Высшие водные растения озер Средний и Нижний Кабан Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК: 581.526.3

И.В. Чахирев, В.И. Полуянова, А.Ю. Ратушняк, C.B. Бердник, М.Г. Андреева

Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Казань

[email protected]

ВЫСШИЕ ВОДНЫЕ РАСТЕНИЯ ОЗЕР СРЕДНИЙ И

НИЖНИЙ КАБАН

В работе представлены результаты исследований количественного, качественного состава, распространения макрофитов в водоемах озера Кабан.

Ключевые слова: высшие водные растения, флористический состав, степень зарастания, растительные формации.

В настоящее время актуальным является решение проблемы оздоровления загрязненных водоемов урбанизированных территорий, в том числе с использованием санирующих свойств естественной водной биоты. К их числу относятся водоемы озерной системы Кабан (Нижний и Средний), расположенные в черте города Казани с миллионным населением, развитой промышленностью и крупным коммунальным хозяйством.

Высшие водные растения (макрофиты) - один из основных участников процессов формирования и регулирования качества воды, биоразнообразия (Морозов, 2001; Остроумов, 2004, 2005; Яа^Ьпуак, 2008).

К настоящему времени определены многочисленные функции макрофитов, которые они выполняют в период вегетации: окислительная, кормовая, фильтрационная, поглотительная, минерализующая, детоксифицирующая, трансабиотическая, антимутагенная (Эйнор, 1992; Кравец и др., 1999; Морозов, 2003; Новиков, Харламова, 2000; Жиров, 2009; Остроумов, 2004; Садчиков, Кудряшов, 2005; Ратушняк, Абрамова, 2011; БсИетоаББ е! а1., 2010 и др.).

Воздействие растений на эти процессы определяется количеством продуцируемой фитомассы в водоеме, степенью зарастания акватории, режимом проточности, видовым составом, жизнедеятельностью сопутствующих микро- и макрооргагнизмов (Мережко, 1980; Лукина, Смирнова, 1988; Эйнор, 1992). Однако в определенных условиях (при высокой степени зарастаемости территории, непроточности зарослей, падении уровня воды, по завершению периода вегетации и др.) ВВР может оказывать и негативное воздействие на качество воды как дополнительный источник вторичного загрязнения в результате разложения большого количества растительных остатков, поступления в воду поглощенных и удерживаемых в период вегетации веществ.

Летом 2011 г. нами исследован флористический состав и степень зарастания высшей водной растительностью озер Средний и Нижний Кабан. Описание растительности проводили по общепринятой методике геоботанических исследований (Понятовская, 1976, Катанская, 1956). Для определения видового состава, характера распределения растений, степени зарастания водоема закладывались трансекты шириной 1 метр перпендикулярно береговой линии, захватывая пространство от прибрежной полосы до открытой части водоема, с учетом площадей и густоты зарастания водоема, видового разнообразия. Описание растительных группировок велось последовательно, начиная с прибрежья и заканчивая последним метром

произрастания растений. На оба исследуемых водоема были составлены карты-схемы, где отмечались глубины, размещение и площади, занятые растениями. Границы участков зарастания определялись при помощи GPS-на-вигатора. Экологические группы растений выделены по классификации В.Г. Папченкова (1985), номенклатура видов - по сводке С.К. Черепанова (1981).

Высшая водная растительность озер Кабан произрастает, главным образом, в прибрежной зоне (Рис. 1, 2), образуя четыре группы растительных формаций: прибреж-но-водную (водно-болотные растения), воздушно-водную (полупогруженные растения), формацию растений с плавающими на поверхности воды листьями, погруженных растений. Каждая группа располагается в определенных местообитаниях и глубинах. В соответствии с глубиной произрастания визуально прослеживается смена одних экологических групп растений другими.

