелиоративных мероприятий, предпринятых для борьбы с зарастанием водоема-охладителя.
Список литературы
1. Дьяченко Т. Н., Беляев В. В., Клёнус В. Г., Насвист О. И. Макрофиты водоема-охладителя Чернобыльской АЭС и накопление ими радионуклеидов // Гидроботаника
2005 : материалы VI Всерос. школы-конф. по водным макрофитам (Борок, 11-16 окт. 2005 г.). Рыбинск : ОАО «Рыбинский дом печати», 2006. С. 243-245.
2. Кацман Е. А. Развитие высшей водной растительности в водоёмах-охладителях АЭС : автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2004. 25 с.
3. КучкинаМ. А. Особенности процессов эвтрофирования в водоёмах-охладителях АЭС : автореф. дис. . канд. биол. наук. М., 2004. 25 с.
4. Катанская В. М. Высшая водная растительность континентальных водоёмов СССР : методы изучения. Л. : Наука. Ленингр. отд-ние, 1981. 187 с.
5. Матвеев В. И., Соловьева В. В., Саксонов С. В. Экология водных растений : учеб. пособие / изд. 2-е, доп. и перераб. Самара : Изд-во Самар. науч. центра РАН, 2005. 282 с.
6. Черепанов С. К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб. : Мир и семья, 1995. 992 с.
7. Кокин К. А. Экология высших водных растений. М. : Изд-во МГУ, 1982. 160 с.
8. Танайлова Е. А., Грищенко К. Г., Воронин М. Ю. Состояние высшей водной растительности и фотосинтетических пигментов тростника южного (Phragmites australis) водоема-охладителя Балаковской АЭС // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2014. Т. 14, вып. 2. С. 101-105.
9. ЗакурдаеваМ. В., Бекренева Е. С., Седова О. В., Болдырев В. А. Гидрофильная флора и растительность малых техногенных водоемов города Саратова // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2012. Т. 12, вып. 3. С. 64-71.
10. ЗакурдаеваМ. В., Седова О. В., ШишкинаЕ. С. Флора и растительность малых искусственных водоемов города Саратова // Вестн. КрасГАУ 2013. № 4. С. 63-69.
11. Папченков В. Г., Соловьева В. В. Анализ флоры прудов Среднего Поволжья // Бот. журн. 1995. Т. 80, № 7. С. 59-67.
12. Седова О. В., Болдырев В. А. Характеристика и син-таксономический состав растительности мелководий Волгоградского водохранилища в пределах Саратовской области // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2007. Т. 9, № 1. С. 217-221.
13. УиттекерР. Сообщества и экосистемы. М. : Прогресс, 1980. 326 с.