Высшие водные растения водоемов Нижнего и Среднего Кабана распределены по следующим экологическим группам и зонам:

1. Гигромезофиты Bidens tripartita L., Potentilla anserina L., Tussilago farfara L., Geum rivale L., Verónica longifolia L. Ranunculus sceleratus L, Amoria repens L., Rumex maritimus L., Rumex confertus Willdи др. Занимают высокие уровни береговой зоны затопления.

2. Гигрофиты Juncus bufonius L., Carexpseudocyperus L. Занимают средние уровни береговой зоны затопления.

3. Гигрогелофиты Rorippa palustris (L.) Bess., Cardamine pratensis L., Lythrum salicaria L., Epilobium palustre L., Oenanthe aquatica (L.) Poir., Lysimachia vulgaris L., Solanum dulcamaria L., Scutellaria galericulata L., Stachys palustris L., Lycopus europaeus L., Sparganium erectum L. Отмечены в береговой полосе водоемов (преимущественно 20-40 см).

4. Низкотравные гелофиты Alisma plantago-aquatica L, Sagittaria sagittifolia L., Equisetum fluviatiie L. Предпочитают глубины до 0,5 м.

5. Высокотравные гелофиты Typha angustifolia L., Typha latifolia L., Scirpus lacustris L., Phragmites australis (Caw) Trin. ex Sleud, Bolboschoenus cjmpactus (Hoffm) Egor, Glyceria fluitans (L.) R.Br. Растут преимущественно у берегов до глубины 1-2 м.

6. Укореняющиеся гидрофиты с плавающими листьями Persicaria amphibia (L.) S. F. Gray, Nuphar lutea (L.) Smith.

7. Гидрофиты, свободно плавающие на поверхности воды, Lemna minor L., Spirodela polyrhiza (L.) Schleid,

i— научно-технический журнал ^^

I «Wiiw 39У

Рис. 1. Карта-схема распределения высшей водной растительности на оз. Средний Кабан.

49°07'34,5"

Рис. 2. Карта-схема распределения выгсшей водной растительности на оз. Нижний Кабан.

Eichornia crassipes, (Martius) Solms.

8. Погруженные укореняющиеся гидрофиты Potamogeton pectinatus L. Potamogeton perfoliatus L. Potamogeton crispus L., Elodea canadensis Michx.

9. Гидрофиты, свободно плавающие в толще воды, Ceratophyllum demersum L., Lemna trisulca L. Глубина распространения растений зависит от степени прозрачности воды, изменяясь от 2 до 4 метров.

На момент исследования типичная высшая водная растительность водоемов представлена 34 видами, относящимся к 12 семействам, что составляет 27,9 % от числа видов высшей водной растительности озер Республики Татарстан. Доминируют тростник обыкновенный, рогоз узколистный, рогоз широколистный, рдест курчавый, мно-гокоренник и ряска малая. Эти виды образуют чистые заросли или ассоциации с водно-болотным разнотравьем, имеющие значение для самоочищения водоемов.

Роголистник темно-зеленый, рдест гребенчатый, рдест пронзеннолистный, клубнекамыш скученный, осока острая, манник большой, камыш озерный, кубышка желтая, элодея канадская, эйхорния водная имеют значение в процессах фиторемедиации.

На озере Средний Кабан встречена небольшая заросль камыша озерного - хорошего биологического очистителя воды. В очень малом количестве или единично присутствуют элодея канадская, кубышка желтая и эйхорния водная. Общая площадь водного зеркала озера Средний Кабан составляет 131,3 га, площадь зарастания водной растительностью - 3 га (2,2 % от общей площади). Флористический состав водоема значительно богаче по сравнению с озером Нижний Кабан. В прибрежной зоне около южного (засыпанного) берега обнаружены возобновляющиеся заросли рогоза узколистного, небольшие участки ро-

голистника погруженного на глубине до 4 м и свободно плавающая на поверхности воды эйхорния водная (Eichhornia aquatica).

У северного берега озера на периодически обсыхающих мелководьях располагаются зоны произрастания травянистых гигрофитов и гидрогелофитов (осоки, омежника, дербенника, кипрея болотного и других видов полуболотного разнотравья). Воздушно-водная формация представлена низкотравными гелофитами (частуха, стрелолист, хвощ) с частотой встречаемости 53%; до глубины 2 м -ассоциациями рогоза узколистного и тростника южного с процентом обилия 90-100 %, по шкале Друде (Drude, 1890). На глубине до 4 м встречаются погруженные виды (рдесты, роголистник), образующие вдоль берега отдельные густые заросли площадью в несколько десятков квадратных метров. Общая площадь водной глади озера, занятая настоящими водными растениями, составляет 0,9 га (32 % от площади, занятой высшими водными растениями).

Общая площадь водного зеркала озера Нижний Кабан составляет 45,6 га, площадь зарастания водной растительностью - 0,5 га (1,1 % от общей площади). Сообщества с доминированием рогоза узколистного занимают 0,04 га, рогоза широколистного - 0,02 га, тростника обыкновенного - 0,02 га, рдеста курчавого - 0,02 га.

Исходя из результатов исследований ряда авторов (Мережко, 1980; Распопов, 1985) становится ясно, что имеющиеся площади консорций макрофитов на Среднем и Нижнем Кабане недостаточны для осуществления процессов самоочищения водоемов с их участием.

В обоих водоемах наблюдается определенная закономерность в характере распределения растений в зависимости от степени загрязнения.

Виды, максимально устойчивые к сильно загрязнен-

научно-технический журнал

Георесурсы 7 (49) 2012

ным стокам, с мощной корневой системой - тростник, рогоз узколистный, рогоз широколистный, манник, ежеголовник, способные поглощать и перерабатывать многие загрязнения, произрастают в районах промышленных, хозяйственных, ливнево-канализационных спусков, играя роль биофильтров. Эффективность их действия определяет густота и площадь зарослей.

Роль плавающих и погруженных растений (ряски, рдесты, роголистник, элодея) сводится к доочистке стоков: механическому задерживанию взвесей, поглощению из воды минеральных и органических веществ. Высокая поглотительная способность водных растений делает их тестовыми объектами для индикации антропогенной нагрузки (Садчиков, Кудряшов, 2005).

Выводы

1. Высшая водная растительность водоемов Средний и Нижний Кабан, произрастая, главным образом, в прибрежной зоне, образует четыре группы растительных формаций: прибрежно-водная (водно-болотные растения), воздушно-водная (полупогруженные растения), растения с плавающими на поверхности воды листьями, погруженные растения.

2. Флористический состав водоемов озера Кабан представлен 34 видами высших водных растений, относящимся к 6 экологическим группам по отношению к глубине водоема.

3. Из числа обнаруженных видов растений, имеющих значение в процессах биологической очистки водоемов, только тростник обыкновенный, рогоз узколистный, рогоз широколистный, рдест курчавый, ряска малая, много-коренник образуют заросли, площадью до нескольких десятков метров, способные осуществлять функцию естественного биофильтра, предохраняющего водную массу исследуемых озер от загрязнений и ограничивающие чрезмерное развитие фитопланктона.

4. Имеющиеся площади зарастания исследуемых водоемов высшей водной растительностью недостаточны для осуществления процессов самоочищения и формирования удовлетворительного качества воды (1,6 % от общей площади озер).

Литература

Жиров В.К. О новых исследованиях взаимодействия загрязняющих веществ с макрофитами в связи с изучением их фиторемеди-ационного потенциала. Вода: технология и экология. 2009. № 1. 72-74.

Катанская В.М. Методика исследования высшей водной растительности. Жизнь пресных вод СССР. М.-Л. 1956. Т. 4. Ч. I. 160182.

Кравец В.В., Бухгалтер Л.Б., Акользин А.П., Бухгалтер Б.Л. Высшая водная растительность как момент очистки промышленных сточных вод. Экол. и пром-тъ России. 1999. № 8. 20-23.

Кудряшов М.А. Прибрежно-водные сообщества как показатели состояния водоемов юга Дальнего Востока. Тез. докл. 1-й Все-росс. конф. по водным растениям «Гидроботаника-2000». Бо-рок. 2000. 208.

Лукина Л.Р., Смирнова H.H. Физиология высших водных растений. Киев: Наукова Думка. 1988. 185.

Мережко А.И. Влияние высших водных растений на качество воды. Гидробиол. ж. 1980. № 6. 93-94.

Морозов Н.В. Эколого-биотехнологические пути формирования и управления качеством поверхностных вод: Автореф. дисс. ...докт. биол. наук. М., МГУ. 2003.

Новиков М.А., Харламова М.Н. Трансабиотические факторы

в водной среде. Журнал общей биологии. 2000. Т. 61, № 1. 22-46.

Остроумов С.А. О биотическом самоочищении водных экосистем. Элементы теории. ДАН. 2004. Т. 396, № 1. 136-141.

Остроумов С.А. Загрязнение, самоочищение и восстановление водных экосистем. М.: МАКС-Пресс. 2005.

Папченков В.Г. О классификации макрофитов водоемов и водной растительности. Экология. 1985. № 6. 8-13.

Понятовская В.М. Учет обилия и особенности размещения видов в естественных растительных сообществах. Полевая геоботаника. Л. 1976. Т.5. 7-313.

Распопов И.М. Высшая водная растительность больших озер Северо-запада СССР. 1985. 197.

Ратушняк А.А., Абрамова К.И. Аутоэкологические основы аль-гицидной и санирующей активности гелофитов. Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing. 2011. 160.

Садчиков А.П., Кудряшов М.А. Гидроботаника. Прибрежно-водная растительность. М: ACADEMIA. 2005.

Черепанов С.К. Сосудистые растения СССР. Л.: Наука. 1981. 509.

Эйнор Л.О. Макрофиты в экологии водоема. М.: Издание Инта водных проблем РАН. 1992. 255.

Drude O. Über die Prinzipien in der Unterscheidung von Vegetationsformationen, erläutert an der erläutern an der zentraleuropäischen Flora. Botanische Jahrbuch. 1890. Bd 11. 2151.

Ratushnyak A.A. The Role of Aquatic Macrophytes in Hydro-ecosystems of the Kuibyshev Reservoir (Republic of Tatarstan, Russia). American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci. 2008. 4 (1). 1-8.

Scherwass A., Bergfeld T., Schol A., Weitere M. and Arndt H. Changes in the plankton community along the length of the River Rhine: Lagrangian sampling during a spring situation. J. Plankton Res. 2010. V. 32. № 4. 491-502.

I.V. Chahirev, V.I. Poluyanova, A.Yu. Ratushnyak, S.V. Berdnik, M.G. Andreeva. Higher aquatic plants of the Kaban lake system (Kazan, Russia).

The paper presents the research results of the quantitative and qualitative composition, as well as the distribution of macrophytes in the waters of the Kaban lake system (Kazan, Russia).

Key words: lake system, higher aquatic plants, floristic composition, the degree of overgrowth, plant formations.

Иван Владимирович Чахирев Аспирант лаборатории гидробиологии. Научные интересы: ботаника, экология.

Сергей Владимирович Бердник Младший научный сотрудник лаборатории гидробиологии. Научные интересы: экология, гидробиология.

Валентина Ивановна Полуянова К.биол.н., старший научный сотрудник лаборатории гидробиологии. Научные интересы: ботаника, экология.

Марина Геннадьевна Андреева Научный сотрудник лаборатории гидробиологии. Научные интересы: водная микробиология, экология.

Андрей Юрьевич Ратушняк Младший научный сотрудник лаборатории гидробиологии. Научные интересы: токсикология, гидробиология, высшая водная растительность, фиторемедиация.

Институт проблем экологии и недропользования АН РТ 420087, Казань, ул. Даурская, д. 28. Тел.: (843)298-15-05.

1— научно-технический журнал

I «WilW 41Щ